Explica por qué los cuerpos sin carga se sienten atraídos por los cargados. ¿Por qué los cuerpos sin carga se sienten atraídos por los cargados? Propósito de la lección para el maestro.

Campo eléctrico

1 carga eléctrica

Interacciones electromagnéticas están entre los más interacciones fundamentales en naturaleza. Las fuerzas de elasticidad y fricción, la presión del líquido y del gas, y mucho más, pueden reducirse a fuerzas electromagnéticas entre partículas de materia. Las interacciones electromagnéticas en sí mismas ya no se reducen a otros tipos de interacciones más profundas. Igualmente tipo fundamental La interacción es gravitación: la atracción gravitacional de dos cuerpos cualesquiera. Sin embargo, existen varias diferencias importantes entre las interacciones electromagnéticas y gravitacionales.

1. No cualquiera, sino sólo cuerpos cargados (que tengan carga eléctrica).

2.La interacción gravitacional es siempre la atracción de un cuerpo hacia otro. Las interacciones electromagnéticas pueden ser atractivas o repulsivas.

3. La interacción electromagnética es mucho más intensa que la interacción gravitacional. Por ejemplo, la fuerza de repulsión eléctrica entre dos electrones es 10 42 veces mayor que la fuerza de atracción gravitacional entre sí.

Cada cuerpo cargado tiene una determinada cantidad de carga eléctrica q. La carga eléctrica es cantidad física, que determina la fuerza de la electricidad. interacción magnética entre objetos naturales. La unidad de carga es el culombio (C).

1.1 Dos tipos de carga

Dado que la interacción gravitacional es siempre atracción, las masas de todos los cuerpos no son negativas. Pero esto no se aplica a los cargos. Dos tipos interacción electromagnética- atracción y repulsión - conviene describir introduciendo dos tipos de cargas eléctricas: positivo y negativo.

Las cargas de diferentes signos se atraen y las cargas del mismo signo se repelen. Esto se ilustra en la fig. 1; Las bolas suspendidas de hilos reciben cargas de uno u otro signo.

Arroz. 1. Interacción de dos tipos de cargas

La manifestación generalizada de las fuerzas electromagnéticas se explica por el hecho de que los átomos de cualquier sustancia contienen partículas cargadas: el núcleo de un átomo contiene protones cargados positivamente y los electrones cargados negativamente se mueven en órbitas alrededor del núcleo. Las cargas de un protón y un electrón son iguales en magnitud, y el número de protones en el núcleo es igual al número de electrones en órbitas y, por lo tanto, resulta que el átomo en su conjunto es eléctricamente neutro. Por eso en condiciones normales no nos damos cuenta influencia electromagnética de otros ( La unidad de carga se determina a través de la unidad actual. 1 C es la carga que pasa sección transversal conductor en 1 s con una corriente de 1 A.) cuerpos: la carga total de cada uno de ellos igual a cero, y las partículas cargadas se distribuyen uniformemente por todo el volumen del cuerpo. Pero si se viola la neutralidad eléctrica (por ejemplo, como resultado de la electrificación), el cuerpo comienza inmediatamente a actuar sobre las partículas cargadas circundantes.

¿Por qué hay exactamente dos tipos de cargas eléctricas, y no otro número de ellas, en este momento no conocida. Sólo podemos afirmar que aceptar este hecho como primario proporciona una descripción adecuada de las interacciones electromagnéticas.

La carga de un protón es 1,6 · 10 −19 C. La carga del electrón tiene signo opuesto y es igual a −1,6 · 10 −19 C. El valor e = 1,6 10 −19 C se llama carga elemental. este es el minimo posible cargo: partículas libres con una carga menor no se detectaron en los experimentos. La física aún no puede explicar por qué la naturaleza tiene la carga más pequeña y por qué su magnitud es exactamente esa.

La carga de cualquier cuerpo q siempre consta de El conjunto cantidades cargas elementales: q = ± Ne. si q< 0, то тело имеет избыточное количество N электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же q >0, entonces, por el contrario, el cuerpo carece de electrones: hay N más protones.

1.2 Electrificación de carrocerías

Para que un cuerpo macroscópico ejerza influencia electrica a otros cuerpos, debe estar electrificado. Electrificación es una violación de la neutralidad eléctrica del cuerpo o sus partes. Como resultado de la electrificación, el cuerpo se vuelve capaz de realizar interacciones electromagnéticas.

Una de las formas de electrificar un cuerpo es impartirle una carga eléctrica, es decir, conseguir un exceso de cargas del mismo signo en un cuerpo determinado. Esto es fácil de hacer usando la fricción.

Así, cuando se frota una varilla de vidrio con seda, parte de sus cargas negativas van a parar a la seda. Como resultado, la barra queda cargada positivamente y la seda, negativamente. Pero al frotar una barra de ebonita con lana, algunas de las cargas negativas se transfieren de la lana a la barra: la barra se carga negativamente y la lana se carga positivamente.

Este método de electrificar cuerpos se llama electrificación por fricción. Experimentas una fricción electrizante cada vez que te quitas un suéter por la cabeza.

Otro tipo de electrificación se llama inducción electrostática, o electrificación a través de la influencia. En este caso, la carga total del cuerpo sigue siendo igual a cero, pero se redistribuye de modo que se acumulan cargas positivas en algunas partes del cuerpo y negativas en otras.

Arroz. 2. Inducción electrostática

Miremos la figura. 2. A cierta distancia de cuerpo metálico hay una carga positiva q. Atrae cargas negativas del metal ( electrones libres), que se acumulan en las zonas de la superficie corporal más cercanas a la carga. En áreas distantes Quedan cargas positivas no compensadas.

A pesar de que la carga total del cuerpo metálico permaneció igual a cero, se produjo una separación espacial de cargas en el cuerpo. Si ahora dividimos el cuerpo por la línea de puntos, entonces mitad derecha estará cargado negativamente y el izquierdo estará cargado positivamente. Puedes observar la electrificación del cuerpo usando un electroscopio. En la figura se muestra un electroscopio simple. 3.

Arroz. 3. Electroscopio

¿Qué está pasando en en este caso? Se lleva una varilla cargada positivamente (por ejemplo, previamente frotada) al disco del electroscopio y se acumula una carga negativa en él. Abajo, en las hojas móviles del electroscopio, quedan cargas positivas descompensadas; alejándose unas de otras, las hojas divergen en lados diferentes. Si quitas el palo, las cargas volverán a su lugar y las hojas volverán a caer.

El fenómeno de la inducción electrostática a gran escala se observa durante una tormenta. En la Fig. 4 vemos una nube de tormenta que pasa sobre la tierra.

Arroz. 4. Electrificación de la Tierra por una nube de tormenta.

Hay trozos de hielo dentro de la nube. diferentes tamaños, que se mezclan con las corrientes de aire ascendentes, chocan entre sí y se electrifican. Resulta que se acumula una carga negativa en la parte inferior de la nube y una carga positiva en la parte superior.

La parte inferior de la nube cargada negativamente induce cargas debajo de ella en la superficie de la tierra. signo positivo. Aparece un condensador gigante con un voltaje colosal entre la nube y el suelo. Si este voltaje es suficiente para romper el espacio de aire, se producirá una descarga: el conocido rayo.

1.3 Ley de conservación de la carga

Volvamos, por ejemplo, a la electrificación por fricción: frotar un palo con un paño. En este caso, el palo y el trozo de tela adquieren cargas iguales en magnitud y de signo opuesto. Su carga total era igual a cero antes de la interacción y sigue siendo igual a cero después de la interacción.

Vemos aquí la ley de conservación de la carga, que establece: sistema cerrado teléfono suma algebraica Los cargos permanecen sin cambios durante cualquier proceso que ocurra con estos organismos:

q1 + q2 + . . . + qn = constante.

El carácter cerrado de un sistema de cuerpos significa que estos cuerpos sólo pueden intercambiar cargas entre ellos mismos, pero no con ningún otro objeto externo a este sistema.

Al electrificar un palo, no hay nada sorprendente en la conservación de la carga: cuantas partículas cargadas salieron del palo, la misma cantidad llegó al trozo de tela (o viceversa). Lo sorprendente es que en más procesos complejos, acompañado transformaciones mutuas partículas elementales y cambiando el número de partículas cargadas en el sistema, ¡la carga total aún se conserva! Por ejemplo, en la Fig. La Figura 5 muestra el proceso γ → e − + e +, en el que una porción radiación electromagnéticaγ (el llamado fotón) se convierte en dos partículas cargadas: un electrón e - y un positrón e +. Este proceso resulta posible en determinadas condiciones, por ejemplo, en el campo eléctrico del núcleo atómico.

Arroz. 5. Nacimiento de un par electrón-positrón

La carga de un positrón es igual en magnitud a la carga de un electrón y de signo opuesto. ¡Se cumple la ley de conservación de la carga! De hecho, al comienzo del proceso teníamos un fotón cuya carga era cero, y al final recibimos dos partículas con una carga total de cero.

La ley de conservación de la carga (junto con la existencia de la carga elemental más pequeña) es primaria en la actualidad. Hecho científico. Los físicos aún no han podido explicar por qué la naturaleza se comporta de esta manera y no de otra manera. Sólo podemos afirmar que estos hechos están confirmados por numerosos experimentos físicos.

2 ley de Coulomb

Interacción de los inmóviles (en este sistema inercial contando) cargos se llama electrostático. Es el más fácil de aprender.

La rama de la electrodinámica en la que se estudia la interacción. cargas estacionarias, se llama electrostática. La ley fundamental de la electrostática es la ley de Coulomb.

Por apariencia La ley de Coulomb es sorprendentemente similar a la ley. gravedad universal que establece el carácter interacción gravitacional masas puntuales. La ley de Coulomb es la ley de interacción electrostática de cargas puntuales.

Cargo por puntos Es un cuerpo cargado cuyas dimensiones son mucho más pequeñas que otras dimensiones características de este problema. En particular, el tamaño de las cargas puntuales es insignificante en comparación con las distancias entre ellas.

Una carga puntual es la misma idealización que punto material, masa puntual, etc. En el caso de cargas puntuales, podemos hablar sin ambigüedades de la distancia entre ellas, sin pensar exactamente entre qué puntos de cuerpos cargados se mide esta distancia.

Ley de Coulomb. La fuerza de interacción entre dos cargas puntuales estacionarias en el vacío es directamente proporcional al producto. valores absolutos cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Esta fuerza se llama Culombio. Vector fuerza de culombio siempre se encuentra en la línea recta que conecta las cargas que interactúan. Para la fuerza de Coulomb, la tercera ley de Newton es válida: las cargas actúan entre sí con fuerzas iguales en magnitud y de dirección opuesta.

Como ejemplo en la Fig. La Figura 6 muestra las fuerzas F1 y F2 con las que interactúan dos cargas negativas.

Arroz. 6. Fuerza de Coulomb

Si cargas iguales en magnitud a q1 y q2 están ubicadas a una distancia r entre sí, entonces interactúan con la fuerza

El coeficiente de proporcionalidad k en el sistema SI es igual a:

k = 9 10 9 N m 2 /Cl 2.

Si lo comparamos con la ley de la gravitación universal, entonces el papel de las masas puntuales en la ley de Coulomb lo desempeñan las cargas puntuales, y en lugar de la constante gravitacional G hay un coeficiente k. Matemáticamente, las fórmulas de estas leyes están estructuradas de manera idéntica. Una diferencia física importante es que la interacción gravitacional siempre es atractiva, mientras que la interacción de cargas puede ser atractiva o repulsiva.

Da la casualidad de que junto con la constante k hay otra constante fundamentalε 0 relacionado con k por la relación

La constante ε 0 se llama constante eléctrica. Es igual a:

ε 0 = 1/4πk = 8,85 10 −12 C 2 /N m 2.

La ley de Coulomb con constante eléctrica se ve así:

La experiencia demuestra que se cumple el llamado principio de superposición. Consta de dos declaraciones:

1. La fuerza de Coulomb de interacción entre dos cargas no depende de la presencia de otros cuerpos cargados.
2. Supongamos que la carga q interactúa con el sistema de cargas q1, q2, . . . , qn. Si cada una de las cargas del sistema actúa sobre la carga q con una fuerza F1, F2, . . . , Fn, respectivamente, entonces la fuerza resultante F aplicada a la carga q por el sistema dado es igual a la suma vectorial de las fuerzas individuales:

F = F1 + F2 + . . . +Fn

El principio de superposición se ilustra en la Fig. 7. Aquí la carga positiva q interactúa con dos cargas: carga positiva q1 y carga negativa q2.

Arroz. 7. Principio de superposición

El principio de superposición nos permite llegar a una afirmación importante.

Recuerde que la ley de la gravitación universal es válida no sólo para masas puntuales, sino también para bolas con una distribución de masa esféricamente simétrica (en particular, para una bola y una masa puntual); entonces r es la distancia entre los centros de las bolas (desde el punto de masa hasta el centro de la bola). Este hecho se deriva de forma matemática la ley de gravitación universal y el principio de superposición.

Dado que la fórmula de la ley de Coulomb tiene la misma estructura que la ley de la gravitación universal, y el principio de superposición también se aplica a la fuerza de Coulomb, podemos sacar una conclusión similar: según la ley de Coulomb, dos bolas cargadas interactuarán (una carga puntual con una bola), siempre que las bolas tengan una distribución de carga esféricamente simétrica; el valor r en este caso será la distancia entre los centros de las bolas (desde la carga puntual hasta la bola).

Significado este hecho lo veremos muy pronto; en particular, esta es la razón por la que la intensidad del campo de una bola cargada fuera de la bola será la misma que la de una carga puntual. Pero en electrostática, a diferencia de la gravedad, hay que tener cuidado con este hecho. Por ejemplo, cuando se juntan bolas de metal cargadas positivamente simetría esférica se violará: las cargas positivas, que se repelen mutuamente, tenderán a las zonas de las bolas más alejadas entre sí (los centros de las cargas positivas estarán más alejados entre sí que los centros de las bolas). Por tanto, la fuerza de repulsión de las bolas en este caso será menor que el valor que se obtiene de la ley de Coulomb al sustituir la distancia entre los centros en lugar de r.

2.2 Ley de Coulomb en dieléctricos

La diferencia entre interacción electrostática e interacción gravitacional no es solo la presencia de fuerzas repulsivas. La fuerza de interacción de las cargas depende del medio en el que se encuentran las cargas (y la fuerza de gravedad universal no depende de las propiedades del medio). Dieléctricos, o aisladores Son sustancias que no conducen corriente eléctrica.

Resulta que el dieléctrico reduce la fuerza de interacción entre cargas (en comparación con el vacío). Además, no importa a qué distancia se encuentren las cargas entre sí, la fuerza de su interacción en un dieléctrico homogéneo dado siempre será el mismo número de veces menor que a la misma distancia en el vacío. Este número se denota por ε y se llama constante dieléctrica del dieléctrico. La constante dieléctrica Depende sólo de la sustancia del dieléctrico, pero no de su forma o tamaño. Es una cantidad adimensional y se puede encontrar en las tablas. Así, en un dieléctrico, las fórmulas (1) y (2) toman la forma:

La constante dieléctrica del vacío, como vemos, es igual a la unidad. En todos los demás casos, la constante dieléctrica es mayor que la unidad. La constante dieléctrica del aire está tan cerca de la unidad que al calcular las fuerzas de interacción entre cargas en el aire se utilizan las fórmulas (1) y (2) para el vacío.

Newton creía que la gravedad se propaga instantáneamente, la gravitación es similar a la interacción eléctrica, la luz tiene naturaleza corpuscular, existe ambiente absoluto propagación de la luz - éter, la aceleración es de naturaleza absoluta y se manifiesta en el espacio absoluto.

A principios de siglo se completó la revisión de tales puntos de vista. El éter es sustituido por el espacio vacío, en el que tres coordenadas se complementan con el tiempo. Einstein modeló la gravedad utilizando matemáticas matriciales como la curvatura del espacio-tiempo y consideró la inercia como caso especial equivalencia de gravedad. El carácter absoluto de la aceleración ha desaparecido, lo que pone en entredicho la posibilidad de determinar la trayectoria del movimiento mediante la función de aceleración, contrariamente a la práctica bien conocida.

Intentemos darle algo de gravedad. significado fisico. Supongamos que en la naturaleza la base de la interacción son las fuerzas eléctricas que obedecen la ley de Coulomb. Se sabe que si se coloca un medio, un aislante (dieléctrico), entre las cargas de electricidad, las cargas asociadas del dieléctrico sufrirán polarización espacial, para Carga positiva las partes negativas estarán enfrentadas y las partes positivas de las cargas unidas estarán orientadas hacia el negativo. Además, para cargas relativamente débiles colocadas en un medio, las cargas unidas permanecerán sin destruir; con cargas fuertes, se producirá su destrucción y se producirá una "avería" eléctrica. Consideremos tres posibles casos en interacciones eléctricas.

1. Hay dos cargos. Entre ellos hay un medio polarizado por ellos. La polarización se organiza de la siguiente manera: con cargas del mismo signo, el medio de cargas polarizadas experimentará autorrepulsión según la ley de Coulomb, que se manifestará integralmente como la repulsión de dos cargas; con cargas diferentes, el medio de cargas polarizadas experimentará autoatracción según la ley de Coulomb, formando una fuerza de atracción de dos cargas diferentes.
2. Hay una carga y un objeto sin carga. La carga también provocará una polarización del medio, lo que, naturalmente, provocará una polarización recíproca del objeto sin carga, de modo que el medio forme una atracción del cuerpo sin carga hacia la carga. En otras palabras, existen fuerzas eléctricas de atracción entre cuerpos cargados y descargados. Parecería que este caso contradice la ley de Coulomb. Sin embargo, la experiencia confirma la existencia de una fuerza de atracción entre cuerpos cargados y no cargados. Cualquiera puede repetir el experimento de Tales, realizado por él hace más de 2.500 años: frotar una barra aislante sobre un material de lana y llevarlo a objetos ligeros(trozos de papel seco, por ejemplo). Los objetos descargados serán atraídos hacia la varita. Cuando se produce fricción, el material se “rompe” electrones externosátomos del palo: está electrificado con electricidad estática.
3. Hay dos objetos descargados ubicados en un medio dieléctrico. Experimentan en este caso la única atracción gravitacional posible. ¿Cómo se puede explicar este fenómeno utilizando fuerzas electricas? Esto sólo puede lograrse si asumimos que el propio medio tiene una carga eléctrica "gravitatoria" muy débil. Extendamos esta suposición a todos los cuerpos de la Naturaleza. Entonces, la polarización mutua de los cuerpos y el medio entre ellos provocará una autoatracción en el medio, que forma la gravedad, incluso si hay una carga eléctrica gravitacional débil del mismo signo en todos los cuerpos y en el medio. Esto ocurre debido al fenómeno de polarización (ley de Coulomb), que se "redistribuye" de modo que sólo estén presentes fuerzas de atracción. Cada lector puede dibujar en papel un diagrama de polarización mutua, partiendo del supuesto de que las cargas asociadas de ambos cuerpos y medios tienen un cierto exceso de carga de un signo sobre la carga del otro signo y detectan la fuerza de la “gravedad”.

Así, fue posible dibujar una imagen física de la gravedad. Esto no estaba disponible ni para la ley de Newton, ni para la teoría de la gravedad de Einstein (GTR), ni para la teoría relativista de la gravedad (RTG) de Logunov. La situación es aún más sencilla con la inercia, que tampoco se puede explicar de la forma tradicional adoptada en GTR y RTG. Cualquier carga eléctrica que se mueve con aceleración experimenta una fuerza contraria similar a la corriente adicional de cierre y apertura, en la que los portadores de la carga eléctrica se aceleran o desaceleran.

La aparición del magnetismo está estrechamente relacionada con los cambios en la electricidad y, a la inversa, con los cambios en el magnetismo se excita la electricidad, o más bien su corriente. Se sabe que monopolos magnéticos, que se muestran en otra fórmula de Coulomb para la interacción magnética, aún no se han encontrado. Los neutrones y protones, que forman parte de núcleos más complejos que el núcleo de hidrógeno, tienen momentos magnéticos. En otras palabras, las partes constituyentes del núcleo tienen la propiedad de dipolos magnéticos: son simplemente imanes diminutos. La ley de Coulomb no es adecuada para identificar la interacción entre dipolos magnéticos, pero la ley de su interacción se puede establecer experimentalmente: para hacer esto, es necesario tomar dos imanes comunes y medir la fuerza de su interacción en función de la distancia entre ellos. en una balanza de torsión (como hizo Coulomb) o de palanca. A priori, se puede argumentar que a distancias cercanas la fuerza de interacción no estará determinada por la ley de los cuadrados inversos de las distancias, sino que obedecerá no a la ley de la acción de largo alcance, sino a la de corto alcance. De hecho, a medida que aumenta la distancia dipolo magnético adquirirá las propiedades de un cuerpo que no tiene división notable polos magnéticos. A distancias cercanas, se necesitan fuerzas inusualmente grandes para separar o conectar dos imanes, dependiendo de su polaridad magnética mutua. Se sabe que interacciones nucleares alrededor de 1000 veces más fuerte que la fuerza electromagnetismo. Es natural suponer que magnético momentos dipolares puede ser la fuente interacción fuerte en la estructura de los núcleos de materia. Este párrafo ha desviado un poco nuestra discusión del tema, pero es de fundamental importancia en la afirmación sobre el papel fundamental de la electricidad en la Naturaleza.

Entonces, la introducción del medio ambiente y la débil carga eléctrica gravitacional del medio ambiente y de todo cuerpos materiales hizo posible dibujar una imagen física de la interacción gravitacional y explicar el fenómeno de la inercia. ¿Qué más se puede aprender de un entorno así?

Volvamos a la luz como fenómeno electromagnético. En la fuente, ya sea por calentamiento o por el generador, hay un intenso movimiento de cargas reales (electrones, iones, etc.) en el material fuente. Las cargas ligadas del medio, que interactúan con los portadores de carga de la fuente, se pondrán en movimiento de acuerdo con la ley de Coulomb: por ejemplo, un electrón de la fuente, oscilando, involucrará en movimiento paralelo la carga polarizada del medio, orientada con su parte positiva más cerca del electrón y su parte negativa más lejos del electrón fuente. Este proceso será repetido muchas veces por aquellos más cercanos a la primera carga unida en la cadena de cargas unidas del medio. Formado movimiento lateral cargas polarizadas, llamadas corriente de desplazamiento por Maxwell. Cada corriente de desplazamiento sucesiva tendrá sentido opuesto a la corriente anterior, ya que las cargas de los portadores de estas corrientes son de signo opuesto e idénticas en el sentido del movimiento. Se resumen los campos magnéticos de tales corrientes de desplazamiento paralelas. Cuando cambia la dirección del movimiento del "primer" electrón de la fuente, cambia la dirección de las corrientes de desplazamiento, en las que la dirección también cambia campo magnético. Hay una “desaceleración” en la velocidad de propagación vibraciones transversales ambiente según las leyes de las extracorrientes. La velocidad de propagación de las perturbaciones electromagnéticas en el medio resulta limitada y constante, independiente de la fuente y dependiendo únicamente de las propiedades eléctricas y magnéticas del medio.

Estas propiedades se denominan en física como permeabilidad eléctrica y magnética. Obtuvimos una imagen física de la radiación y propagación de una perturbación electromagnética, que en física ordinaria se llama onda electromagnética. De hecho, en el sentido habitual onda electromagnética no, al igual que no hay fotón, pero hay una "retransmisión" del movimiento de las cargas fuente, como una formación de fichas de dominó que caen. ¿Qué es entonces la propagación del frente gravitacional o, como lo llaman en física, “ onda gravitacional"? Una suposición natural es que el frente de propagación de la gravedad es un movimiento longitudinal, de amplitud limitada, de cargas ligadas del medio. La fuente del frente gravitacional puede ser la erupción de masas de algo en lo que antes no había sustancia, movimiento rápido objetos espaciales en el medio ambiente,etc.

En los "agujeros negros" en el límite del "horizonte de sucesos", la deformación de la polarización alcanza su límite de intensidad y una determinada capa del medio se destruye. Este fenómeno se denomina en física “evaporación de agujeros negros”. Movimiento coordinado de cargas desplazadas, en el que la polarización se dirige a lo largo de una línea normal a la superficie. objeto espacial, va acompañado de corrientes de desplazamiento coordinadas de cargas similares que ocurren en la misma dirección. En este caso, el campo magnético resultante entre las corrientes se compensa a cero y el campo magnético alrededor de todas las corrientes de desplazamiento se suma. Sin embargo, la polarización gravitacional del medio tiene una estructura “central” en el espacio, lo que conduce a ausencia total campo magnético "de frenado". Esto, a su vez, conduce a un casi interminable alta velocidad transmisión de la gravedad en contraste con la velocidad de propagación de las perturbaciones electromagnéticas. ¡El tiempo que tarda la gravedad en propagarse de un borde a otro de nuestro Universo es 100 órdenes de magnitud menos que el tiempo de Planck! Cerca de objetos masivos, los agujeros negros, gracias a alta densidad Al polarizar el medio, la velocidad de propagación de la gravedad y la luz disminuye, lo que suele interpretarse como dilatación del tiempo en la teoría de la relatividad general.

La idea de la existencia de un medio capaz de polarizarse (deformación eléctrica) lleva a modelar el conocido “fotoefecto” en vacío físico(PV), en el que una perturbación electromagnética con una frecuencia que excede el “límite de frecuencia rojo” elimina, por ejemplo, un par electrón-positrón del medio. Según Lamb (1947), el medio introduce una cierta diferencia en las distancias de transición de los electrones de los átomos de hidrógeno y deuterio, lo que es responsable de la estructura fina de la radiación. Constante estructura fina(número 137) recibe nueva interpretación como el número de cargas elementales involucradas en las interacciones de las perturbaciones electromagnéticas con el medio ambiente. El significado físico de “incertidumbre y naturaleza probabilística trayectorias de partículas elementales" en el micromundo.

Se da una nueva interpretación a la imagen de algunos problemas cosmológicos de nuestro Universo con la combinación de la autorrepulsión de Coulomb de un medio cargado (Big Bang) y Atracción de Coulomb ambiente cargado en presencia de materia ordinaria.

Resumamos. La introducción de un medio o fotovoltaico en la física es la clave que puede abrir nueva física en el siglo 21. No se basará en un espacio vacío en el que características matemáticas y el llamado “material” campos fisicos, pero en un entorno fotovoltaico real, que, según muchos científicos, tiene "reservas" ilimitadas de energía. Son algo difíciles de usar. teorías existentes espacio vacio de nuestro Universo.

La ley de Coulomb muestra que la fuerza de interacción eléctrica ocurre sólo entre dos cuerpos cargados. De hecho, si ponemos la fórmula (10.1), entonces para cualquier valor de . Sin embargo, sabemos que un cuerpo cargado (por ejemplo, una barra de lacre frotada) es capaz de atraer cuerpos no electrificados, por ejemplo, trozos de papel (Fig. 21) o láminas de metal.

Arroz. 21. Atracción de trozos de papel sin carga hacia la cera cargada.

Colocamos una flecha de papel o metal en una punta montada sobre un soporte aislante para que la flecha pueda girar fácilmente sobre la punta. Si se coloca un cuerpo cargado cerca de dicha flecha, inmediatamente girará de modo que su eje se dirija hacia el cuerpo cargado (Fig. 22). Girando la flecha con la mano y soltándola nuevamente encontraremos que vuelve a su posición anterior. Qué extremo de la flecha resulta estar orientado hacia el cuerpo cargado es una cuestión de azar, pero la flecha nunca se detiene de modo que su eje forma un ángulo notable con la dirección del cuerpo cargado.

Arroz. 22. Un cuerpo cargado actúa sobre una flecha descargada de metal o papel, girándola

Para explicar estas interacciones entre cuerpos cargados y no cargados, debemos recordar el fenómeno de la inducción (§8) y la ley de Coulomb (§10). Todos los cuerpos (trozos de papel, flechas) cerca de un cuerpo cargado experimentan electrificación a través de la influencia (inducción), como resultado de lo cual las cargas presentes en estos cuerpos se redistribuyen de modo que las cargas excesivas de un signo se acumulan en una parte del cuerpo, y de otro signo en otro (Fig. 23 y 24).

Arroz. 23. Explicación de la atracción de trozos de papel sin carga por el lacre cargado

Arroz. 24. Explicación de la acción de un cuerpo cargado sobre una flecha descargada.

En este caso, más cerca del cuerpo cargado que influye se encuentran las cargas cuyo signo es opuesto al signo de su carga; las cargas del mismo nombre se acumulan en exceso en el extremo distante. La interacción de una carga corporal con cargas inducidas (inducidas) se produce según la ley de Coulomb. Por tanto, todo cuerpo con cargas inducidas es simultáneamente atraído y repelido por un cuerpo cargado. Pero la repulsión que se produce entre cargas situadas en mayor distancia, más débil que la gravedad. Como resultado, los cuerpos "descargados" giran y son atraídos por un cuerpo cargado, como se ha observado experimentalmente.

Plan de estudios:

1. Resumir los conocimientos adquiridos previamente sobre la electrificación de carrocerías a partir de teoría del electrón.
2. Trabajo grupal e individual:

• trabajar con masa;
• Crear miniproyectos "Usar y combatir la electricidad estática".

3. Miniconferencia sobre protección de proyectos.
4. Resumen de la lección.
5. Tarea.

En el escritorio.

Objetivo de la lección para el profesor:

Sistematizar y generalizar los conocimientos de los estudiantes sobre la electrificación de cuerpos. Con base en la teoría electrónica, explicar el proceso de electrificación de los cuerpos.

Tareas para el profesor:

• crear condiciones que despierten la actividad autodidacta de los estudiantes;
• Continuar desarrollando habilidades de observación. fenomeno fisico, probar posiciones teóricas mediante experimentos, utilizar instrumentos;
• Se centra en la necesidad de cumplir las normas de seguridad para prevenir incendios y accidentes en el trabajo y en el hogar.

Para estudiantes:

Propósito de la lección: recordar los conceptos de carga eléctrica y sus propiedades; explicar el fenómeno de la electrificación; considerar la orientación práctica de los conocimientos adquiridos.

Tareas:

1. Educativo:

• Con base en la teoría electrónica, explicar el proceso de electrificación de los cuerpos;
• Estudiar la orientación práctica de los conocimientos adquiridos;
• Formación de motivación y experiencia de educación, cognitiva y. actividades practicas.

2. De desarrollo:

• Promover el desarrollo de la capacidad de analizar, plantear hipótesis, suposiciones, realizar pronósticos, observar y experimentar;
• Promover el desarrollo pensamiento lógico;
• Desarrollo de la capacidad de expresar en el habla los resultados de la propia actividad mental.

3. Educativo:

• contribuir a la formación de una cosmovisión científica;
• despertar interés cognitivo al sujeto y a los fenómenos circundantes;
• desarrollo de habilidades de cooperación, comunicación, trabajo en equipo;
• Desarrollar la capacidad de evaluar crítica pero objetivamente objetos, fenómenos, acciones y acciones (propias y ajenas).

Metódico: Mostrar la posibilidad de aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en las lecciones de física.

Métodos y técnicas:

1. Métodos de transmisión verbal de información y percepción auditiva de información (técnicas: conversación, cuento, discusión);
2. Métodos para transmitir visualmente información y percepción visual información (técnicas: observación, demostración de experiencia, presentación);
3. Métodos de transmisión de información mediante actividades prácticas y percepción cinestésica táctil ( trabajo experimental en grupos);
4. Métodos para estimular y motivar a los estudiantes (técnicas: crear situación problemática, presentación problemática, actividad de búsqueda parcial, actividad de investigación grupal, creación de una situación de éxito, creación de una situación de asistencia mutua);
5. Métodos de control (técnicas estudio frontal, pruebas, autoevaluación).

Principios: carácter científico, coherencia, conformidad con la naturaleza, accesibilidad, desarrollo personal, colectivismo.

Medios de educación:

• PC, proyector, pantalla;
• electrómetros, varillas de plexiglás y ebonita, trozos de lana, un conductor, embudos de plástico y metal, un trípode, una placa de plexiglás, una caja de plástico transparente con pimienta.
• hojas de trabajo, tarjetas para registrar la actividad de trabajo en la lección, formularios de notas de apoyo.

Durante las clases.

Hola.

Hoy en clase vamos a:

• Resumir los conocimientos previamente adquiridos sobre la electrificación de cuerpos con base en la teoría electrónica;
• Trabajar con la masa;
• Crea miniproyectos sobre los beneficios y perjuicios de la electricidad. Y realizar una miniconferencia para proteger proyectos.

Abran sus cuadernos y escriban el tema de la lección. "Explicación fenómenos eléctricos" (sl. No. 1) . Entonces la tarea principal de nuestra lección Con base en el conocimiento sobre el electrón y la estructura del átomo, dar una explicación de la electrificación de los cuerpos al contacto, la existencia de conductores y dieléctricos, así como explicar la atracción de conductores (cuerpos) descargados sobre cuerpos cargados.

I. Actualización de conocimientos.

Pero primero recordemos una serie de disposiciones que surgen de la teoría electrónica.

1. ¿De qué están hechos todos los cuerpos? ( átomos) sl. №2 (1)
2. ¿Cuál es la estructura de un átomo? ( un núcleo positivo formado por protones y neutrones, los electrones se mueven alrededor del núcleo y pueden abandonar sus capas) sl. №2 (2)
3. ¿Cuál es la carga de un electrón? (negativo) sl. №2 (3)
4. ¿Cuál es la carga de un protón? (positivo) sl. №2 (4)
5. Entonces resulta que todos los cuerpos están inicialmente cargados. (¿En qué condiciones el cuerpo está descargado?)
6. ¿Bajo qué condiciones el cuerpo estará cargado positivamente?
7. ¿Bajo qué condiciones el cuerpo estará cargado negativamente?
8. Por tanto, un cuerpo queda cargado cuando gana o pierde electrones.
9. Diapositiva N° 3 (1), siguiente. No. 3 (2) ¿Con qué signo está cargada la barra de ebonita? ¿Qué tipo de lana? (preguntas en la diapositiva)
10. Los electrones se transfieren desde la lana a la varilla de ebonita.
11. Por tanto, las cargas no se crean, sino sólo se separan.
12. ¿Por qué los electrones pasan de la lana a la ebonita y no al revés?

II. Explicación del fenómeno de atracción de un cuerpo descargado sobre uno cargado.

13. Mira la imagen y responde, ¿la pelota está cargada? Si está cargada, ¿qué signo tiene la pelota? Justifica tu respuesta.
14. Un campo eléctrico actúa únicamente sobre un cuerpo cargado.
15. Experiencia con una cartuchera descargada. ¿Por qué el cartucho descargado fue primero atraído y luego comenzó a ser repelido?

Y así recordamos una serie de disposiciones que surgen de la teoría electrónica y les dimos una explicación. También descubrimos por qué un cuerpo sin carga primero se siente atraído por un cuerpo cargado y luego repelido por él.

III. Trabajar en grupos e individualmente.

Nuestro trabajo posterior procederá de la siguiente manera. Ahora formaremos 4 grupos de investigadores que empezarán a trabajar en proyectos, cada grupo realizará su propio proyecto con su tema específico. Pero todos ellos están en consonancia con el tema de nuestra conferencia "El uso de la electricidad estática y la lucha contra ella". 2 grupos están realizando proyectos que demuestran que la electricidad estática puede ser útil para los humanos, y 2 grupos están realizando proyectos que demuestran que la electricidad estática puede causar daño y le dirán cómo lidiar con ella.

El resto de los chicos se sientan frente a las computadoras para completar la prueba de detección.

• Explico cómo trabajar con la prueba;
• Voy a los grupos de investigación. El trabajo se realiza en 12 minutos. Luego todos se sientan y se defienden los proyectos.

IV. Protegiendo proyectos (10 minutos)

Y ahora invito a todos a la conferencia “El uso de la electricidad estática y la lucha contra ella”.

Estamos constantemente en un océano de descargas eléctricas creadas por numerosas máquinas, máquinas herramienta y el propio hombre. Estas descargas, por supuesto, no son tan poderosas como relámpago natural, por lo que no los notamos, salvo los ligeros pinchazos que a veces experimentamos cuando tocamos con la mano un objeto metálico o a otra persona. Pero tales categorías existen y pueden, al igual que cremalleras grandes, provocar incendios y explosiones, provocar pérdidas, daños y lesiones importantes si no sabemos por qué se producen y cómo protegernos de ellos.

Y los chicos que realizaron proyectos sobre los peligros de la electricidad estática nos dirán cómo protegernos de ella. ( Se escucha defensa de proyectos.) Solicitud

Pero la electricidad estática puede ser útil para los humanos. Escuchemos la defensa de los proyectos en este problema. (Se escucha defensa de proyectos.) Apéndice 10, 11.

¡Muchas gracias!

Y hoy, muchachos, recordamos una vez más la estructura del átomo, qué cargas existen en la naturaleza, cómo interactúan, explicamos la electrificación de los cuerpos basándonos en la teoría electrónica y completamos 4 proyectos sobre los beneficios y daños de la electricidad estadística.

V. Tarea.

Es posible que no nos volvamos a ver, por eso te doy la tarea de estar más a menudo en el área de los iones negativos, lo que atraerá hacia ti personas "positivas" en la comunicación con quienes recibirás un estado de ánimo positivo y emociones positivas. como los que adquirí al comunicarme con usted. Te agradezco la lección. Te deseo mucha suerte en las próximas lecciones. ¡Adiós!