Paaiškinkite, kodėl neįkrautus kūnus traukia įkrauti. Kodėl neįkrautus kūnus traukia įkrauti? Pamokos tikslas mokytojui

Elektrinis laukas

1 Elektros įkrova

Elektromagnetinės sąveikos yra tarp labiausiai esminės sąveikos gamtoje. Tamprumo ir trinties jėgos, skysčių ir dujų slėgis ir daug daugiau gali būti sumažintos iki elektromagnetinių jėgų tarp medžiagos dalelių. Pačios elektromagnetinės sąveikos nebėra redukuojamos į kitas, gilesnes sąveikos rūšis. Lygiai taip pat pamatinis tipas sąveika yra gravitacija – bet kurių dviejų kūnų gravitacinė trauka. Tačiau yra keletas svarbių skirtumų tarp elektromagnetinės ir gravitacinės sąveikos.

1. Ne bet kokie, o tik įkrauti kūnai (turintys elektros krūvis).

2.Gravitacinė sąveika visada yra vieno kūno pritraukimas prie kito. Elektromagnetinė sąveika gali būti patraukli arba atstumianti.

3. Elektromagnetinė sąveika yra daug intensyvesnė nei gravitacinė. Pavyzdžiui, elektrinio atstūmimo jėga tarp dviejų elektronų yra 10 42 kartus didesnė už jų gravitacinio traukos vienas kito jėgą.

Kiekvienas įkrautas kūnas turi tam tikrą elektros krūvio q kiekį. Elektros krūvis yra fizinis kiekis, kuris lemia elektrinio stiprumą magnetinė sąveika tarp gamtos objektų. Krūvio vienetas yra kulonas (C).

1.1 Dviejų rūšių mokestis

Kadangi gravitacinė sąveika visada yra trauka, visų kūnų masės yra neneigiamos. Tačiau tai netinka mokesčiams. Dviejų rūšių elektromagnetinė sąveika- pritraukimas ir atstūmimas - patogu apibūdinti įvedant dviejų tipų elektros krūvius: teigiamas ir neigiamas.

Skirtingų ženklų krūviai vienas kitą traukia, o to paties ženklo krūviai atstumia. Tai pavaizduota pav. 1; Ant siūlų pakabintiems rutuliukams suteikiami vienokio ar kitokio ženklo krūviai.

Ryžiai. 1. Dviejų rūšių krūvių sąveika

Plačiai paplitęs elektromagnetinių jėgų pasireiškimas paaiškinamas tuo, kad bet kurios medžiagos atomuose yra įkrautų dalelių: atomo branduolyje yra teigiamai įkrautų protonų, o neigiamo krūvio elektronai juda orbitomis aplink branduolį. Protono ir elektrono krūviai yra vienodi, o protonų skaičius branduolyje yra lygus elektronų skaičiui orbitose, todėl paaiškėja, kad atomas kaip visuma yra elektriškai neutralus. Štai kodėl normaliomis sąlygomis mes nepastebime elektromagnetinis poveikis iš kitų ( Įkrovimo vienetas nustatomas pagal dabartinį vienetą. 1 C yra pro šalį einantis krūvis skerspjūvis laidininkas per 1 s esant 1 A srovei.) kūnai: bendras kiekvieno iš jų krūvis lygus nuliui, o įkrautos dalelės tolygiai pasiskirsto visame kūno tūryje. Bet jei pažeidžiamas elektrinis neutralumas (pavyzdžiui, dėl elektrifikacijos), kūnas iš karto pradeda veikti aplinkines įkrautas daleles.

Kodėl yra būtent dviejų tipų elektros krūviai, o ne koks kitas jų skaičius? Šis momentas nežinomas. Galime tik tvirtinti, kad priėmus šį faktą kaip pagrindinį, gaunamas tinkamas elektromagnetinės sąveikos aprašymas.

Protono krūvis yra 1,6 · 10–19 C. Elektrono krūvis yra priešingas jam ženklu ir yra lygus -1,6 · 10 -19 C. Vadinama reikšmė e = 1,6 10 −19 C elementarus krūvis. Tai yra minimumas galimas mokestis: laisvųjų dalelių su mažesniu krūviu eksperimentuose neaptikta. Fizika dar negali paaiškinti, kodėl gamta turi mažiausią krūvį ir kodėl jos dydis yra būtent toks.

Bet kurio kūno q krūvis visada susideda iš visas kiekiai elementarieji mokesčiai: q = ± Ne. Jei q< 0, то тело имеет избыточное количество N электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же q >0, tada, atvirkščiai, kūne trūksta elektronų: yra dar N protonų.

1.2 Kėbulų elektrifikavimas

Kad makroskopinis kūnas veiktų elektrinis poveikisį kitus korpusus, jis turi būti elektrifikuotas. Elektrifikacija yra kūno ar jo dalių elektrinio neutralumo pažeidimas. Dėl elektrifikacijos kūnas tampa pajėgus elektromagnetinei sąveikai.

Vienas iš kūno elektrifikavimo būdų yra suteikti jam elektros krūvį, tai yra pasiekti tam tikro kūno to paties ženklo krūvių perteklių. Tai lengva padaryti naudojant trintį.

Taigi, kai stiklo strypas trinamas šilku, dalis neigiamų jo krūvių patenka į šilką. Dėl to lazda įkraunama teigiamai, o šilkas – neigiamai. Bet trinant ebonito pagaliuką su vilna dalis neigiamų krūvių iš vilnos persikelia į pagaliuką: pagaliukas įkraunamas neigiamai, o vilna – teigiamai.

Toks kūnų elektrifikavimo būdas vadinamas elektrifikavimu trinties būdu. Kaskart nusivilkę megztinį ant galvos, patiriate įelektrinančią trintį.

Kitas elektrifikavimo tipas vadinamas elektrostatinė indukcija, arba elektrifikacija per įtaką. Tokiu atveju bendras kūno krūvis lieka lygus nuliui, tačiau perskirstomas taip, kad vienose kūno vietose kaupiasi teigiami krūviai, kitose – neigiami.

Ryžiai. 2. Elektrostatinė indukcija

Pažiūrėkime į pav. 2. Tam tikru atstumu nuo metalinis korpusas yra teigiamas krūvis q. Jis pritraukia neigiamus metalo krūvius ( laisvųjų elektronų), kurios kaupiasi kūno paviršiaus vietose, esančiose arčiausiai krūvio. Įjungta tolimos vietovės lieka nekompensuoti teigiami krūviai.

Nepaisant to, kad bendras metalinio kūno krūvis liko lygus nuliui, kūne įvyko erdvinis krūvių atsiskyrimas. Jei dabar padalinsime kūną išilgai punktyrinės linijos, tada dešinė pusė bus neigiamai įkrautas, o kairysis – teigiamai. Elektroskopu galite stebėti kūno elektrifikaciją. Paprastas elektroskopas parodytas fig. 3.

Ryžiai. 3. Elektroskopas

Kas vyksta viduje tokiu atveju? Teigiamo krūvio lazdelė (pavyzdžiui, anksčiau įtrinta) atnešama į elektroskopo diską ir surenka ant jo neigiamą krūvį. Žemiau, ant judančių elektroskopo lapelių, lieka nekompensuoti teigiami krūviai; stumdami vienas nuo kito lapai nukrypsta į skirtingos pusės. Jei nuimsite pagaliuką, krūviai grįš į savo vietas, o lapai nukris atgal.

Perkūnijos metu stebimas didelio masto elektrostatinės indukcijos reiškinys. Fig. 4 matome virš žemės sklindantį perkūnijos debesį.

Ryžiai. 4. Žemės elektrifikavimas perkūnijos debesyje

Debesyje yra ledo gabalėlių skirtingų dydžių, kurios susimaišo kylančios oro srovės, susiduria viena su kita ir įsielektrina. Pasirodo, neigiamas krūvis kaupiasi apatinėje debesies dalyje, o teigiamas – viršutinėje.

Neigiamo krūvio apatinė debesies dalis sukelia krūvius po juo žemės paviršiuje teigiamas ženklas. Atsiranda milžiniškas kondensatorius su milžiniška įtampa tarp debesies ir žemės. Jei šios įtampos pakanka oro tarpui suskaidyti, įvyks iškrova – gerai žinomas žaibas.

1.3 Krūvio išsaugojimo dėsnis

Grįžkime, pavyzdžiui, prie elektrifikacijos trinties būdu – lazdos trynimo audiniu. Tokiu atveju lazda ir audinio gabalas įgyja vienodo dydžio ir priešingo ženklo krūvius. Jų bendras įkrovimas buvo lygus nuliui prieš sąveiką ir lieka lygus nuliui po sąveikos.

Čia matome krūvio išsaugojimo dėsnį, kuris teigia: uždara sistema tel algebrinė sumaįkrovos išlieka nepakitusios per visus procesus, vykstančius su šiais kūnais:

q1 + q2 + . . . + qn = konst.

Kūnų sistemos uždarumas reiškia, kad šie kūnai gali keistis krūviais tik tarpusavyje, bet ne su jokiais kitais objektais, esančiais už šios sistemos ribų.

Elektrifikuojant lazdelę, krūvio išsaugojime nieko stebėtino: kiek įkrautų dalelių paliko lazdelę, tiek pat pateko į audinio gabalą (arba atvirkščiai). Stebina tai, kad daugiau sudėtingus procesus, lydimas tarpusavio transformacijos elementariosios dalelės ir pakeitus įkrautų dalelių skaičių sistemoje, bendras krūvis vis tiek išsaugomas! Pavyzdžiui, pav. 5 paveiksle parodytas procesas γ → e − + e +, kuriame dalis elektromagnetinė radiacijaγ (vadinamasis fotonas) virsta dviem įkrautomis dalelėmis - elektronu e - ir pozitronu e +. Toks procesas pasirodo esantis įmanomas tam tikromis sąlygomis – pavyzdžiui, atomo branduolio elektriniame lauke.

Ryžiai. 5. Elektronų ir pozitronų poros gimimas

Pozitrono krūvis yra lygus elektrono krūviui ir priešingas ženklu. Įkrovos išsaugojimo įstatymas įvykdytas! Iš tiesų, proceso pradžioje turėjome fotoną, kurio krūvis buvo lygus nuliui, o pabaigoje gavome dvi daleles, kurių bendras krūvis lygus nuliui.

Krūvio tvermės dėsnis (kartu su mažiausio elementariojo krūvio egzistavimu) šiandien yra pirminis mokslinis faktas. Fizikai kol kas negali paaiškinti, kodėl gamta elgiasi taip, o ne kitaip. Galime tik konstatuoti, kad šiuos faktus patvirtina daugybė fizinių eksperimentų.

2 Kulono dėsnis

Nejudančių asmenų sąveika (šiame inercinė sistema skaičiuojant) vadinami mokesčiai elektrostatinės. Tai lengviausia išmokti.

Elektrodinamikos šaka, kurioje tiriama sąveika stacionarūs krūviai, vadinamas elektrostatika. Pagrindinis elektrostatikos dėsnis yra Kulono dėsnis.

Autorius išvaizda Kulono dėsnis stebėtinai panašus į įstatymą universalioji gravitacija kuris nustato charakterį gravitacinė sąveika taškų masės. Kulono dėsnis yra taškinių krūvių elektrostatinės sąveikos dėsnis.

Taško mokestis- tai įkrautas kūnas, kurio matmenys yra daug mažesni nei kiti šiai problemai būdingi matmenys. Visų pirma, taškinių krūvių dydžiai yra nereikšmingi, palyginti su atstumais tarp jų.

Taškinis krūvis yra toks pat idealizavimas kaip materialus taškas, taškinė masė ir tt Taškinių krūvių atveju galime vienareikšmiškai kalbėti apie atstumą tarp jų, negalvojant tiksliai tarp kurių įkrautų kūnų taškų šis atstumas matuojamas.

Kulono dėsnis. Dviejų stacionarių taškinių krūvių sąveikos jėga vakuume yra tiesiogiai proporcinga sandaugai absoliučios vertėsįkrauna ir yra atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.

Ši jėga vadinama Kulonas. Vektorius Kulono jėga visada guli ant tiesios linijos, jungiančios sąveikaujančius krūvius. Kulono jėgai galioja trečiasis Niutono dėsnis: krūviai veikia vienas kitą vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgomis.

Kaip pavyzdys pav. 6 paveiksle parodytos jėgos F1 ir F2, su kuriomis sąveikauja du neigiami krūviai.

Ryžiai. 6. Kulono jėga

Jei krūviai, kurių dydis lygus q1 ir q2, yra vienas nuo kito atstumu r, tada jie sąveikauja su jėga

Proporcingumo koeficientas k SI sistemoje yra lygus:

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

Jei lyginsime jį su visuotinės traukos dėsniu, tai taškinių masių vaidmenį Kulono dėsnyje atlieka taškiniai krūviai, o vietoj gravitacinės konstantos G yra koeficientas k. Matematiškai šių dėsnių formulės yra identiškos. Svarbus fizinis skirtumas yra tas, kad gravitacinė sąveika visada yra patraukli, o krūvių sąveika gali būti patraukli arba atstumianti.

Taip atsitinka, kad kartu su konstanta k yra ir kita pagrindinė konstantaε 0 susietas su k ryšiu

Konstanta ε 0 vadinama elektrine konstanta. Jis lygus:

ε 0 = 1/4πk = 8,85 10 -12 C 2 /N m 2.

Kulono dėsnis su elektrine konstanta atrodo taip:

Patirtis rodo, kad vykdomas vadinamasis superpozicijos principas. Jį sudaro du teiginiai:

1. Dviejų krūvių sąveikos Kulono jėga nepriklauso nuo kitų įkrautų kūnų buvimo.
2. Tarkime, kad krūvis q sąveikauja su krūvių q1, q2, sistemomis. . . , qn. Jeigu kiekvienas iš sistemos krūvių krūvį q veikia jėga F1, F2, . . . , Fn atitinkamai, tada susidariusi jėga F, kurią duodama sistema veikia krūviui q, yra lygi atskirų jėgų vektorinei sumai:

F = F1 + F2 + . . . +Fn

Superpozicijos principas parodytas fig. 7. Čia teigiamas krūvis q sąveikauja su dviem krūviais: teigiamu krūviu q1 ir neigiamas krūvis 2 k.

Ryžiai. 7. Superpozicijos principas

Superpozicijos principas leidžia pasiekti vieną svarbų teiginį.

Prisiminkite, kad visuotinės gravitacijos dėsnis iš tikrųjų galioja ne tik taškinėms masėms, bet ir rutuliams, kurių masės pasiskirstymas yra simetriškas (ypač rutuliui ir taškinei masei); tada r yra atstumas tarp rutuliukų centrų (nuo taško masės iki rutulio centro). Šis faktas išplaukia iš matematinė forma visuotinės traukos dėsnis ir superpozicijos principas.

Kadangi Kulono dėsnio formulė turi tokią pačią struktūrą kaip ir visuotinės gravitacijos dėsnio, o superpozicijos principas taip pat tenkinamas Kulono jėgai, galime padaryti panašią išvadą: pagal Kulono dėsnį, du įkrauti rutuliai sąveikaus (taškinis krūvis su rutuliu), su sąlyga, kad rutuliai turi sferiškai simetrišką krūvio pasiskirstymą; reikšmė r šiuo atveju bus atstumas tarp rutuliukų centrų (nuo taško krūvio iki rutulio).

Reikšmė Šis faktas pamatysime labai greitai; ypač dėl šios priežasties įkrauto rutulio lauko stiprumas už rutulio ribų bus toks pat kaip taškinio krūvio. Tačiau elektrostatikoje, skirtingai nei gravitacijos atveju, reikia būti atsargiems su šiuo faktu. Pavyzdžiui, kai susijungia teigiamai įkrauti metaliniai rutuliukai sferinė simetrija bus pažeisti: teigiami krūviai, vienas kitą atstumdami, bus linkę į labiausiai vienas nuo kito nutolusias kamuoliukų sritis (teigiamų krūvių centrai bus toliau vienas nuo kito nei rutuliukų centrai). Todėl rutuliukų atstūmimo jėga šiuo atveju bus mažesnė už vertę, gautą pagal Kulono dėsnį, pakeičiant atstumą tarp centrų vietoj r.

2.2 Kulono dėsnis dielektrike

Skirtumas tarp elektrostatinės ir gravitacinės sąveikos yra ne tik atstumiančių jėgų buvimas. Krūvių sąveikos jėga priklauso nuo terpės, kurioje yra krūviai (o visuotinės gravitacijos jėga nepriklauso nuo terpės savybių). Dielektrikai, arba izoliatoriai yra medžiagos, kurios nepraleidžia elektros srovės.

Pasirodo, dielektrikas sumažina krūvių sąveikos jėgą (lyginant su vakuumu). Be to, nesvarbu, kokiu atstumu yra krūviai vienas nuo kito, jų sąveikos jėga tam tikrame vienalyčiame dielektrike visada bus tiek pat kartų mažesnė nei tuo pačiu atstumu vakuume. Šis skaičius žymimas ε ir vadinamas dielektriko dielektrine konstanta. Dielektrinė konstanta priklauso tik nuo dielektriko medžiagos, bet ne nuo jo formos ar dydžio. Tai bematis dydis ir jį galima rasti iš lentelių. Taigi dielektrikoje (1) ir (2) formulės yra tokios formos:

Vakuumo dielektrinė konstanta, kaip matome, yra lygi vienybei. Visais kitais atvejais dielektrinė konstanta yra didesnė už vienetą. Oro dielektrinė konstanta yra tokia artima vienybei, kad skaičiuojant ore esančių krūvių sąveikos jėgas, naudojamos vakuumo (1) ir (2) formulės.

Niutonas manė, kad gravitacija plinta akimirksniu, gravitacija yra panaši į elektrinę sąveiką, o šviesa korpuskulinis pobūdis, egzistuoja absoliuti aplinkašviesos sklidimas - eteris, pagreitis yra absoliučios prigimties, pasireiškiantis absoliučioje erdvėje.

Šimtmečio pradžioje tokių pažiūrų revizija buvo baigta. Eterį pakeičia tuščia erdvė, kurioje tris koordinates papildo laikas. Einšteinas modeliavo gravitaciją, naudodamas matricinę matematiką kaip erdvės ir laiko kreivumą, o inerciją laikė ypatinga byla gravitacijos lygiavertiškumas. Išnyko absoliutus pagreičio pobūdis, todėl kyla abejonių dėl galimybės nustatyti judėjimo trajektoriją per pagreičio funkciją, priešingai nei gerai žinoma praktika.

Pabandykime šiek tiek suteikti gravitaciją fizinę reikšmę. Darykime prielaidą, kad gamtoje sąveikos pagrindas yra elektrinės jėgos, kurios paklūsta Kulono dėsniui. Yra žinoma, kad jei tarp elektros krūvių yra dedama terpė - izoliatorius (dielektrikas), tada susiję dielektriko krūviai bus erdvinė poliarizacija - teigiamas krūvis neigiamos dalys bus pasuktos į neigiamą, o teigiamos surištų krūvių dalys – į neigiamą. Be to, esant santykinai silpniems krūviams, esantiems terpėje, surišti krūviai su stipriais krūviais liks nesunaikinami, įvyks jų sunaikinimas ir įvyks elektros „gedimas“. Panagrinėkime tris galimi atvejai elektrinėse sąveikose.

1. Yra du kaltinimai. Tarp jų yra jų poliarizuota terpė. Poliarizacija organizuojama taip: su to paties ženklo krūviais poliarizuotų krūvių terpė patirs savęs atstūmimą pagal Kulono dėsnį, kuris integraliai pasireikš kaip dviejų krūvių atstūmimas; su skirtingais krūviais, poliarizuotų krūvių terpė patirs save trauka pagal Kulono dėsnį, sudarydama patrauklią dviejų skirtingų krūvių jėgą.
2. Yra vienas įkrovimas ir neįkrautas objektas. Krūvis taip pat sukels terpės poliarizaciją, kuri visiškai natūraliai sukels abipusę neįkrauto objekto poliarizaciją taip, kad terpė suformuotų neįkrauto kūno trauką krūvio link. Kitaip tariant, tarp įkrautų ir neįkrautų kūnų yra elektrinės traukos jėgos. Atrodytų, kad šis atvejis prieštarauja Kulono dėsniui. Tačiau patirtis patvirtina, kad tarp įkrautų ir neįkrautų kūnų egzistuoja patraukli jėga. Kiekvienas gali pakartoti daugiau nei prieš 2500 metų jo atliktą Talio eksperimentą: įtrinkite izoliacinę lazdelę ant vilnonės medžiagos ir nuneškite į lengvi objektai(pavyzdžiui, sauso popieriaus likučiai). Neįkrauti objektai bus pritraukti prie lazdelės. Kai atsiranda trintis, medžiaga "lūžta" išoriniai elektronai lazdos atomai – ji įelektrinama statine elektra.
3. Dielektrinėje terpėje yra du neįkrauti objektai. Jie patiria vienintelę šiuo atveju įmanomą gravitacinę trauką. Kaip šį reiškinį galima paaiškinti naudojant elektros jėgos? Tai galima padaryti tik tuo atveju, jei darome prielaidą, kad pati terpė turi labai silpną „gravitacinį“ elektros krūvį. Išplėskime šią prielaidą visiems gamtos kūnams. Tada kūnų ir terpės tarp jų tarpusavio poliarizacija sukels terpėje savitrauką, kuri formuoja gravitaciją, net jei ant visų kūnų ir terpės yra silpnas to paties ženklo gravitacinis elektros krūvis. Taip atsitinka dėl poliarizacijos reiškinio (Kulono dėsnio), kuris „perskirstomas“ taip, kad būtų tik patrauklios jėgos. Kiekvienas skaitytojas gali nupiešti ant popieriaus abipusės poliarizacijos schemą, remdamasis prielaida, kad abiejų kūnų ir terpių susiję krūviai turi tam tikrą vieno ženklo krūvio perteklių, palyginti su kito ženklo krūviu, ir aptinka „gravitacijos jėgą“.

Taigi buvo galima nupiešti fizinį gravitacijos vaizdą. Tai nebuvo prieinama nei Niutono dėsniui, nei Einšteino gravitacijos teorijai (GTR), nei Logunovo reliatyvistinei gravitacijos teorijai (RTG). Situacija dar paprastesnė dėl inercijos, kurios taip pat negalima paaiškinti tradiciniu būdu, priimtu GTR ir RTG. Bet koks elektros krūvis, judantis su pagreičiu, patiria priešpriešinę jėgą, panašią į papildomą uždarymo ir atidarymo srovę, kurioje elektros krūvio nešikliai pagreitėja arba sulėtėja.

Magnetizmo atsiradimas yra glaudžiai susijęs su elektros pokyčiais, ir, atvirkščiai, keičiantis magnetizmui, elektra, tiksliau, jos srovė, sužadinama. Yra žinoma, kad magnetiniai monopoliai, rodomi kitoje Kulono magnetinės sąveikos formulėje, dar nerasta. Neutronai ir protonai, kurie yra sudėtingesnių už vandenilio branduolį branduolių dalis, turi magnetiniai momentai. Kitaip tariant, branduolį sudarančios dalys turi magnetinių dipolių savybę – tai tiesiog mažyčiai magnetai. Kulono dėsnis netinka magnetinių dipolių sąveikai nustatyti, tačiau jų sąveikos dėsnį galima nustatyti eksperimentiškai: tam reikia paimti du įprastus magnetus ir išmatuoti jų sąveikos stiprumą kaip atstumo tarp jų funkciją. ant sukimo (kaip darė Kulonas) arba svirties svarstykles. A priori galima teigti, kad artimais atstumais sąveikos jėgą lems ne atvirkštinių atstumų kvadratų dėsnis, o paklus ne tolimojo, o trumpojo nuotolio veikimo dėsniui. Iš tiesų, didėjant atstumui magnetinis dipolisįgis kūno savybių, kurios neturi pastebimo padalijimo magnetiniai poliai. Esant artimiems atstumams, dviem magnetams atskirti arba sujungti reikia neįprastai didelių jėgų, priklausomai nuo jų tarpusavio magnetinio poliškumo. Yra žinoma, kad branduolinės sąveikos apie 1000 kartų stipresnis už jėgą elektromagnetizmas. Natūralu manyti, kad magnetinis dipolio momentai gali būti šaltinis stipri sąveika materijos branduolių struktūroje. Šioje pastraipoje mūsų diskusija šiek tiek nukrypsta nuo temos, tačiau ji yra labai svarbi teiginyje apie pagrindinį elektros vaidmenį gamtoje.

Taigi, aplinkos įvedimas ir silpnas gravitacinis aplinkos elektros krūvis ir viskas materialūs kūnai leido nupiešti fizikinį gravitacinės sąveikos vaizdą ir paaiškinti inercijos reiškinį. Ko dar galima pasimokyti iš tokios aplinkos?

Atsigręžkime į šviesą kaip elektromagnetinis reiškinys. Šildymo arba generatoriaus šaltinyje intensyviai juda tikrieji krūviai (elektronai, jonai ir kt.) pradinėje medžiagoje. Surištieji terpės krūviai, sąveikaujantys su šaltinio krūvininkais, bus traukiami į judėjimą pagal Kulono dėsnį: pavyzdžiui, šaltinio elektronas, svyruodamas, lygiagrečiai apims poliarizuotą terpės krūvį, orientuotą į jo teigiama dalis arčiau elektrono, o neigiama dalis toliau nuo šaltinio elektrono. Šį procesą daug kartų kartos tie, kurie yra arčiausiai pirmojo surišto krūvio terpės surištų krūvių grandinėje. Susiformavo šoninis judėjimas poliarizuoti krūviai, Maxwello vadinami poslinkio srove. Kiekviena nuosekli poslinkio srovė bus priešinga ankstesnei srovei, nes šių srovių nešėjų krūviai yra priešingi ženklu ir identiški judėjimo kryptimi. Tokių lygiagrečių poslinkių srovių magnetiniai laukai yra sumuojami. Pasikeitus šaltinio „pirmojo“ elektrono judėjimo krypčiai, pasikeičia poslinkio srovių kryptis, kuriai pasikeičia ir kryptis. magnetinis laukas. Yra sklidimo greičio „lėtėjimas“. skersinės vibracijos aplinka pagal ekstrasrovių dėsnius. Elektromagnetinių trikdžių sklidimo greitis terpėje pasirodo ribotas ir pastovus, nepriklausomas nuo šaltinio ir priklauso tik nuo terpės elektrinių ir magnetinių savybių.

Šios savybės fizikoje įvardijamos kaip elektrinis ir magnetinis pralaidumas. Gavome fizinį elektromagnetinių trikdžių, kurie įprastoje fizikoje vadinami elektromagnetine banga, spinduliavimo ir sklidimo vaizdą. Tiesą sakant, įprasta prasme elektromagnetinė banga ne, kaip ir nėra fotono, bet vyksta šaltinio krūvių judėjimo „retransliacija“, tarsi krentančių domino kauliukų darinys. Kas tada yra gravitacinio fronto sklidimas arba, kaip fizikoje jie vadina, " gravitacinė banga"? Natūrali prielaida, kad gravitacijos sklidimo frontas yra išilginis, ribotos amplitudės, surištų terpės krūvių judėjimas. Gravitacinio fronto šaltinis gali būti masių išsiveržimas iš kažko, kur anksčiau nebuvo medžiagos, greitas judėjimas kosminiai objektai aplinkoje ir kt.

„Juodosiose skylėse“ ties „įvykių horizonto“ riba poliarizacijos deformacija pasiekia savo stiprumo ribą ir tam tikras terpės sluoksnis sunaikinamas. Šis reiškinys fizikoje vadinamas „juodųjų skylių išgaravimu“. Koordinuotas išstumtų krūvių judėjimas, kurio metu poliarizacija nukreipta išilgai linijos, kuri yra normali paviršiui kosminis objektas, lydi koordinuotos panašių krūvių poslinkio srovės, vykstančios ta pačia kryptimi. Tokiu atveju susidaręs magnetinis laukas tarp srovių kompensuojamas iki nulio, o magnetinis laukas aplink visas poslinkio sroves sumuojamas. Tačiau gravitacinė terpės poliarizacija erdvėje turi „centrinę“ struktūrą, kuri veda prie visiškas nebuvimas„stabdymo“ magnetinis laukas. Tai, savo ruožtu, veda į beveik begalinį didelis greitis gravitacijos perdavimas priešingai nei elektromagnetinių trikdžių sklidimo greitis. Laikas, per kurį gravitacija pasklinda nuo mūsų Visatos krašto iki krašto, yra 100 dydžių mažiau nei Plancko laikas! Netoli masyvių objektų, juodųjų skylių, dėka didelio tankio terpės poliarizacija, gravitacijos ir šviesos sklidimo greitis mažėja, kas bendrosios reliatyvumo teorijoje dažniausiai interpretuojama kaip laiko išsiplėtimas.

Idėja apie terpės, galinčios poliarizuotis (elektrinę deformaciją), egzistavimą veda prie gerai žinomo „fotoefekto“ modeliavimo. fizinis vakuumas(PV), kai elektromagnetiniai trikdžiai, kurių dažnis viršija „raudonojo dažnio ribą“, išmuša iš terpės, pavyzdžiui, elektronų-pozitronų porą. Pagal Lamb'o idėjas (1947), terpė įveda tam tikrą vandenilio ir deuterio atomų elektronų pereinamųjų atstumų skirtumą, kuris yra atsakingas už smulkiąją spinduliuotės struktūrą. Pastovus smulki struktūra(numeris 137) gauna nauja interpretacija kaip elektromagnetinių trikdžių sąveikoje su aplinka dalyvaujančių elementariųjų krūvių skaičius. Fizinė „neapibrėžtumo ir tikimybinis pobūdis elementariųjų dalelių trajektorijos“ mikropasaulyje.

Kai kurių mūsų Visatos kosmologinių problemų vaizdas pateikiamas naujai interpretuojamas dėl Kulono savaiminio įkrautos terpės atstūmimo (Didžiojo sprogimo) ir Kulono atrakcijaįkrauta aplinka, esant įprastoms medžiagoms.

Apibendrinkime. Terpės ar PV įvedimas į fiziką yra raktas, kuris gali atsiverti nauja fizika XXI amžiuje. Jis nebus pagrįstas tuščia vieta, kurioje matematines savybes ir vadinamoji "medžiaga" fiziniai laukai, bet tikroje PV aplinkoje, kuri, daugelio mokslininkų teigimu, turi neribotus energijos „atsargus“. Juos naudoti šiek tiek sunku egzistuojančios teorijos tuščia vieta mūsų Visatos.

Kulono dėsnis rodo, kad elektrinės sąveikos jėga atsiranda tik tarp dviejų įkrautų kūnų. Iš tiesų, jei įdėsime formulę (10.1), tada bet kuriai reikšmei. Tačiau žinome, kad įkrautas kūnas (pavyzdžiui, nutrintas sandarinimo vaško lazdelė) gali pritraukti neįelektrintus kūnus, pavyzdžiui, popieriaus gabalėlius (21 pav.) arba metalinę foliją.

Ryžiai. 21. Neįkrautų popieriaus gabalėlių pritraukimas į įkrautą vašką

Ant taško, sumontuoto ant izoliacinio stovo, dedame popierinę ar metalinę rodyklę, kad rodyklė galėtų lengvai suktis ant taško. Prie tokios rodyklės padėjus įkrautą kūną, jis iš karto pasisuks taip, kad jo ašis būtų nukreipta į įkrautą kūną (22 pav.). Ranka pasukę rodyklę ir vėl ją atleisdami pamatysime, kad ji grįžta į ankstesnę padėtį. Kuris rodyklės galas yra atsuktas į įkraunamą kūną, yra atsitiktinumo reikalas, tačiau rodyklė niekada nesustoja taip, kad jos ašis padarytų pastebimą kampą su įkraunamo kūno kryptimi.

Ryžiai. 22. Įkrautas kūnas veikia neįkrautą strėlę iš metalo ar popieriaus, ją sukant

Norėdami paaiškinti šią sąveiką tarp įkrautų ir neįkrautų kūnų, turime prisiminti indukcijos reiškinį (§8) ir Kulono dėsnį (§10). Visi kūnai (popieriaus gabaliukai, strėlės) šalia įkrauto kūno patiria elektrifikaciją per poveikį (indukciją), dėl ko šiuose kūnuose esantys krūviai persiskirsto taip, kad pertekliniai vieno ženklo krūviai kaupiasi vienoje kūno dalyje, ir kito ženklo kitame (23 ir 24 pav.).

Ryžiai. 23. Neįkrautų popieriaus gabalėlių pritraukimo įkrautu sandarinimo vašku paaiškinimas

Ryžiai. 24. Įkrauto kūno veikimo į neįkrautą strėlę paaiškinimas

Šiuo atveju arčiau įtakojančio įkrauto kūno yra krūviai, kurių ženklas yra priešingas jo krūvio ženklui; to paties pavadinimo mokesčiai kaupiasi pertekliniame gale. Kūno krūvio sąveika su indukuotais (sukeltais) krūviais vyksta pagal Kulono dėsnį. Todėl kiekvieną kūną su indukuotais krūviais tuo pačiu metu traukia ir atstumia įkrautas kūnas. Tačiau atstūmimas, atsirandantis tarp krūvių, esančių ant didesnis atstumas, silpnesnis už gravitaciją. Dėl to „neįkrauti“ kūnai pasisuka ir juos traukia įkrautas kūnas, kaip pastebėta eksperimentiškai.

Pamokos planas:

1. Apibendrinti anksčiau įgytas žinias apie kūnų elektrifikavimą remiantis elektronų teorija.
2. Grupinis ir individualus darbas:

• darbas su tešla;
• Kurkite mini projektus „Statinės elektros naudojimas ir kova su ja“.

3. Mini konferencija projekto apsaugos tema.
4. Pamokos santrauka.
5. Namų darbai.

Ant stalo.

Pamokos tikslas mokytojui:

Sisteminti ir apibendrinti mokinių žinias apie kūnų elektrifikaciją. Remdamiesi elektronine teorija, paaiškinkite kūnų elektrifikacijos procesą.

Užduotys mokytojui:

• sudaryti sąlygas, kurios pažadintų mokinių saviugdos veiklą;
• toliau lavinti stebėjimo įgūdžius fiziniai reiškiniai, išbandyti teorines pozicijas naudojant eksperimentą, naudotis instrumentais;
• sutelkti dėmesį į būtinybę laikytis saugos taisyklių, kad būtų išvengta gaisrų ir nelaimingų atsitikimų darbe ir namuose.

Studentams:

Pamokos tikslas: prisiminti elektros krūvio sąvokas ir jo savybes; paaiškinti elektrifikacijos reiškinį; atsižvelgti į įgytų žinių praktinę orientaciją.

Užduotys:

1. Švietimas:

• Remdamiesi elektronine teorija, paaiškinkite kūnų elektrifikacijos procesą;
• Įgytų žinių praktinės orientacijos studijavimas;
• Motyvacijos ir patirties formavimas edukacinių, pažintinių ir praktinė veikla.

2. Vystymasis:

• Skatinti gebėjimo analizuoti, kelti hipotezes, prielaidas, prognozuoti, stebėti ir eksperimentuoti ugdymą;
• Skatinti vystymąsi loginis mąstymas;
• Gebėjimo išreikšti savo protinės veiklos rezultatus kalboje ugdymas.

3. Švietimas:

• prisidėti prie mokslinės pasaulėžiūros formavimo;
• pabusti pažintinis susidomėjimasį subjektą ir aplinkinius reiškinius;
• bendradarbiavimo, bendravimo, komandinio darbo gebėjimų ugdymas;
• ugdyti gebėjimą kritiškai, bet objektyviai vertinti objektus, reiškinius, veiksmus ir veiksmus (savo ir kitų).

Metodinis: parodyti fizikos pamokose įgytų žinių praktinio pritaikymo galimybę.

Metodai ir metodai:

1. Informacijos žodinio perdavimo būdai ir girdimas informacijos suvokimas (technika: pokalbis, pasakojimas, diskusija);
2. Informacijos vaizdinio perteikimo metodai ir vizualinis suvokimas informacija (technika: stebėjimas, patirties demonstravimas, pristatymas);
3. Informacijos perdavimo metodai naudojant praktinę veiklą ir lytėjimo kinestetinį suvokimą ( eksperimentinis darbas grupėse);
4. Mokinių stimuliavimo ir motyvavimo metodai (technika: kūrimas probleminė situacija, probleminis pristatymas, dalinė paieškos veikla, grupinė tiriamoji veikla, sėkmės situacijos kūrimas, savitarpio pagalbos situacijos kūrimas);
5. Valdymo metodai (technikos priekinis tyrimas, testavimas, įsivertinimas).

Principai: mokslinis pobūdis, nuoseklumas, atitikimas gamtai, prieinamumas, asmeninis tobulėjimas, kolektyvizmas.

Mokymosi priemonės:

• Kompiuteris, projektorius, ekranas;
• elektrometrai, organinio stiklo ir ebonito lazdelės, vilnos atraižos, laidininkas, plastikiniai ir metaliniai piltuvėliai, trikojis, organinio stiklo plokštė, permatoma plastikinė dėžutė su pipirais.
• darbalapiai, kortelės darbo aktyvumui pamokoje fiksuoti, patvirtinančių pastabų formos.

Per užsiėmimus.

Sveiki.

Šiandien klasėje mes:

• Apibendrinti anksčiau įgytas žinias apie kūnų elektrifikavimą remiantis elektronikos teorija;
• Dirbti su tešla;
• Kurkite mini projektus apie elektros naudą ir žalą. Ir surengkite mini konferenciją, kad apsaugotumėte projektus.

Atsidarykite sąsiuvinius ir užsirašykite pamokos temą. "Paaiškinimas elektriniai reiškiniai” (sl. Nr. 1) . Taigi pagrindinė mūsų pamokos užduotis remdamasis žiniomis apie elektroną ir atomo sandarą, paaiškina kūnų elektrifikaciją kontaktuojant, laidininkų ir dielektrikų egzistavimą, taip pat paaiškina neįkrautų laidininkų (kūnų) trauką į įkrautus kūnus.

I. Žinių atnaujinimas.

Tačiau pirmiausia prisiminkime keletą nuostatų, kylančių iš elektroninės teorijos.

1. Iš ko pagaminti visi kūnai? ( atomai) sl. №2 (1)
2. Kokia atomo sandara? ( teigiamas branduolys, susidedantis iš protonų ir neutronų, elektronai juda aplink branduolį ir gali palikti savo apvalkalus) sl. №2 (2)
3. Koks yra elektrono krūvis? (neigiamas) sl. №2 (3)
4. Koks yra protono krūvis? (teigiamas) sl. №2 (4)
5. Tada paaiškėja, kad visi kūnai iš pradžių yra įkrauti. (Kokiomis sąlygomis kūnas neįkrautas)
6. Kokiomis sąlygomis kūnas bus teigiamai įkrautas?
7. Kokiomis sąlygomis kūnas bus neigiamai įkrautas?
8. Todėl kūnas pasikrauna, kai įgyja arba netenka elektronų.
9. Skaidrė Nr. 3 (1), kita. Nr. 3 (2) Kokiu ženklu įkrauta ebonito lazda? Kokia vilna? (klausimai skaidrėje)
10. Elektronai perkeliami iš vilnos į ebonito strypą.
11. Todėl mokesčiai nėra kuriami, o tik atskiriami.
12. Kodėl elektronai iš vilnos pereina į ebonitą, o ne atvirkščiai?

II. Neįkrauto kūno pritraukimo į įkrautą reiškinio paaiškinimas.

13. Pažiūrėkite į paveikslėlį ir atsakykite, ar kamuolys įkrautas? Jei kamuolys įkrautas, kokį ženklą turi kamuolys? Pagrįskite savo atsakymą.
14. Elektrinis laukas veikia tik įkrautą kūną.
15. Patirtis su neiškrautu kasetės dėklu. Kodėl iškrauta kasetė iš pradžių patraukė, o paskui pradėjo atstumti?

Taigi mes prisiminėme keletą nuostatų, kylančių iš elektroninės teorijos, ir paaiškinome jas. Taip pat išsiaiškinome, kodėl neįkrautas kūnas pirmiausia patraukiamas prie įkrauto kūno, o paskui nuo jo atstumiamas.

III. Darbas grupėse ir individualiai.

Tolesnis mūsų darbas vyks taip. Dabar sudarysime 4 tyrėjų grupes, kurios pradės dirbti su projektais, kiekviena grupė vykdys savo projektą su savo konkrečia tema. Bet jie visi atitinka mūsų konferencijos temą „Statinės elektros naudojimas ir kova su ja“. 2 grupės vykdo projektus, kurie įrodo, kad statinė elektra gali tarnauti žmonėms, o 2 grupės vykdo projektus, kurie įrodo, kad statinė elektra gali pakenkti ir pasakys, kaip su ja elgtis.

Likę vaikinai sėda prie kompiuterių ir atlieka atrankos testą.

• Paaiškinu, kaip dirbti su testu;
• Aš einu į tyrimų grupes. Darbas vyksta per 12 minučių. Tada visi susėda ir projektai ginami.

IV. Projektų apsauga (10 minučių)

O dabar visus kviečiu į konferenciją „Statinės elektros panaudojimas ir kova su ja“.

Mes nuolat esame daugybės mašinų, staklių ir paties žmogaus sukurtų elektros išlydžių vandenyne. Šios iškrovos, žinoma, nėra tokios galingos kaip natūralus žaibas, todėl jų nepastebime, išskyrus nežymius dūrius, kuriuos kartais patiriame, kai ranka paliečiame metalinį daiktą ar kitą žmogų. Tačiau tokios kategorijos egzistuoja ir gali, kaip ir dideli užtrauktukai, sukelti gaisrus ir sprogimus, sukelti didelių nuostolių, žalos ir sužalojimų, jei nežinome, kodėl jie įvyksta ir kaip nuo jų apsisaugoti.

O vaikinai, kurie vykdė projektus apie statinės elektros pavojų, pasakys, kaip nuo jų apsisaugoti. ( girdimas projektų gynimas) Taikymas

Tačiau statistinė elektra gali pasitarnauti žmogui. Išgirskime projektų gynimą Ši problema. (girdimas projektų gynimas) 10, 11 priedas.

Labai ačiū!

Ir štai šiandien, vaikinai, dar kartą prisiminėme atomo sandarą, kokie krūviai egzistuoja gamtoje, kaip jie sąveikauja, elektroninės teorijos pagrindu aiškinomės kūnų elektrifikaciją, baigėme 4 projektus apie statistinės elektros naudą ir žalą.

V. Namų darbai.

Galime daugiau nesimatyti, todėl duodu jums užduotį dažniau būti neigiamų jonų zonoje, kuri pritrauks prie jūsų bendraujant „pozityvius“ žmones, su kuriais gausite teigiamos nuotaikos ir teigiamų emocijų, tokius, kokius įgijau bendraudamas su jumis . Dėkoju už pamoką. Linkiu sėkmės kitose pamokose. Viso gero!