Электрическое взаимодействие обусловлено тем что тела обладают
Перейти к содержимому

Электрическое взаимодействие обусловлено тем что тела обладают

  • автор:

Электрическое взаимодействие обусловлено тем, что тела обладают 1) массой 3) энергией 2) зарядом 4) скоростью

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические 43,679
  • гуманитарные 33,657
  • юридические 17,917
  • школьный раздел 612,634
  • разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

  • Обратная связь
  • Правила сайта

Электрическое поле

Электрическое поле – феномен, который изучает классическая электродинамика. Наряду с магнитным и электромагнитным полем термин «электрическое поле» является одним из фундаментальных в современной физической науке. С использованием этого термина и понятия электрического заряда можно описать намного большее количество природных явлений, чем может показаться неосведомлённому в физике человеку.

Общая характеристика

Электрическим полем называется специфическая разновидность материи, формируемая микротелами, имеющими заряды. Тем не менее, это не только совокупность заряженных тел: данным термином именуется также микрополе, которое формирует в пространстве каждое заряженное тело. Именно совокупность этих микрополей и создаёт электрические поля в привычном для нас понимании.

Существование и непрерывное функционирование электрического поля обусловлено непрерывным взаимодействием частиц, имеющих заряды, в ходе которого они непосредственно сообщают электромагнитную энергию один другому посредством электрических полей, которые окружают каждое из них. Графически электрическое поле следует изображать в виде схематичной совокупности линий, в физической науке именуемых силовыми.

Силовые линии

Благодаря достижениям современной физики мы знаем, что электрические силы объясняют все химические и физические свойства веществ, от атома до животной клетки. Естествоиспытателями, которые заложили фундамент научного знания об электрическом поле, были Андре-Мари Ампер, Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл.

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

Электрический заряд

Понятие электрического заряда занимает центральное место в классической теории электромагнетизма. Электрическим зарядом в физике называется величина, которая характеризует способность объектов входить в электрические взаимодействия. Следует подчеркнуть, что тела с одноимёнными зарядами всегда отталкиваются, а тела с разноимёнными – притягиваются друг к другу.

Электрический заряд

Фундаментальная характеристика заряда заключается в его двойственной природе: заряды бывают и положительными, и отрицательными. Так, все заряженные тела условно делятся физиками на два подтипа, при этом все тела одного из подтипа отталкивают друг друга, но притягивают тела из второго подтипа. Например, если частица А отталкивает частицу В, но частица А притягивает частицу С, то частица В тоже будет притягивать частицу С.

Физики до сих пор не выяснили, почему тела обладают этим глобальным, универсальным и, при ближайшем рассмотрении, элементарным свойством. Тем не менее, термины «отрицательный заряд» и «положительный заряд» являются противоположными проявлениями одного и того же качества.

Заряженная частица всегда рождается в паре с частицей противоположного заряда. Например, пара положительно и отрицательно заряженных электронов (позитрон и негатрон) появляется на свет посредством распадения фотона. При этом процессе изменения заряда не происходит, другими словами, изменение заряда равно нулю до и после «превращения» фотона.

Чтобы понять, в чём заключается сущность данной скалярной величины и из чего состоит электрическое вещество, следует изучить два фундаментальных свойства электрического заряда: квантование и сохранение заряда.

Принцип квантования заряда

Даже начинающий физик знает: в природе электрические заряды состоят из дискретных зарядов, имеющих постоянную величину, которая характеризуется как заряд электрона и обозначается символом е. Например, положительный заряд позитрона и отрицательный заряд негатрона равны по своей величине. Квантование заряда – это и есть природное уравнивание величин зарядов двух разноимённо заряженных частиц. Важное понятие в терминологии квантования – дискретность заряда. Согласно новейшим физическим теориям, заряд квантуется, то есть обладает свойством дискретности: один заряд состоит из минимальных порций зарядов, которые далее разделить невозможно.

Принцип сохранения заряда

Этот принцип следует из природы «рождения» двух миркотел, имеющих разноимённые заряды. Это фундаментальный эмпирический закон, не имеющий противоречий ни в одном из сделанных до сегодняшнего дня исследований. Дословно принцип сохранения гласит: в закрытой системе электрический заряд, носящий и другое название – алгебраическая сумма двух разноимённых зарядов, –остаётся постоянным.

Кулоновская сила

Концепция Кулона характеризует взаимодействие между двумя зарядами, пребывающими в состоянии покоя. Она гласит: два недвижимых заряда отталкивают либо притягивают один другого с силой, которая прямо пропорциональна произведению величин зарядов, но обратна длине расстояния между этими зарядами во второй степени. Вместе с этим, сила взаимодействия пары зарядов не может измениться при присутствии третьего.

С помощью кулоновского принципа естествоиспытатель может отыскать состояние равновесия в ситуации свободного перемещения зарядов под воздействием силы другого типа, при котором заряды будут распределяться с постоянным коэффициентом. Сила Кулона предопределена третьим законом Ньютона, который утверждает, что заряды воздействуют один на другого с силами, которые равны по модулям, но противоположны по направлениям.

Суперпозиция полей

Закон Кулона и все вытекающие из него утверждения являются лишь основой для другого, более масштабного принципа – закона суперпозиции. Исходя из этого фундаментального утверждения, силы, которые действуют на заряды, каждый из которых располагается в конкретной точке объединённой системы, являют собой сумму сил, имеющих строгое направление и формируемых отдельными группами зарядов по отдельности и влияющих на заряды в конкретных точках.

Принцип суперпозиции полей

В отличие от закона Кулона, принцип суперпозиции может быть недостаточным в рамках некоторых квантовых явлений в электрическом поле.

Теория близкодействия

Согласно теории близкодействия, электрические заряды передают свои взаимодействия с помощью особых вещественных частиц-посредников и производятся с конечной скоростью.

Основателями теории близкодействия в классической физике являются философ и физик Рене Декарт и естествоиспытатель Майкл Фарадей. В рамках данной концепции принято считать, что частицы, которые являются посредниками в процессе передачи взаимодействий, движутся со строго определённой скоростью, которая стремится к скорости света.

Переносчиками, или телами-посредниками, которые передают взаимодействие зарядов, являются кванты электрического поля, движущиеся со скоростью света.

Теория близкодействия

Электроемкость, конденсатор и напряженность электрического поля

Величина С, равная заряду q, который требуется сообщить проводнику с целью повышения его потенциала, называется электроёмкостью.

Электроёмкость описывает инертность заряжаемого вещества, которое может проводить электрический ток, или, другими словами, его сопротивляемость повышению потенциала.
Формула, которая характеризует принцип электроёмкости системы:

Размер и форма проводника формируют величину электроёмкости, как и свойства диэлектрика, который разделяет проводники. В физике имеет значение один тип систем, сосредоточивающий электрическое поле в определённой месте пространства. Он носит название «конденсатор», который, в свою очередь, состоит из проводников, именуемых обкладками.

Данный тип систем являет собой конфигурацию проводников, которую составляют две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу на маленьком расстоянии и отграниченные слоем диэлектрика.

Напряжённость электрического поля

Напряжённость электрического поля – второй по значимости термин в теории об электричестве после электрического заряда. Если естествоиспытатель знает всё хотя бы об этих двух понятиях, он сможет проводить простейшие опыты с электричеством и подкреплять их знаниями из элементарного курса физики.

Напряжённость – это сила, воздействующая на отдельный статичный заряд. Исходя из общепринятых норм можно сказать, что напряжённость электрического поля обозначается символом Е. Стоит отметить, что напряжённость является векторной величиной, а электрический заряд – скалярной.

Напряжённость электрического поля

Потенциальная энергия электрического заряда и потенциальность полей

Заряды наполняют электрическое поле. Они двигаются по некоторым замкнутым траекториям. Величины работы их сил равняются нулю, и потому эти силы (или силовые поля) именуют потенциальными. Считается, что некоторые виды электрических полей, в частности, электростатическое поле, обладает свойством потенциальности изначально. Это доказанная теория, и она не требует новых исследований.

Потенциальная энергия

Благодаря свойству потенциальности физики могут судить о том, что потенциальная энергия присуща каждому электрическому заряду в конкретном поле. Наглядно проиллюстрировать этот принцип можно так: в пространстве имеется конкретная точка, в которую может быть перемещён конкретный заряд, величина потенциальной энергии которого будет равна нулю.

Силовые линии

Из закона потенциальности полей вытекает концепция его силовых линий. В действительности подобных объектов в вещественном виде не существует. Это графический инструмент, который позволяет изобразить электрическое поле для визуального схематического наблюдения и исследования. Через представление густоты и числа линий можно проиллюстрировать направление напряжённости поля, а также его величину.

Силовое поле

Электрический диполь

Данный термин обозначает элементарную совокупность точечных зарядов, которые имеют системные признаки. Диполем называется сумма зарядов, противозначных, но равных по величине, и сдвинутых один от другого на определённое расстояние.

Диполи бывают разные, но наибольшее внимание физическая наука уделяет точечным диполям. Так называются диполи, которые характеризуются пренебрежимо маленьким расстоянием от отрицательного заряда до положительного. Если в теории совокупность зарядов разделить на множество частей, её можно будет рассматривать как систему электрических диполей.

Электрический дипольный момент

Краткая история изучения электрического поля

Считается, что инженер и физик Шарль Кулон стал первым исследователем взаимодействия статичных зарядов. Именно он вывел принцип их взаимодействия. Фундаментом исследований Кулона стала теория гравитационного взаимодействия Исаака Ньютона.

Ганс Эрстед стал учёным, открывшим магнитные свойства электрического тока и поля, а благодаря Джеймсу Максвеллу мы знаем, что электрическое поле не может существовать без магнитного, которое и индуцирует его. Также Максвелл утвердил концепцию близкодействия электромагнитных взаимодействий.

Ганс Эрстед и Джеймс Максвелл

Тем не менее, электрическое поле стало объектом человеческих исследований задолго до последних веков. Ещё Фалес Милетский в 7 веке до нашей эры исследовал природу статического электричества.

В конце 19 века Джозефом Томсоном был открыт электрон – «живой» образец носителя электричества. Спустя годы Эрнст Резерфорд доказал место в структуре атомов, на котором располагаются электроны.

Воздействие электрического поля на жизнь и здоровье человека

Электрическое поле волны низкой частоты, которые образуют заряд на теле человека и остаются на довольно неглубоком расстоянии от его поверхности. Протекающие в человеческом теле токи могут изменить направление своего движения под воздействием полей с переменным электротоком. Именно по этой причине некоторые люди чувствуют «шевеление» волос, когда находятся на территории воздушных линий электропередач переменного тока.

Электрическое поле может нанести человеку непоправимый вред. Как правило, негативное воздействие электричества происходит, когда люди регулярно пользуются мобильными телефонами.

Ещё один пример возможного наблюдения электрического поля в повседневной жизни – его возникновение вблизи дисплеев телевизоров с кинескопом. Если поднести руку к экрану такого телеприёмника, волоски на ней словно «вздыбятся». Это явление происходит именно из-за воздействия электрического поля.

Еще рекомендую посмотреть лекцию профессора на тему «Электрическое поле»:

Электрическое взаимодействие обусловлено тем что тела обладают

Обращение намагниченности в природе

А.Н.Васильев, В.И.Трухин

Александр Николаевич Васильев, д.ф.-м.н., проф.,
зав. каф. физики низких температур физфака МГУ им.М.В.Ломоносова.

Владимир Ильич Трухин, д.ф.-м.н., профессор, проф.,
зав. каф. физики Земли, декан физфака МГУ им.М.В.Ломоносова.

Магнитными свойствами в той или иной степени обладают все тела. Они обусловлены тем, что в веществе присутствуют элементарные магнитные моменты и движутся элементарные электрические заряды. Различают атомный и ядерный магнетизм веществ, каждый из которых представлен спиновой и орбитальной составляющими. При переходе от отдельных частиц к атомам и молекулам, а затем к газам, жидкостям и кристаллам все бо?льшую роль играет взаимодействие между элементарными носителями магнетизма. Это взаимодействие пространственно разделенных носителей осуществляется магнитным полем, которое, как и электрическое, представляет собой особую форму движения материи. В макромасштабе все космические объекты, включая Землю и Солнце, являются магнитами, а в межзвездном пространстве присутствует и действует на движение заряженных частиц галактическое магнитное поле.

Порядок среди моментов

В физике конденсированного состояния принято различать два вида магнетиков по их реакции на внешнее магнитное поле. Диамагнетики — вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью, которые намагничиваются навстречу внешнему полю, — выталкиваются из магнитного поля. Парамагнетики — вещества с положительной магнитной восприимчивостью, намагничивающиеся вдоль поля, — втягиваются в него. В создании диамагнитного момента участвуют все электроны вещества, но это явление зачастую оказывается завуалированным парамагнитными эффектами — ориентацией во внешнем поле собственных моментов атомов, ионов, молекул. Сильнее всего выталкиваются из магнитного поля сверхпроводники, а сильнее всего втягиваются в него ферромагнетики.

Рис.1. Основные типы магнитного упорядочения.

а — ферромагнетик,
б — антиферромагнетик,
в — скошенный антиферромагнетик,
г — ферримагнетик.

Ферромагнетики (рис.1,а) и антиферромагнетики (рис.1,б), — представители основных типов магнитного порядка в природе, который устанавливается благодаря обменному взаимодействию, стремящемуся развернуть спины соседних атомов параллельно или антипараллельно друг другу (в диамагнетиках и парамагнетиках такого порядка нет). За этим простым подразделением типов магнитного упорядочения атомов, ионов или коллективизированных электронов на самом деле скрывается огромное разнообразие магнитных структур. Среди них есть такие, которые несут в себе черты как ферро-, так и антиферромагнетика. Например, если слегка наклонить две подрешетки антиферромагнетика, вещество приобретет слабый ферромагнитный момент (рис.1,в). Подобного результата можно добиться в ферримагнетиках, слегка изменив величины магнитных моментов двух подрешеток антиферромагнетика, но оставив их антипараллельными (рис.1,г). Слабые ферромагнетики, будь то скошенные антиферромагнетики или ферримагнетики, обладают столь необычными магнитными свойствами, что при определенных условиях могут не втягиваться, а выталкиваться из магнитного поля. Именно в этих условиях происходит обращение намагниченности или смена магнитных полюсов — нетривиальное явление, к описанию основных черт которого мы и приступим.

Важнейшее свойство любого, слабого или сильного, ферромагнетика — наличие у него спонтанной намагниченности ниже температуры Кюри. В подавляющем большинстве магнитных материалов намагниченность возрастает с понижением температуры и насыщается с приближением к абсолютному нулю. Такое поведение намагниченности ферромагнетиков описывается классической функцией Ланжевена, или ее квантовомеханическим аналогом — функцией Бриллюэна. Последние показывают, какой магнитный момент создается в выделенном направлении у ансамбля частиц при учете разупорядочивающего влияния температуры.

Намагниченность антиферромагнетика ниже температуры Нееля (точки фазового перехода из антиферромагнитного состояния в парамагнитное) близка к нулю, если магнитное поле не искажает магнитную структуру. Это обстоятельство вытекает из того, что одна и та же функция Бриллюэна описывает намагниченность каждой из противоположно направленных подрешеток. В результате спонтанная намагниченность, являющаяся в простейшем случае разностью намагниченностей двух подрешеток, получается нулевой.

Рис.2. Спонтанная намагниченность двухподрешеточного ферримагнетика. Отдельно показаны кривые для подрешеток и суммарная кривая (показана цветом). Итоговая температурная зависимость может получиться монотонной (а), немонотонной (б), с изменением знака намагниченности (в).

Существование в ферримагнетиках двух или нескольких различающихся между собой подрешеток приводит к более сложным температурным зависимостям намагниченности, чем в обычном ферромагнетике. Это не удивительно, поскольку, как мы вскоре увидим, температурные зависимости намагниченностей каждой из подрешеток могут отличаться друг от друга, и суммарная спонтанная намагниченность может убывать монотонно с ростом температуры (рис.2,а), возрастать при низких температурах, а затем проходить через максимум (рис.2,б), обращаться в нуль при некоторой фиксированной температуре (рис.2,в). Данная температура называется точкой компенсации Т к . При T < T к и T >> T к спонтанная намагниченность отлична от нуля, причем ее знаки в этих диапазонах могут быть противоположными.

Почему происходит смена намагниченности?

Обращение намагниченности в ферримагнетиках происходит в тех случаях, когда температурные зависимости намагниченности двух или более подрешеток ферримагнетика описываются различными (или искаженными) функциями Бриллюэна. Важными при этом оказываются как величины намагниченности насыщения при абсолютном нуле, так и температурные зависимости намагниченности каждой из подрешеток.

Функция Бриллюэна искажается тогда, когда на ионы, принадлежащие разным подрешеткам ферримагнетика, действуют разные молекулярные поля. Согласно концепции молекулярного поля, эффективное магнитное поле в магнетике

создается собственно магнитными моментами намагниченного вещества. В этом выражении введена постоянная молекулярного поля l ; M — намагниченность. Введение молекулярного поля соответствует замене парного взаимодействия магнитных моментов взаимодействием магнитного момента с некоторым средним магнитным полем, порождаемым другими моментами.

В простейшем изотропном ферримагнетике с двумя неэквивалентными подрешетками, связанными между собой антиферромагнитным взаимодействием, результирующая намагниченность

определяется векторной суммой намагниченностей подрешеток. Молекулярные поля, действующие на ионы в каждой из подрешеток, равны соответственно

H 1 * = a M 1 + e M 2 , (3)

H2* = b M 2 + e M 1 . (4)

Здесь a , b , e — положительные постоянные, связанные с обменными интегралами внутри- и межподрешеточных обменных взаимодействий. Из-за того что величины обменных интегралов в двух подрешетках ферримагнетика не совпадают друг с другом ( a не равно b ), различаются и величины молекулярных полей H 1 * и H 2 *. Тем самым различными оказываются и температурные зависимости намагниченности подрешеток.

Отдельные магнитные подрешетки, образующие ферримагнетик или скошенный антиферромагнетик, могут содержать ионы одного и того же d- или f-элемента с разными валентностями, ионы разных металлов, или одинаковые ионы в различном кристаллографическом окружении. Взаимодействие между ионами соседних подрешеток в ферримагнетике стремится, как правило, установить их магнитные моменты антипараллельно. Часто такое взаимодействие осуществляется путем обмена через промежуточные немагнитные анионы, например, ионы кислорода. Образование той или иной магнитной структуры зависит от кристаллической структуры вещества и соотношения величин обменных взаимодействий между различными магнитными ионами. Обменное взаимодействие задает только взаимную ориентацию намагниченностей подрешеток друг относительно друга. Еще один их параметр — ориентация относительно кристаллографических осей — определяется энергией магнитной анизотропии, которая на несколько порядков меньше обменной энергии.

Ферримагнетизм как совокупность физических свойств вещества, сочетающего в себе проявления ферро- и антиферромагнетизма, довольно хорошо изучен в рамках физики магнитных явлений. Вместе с тем, в этой области, как будет показано ниже, регулярно получаются новые интересные результаты.

Темно-синяя краска, широко применяемая в живописи и красильном деле, обладает уникальными магнитными свойствами и при некоторой модификации ее исходной химической формулы позволяет реализовать многократное обращение намагниченности с изменением температуры. Так, в модифицированной берлинской лазури (Ni 0.22 Mn 0.60 Fe 0.18 ) 1.5 [Cr(CN) 6 ] ґ 7.6H 2 O наблюдались две точки компенсации, т.е. спонтанная намагниченность с изменением температуры меняла знак два раза.

Рис.3. Магнитная структура модифицированной берлинской лазури.

Решающую роль в достижении этого результата сыграли успехи молекулярной архитектуры, позволившие буквально сконструировать материал с заранее заданными свойствами. В соответствии с расчетом по теории молекулярного поля в гранецентрированную кубическую структуру этого соединения было введено четыре различных типа магнитных ионов, связанных, как показано на рис.3, одним антиферромагнитным (Mn-Cr) и двумя ферромагнитными (Ni-Cr и Fe-Cr) взаимодействиями. Молекулярные поля, действующие на каждый тип магнитных ионов (с учетом действия только ближайших соседей), записываются как

H Mn = n MnCr M Cr ,

H Ni = n NiCr M Cr ,

H Fe = n FeCr M Cr ,

H Cr = n CrMn M Mn + n CrNi M Ni + n CrFe M Fe . ——
(5) Mn

Ионы марганца, никеля и железа занимают свои места произвольно, но в целом коэффициенты молекулярного поля nij соответствуют заданной композиции берлинской лазури. Расчет температурных зависимостей спонтанной намагниченности каждой из подрешеток представлен на рис.4,а, а суммарной намагниченности — на рис.4,б. Экспериментально обнаруженная зависимость, показанная на рис.4,в, находится в качественном согласии с результатами расчета.

Рис.4. Двукратное обращение намагниченности в модифицированной берлинской лазури.
Температурные зависимости спонтанной намагниченности подрешеток
(а), суммарной намагниченности (б — теория, в — эксперимент).

Одно из важных направлений развития магнетизма — разработка новых функциональных материалов. Так, вещества, демонстрирующие колоссальное отрицательное магнитосопротивление, могут использоваться для считывания информации с магнитных дисков. Ферромагнетики с памятью формы могут применяться для достижения гигантских деформаций в умеренно сильных магнитных полях. Молекулярные ансамбли на основе берлинской лазури позволяют достичь обращения намагниченности под действием не только нагревания, но и облучения видимым светом.

Фотоиндуцированное обращение магнитных полюсов в молекулярных магнитах, содержащих ионы различных переходных металлов, может реализоваться как за счет переноса заряда между внутренними оболочками переходных металлов, так и за счет изменения параметров обменного взаимодействия между различными типами ионов под действием света.

Рис.5. Фотоиндуцированный перенос заряда и изменение спиновых состояний железа и кобальта.

В первом случае, как показано на рис.5 для KCo 4 [Fe(CN 6 )] ґ 5H 2 O, облучение видимым светом сопровождается изменением спиновых состояний железа и кобальта, и тем самым их функций Бриллюэна. Облучение инфракрасным светом позволяет восстановить исходную намагниченность.

Во втором случае освещение видимым светом, как это установлено для (Fe 0.4 Mn 0.6 ) 1.5 [Cr(CN) 6 ] ґ 7.5H 2 O,
переводит в метастабильное состояние молекулярный комплекс Fe 1.5 [Cr(CN) 6 ] ґ 7.5H 2 O, но не оказывает влияния на молекулярный комплекс Mn 1.5 [Cr(CN) 6 ] ґ 7.5H 2 O.

В результате намагниченности этой модификации берлинской лазури до и после облучения отличаются не только величиной, но и знаком, рис.6.

Рис.6. Фотоиндуцированное обращение намагниченности в модифицированной берлинской лазури.

Описанные выше эффекты обращения намагниченности относились к веществам, обладающим ферримагнитной структурой (рис.1,г). Совсем недавно, однако, такой эффект был обнаружен и в веществе, обладающем структурой скошенного антиферромагнетика (рис.1,в).

Магнитная подсистема никелевой соли муравьиной кислоты Ni(HCOO) 2 ґ 2H 2 O схематически показана на рис.7,а. Две неэквивалентных подсистемы никеля в этом соединении Ni 1 и Ni 2 связаны внутри- и межподрешеточными антиферромагнитными обменными взаимодействиями. Отклонения от строгой антипараллельности магнитных моментов обусловлены магнитной анизотропией. Результирующие намагниченности каждой из никелевых подсистем M 1 и M 2 направлены навстречу друг другу, и каждая из них изменяется с температурой в соответствии со своей функцией Бриллюэна.

Рис.7. Обращение намагниченности в скошенном антиферромагнетике.

а — магнитная структура никелевой соли муравьиной кислоты, б — температурные зависимости намагниченности при охлаждении в присутствии магнитного поля (FC) и при нагреве образца, предварительно охлажденного в отсутствие магнитного поля (ZFC).

При охлаждении и нагреве упомянутой соли в слабом магнитном поле могут быть получены зависимости, зеркально отражающие друг друга (рис.7,б). Зависимость результатов от протокола измерений хорошо изучена для другого класса соединений — спиновых стекол — и указывает на то, что свойства данного вещества при низких температурах определяются наличием или отсутствием внешнего магнитного поля при прохождении им температуры Кюри.

Обращение магнитного поля Земли

Происхождение магнитного поля Земли в течение долгого времени остается предметом пристального внимания геофизиков, выдвинувших целый ряд гипотез его формирования. Как несостоятельные были отброшены идеи его возникновения в результате ряда эффектов: присутствия ферромагнитных материалов в земной коре (в связи с наличием высоких температур в недрах Земли), разделения электрических зарядов в теле Земли, вращающихся вместе с планетой (любые силы, способствующие разделению зарядов, на много порядков меньше кулоновских сил притяжения), токов, вызываемых термо-ЭДС в неравномерно нагретой Земле (периоды вековых вариаций магнитного поля Земли на много порядков меньше характерных времен перестройки теплового поля). Основной в настоящее время является гипотеза происхождения магнитного поля Земли за счет конвективных токов, циркулирующих в ее жидком ядре (гидромагнитное динамо). Известно, что на протяжении геологической истории магнитное поле Земли неоднократно меняло полярность. В рамках модели гидромагнитного динамо это событие происходит случайно, определяясь целым рядом параметров, и в том числе величиной самого поля и скоростью углового вращения Земли.

Из палеомагнитных исследований известно, что на Земле встречаются как изверженные, так и осадочные породы, направление намагниченности в которых противоположно магнитному полю соответствующей эпохи. Причиной могут быть диффузионные процессы в породах, приводящие к изменению их химического состава.

Согласно приведенной выше классификации основных типов магнитных структур, многие объекты геофизических исследований являются ферримагнетиками. Таковы, например, гемоильмениты [FeTiO 3 ] x [Fe 2 O 3 ] 1–x , или их твердые растворы с гейкилитом MgTiO 3 , пикроильмениты [FeTiO 3 ] x [MgTiO 3 ] y [Fe 2 O 3 ] 1–x–y .

Выше было показано, что направление намагниченности слабо ферромагнитных веществ определяется целым рядом факторов, слабо контролируемых в природных условиях. Так, при усложнении композиции минерала можно в одном и том же по величине и направлению магнитном поле добиться неоднократного обращения намагниченности вещества. Знак результирующей намагниченности зависит от величины магнитного поля, в котором минерал охлаждался ниже температуры Кюри. Наконец, обращение намагниченности может наблюдаться даже в сравнительно простых веществах, если одни и те же ионы переходных металлов оказываются в разных кристаллографических позициях.

Все перечисленные особенности поведения ферримагнетиков указывают на то, что для объяснения обращения намагниченности конкретных минералов и горных пород помимо привлечения такого глобального фактора, как обращение магнитных полюсов Земли, следует учитывать также сравнительно простые физико-химические процессы, допускающие моделирование в лабораторных условиях.

* * * Уже на ранних этапах экспериментального и теоретического исследования ферримагнетики находили важные практические приложения. Сейчас многие диэлектрические ферримагнетики широко используются в радиоэлектронике, СВЧ- и вычислительной технике. Интенсивно исследуемое в настоящее время обращение намагниченности в ферримагнетиках и сопутствующие ему разнообразные физические явления также представляют интерес для развития новых технологий. Так, в ряде ферримагнетиков наблюдалось не только фотоиндуцированное усиление намагниченности и обращение магнитных полюсов, но и изменение цвета тонких магнитных пленок под действием видимого света. Многократные обращения намагниченности в ферримагнетиках со сложными композициями открывают перспективы реализации новых принципов магнитной записи. Обнаружение обращения намагниченности в скошенных антиферромагнетиках стимулировало развитие теоретических исследований в области слабого ферромагнетизма. Наконец, это, казалось бы, сугубо локальное свойство некоторых магнитных объектов может оказаться полезным для интерпретации явлений планетарного масштаба.

1. Neel L. // Ann. Phys. (Leipzig). 1948. V.3. P.137.

2. Трухин В.И., Караевский С.Х. // Самообращение намагниченности природных пикроильменитов. М., 1996.

3. Yoshizawa K. et al. // J. Phys. Chem. B. 1998. V.102. P.5432-5437.

4. Ohkoshi S.I. et al. // Phys. Rev. Lett. 1999. V.82. P.1285-1288.

5. Ohkoshi S.I., Hashimoto K. // J. Am. Chem. Soc. 1999. V.121. P.10591-10597.

6. Kageyama H., Khomskii D.I., Levitin R.Z., Vasiliev A.N. // Phys. Rev. B. 2002. In press.

7. Трухин В.И. Введение в магнетизм горных пород. М., 1973.

Реферат по теме «Электрический заряд и электрические взаимодействия»

Существует несколько определений понятия электрический заряд.

Электрический заряд — величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц; источник электромагнитного поля. Электрический заряд любых заряженных тел целое кратное элементарного электрического заряда е.

Электрический заряд — источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая её Электромагнитные взаимодействия.

Электрический заряд — количество электричества, находящегося в каком-нибудь теле.

Само слово электричество происходит от греческого названия янтаря – ελεκτρον. Янтарь – это окаменевшая смола хвойных деревьев; древние заметили, что если натереть янтарь куском шерстяной ткани, то он будет притягивать лёгкие предметы и пыль. В конце XVI века английский учёный У. Гильберт обнаружил, что таким же свойством обладают стекло и ряд других веществ, натёртых шёлком. Теперь мы говорим, что в этих случаях тела, благодаря трению, приобретают электрический заряд, а сами тела называем заряженными.

Все ли электрические заряды одинаковы или существуют различные их виды? Опыт показывает, что существует два и только два вида зарядов, причём заряды одного вида отталкиваются, а заряды разных видов притягиваются. Мы говорим, что одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются.

Американский учёный Б. Франклин (XVIII век) назвал эти два вида зарядов положительными и отрицательными. Какой заряд как назвать было совершенно безразлично; Франклин предложил считать заряд наэлектризованной стеклянной палочки положительным. В таком случае заряд, появляющийся на янтаре, потёртом о шерсть, будет отрицательным. Этого соглашения придерживаются и по сей день.

О заряженных телах говорят, что одни тела наэлектризованы сильнее, а другие слабее. Для того чтобы такие утверждения имели смысл, следует установить количественную меру, позволяющую сравнивать степени наэлектризованности тел. Мерой наэлектризованности любого тела является электрический заряд Q этого тела (латинские буквы q и Q традиционно используются для обозначения заряда). В свою очередь, незаряженные тела называют электронейтральными, или просто нейтральными, их заряд равен нулю.

В международной системе единиц (сокращенно СИ) единицей измерения заряда служит кулон (Кл) (в честь французского учёного Шарля Кулона, установившего в 1785 г. закон взаимодействия точечных зарядов). Определение этой единицы в СИ даётся через единицу измерения силы тока.

Развитие науки о природе привело не только к открытию элементарных частиц (протонов, электронов, нейтронов и др.), но и показало, что электрический заряд не может существовать сам по себе, без элементарной частицы – носителя заряда.

Важными свойствами заряда являются его делимость и независимость от скорости.

Экспериментально установлена делимость электрического заряда и существование его наименьшей порции. Эту наименьшую величину электрического заряда называют элементарным зарядом e=1,6 ⋅ 10-19Кл. Несмотря на значительные экспериментальные усилия, к настоящему времени не обнаружены в свободном состоянии носители с зарядом |q|

Носителями электрического заряда являются элементарные частицы, например, электроны (заряд каждого qe=-e=-1,6 ⋅ 10-19Кл), протоны (заряд каждого qp=e=1,6 ⋅ 10-19Кл). Экспериментально установлено, что отрицательный заряд электрона равен (с высокой точностью) по абсолютному значению положительному заряду протона. Величина заряда любого тела кратна элементарному заряду.

Лишь в XIX веке стало ясно: причина существования электрического заряда кроется в самих атомах. Позднее (в другом Задании) мы обсудим строение атома и развитие представлений о нём более подробно; здесь же кратко остановимся на основных идеях, которые помогут нам лучше понять природу электричества.

1.2. Объяснение явления электризации

По современным представлениям атом состоит из массивного положительно заряженного ядра, состоящего из протонов и нейтронов, и движущихся вокруг ядра отрицательно заряженных электронов. В нормальном состоянии положительный заряд ядра (его носителями являются находящиеся в ядре протоны) равен по величине (т. е. по модулю) отрицательному заряду электронов, и атом в целом электрически нейтрален. Однако атом может терять или приобретать один или несколько электронов. Тогда его заряд будет положительным или отрицательным, и такой атом называется ионом.

В твёрдом теле ядра атомов могут колебаться, оставаясь вблизи фиксированных положений, в то время как часть электронов движется свободно. Электризацию трением можно объяснить тем, что в различных веществах ядра удерживают электроны с различной силой. Когда пластмассовая линейка, которую натирают бумажной салфеткой, приобретает отрицательный заряд, это означает, что электроны в бумажной салфетке удерживаются слабее, чем в пластмассе, и часть их переходит с салфетки на линейку. Положительный заряд салфетки равен по величине отрицательному заряду, приобретённому линейкой. Таким образом, при электризации тел заряды не создаются, а перераспределяются. Этим и объясняется явление электризации: электроны удаляются из тела или заимствуются у атомов другого тела, но не уничтожаются и не создаются вновь. Следует заметить, что при описанном способе электризации трение не играет принципиальной роли: сдавливая тела, мы просто сближаем их поверхности, которые без этого соприкасались бы в немногих точках вследствие неровностей и выступов.

Наэлектризовать тело можно и другими способами. Например, приведя незаряженное тело в соприкосновение с заряженным. Возможна электризация через влияние, т. е. без непосредственного контакта. Опыт показывает, что под действием заряженного тела на незаряженном может происходить перераспределение электронов или упорядочение молекул (или атомов), вследствие чего части незаряженного тела оказываются наэлектризованными. Это явление получило название электризации через влияние, или электростатической индукции, а заряды, возникающие вследствие перераспределения (упорядочения), индуцированными.

Электризация у некоторых веществ может происходить под действием электромагнитных волн: электроны покидают облучаемую поверхность, в результате тело заряжается положительно. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом, или кратко фотоэффектом.

1.3. Проводники и изоляторы

По поведению зарядов в наэлектризованном теле все вещества делятся на проводники и изоляторы (диэлектрики). В диэлектриках сообщённый им заряд остаётся в том месте, куда он был помещён при электризации. В проводниках сообщённый заряд может свободно перемещаться по всему телу. Именно поэтому проводящие тела можно заряжать электризацией через влияние. Почти все природные материалы попадают в одну из этих двух резко различных категорий. Есть, однако, вещества (среди которых следует назвать кремний, германий, углерод), принадлежащие к промежуточной, но тоже резко обособленной категории. Их называют полупроводниками.

С точки зрения атомной теории электроны в изоляторах связаны с атомами очень прочно, в то время как в проводниках многие электроны связаны с атомами очень слабо и могут свободно перемещаться внутри вещества. Такие электроны называют «свободными», или электронами проводимости. Слово «свободными» взято в кавычки, так как свойства электронов в металле значительно отличаются от свойств действительно свободных электронов в вакууме. В металлических телах – проводниках электричества – число свободных электронов огромно. Проиллюстрируем это утверждение на следующем примере.

1.4. Закон сохранения электрического заряда

Сохранение электрического заряда представляет собой важнейшее известное из опыта его свойство: в изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остаётся неизменной. Справедливость этого закона подтверждается не только в процессах электризации, но и в наблюдениях над огромным числом рождений, уничтожений и взаимных превращений элементарных частиц. Закон сохранения электрического заряда – один из самых фундаментальных законов природы. Неизвестно ни одного случая его нарушения. Даже в тех случаях, когда происходит рождение новой заряженной частицы, обязательно одновременно рождается другая частица с равным по величине и противоположным по знаку зарядом.

Электрический заряд элементарной частицы не зависит ни от выбора системы отсчёта, ни от состояния движения частицы, ни от её взаимодействия с другими частицами. Поэтому и заряд макроскопического тела не зависит ни от движения составляющих его частиц, ни от движения тела как целого.

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ.

2.1 Электрическое поле

Заряженные тела воздействуют друг на друга. Сила взаимодействия двух зарядов зависит от величин этих зарядов и от расстояния межу ними. Долгое время оставалось неясным, посредством чего взаимодействуют заряженные тела, если они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Кулон был убеждён, что промежуточная среда, т. е. «пустота» между зарядами никакого участия во взаимодействии не принимает.

Такая точка зрения, несомненно, была навеяна впечатляющими успехами ньютоновской теории тяготения, блестяще подтверждавшейся астрономическими наблюдениями. Однако сам Ньютон писал: «Непонятно, каким образом неодушевлённая косная материя, без посредства чего-либо иного, что нематериально, могла бы действовать на другое тело без взаимного прикосновения».

В 30-е годы XIX века английским естествоиспытателем М. Фарадеем была введена в физику идея поля как материальной среды, посредством которой осуществляется любое взаимодействие пространственно удалённых тел. М. Фарадей считал, что «материя присутствует везде, и нет промежуточного пространства, не занятого ею». Фарадей развил последовательную концепцию электромагнитного поля, основанную на идее конечной скорости распространения взаимодействия. Законченная теория электромагнитного поля в строгой математической форме была через 30 лет развита другим английским физиком, Дж. Максвеллом.

По современным представлениям электрические заряды наделяют окружающее их пространство особыми физическими свойствами – создают электрическое поле. Основным свойством поля является то, что на находящуюся в этом поле заряженную частицу, действует некоторая сила, т. е. взаимодействие электрических зарядовосуществляется посредством создаваемых ими полей. Поле, создаваемое неподвижными зарядами, не изменяется со временем и называется электростатическим.

Таким образом, электрическое поле представляет собой особый вид материи (отличный от вещества), которое создаётся электрическими зарядами и которое обнаруживается по действию на электрические заряды. Более подробно взаимодействие электрических зарядов и электрические поля, создаваемые зарядами, будут рассмотрены в десятом классе, а мы перейдём к изучению вопросов, связанных с электрическим током.

2.2 Два знака электрических заряда

Изучение электрических явлений началось в Древней Греции с наблюдения, которое и породило впоследствии слово электричество. Было замечено, что, если натереть янтарь шерстью, он начинает притягивать мелкие предметы – например, пушинки и перья. Янтарь по-гречески электрон, поэтому этот вид взаимодействия назвали электрическим.

Сегодня любой может повторить этот знаменитый древнегреческий опыт даже без янтаря.

Расчешите сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к маленьким кусочкам бумаги, не касаясь их. Кусочки бумаги будут притягиваться к расческе рисунок 1.

http://phscs.ru/images/physics102/49.1.png

Рисунок 1 – результат проведения опыта

Электрические взаимодействия обусловлены наличием у тел электрических зарядов.

Тело, обладающее электрическим зарядом, называют электрически заряженным (или просто заряженным), а сообщение телам электрических зарядов называют электризацией.

Натертый янтарь приобретает способность к электрическим взаимодействиям по той причине, что при трении он электризуется. Впоследствии выяснилось, что янтарь – не исключение: при трении электризуются многие тела. Вы сами, наверное, не раз чувствовали, как вас «бьет током», когда вы прикасаетесь к другому человеку после того, как сняли или надели шерстяную одежду. Это – тоже результат электризации при трении.

Опыты с наэлектризованными телами – например, с натертыми янтарем или расческой – показывают, что наэлектризованные тела притягивают незаряженные предметы. Ниже мы увидим, что это притяжение обусловлено тоже взаимодействием электрических зарядов.

Для получения заряженных тел в школьных опытах по электричеству обычно натирают шерстью эбонитовую палочку или шелком – стеклянную. (Эбонит – твердое вещество черного цвета, состоящее из серы и каучука.) В результате палочки приобретают электрический заряд.

Наэлектризуем одну легкую металлическую гильзу (металлический цилиндр), прикоснувшись к ней заряженной . стеклянной палочкой, а другую гильзу – прикоснувшись к ней заряженной эбонитовой палочкой. Мы увидим, что гильзы начнут притягиваться (рис. 2, а). А вот две гильзы, наэлектризованные с помощью одной и той же палочки, будут всегда отталкиваться – независимо от того, какой палочкой мы пользовались для электризации гильз (рис. 2, б, в).

http://phscs.ru/images/physics102/49.2.png

Рисунок 2 – Поведение гильз при опыте

Этот опыт показывает, что электрические заряды бывают двух типов: заряды одного и того же типа отталкиваются, а заряды различных типов притягиваются. Чаще говорят не о типах, а о знаках зарядов, называя их положительными и отрицательными. Дело в том, что заряды противоположных знаков могут компенсировать друг друга (подобно тому, как сумма положительного и отрицательного чисел может быть равной нулю). Итак, электрические заряды бывают двух знаков – положительные и отрицательные.

Заряд стеклянной палочки, натертой шелком, считают положительным, а заряд эбонитовой пилочки, натертой мехом или шерстью, – отрицательным.

Тела, имеющие заряд одного знака, называют заряженными одноименно, а тела, имеющие заряды разных знаков, называют заряженными разноименно.

Описанный выше опыт показал, что одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные – притягиваются.

Поставим вопрос. Могут ли заряды трех шариков быть такими, что любая пара шариков взаимно отталкивается? взаимно притягивается?

б) Можно ли определить, не используя других тел или приборов: каков знак заряда каждого шарика? Имеют ли все шарики заряд одного и того же знака?

в) Опишите опыт, с помощью которого можно определить знак заряда каждого шарика.

Тела, не имеющие электрического заряда, называют незаряженными или электрически нейтральными. Почти все окружающие нас тела являются нейтральными. Но это не означает, что в них нет электрических зарядов!

Наоборот, в любом теле содержится огромное число положительно и отрицательно заряженных частиц, Как суммарный положительный заряд, так и суммарный отрицательный заряд этих частиц колоссален (скоро мы в этом убедимся). Но эти положительный и отрицательный заряды с очень большой точностью компенсируют друг друга.

2.3 Носители электрического заряда

Электрический заряд переносится только заряженными частицами. Электрического заряда без частиц не существует.

Заряженные частицы называют носителями электрического заряда. Если они могут перемещаться в веществе, их называют свободными носителями электрического заряда или просто свободными зарядами.

Чаще других в роли свободных зарядов выступают электроны. Как вы уже знаете из курса физики основной школы, эти очень легкие отрицательно заряженные частицы движутся вокруг массивного (по сравнению с электронами) положительно заряженного атомного ядра. Именно электроны являются свободными носителями заряда в металлах.

Переносить электрический заряд могут и ионы – атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов. (От греческого «ион» — странник.) Потерявший электрон (электроны) атом становится положительно заряженным ионом, а атом с избыточным электроном (электронами) – отрицательно заряженным ионом.

Например, в растворе поваренной соли (NaCl) свободными зарядами являются положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора.

Наиболее удаленные от ядра электроны слабее связаны с ядром. Поэтому при тесном контакте двух тел электроны могут переходить с одного тела на другое (рис. 3). Это объясняет, почему при трении тела часто электризуются.

http://phscs.ru/images/physics102/49.3.png

Рисунок 3 – Расположение электронов в веществе.

В результате электризации в одном теле возникает избыток электронов, и поэтому оно приобретает отрицательный электрический заряд, а в другом теле возникает недостаток электронов, вследствие чего оно приобретает положительный заряд.

2.4 Проводники и диэлектрики

Вещества, в которых есть свободные носители электрического заряда, называют проводниками.

Хорошими проводниками являются все металлы. Проводниками являются также растворы солей и кислот – такие жидкости называют электролитами. (От греческого «литос» — разложимый, растворимый.) Электролитами являются, например, морская вода и кровь.

В металлах свободными зарядами являются электроны, а в электролитах – ионы.

Вещества, в которых нет свободных носителей электрического заряда, называют диэлектриками.

Диэлектриками являются многие пластмассы и ткани, сухое дерево, резина, стекло, а также многие жидкости – например, керосин и химически чистая (дистиллированная) вода. Газы, в том числе воздух, – также диэлектрики.

Хотя в диэлектриках свободных зарядов нет, это не означает, что они не участвуют в электрических явлениях. Дело в том, что в диэлектриках есть связанные заряды – это электроны, которые не могут перемещаться по всему образцу вещества, но могут перемещаться в пределах одного атома или молекулы.

Как мы увидим ниже, это приводит к тому, что диэлектрики существенно влияют на взаимодействие заряженных тел: например, они могут ослабить его в десятки раз.

Именно благодаря смещению связанных зарядов незаряженные диэлектрические тела (например, кусочки бумаги) притягиваются к заряженным телам. Ниже мы рассмотрим это подробнее.

2.5 Электризация через влияние

Благодаря тому, что в проводниках есть свободные заряды, проводники можно заряжать, даже не прикасаясь к ним заряженными телами. При этом тела заряжаются зарядами противоположных знаков.

Соединим проводником две металлические гильзы 1 и 2, лежащие на деревянном столе. Затем, не убирая проводник, поднесем к гильзе 1 положительно заряженную палочку, не касаясь ею гильзы (рис.4, а). Часть свободных электронов, притягиваясь к заряженной палочке, переместится с гильзы 2 на гильзу 1. В результате гильза 2 станет заряженной положительно, а гильза 1 – отрицательно.

http://phscs.ru/images/physics102/49.4.png

Рисунок 4 –Результат проведения опыта

Не удаляя заряженную палочку, уберем проводник, соединяющий гильзы (рис.4, б). Они останутся заряженными, причем их заряды будут равны по модулю, но противоположны по знаку.

Теперь можно убрать и заряженную палочку: разноименные заряды останутся на гильзах.

Этот способ электризации тел называют электризацией через влияние.

Обратите внимание: электризация через влияние обусловлена перераспределением зарядов. Алгебраическая сумма зарядов тел остается при этом равной нулю: тела приобретают равные по модулю и противоположные по знаку заряды.

2.6 Почему незаряженные тела притягиваются к заряженным?

Выясним теперь, почему незаряженные тела притягиваются к заряженным.

Приблизим к незаряженной металлической гильзе положительно заряженную палочку (рис.5). Свободные электроны гильзы притянутся к положительно заряженной палочке, поэтому на ближней к палочке части гильзы появится отрицательный электрический заряд, а на дальней ее части из-за недостатка электронов возникнет положительный заряд.

http://phscs.ru/images/physics102/49.5.png

Рисунок 5 – Результат проведения опыта

В результате гильза будет притягиваться к палочке, потому что отрицательные заряды на гильзе находятся ближе к палочке.

Итак, незаряженный проводник притягивается к заряженному телу, имеющему заряд любого знака, вследствие перераспределения свободных зарядов в незаряженном проводнике.

http://phscs.ru/images/physics102/49.6.png

Рисунок 6 – Результат проведения опыта

Незаряженный диэлектрик тоже притягивается к телу, имеющему заряд любого знака. Объясняется это смещением связанных зарядов в диэлектрике: на поверхности диэлектрика возникают заряды разных знаков, причем ближе к заряженному телу оказываются заряды противоположного с ним знака. Это и приводит к притяжению.

2.7 Роль электрических взаимодействий

Само существование атомов обусловлено электрическим взаимодействием положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

Электрическую природу имеет также взаимодействие атомов и молекул: благодаря ему атомы объединяются в молекулы, а нз атомов и молекул образуются жидкие и твердые тела. Электрическое взаимодействие нейтральных атомов и молекул объясняется неравномерным распределением электрического заряда в них.

Электрическими взаимодействиями обусловлены и многие процессы в живом организме. В частности, электрической является природа импульсов в нервных клетках, в том числе– в клетках головного мозга.

Электрические взаимодействия во много раз интенсивнее, чем гравитационные. Например, сила электрического отталкивания двух электронов превышает силу их гравитационного притяжения примерно в 4 * 1042 раз. По сравнению с этим огромным числом кажется крошечной даже постоянная Авогадро!

Но если электрическое взаимодействие является таким сильным, почему же мы замечаем его вокруг себя так редко?

Дело в том, что практически все окружающие нас тела электрически нейтральны: огромный суммарный положительный электрический заряд атомных ядер с очень большой точностью компенсируется равным ему по модулю суммарным отрицательным зарядом электронов.

Только благодаря этой компенсации мы и не замечаем, насколько велики силы электрического взаимодействия, «спрятанные» внутри вещества.

Эта взаимная компенсация зарядов в окружающих нас телах не означает, однако, что электрические силы никак не проявляют себя, например, в механических явлениях. На самом деле мы неявно учитывали эти силы при изучении механики.

Как вы помните, в механике рассматривают три вида сил – силы тяготения, силы упругости и силы трения. Две из этих сил – сила упругости и сила трения – обусловлены взаимодействием атомов и молекул, из которых состоят тела, а взаимодействие атомов и молекул, как мы уже знаем, имеет электрическую природу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. М. Ю. Хлопов. Заряд // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Советская энциклопедия (тт. 1—2); Большая Российская энциклопедия (тт. 3—5), 1988—1999.

3. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Краткий курс теоретической физики . В 2-х т. — М.: Наука, 1972. — Т. II. Квантовая механика. — 368 с.

4. Филонович С. Р. Судьба классического закона. — М., Наука, 1990. — 240 с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *