Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Ну что же на прошлой лекции мы с вами закончили изучение очень большого раздела молекулярной физики, который мы изучали на протяжении целых 74 лекции с 366 лекции об основных положениях молекулярно-кинетической теорией, массе и размеров молекул по 439 лекции о жидких кристаллах.
А на этой лекции мы начинаем очень большой, очень сложный и очень важный раздел физики, который называется электродинамика. Помните, что на одной и наших первых лекции мы говорили, о том что есть тепловые, магнитные, электрические и др. явления. Так вот если собрать вместе магнитные и электрические явления, то получится наука, как раздел физики, который называется электродинамикой. И очень скоро вы начнете понимать, что магнетизм и электричество совершенно не раздельные вещи, поэтому когда мы с вами учили когда-то какие бывают виды взаимодействий, то мы говорили о том, что существуют:
- гравитационное взаимодействие - за него отвечает сила тяжести. Это взаимодействие описывается силой тяжести
кроме этого существует
- электромагнитное взаимодействие - силы трения и силы упругости имеют электромагнитную природу
И на этой лекции мы потихоньку начнем изучать электромагнитное взаимодействие и если говорить точно, то мы начинаем изучать основы электродинамики.
Электродинамика в свою очередь тоже делиться на несколько разделов. И сейчас мы начнем изучать первый раздел электродинамики, который называется электростатика.
Что же такое электростатика?
Электростатика - это раздел электродинамики, который изучает взаимодействие неподвижных зарядов.
И так на самом деле на более ранних наших лекциях мы уже начали наше знакомство с электростатикой, но сейчас мы начинаем более детальное знакомство с ней.
Ну что же начнем...электрические заряды и их взаимодействие...мы уже знаем, что все на свете взаимодействует со всем. Например, кусочек школьного мела притягивается к школьной стеклянной доске, этот же кусочек мела притягивается к любому ученику в классе, любой ученик в классе притягивается к лабораторному штативу, стоящему на учительском столе, но мы всего этого не замечаем. И, кстати, эбонитовая палочка притягивается к листочкам бумаги, но мы этого тоже не видим и не замечаем. Почему? Как вы думаете? Какого характера это притяжение? Мы уже на более ранних лекциях с этим знакомились. Что это за взаимодействие любых двух тел? Как это взаимодействие называется? Закон всемирного тяготения описывает это взаимодействие, а само взаимодействие называется гравитационным. Почему же мы не замечаем того, что эбонитовая палочка не притягивает к себе бумажки? Потому что у них очень маленькая масса. Оказывается, что гравитационное взаимодействие из всех взаимодействий самое слабое. И мы лишь потому замечаем взаимодействие нас с Землей, потому что мы взаимодействуем с телом у которого колоссальная масса - это наша планета Земля. У Земли масса 6×10^24 килограмма - это представить себе невозможно, но эта масса настолько велика, что мы ощущаем действие Земного шара на каждого из нас и называем это взаимодействие - силой гравитационного взаимодействия. А вот, если взять легкую бумажку и легкую эбонитовую палочку, то мы ничего такого не замечаем. Однако, мы знаем, что еще в Древней Греции заметили, что можно создать условия, когда легкие тела начнут притягивать к другим телам. Например, можно потереть эбонитовую палочку о шерсть или о волосы и эта палочка начнет к себе притягивать перышки, бумажки. Это уже не гравитационное взаимодействие - это взаимодействие совершенно другого класса, другой природы. И это не единственный пример. Можно, например, натереть стеклянную палочку шелком или полиэтиленом. и если мы натрем полиэтиленом стеклянную палочку, то она тоже начнет притягивать к себе бумажки. Значит, на этих телах эбонитовой палочки, натертой о шерсть или о волосы, на стеклянной палочке, натертой шелком или полиэтиленом появляется что-то такое в результате чего появляется новый вид взаимодействия. И это взаимодействие получило название - электростатического взаимодействия. Откуда взялось слово "электростатическое" вы помните? Что такое электрон по гречески? Электрон - это янтарь. И если натереть янтарь о ткань, то янтарь начинает притягивать к себе перышки точно так же ка стеклянная палочка начинает притягивать к себе бумажки. "Янтарь" - это электрон. Электрон - это корень всех тех явлений, которые мы с вами будем изучать. И так на эбонитовой и стеклянной палочке появляется нечто в присутствии чего появляется новый вид взаимодействия - электростатическое взаимодействие. Мы говорим электростатическое взаимодействие, потому что мы не рассматриваем что было бы если, например, эти палочки бы двигались. И это что-то получило название электрический заряд. Что такое электрический заряд сказать больше, чем уже сказано мы не можем и физики не ставят перед собой задачу сказать, что такое электростатический заряд, они отвечают, что природа так устроена, что если на телах появляется вот это нечто, которое мы называем электрическим зарядом, то тела начинают участвовать в электростатическом взаимодействии, плюс к гравитационному, дополнительному гравитационному. И давайте запишем, что же такое электрический заряд.
Электрический заряд - это то в присутствии чего на телах начинает вызывать их электростатическое взаимодействие.
И так мы научились с вами сообщать телам это нечто и теперь мы будем называть это электрическим зарядом. А сам процесс появления или создания электрического заряда мы будем называть электризацией. И давайте сейчас отметим одно существенное отличие между гравитационным взаимодействием и электростатическим. Гравитационное взаимодействие - это всегда притяжение. А электростатическое взаимодействие куда более интересное. И давайте проведем такой опыт.
Но в физике эти заряды не называются эбонитовыми и стеклянными. Они называются по-другому.
И заряды могут быть больше и могут быть меньше.
И так мы выяснили, что заряды бывают положительными и отрицательными. Откуда же берутся эти заряды? Где они, откуда они на телах появляются? Мы уже понимаем, что в теле есть и положительные и отрицательные заряды, а процесс электризации всего лишь процесс разделения этих зарядов. Заряд сам по себе существовать не может. Он должен быть где-то сосредоточен. Вот, например, масса тела где она сосредоточена? Например, в центре масс, которая является условной точкой в которую можно все собрать, но на самом деле масса тела распределена по всем атомам. Каждый атом состоит из частиц и у каждой из частиц есть такая характеристика, как масса. Точно так же внутри атомов есть частицы, которые помимо массы обладают электрическим зарядом. И как мы помним в атоме отрицательным зарядом обладают какие частицы? Электроны. А положительным? Ядра, которые находятся внутри протонов. Там еще в ядрах есть и нейтроны, но они не обладают электрическим зарядом. И что интересно, в природе выполняется закон сохранения электрического заряда. Оказывается, что заряды не исчезают из ничего и не появляются из ни откуда. Если мы возьмем какую-то систему извне в которую будут поступать заряды и из которой эти заряды не будут уходить, то такую систему мы будем называть изолированной, то суммарный заряд всех тел образующих изолированную систему остается неизменным при любых процессах в этой системе. И это утверждение называется законом сохранения заряда. Давайте сформулируем строгое его определение.
Закон сохранения электрического заряда - суммарный заряд всех элементов образующих изолированную систему остается неизменным при любых процессах в этой системе.
Этот закон, закон сохранения заряда выполняется и при такой процедуре, как электризация стеклянной палочки. Если мы обернем палочку полиэтиленом, то ее суммарный заряд будет равен нулю, после электризации на стеклянной палочке будет такой же положительный заряд, как на полиэтилене отрицательный заряд. Сумма, как до электризации была нулем, так и после электризации останется нулем. Это закон сохранения заряда в макромире.
А теперь давайте поговорим о законе сохранения заряда и в микромире
Стоит отметить, что заряд протона и электрона - это самые маленькие заряды, которые могут быть получены в любых процессах и такой заряд называется элементарным зарядом.
Как же определить кулон, если не возможно создать его эталон?
Электрический ток - это направленное движение электрических зарядов.
За одно и то же время через поперечное сечение вещества в котором такой электрический ток возможен... а как называются те вещества, в которых возможно направленное движение электрических зарядов? Такие вещества называются проводниками. Так вот электрический ток может быть больше или может быть меньше.
Сила тока - это физическая величина равная отношению заряда, протекающего через поперечное сечение проводника ко времени его протекания.
1 Ампер - это сила такого неизменного тока, который протекая по двум тонким бесконечно длиным проводникам, расположенных параллельно друг к другу в вакууме на расстоянии 1 метр вызывает их взаимодействие с силой 2х10^-7Н на каждый метр длины.
И теперь давайте определим, что же такое 1 Кулон.
1 Кулон - это заряд, протекающий через поперечное сечение проводника с током 1 Ампер за одну секунду.
Ну а теперь давайте поговорим как между собой взаимодействуют заряды.
Точечный заряд - это заряженное тело размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел.
Закон Кулона - два точечных неподвижных заряда, расположенных в вакууме взаимодействуют силами, лежащими на прямой, проходящей через эти заряды, прямо пропорциональными произведению модулей зарядов и обратно пропорциональными квадрату расстоянию между ними.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора