-->
|
|
|
Ââåäåíèå Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä è ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöûÒðóäíîñòè îïðåäåëåíèéÑî ñëîâàìè «ýëåêòðè÷åñòâî», «ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä», «ýëåêòðè÷åñêèé òîê» âû âñòðå÷àëèñü ìíîãî ðàç è óñïåëè ê íèì ïðèâûêíóòü. Íî ïîïðîáóéòå îòâåòèòü íà âîïðîñ: «×òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä? » — è âû óáåäèòåñü, ÷òî ýòî íå òàê-òî ïðîñòî. Äåëî â òîì, ÷òî äàòü êðàòêîå, óäîâëåòâîðèòåëüíîå âî âñåõ îòíîøåíèÿõ îïðåäåëåíèå çàðÿäà âîîáùå íåâîçìîæíî. Âàæíî óÿñíèòü ñåáå èìåííî ýòî. Ìû ïðèâûêëè íàõîäèòü ïîíÿòíûå íàì îáúÿñíåíèÿ âåñüìà ñëîæíûõ îáðàçîâàíèé è ïðîöåññîâ âðîäå àòîìà, æèäêèõ êðèñòàëëîâ, ðàñïðåäåëåíèÿ ìîëåêóë ïî ñêîðîñòÿì è ò. ä. Äåéñòâèòåëüíî, òàêîå ñëîæíîå îáðàçîâàíèå, êàê àòîì, íå òàê óæ òðóäíî ïîÿñíèòü, õîòÿ åãî íåëüçÿ âèäåòü íå òîëüêî ïðîñòûì ãëàçîì, íî è â ìèêðîñêîï.  öåíòðå àòîìà íàõîäèòñÿ ÿäðî, à âîêðóã íåãî äâèæóòñÿ ýëåêòðîíû. À âîò ñàìûå îñíîâíûå, ôóíäàìåíòàëüíûå ïîíÿòèÿ, íåðàñ÷ëåíèìûå íà áîëåå ïðîñòûå, ëèøåííûå, ïî äàííûì íàóêè íà ñåãîäíÿøíèé äåíü, êàêîãî-ëèáî âíóòðåííåãî ìåõàíèçìà, êðàòêî óäîâëåòâîðèòåëüíûì îáðàçîì óæå íå ïîÿñíèòü. Îñîáåííî åñëè îáúåêòû íåïîñðåäñòâåííî íå âîñïðèíèìàþòñÿ íàøèìè îðãàíàìè ÷óâñòâ. Èìåííî ê òàêèì ôóíäàìåíòàëüíûì ïîíÿòèÿì îòíîñèòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä. Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿäÏîïûòàåìñÿ âíà÷àëå âûÿñíèòü íå ÷òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä, à ÷òî ñêðûâàåòñÿ çà óòâåðæäåíèåì äàííîå òåëî èëè ÷àñòèöà èìåþò ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä. Ýòî ïî÷òè îäíî è òî æå, íî íå ñîâñåì, è âòîðîå ïðîùå äëÿ ïîíèìàíèÿ. Âû çíàåòå, ÷òî âñå òåëà ïîñòðîåíû èç ìåëü÷àéøèõ, íåäåëèìûõ íà áîëåå ïðîñòûå (íàñêîëüêî ñåé÷àñ íàóêå èçâåñòíî) ÷àñòèö, êîòîðûå ïîýòîìó íàçûâàþò ýëåìåíòàðíûìè. Âñå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû èìåþò ìàññó è áëàãîäàðÿ ýòîìó ïðèòÿãèâàþòñÿ äðóã ê äðóãó. Ñîãëàñíî çàêîíó âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ ñèëà ïðèòÿæåíèÿ ñðàâíèòåëüíî ìåäëåííî óáûâàåò ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè: îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó ðàññòîÿíèÿ. Êðîìå òîãî, áîëüøèíñòâî ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, õîòÿ è íå âñå, îáëàäàþò ñïîñîáíîñòüþ âçàèìîäåéñòâîâàòü äðóã ñ äðóãîì ñ ñèëîé, êîòîðàÿ òàêæå óáûâàåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó ðàññòîÿíèÿ, íî ýòà ñèëà â îãðîìíîå ÷èñëî ðàç ïðåâîñõîäèò ñèëó òÿãîòåíèÿ. Òàê, â àòîìå âîäîðîäà, ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåííîì íà ðèñóíêå 1, ýëåêòðîí ïðèòÿãèâàåòñÿ ê ÿäðó (ïðîòîíó) ñ ñèëîé, â 1039 ðàç ïðåâûøàþùåé ñèëó ãðàâèòàöèîííîãî ïðèòÿæåíèÿ.
Åñëè ÷àñòèöû âçàèìîäåéñòâóþò äðóã ñ äðóãîì ñ ñèëàìè, êîòîðûå ìåäëåííî óìåíüøàþòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ è âî ìíîãî ðàç ïðåâûøàþò ñèëû âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ, òî ãîâîðÿò, ÷òî ýòè ÷àñòèöû èìåþò ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä. Ñàìè ÷àñòèöû íàçûâàþòñÿ çàðÿæåííûìè. Áûâàþò ÷àñòèöû áåç ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà, íî íå ñóùåñòâóåò ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà áåç ÷àñòèöû. Âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè íîñÿò íàçâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíûõ. Êîãäà ìû ãîâîðèì, ÷òî ýëåêòðîíû è ïðîòîíû ýëåêòðè÷åñêè çàðÿæåíû, òî ýòî îçíà÷àåò, ÷òî îíè ñïîñîáíû ê âçàèìîäåéñòâèÿì îïðåäåëåííîãî òèïà (ýëåêòðîìàãíèòíûì), è íè÷åãî áîëåå. Îòñóòñòâèå çàðÿäà ó ÷àñòèö îçíà÷àåò, ÷òî ïîäîáíûõ âçàèìîäåéñòâèé îíà íå îáíàðóæèâàåò. Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä îïðåäåëÿåò èíòåíñèâíîñòü ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé, ïîäîáíî òîìó êàê ìàññà îïðåäåëÿåò èíòåíñèâíîñòü ãðàâèòàöèîííûõ âçàèìîäåéñòâèé. Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä — âòîðàÿ (ïîñëå ìàññû) âàæíåéøàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, îïðåäåëÿþùàÿ èõ ïîâåäåíèå â îêðóæàþùåì ìèðå. Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû — ýòî íå îñîáûé «ìåõàíèçì» â ÷àñòèöå, êîòîðûé ìîæíî áûëî áû ñíÿòü ñ íåå, ðàçëîæèòü íà ñîñòàâíûå ÷àñòè è ñíîâà ñîáðàòü. Íàëè÷èå ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà ó ýëåêòðîíà è äðóãèõ ÷àñòèö îçíà÷àåò ëèøü ñóùåñòâîâàíèå îïðåäåëåííûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó íèìè. Íî ìû, â ñóùíîñòè, íè÷åãî íå çíàåì î çàðÿäå, åñëè íå çíàåì çàêîíîâ ýòèõ âçàèìîäåéñòâèé. Çíàíèå çàêîíîâ âçàèìîäåéñòâèé äîëæíî âõîäèòü â íàøè ïðåäñòàâëåíèÿ î çàðÿäå. Çàêîíû ýòè íåïðîñòû, èçëîæèòü èõ â íåñêîëüêèõ ñëîâàõ íåâîçìîæíî. Âîò ïî÷åìó íåëüçÿ äàòü äîñòàòî÷íî óáåäèòåëüíîå êðàòêîå îïðåäåëåíèå ïîíÿòèÿ «ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä». Äâà çíàêà ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ ïðèðîäå èìåþòñÿ ÷àñòèöû ñ çàðÿäàìè ïðîòèâîïîëîæíûõ çíàêîâ. Çàðÿä ïðîòîíà íàçûâàåòñÿ ïîëîæèòåëüíûì, à ýëåêòðîíà — îòðèöàòåëüíûì. Ïîëîæèòåëüíûé çíàê çàðÿäà ó ÷àñòèöû íå îçíà÷àåò, êîíå÷íî, íàëè÷èÿ ó íåå îñîáûõ äîñòîèíñòâ. Ââåäåíèå çàðÿäîâ äâóõ çíàêîâ ïðîñòî âûðàæàåò òîò ôàêò, ÷òî çàðÿæåííûå ÷àñòèöû ìîãóò êàê ïðèòÿãèâàòüñÿ, òàê è îòòàëêèâàòüñÿ. Ïðè îäèíàêîâûõ çíàêàõ çàðÿäà ÷àñòèöû îòòàëêèâàþòñÿ, à ïðè ðàçíûõ — ïðèòÿãèâàþòñÿ. Íèêàêîãî îáúÿñíåíèÿ ïðè÷èí ñóùåñòâîâàíèÿ äâóõ âèäîâ ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ ñåé÷àñ íåò. Âî âñÿêîì ñëó÷àå, íèêàêèõ ïðèíöèïèàëüíûõ ðàçëè÷èé ìåæäó ïîëîæèòåëüíûìè è îòðèöàòåëüíûìè çàðÿäàìè íå îáíàðóæèâàåòñÿ. Åñëè áû çíàêè ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ ÷àñòèö èçìåíèëèñü íà ïðîòèâîïîëîæíûå, òî õàðàêòåð ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé â ïðèðîäå íå èçìåíèëñÿ áû. Ïîëîæèòåëüíûå è îòðèöàòåëüíûå çàðÿäû î÷åíü õîðîøî ñêîìïåíñèðîâàíû âî Âñåëåííîé. È åñëè Âñåëåííàÿ êîíå÷íà, òî åå ïîëíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ðàâåí íóëþ.
|
|
|