--> Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 14. Ýëåêòðîñòàòèêà

 


§ 88. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå

    Â êàêîé òåîðèè — äàëüíîäåéñòâèÿ èëè áëèçêîäåéñòâèÿ — áîëåå ïîëíî âûðàæàåòñÿ èäåÿ ìàòåðèàëüíîé ñâÿçè ÿâëåíèé è îáúåêòîâ?

Ïîñëå äëèòåëüíîé áîðüáû òåîðèÿ áëèçêîäåéñòâèÿ îäåðæàëà îêîí÷àòåëüíóþ ïîáåäó. Ðàññêàæåì êðàòêî, êàê ýòî ïðîèçîøëî, à òàêæå íàïîìíèì, ÷òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.

Ôàðàäåé

Èäåè Ôàðàäåÿ. Ðåøèòåëüíûé ïîâîðîò ê ïðåäñòàâëåíèþ î áëèçêîäåéñòâèè áûë ñäåëàí âåëèêèì àíãëèéñêèì ó÷¸íûì Ìàéêëîì Ôàðàäååì, à îêîí÷àòåëüíî çàâåðø¸í àíãëèéñêèì ó÷¸íûì Äæåéìñîì Ìàêñâåëëîì.

Ïî òåîðèè äàëüíîäåéñòâèÿ îäèí çàðÿä íåïîñðåäñòâåííî ÷óâñòâóåò ïðèñóòñòâèå äðóãîãî. Ïðè ïåðåìåùåíèè îäíîãî èç çàðÿäîâ, íàïðèìåð À (ðèñ. 14.8), ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà äðóãîé çàðÿä — Â, ìãíîâåííî èçìåíÿåò ñâî¸ çíà÷åíèå. Ïðè÷¸ì íè ñ ñàìèì çàðÿäîì Â, íè ñ îêðóæàþùèì åãî ïðîñòðàíñòâîì íèêàêèõ èçìåíåíèé íå ïðîèñõîäèò.

Âàæíî
Ñîãëàñíî èäåå Ôàðàäåÿ ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû íå äåéñòâóþò äðóã íà äðóãà íåïîñðåäñòâåííî. Êàæäûé èç íèõ ñîçäà¸ò â îêðóæàþùåì ïðîñòðàíñòâå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.

Ïîëå îäíîãî çàðÿäà äåéñòâóåò íà äðóãîé çàðÿä, è íàîáîðîò

Ïîëå îäíîãî çàðÿäà äåéñòâóåò íà äðóãîé çàðÿä, è íàîáîðîò. Ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò çàðÿäà ïîëå îñëàáåâàåò. Ïåðâîíà÷àëüíî ýòà èäåÿ âûðàæàëà ëèøü óâåðåííîñòü Ôàðàäåÿ â òîì, ÷òî äåéñòâèå îäíîãî òåëà íà äðóãîå ÷åðåç ïóñòîòó íåâîçìîæíî.

Äîêàçàòåëüñòâ ñóùåñòâîâàíèÿ ïîëÿ íå áûëî. Òàêèå äîêàçàòåëüñòâà è íåëüçÿ ïîëó÷èòü, èññëåäóÿ ëèøü âçàèìîäåéñòâèå íåïîäâèæíûõ çàðÿäîâ. Óñïåõ ê òåîðèè áëèçêîäåéñòâèÿ ïðèø¸ë ïîñëå èçó÷åíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé äâèæóùèõñÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Âíà÷àëå áûëî äîêàçàíî ñóùåñòâîâàíèå ïåðåìåííûõ âî âðåìåíè ïîëåé è òîëüêî ïîñëå ýòîãî áûë ñäåëàí âûâîä î ðåàëüíîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íåïîäâèæíûõ çàðÿäîâ.

Ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Îñíîâûâàÿñü íà èäåÿõ Ôàðàäåÿ, Ìàêñâåëë ñóìåë òåîðåòè÷åñêè äîêàçàòü, ÷òî

Âàæíî
ýëåêòðîìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ äîëæíû ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â ïðîñòðàíñòâå ñ êîíå÷íîé ñêîðîñòüþ.

Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî åñëè ñëåãêà ïåðåäâèíóòü çàðÿä À (ñì. ðèñ. 14.8), òî ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä Â, èçìåíèòñÿ, íî íå â òî æå ìãíîâåíèå, à ëèøü ñïóñòÿ íåêîòîðîå âðåìÿ:

Ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé

ãäå À — ðàññòîÿíèå ìåæäó çàðÿäàìè, àñ — ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé, êîòîðàÿ ðàâíà ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå, ò. å. ïðèìåðíî 300 000 êì/ñ. Ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäà À ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âîêðóã çàðÿäà  èçìåíèòñÿ ñïóñòÿ âðåìÿ t. Çíà÷èò, ìåæäó çàðÿäàìè â âàêóóìå ïðîèñõîäèò êàêîé-òî ïðîöåññ, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó íèìè ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ êîíå÷íîé ñêîðîñòüþ. Ïðàâäà, ýêñïåðèìåíò ïî ïðîâåðêå ðàâåíñòâà (14.6) ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäîâ òðóäíî îñóùåñòâèòü èç-çà áîëüøîãî çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè ñ. Íî â ýòîì ñåé÷àñ, ïîñëå èçîáðåòåíèÿ ðàäèî, íåò íóæäû, ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå îáíàðóæèâàåò ñåáÿ êàê íå÷òî ðåàëüíî ñóùåñòâóþùåå.

Ñåé åé÷àñ âû ìîæåòå ïðî÷èòàòü â ãàçåòàõ, ÷òî ðàäèîâîëíû îò êîñìè÷åñêîé ñòàíöèè, ïðèáëèæàþùåéñÿ ê Âåíåðå, äîõîäÿò äî Çåìëè çà âðåìÿ áîëåå ÷åì 4 ìèí. Ñòàíöèÿ óæå ìîæåò ñãîðåòü â àòìîñôåðå ïëàíåòû, à ïîñëàííûå åþ ðàäèîâîëíû åùå äîëãî áóäóò áëóæäàòü â ïðîñòðàíñòâå.

×òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå? Ìû çíàåì, ÷òî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñóùåñòâóåò ðåàëüíî: åãî ñâîéñòâà ìîæíî èññëåäîâàòü îïûòíûì ïóò¸ì. Íî ìû íå ìîæåì ñêàçàòü, èç ÷åãî ýòî ïîëå ñîñòîèò. Çäåñü ìû äîõîäèì äî ãðàíèöû òîãî, ÷òî èçâåñòíî íàóêå.

Äîì ñîñòîèò èç êèðïè÷åé, ïëèò è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ñîñòîÿò èç ìîëåêóë, ìîëåêóëû — èç àòîìîâ, àòîìû — èç ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Áîëåå æå ïðîñòûõ îáðàçîâàíèé, ÷åì ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû, ìû íå çíàåì. Òàê æå îáñòîèò äåëî è ñ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì: íè÷åãî áîëåå ïðîñòîãî, ÷åì ïîëå, ìû íå çíàåì.

Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå — ýòî îñîáîå ñîñòîÿíèå ìàòåðèè, êîòîðîå íåëüçÿ îáíàðóæèòü íàøèìè îðãàíàìè ÷óâñòâ. Åãî ìîæíî îáíàðóæèòü, ëèøü ïîìåùàÿ â íåãî ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû.

Ïðè èçó÷åíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ìû ñòàëêèâàåìñÿ ñ îñîáûì âèäîì ìàòåðèè, äâèæåíèå êîòîðîé íå ïîä÷èíÿåòñÿ çàêîíàì ìåõàíèêè Íüþòîíà. Ñ îòêðûòèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âïåðâûå çà âñþ èñòîðèþ íàóêè ïîÿâèëàñü ãëóáîêàÿ èäåÿ:

Âàæíî
ñóùåñòâóþò ðàçëè÷íûå âèäû ìàòåðèè è êàæäîìó èç íèõ ïðèñóùè ñâîè ñâîéñòâà.

Ãëàâíîå ñâîéñòâî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ — äåéñòâèå åãî íà ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû ñ íåêîòîðîé ñèëîé.

Ïî äåéñòâèþ íà çàðÿä óñòàíàâëèâàþò ôàêò ñóùåñòâîâàíèÿ ïîëÿ, ðàñïðåäåëåíèå åãî â ïðîñòðàíñòâå, èçó÷àþò âñå åãî õàðàêòåðèñòèêè.

Çàïîìíè
Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ñîçäàííîå íåïîäâèæíûìè çàðÿäàìè, íàçûâàþò ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì.

Îíî íå ìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì. Ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå ïîëå ñîçäà¸òñÿ òîëüêî ýëåêòðè÷åñêèìè çàðÿäàìè. Îíî ñóùåñòâóåò â ïðîñòðàíñòâå, îêðóæàþùåì ýòè çàðÿäû, è íåðàçðûâíî ñ íèìè ñâÿçàíî.

Çàïîìíè
Åñëè ïîëå èçìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì, òî òàêîå ïîëå íàçûâàþò ïåðåìåííûì.

Ìíîãèå ñâîéñòâà ñòàòè÷åñêèõ è ïåðåìåííûõ ïîëåé ñîâïàäàþò. Îäíàêî èìåþòñÿ ìåæäó íèìè è ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ. Ãîâîðÿ î ñâîéñòâàõ ïîëÿ, ìû áóäåì íàçûâàòü ýòî ïîëå ïðîñòî ýëåêòðè÷åñêèì, åñëè äàííîå ñâîéñòâî â ðàâíîé ìåðå ïðèñóùå êàê ñòàòè÷åñêèì, òàê è ïåðåìåííûì ïîëÿì.

Ìû ñ âàìè óæå âñòðå÷àëèñü ñ ïîëåì ñèëû òÿæåñòè è ïîëåì ñèë òÿãîòåíèÿ. Íà òåëî, íàõîäÿùååñÿ â ïîëå ñèëû òÿæåñòè è îáëàäàþùåå ìàññîé, âáëèçè ïîâåðõíîñòè çåìëè äåéñòâóåò ñèëà òÿæåñòè àíàëîãè÷íî òîìó, êàê íà çàðÿä, íàõîäÿùèéñÿ â ýëåêòðîñòàòè÷åñêîì ïîëå, äåéñòâóåò ñèëà Êóëîíà. Íà ñïóòíèê, îáðàùàþùèéñÿ íà îðáèòå âîêðóã Çåìëè, äåéñòâóåò ñèëà òÿãîòåíèÿ, ò. å. ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî îí íàõîäèòñÿ â ïîëå òÿãîòåíèÿ.

Êëþ÷åâûå ñëîâà äëÿ ïîèñêà èíôîðìàöèè ïî òåìå ïàðàãðàôà.
Ïîëå. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1.  ÷¸ì ñîñòîèò îòëè÷èå òåîðèè áëèçêîäåéñòâèÿ îò òåîðèè äåéñòâèÿ íà ðàññòîÿíèè?

    2. Êàêîâû îñíîâíûå ñâîéñòâà ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ?

    3. Êàêóþ òåîðèþ ïîäòâåðæäàåò ñóùåñòâîâàíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

A1. Ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé

    1) âñåãäà ðàâíà ñêîðîñòè ñâåòà
    2) îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ïðè óñëîâèè, ÷òî çàðÿäû íåïîäâèæíû
    3) ðàâíà ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå
    4) çàâèñèò îò çíàêîâ çàðÿäîâ

A2. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìîæíî îáíàðóæèòü

    1) åñëè îíî íå èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè
    2) åñëè îíî èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè
    3) ïîìåùàÿ â äàííóþ òî÷êó çàðÿä
    4) åñëè çàðÿä äâèæåòñÿ

A3. Ïðè ïåðåìåùåíèè îäíîãî èç çàðÿäîâ

    1) óìåíüøàåòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå äðóãîãî çàðÿäà
    2) åãî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ïîñòåïåííî îñëàáåâàåò
    3) èçìåíÿåòñÿ ñèëà âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿäîâ
    4) óâåëè÷èâàåòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå äðóãîãî çàðÿäà

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->