АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ВВЕДЕНИЕ. Во всех странах мира неуклонно огромными темпами развивается энергетическая база

Читайте также:
  1. I Введение
  2. I ВВЕДЕНИЕ.
  3. I. ВВЕДЕНИЕ
  4. I. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ
  5. В Конституции (Введение), в Уставе КПК, других партийных до-
  6. Введение
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. ВВЕДЕНИЕ
  9. ВВЕДЕНИЕ
  10. ВВЕДЕНИЕ
  11. Введение
  12. Введение

Во всех странах мира неуклонно огромными темпами развивается энергетическая база. В этих условиях физика стала частью производительных сил, создав основы для инженерно-физической разработки и промышленного осуществления многих новых производств (атомной промышленности, радиоэлектроники, в том числе микрорадиоэлектроники, квантовой электроники и т. д.). Во всяком производстве достаточно широко используются законы электромагнетизма. Даже человеческий организм представляет собой сложную электромагнитную систему.

Раздел физики «Электричество и магнетизм» начал свое развитие с древних времен. Однако научно обоснованные исследования этого раздела физики начались с конца 18 века, после установления закона взаимодействия электрических и магнитных зарядов Кулоном. Рассмотрим, как развивались основные представления в этой области физики

В 1785 году Кулон устанавливает законы для взаимодействия электрических и магнитных зарядов

 

 

В эти же годы Ампер устанавливает закон для взаимодействия элементов тока

 

 

Из этого закона следует, что магнитное поле создается не магнитными зарядами, а магнитными моментами, которые определяются как произведение кругового тока на площадь, которую он охватывает

 

В 1831 году Фарадей устанавливает закон электромагнитной индукции

 

 

В 1846 году Вебер формулирует обобщенный закон Кулона с учетом движения электрических зарядов и устанавливает потенциал взаимодействия движущихся зарядов:

 

 

 

Здесь Р – потенциал Вебера. Из потенциала Вебера автоматически вытекают все законы электромагнетизма. Однако он этого не заметил. Эту задачу выполнил Максвелл

В 1865 году Максвелл делает доклад на Королевском обществе, в котором излагает свои уравнения электромагнетизма как аксиомы в дифференциальной форме, применяя при этом полные дифференциалы с использованием гидродинамической аналогии.

Фарадей скептически воспринял эти уравнения, так как они не полностью отражали экспериментальные результаты, полученные Фарадеем. Закон электромагнитной индукции реализуется при пересечении проводником магнитных силовых линий, а при пересечении магнитными силовыми линиями проводника в нем ЭДС не возникает. Это противоречие Максвелл долгое время не мог обосновать.

Только в 1873 году Максвелл опубликовал знаменитый свой «Трактат об электричестве и магнетизме», где учел замечания Фарадея о пределах применимости введенных уравнений. Вводит понятие тока смещения, а закон электромагнитной индукции формулирует не в дифференциальной, а в интегральной форме, где противоречие, отмеченное Фарадеем, автоматически снимается.

Гельмгольц, ознакомившись с этими уравнениями, ставит задачу своему ученику Генриху Герцу проверить уравнения Максвелла экспериментально. Герц успешно решает поставленную задачу.

В 1888 году он публикует работу «Силы электрических колебаний, рассматриваемые согласно теории Максвелла», где излагает свой знаменитый вибратор Герца и доказывает, что уравнения Максвелла описывают электромагнитное поле.

После этой публикации Хевисайд записывает уравнения Максвелла в частных производных и резко критикует гидродинамическую аналогию Максвелла.

В 1928 году Дирак создает систему уравнений электродинамики, используя квантовые представления в релятивистском представлении, и вынужден был ввести понятие магнитного заряда – «монополь Дирака».

В 1949 году Зоммерфельд вводит единую систему единиц измерений МКСА (ныне система СИ) и записывает уравнения Максвелла в интегральной форме, а в дифференциальной форме представляет их в векторном виде, используя четырехвекторный потенциал. Показывает связь этих уравнений с общей теорией относительности и не касается гидродинамической аналогии. Определяет размерность магнитного заряда. Электростатику и магнитостатику рассматривает как частный случай более общего электромагнитного поля. Показывает, что вакуум обладает волновым сопротивлением. По существу обосновывает понятие эфира, по которому распространяются электромагнитные волны.

В 1975 году Томильчик и Стражев рассматривают электродинамику с реальным магнитным зарядом и выясняют основные свойства монополя Дирака. Красивая теория, но реальных магнитных зарядов в нашем мире не существует. Реально существует магнитный диполь, а не заряд.

В 1990 году Ацюковский в работе «Общая эфиродинамика» реанимирует представление Максвелла об эфире, как образование вихрей, и с этих позиций воспроизводит всю электродинамику Максвелла.

В 1999 году Воронков в монографии «Электродинамика Максвелла, как единая теория поля» критикует Хевисайда, и показывает насколько плодотворной была идея Максвелла о гидродинамической аналогии.

В 2000 году Леонов В.С. создает теорию упругой квантованной среды и вводит понятие квантона в виде двух разноименных сколлапсированных электрических и магнитных зарядов.

 

Уточняет понятие эфира и определяет его квантовые свойства. Монополь Дирака рассматривает, как единицу магнитного заряда, в виде произведения m = c е (1 Дирак).

В 2002 году Абрамов в работе «Описание гравитации по аналогии с электродинамикой» обосновывает гравитацию не как деформацию пространства в эйнштейновском представлении, а вследствие возникновения виртуальных электрон-позитронных пар на основе модифицированных уравнений Максвелла.

Клюшин в работах «О динамике электрона» и «Обобщенная электродинамика о силах, действующих на заряд, движущийся в конденсаторе и соленоиде» критикует Хевисайда и показывает насколько правильно Максвелл представлял свои уравнения в полных дифференциалах, а именно

 

В результате получает обобщенный закон Кулона, который совпадает с уравнением Лоренца и, следуя Зоммерфельду, полагает, что произведение vq можно рассматривать как магнитный заряд.

Рыков в работе «Структура вакуума и единство взаимодействий» утверждает, что в основе Вселенной лежит единый закон Кулоновского взаимодействия, определяющий гравитацию, электромагнетизм, ядерные силы.

В 2006 году Гречихин в работе «Общие основы формирования и превращения энергетических полей разной природы» вводит обобщенный комплексный заряд в комплексном пространстве, а единый закон Кулоновского взаимодействия представляет в комплексном виде. Реальная часть этого взаимодействия полностью совпадает с потенциалом Вебера. Магнитный заряд является мнимым и поэтому его нельзя измерить, а измерению поддается магнитный момент, который является реальным и определяется величиной кругового тока на площадь, которую он охватывает. Уравнение Лоренца не постулируется, а получается, как следствие реальной части полученного потенциала взаимодействия, из которого вытекают все уравнения Максвелла (Энергетика, 2006, №3).

Таким образом, начиная с работ Кулона, в физику были введены новые понятия, такие как электрическое и магнитное поле. Для этих полей экспериментально установлены основные их закономерности. В результате поле утвердилось в науке как одна из форм существования материи. Закон Кулона и теорема Остроградского-Гаусса являются определяющими в изучении электрического поля. Закон Био-Савара-Лапласа и заственно, что не вытекает из этих уравнений, так это уравнение Лоренца, которое в разделе физики «Электричество и магнетизм» постулируется.

Эмпирические уравнения Максвелла как бы завершают развитие классической физики в области электромагнетизма.

Долгое время закон Кулона для взаимодействия электрических зарядов и закон Ампера для взаимодействия элементов тока являлись чисто экспериментальными законами. Это вызывало некоторую неудовлетворенность при изучении такого важного раздела физики, как «Электромагнетизм». Выход из создавшегося положения был найден в том, что закон Ампера стал рассматриваться как релятивистская поправка к закону Кулона при взаимном движении электрических зарядов. В свою очередь закон Кулона является частным случаем более общего силового взаимодействия, возникающего при разделении электрических зарядов, которые создают потенциальное поле. Но даже в этих представлениях не усматривается единой модели формирования электрических и магнитных полей. Мы по-прежнему находимся в неведении о природных глубинных процессах, которые обуславливают возникновение электрических, магнитных и электромагнитных полей и их взаимных превращений.

Может создаться впечатление, что раздел физики «Электромагнетизм» уравнениями Максвелла полностью завершен, и не нуждается в своем дальнейшем развитии. Тем не менее, практическая реализация законов электромагнетизма в электроэнергетике, плазменных преобразователях и двигателях, а также в космосе требует дальнейшего совершенствования электромагнетизма как самостоятельного раздела физики. Это, прежде всего, развитие представлений об основных закономерностях электромагнетизма в неравновесных условиях, внедрение макроквантовых представлений на наноуровне, наконец, более глубокое рассмотрение методов и способов разделения электрических разрядов в различных условиях. Применительно к поведению материалов в электрических и магнитных полях следует учитывать промежуточный уровень между атомно-молекулярным и кристаллическим состояниями, т.е. нанокластерное строение вещества.

В свое время Никола Тесла решительным образом отвергал представление об электрическом токе как движение электрических зарядов и считал, что это явление обусловлено распространением электромагнитных волн. Почему эти представления не получили своего развития просто не понятно. В настоящем пособии сделана попытка воссоздать идеи Н. Тесла об электрических и магнитных полях на новых физических принципах строения эфира.

Настоящее учебное пособие состоит из 14 глав. В каждой главе имеются вопросы для повторения, примеры решения задач и подобраны задачи для самостоятельного решения с учетом их практического использования.

Первая глава посвящена обоснованию общего подхода формирования взаимодействия между электрическими зарядами с учетом кластерного строения вещества.

Во второй главе рассмотрены энергетические характеристики деформированного эфира внешними электрическими полями.

Поведение диэлектриков во внешних электрических полях описано в третьей главе с учетом кластерного строения вещества.

В четвертой главе рассмотрено поведение проводников в электрических полях с обоснованием различных поляризационных эффектов на кластерном уровне.

Центральная пятая глава посвящена обоснованию строения эфира и выводу уравнения Лоренца на основе представления об обобщенном электрическом заряде как сумме реального электрического и мнимого магнитного зарядов.

Действие магнитного поля на электрический ток рассмотрено в шестой главе.

Седьмая глава содержит теоретическое обоснование закона электромагнитной индукции Фарадея.

Восьмая глава посвящена обоснованию магнитных свойств различных веществ и анализу уравнений Максвелла с последовательным переходом от атомно-молекулярноых круговых токов к кластерным круговым токам. Показано, что межкластерное взаимодействие, т.е. нанокластерные системы, формирует макроуровень рассмотрения различных материалов в магнитных полях.

В девятой главе анализируются законы постоянного тока с позиций распространения электромагнитных волн.

В десятой главе рассмотрены процессы возникновения электромагнитных колебаний в различных электрических цепях.

Генерация электромагнитных волн и их распространение в различных средах рассмотрены в главе одиннадцать.

Глава двенадцать посвящена эмиссионным свойствам конденсированных сред и рассмотрены эти свойства на нанокластерном уровне строения твердых и жидких сред.

Глава тринадцать содержит обоснование гальваномагнитных и термомагнитных явлений с позиций распространения электромагнитных волн, которые формируют электрический ток и тепловой поток.

В главе четырнадцать описаны условия прохождения электрического тока в газах и возникновение различных типов разрядов.

Автор приносит свою благодарность сотрудникам кафедры естественнонаучных дисциплин МГВАК и ее заведующему доценту, кандидату физико-математических наук Кириленко А. И. за проявленный интерес, постоянное обсуждение полученных результатов и высказанные замечания, которые улучшили изложение материала.

Автор приносит свою искреннюю благодарность заведующему кафедрой физики Белорусского государственного технологического университета доктору физико-математических наук, профессору Наркевичу И. И. и всем сотрудникам этой кафедры, взявшим на себя труд внимательно ознакомиться с данным пособием и сделать ценные замечания и рекомендации, которые полностью учтены в настоящем пособии.

Автор будет признателен читателям, которые выскажут свои замечания в поддержку или критические замечания по существу излагаемого материала.


1. СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
НЕПОДВИЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

Силовое взаимодействие тел возможно не только в результате непосредственного соприкосновения, но и на расстоянии. Взаимодействие между телами на расстоянии образует силовое поле. Энергия при этом сосредоточена в поле, а не в телах, которые это поле создают. Тела, которые создают силовое поле, являются зарядами. Силовое поле - это одна из форм существования материи. Силовое взаимодействие возникает вследствие присутствия связанных или свободных зарядов. Различают гравитационные и электрические заряды, которые создают соответственно гравитационное и электрическое поля. Носителями зарядов являются масса в гравитационном и электрические заряды в электрическом поле. Характер силового поля зависит от типа зарядов и их взаимного расположения. Подробно рассмотрим электрическое поле, его возникновение и характер взаимодействия на расстоянии. Определим законы такого взаимодействия.

1.1. Возникновение электрических зарядов
и методы их разделения

Силы электрического взаимодействия проявляются в том случае, когда наэлектризованные тела поднесены друг к другу. Свойство янтаря, после того как он натерт шерстью, притягивать другие тела (янтарь - по-гречески электрон) известно давно. Другие тела, подвергнутые трению, подобно янтарю, также обладают способностью притягивать легкие тела. Замечено, что разные тела заряжаются по-разному. Условились, что одни тела заряжаются отрицательно (янтарь), а другие - положительно. Заряды одинаковых знаков отталкиваются, а противоположных - притягиваются.

В целом окружающий нас мир электрически нейтральный. Разделение электрических зарядов возможно осуществить самым разнообразным способам. Наиболее просто разделить заряды путем трения. Это так называемое трибоэлектричество. Оно возникает вследствие трения, когда тело при непосредственном контакте движется относительно другого тела. С этим видом разделения электрических зарядов встречаемся при обработке деталей на токарных и фрезерных станках, при полетах самолетов в атмосфере Земли, при движении жидкости или газа по трубопроводам и в электрических генераторах разного типа.

Физическая природа трибоэлектричества следующая. При движении одного материала относительно другого вследствие возникновения контактной разности потенциалов происходит самопроизвольное разделение электрических зарядов с образованием двойного электрического слоя. В одном материале зарядов того или иного знака будет избыток, а в другом - недостаток. Если такие материалы быстро разъединить, то произойдет разделение электрических зарядов. Используя теорию контактной разности потенциалов, представляется возможность произвести соответствующие расчеты конкретных величин разделенных зарядов.

Когда соприкасаются между собой металл и диэлектрик или диэлектрик и диэлектрик, расчет величин разделенных зарядов усложняется. Вследствие квантово-механического туннельного эффекта электроны из одного тела переходят в другое и наоборот. В стационарных условиях материал, обладающий достаточной энергией сродства к электрону, частично удерживает электроны и заряжается отрицательно, а другое тело, наоборот, положительно. При разъединении таких материалов произойдет разделение электрических зарядов.

Возможно разделение зарядов путем наведения. Когда к нейтральному телу подносится заряженное тело, происходит разделение электрических зарядов. Такое разделение используется в электрофорных машинах. Наведенные вследствие электростатической индукции заряды на металлических пластинах непрерывно передаются в специальные конденсаторы - лейденские банки, создавая на пластинах конденсатора большую разность потенциалов. Разделение зарядов путем наведения используется для измерения напряженностей электрических полей в различных условиях.

Разделение электрических зарядов по методу Кельвина и Ван-де-Граафа заключается в том, что нескомпенсированные электрические заряды внутри металла существовать не могут и стремятся выйти на его поверхность. На этом свойстве, как Кельвин, так и Ван-де-Грааф предложили построить электрические генераторы энергии. Наибольшую популярность получила машина Ван-де-Граафа в связи с исследованием атомного ядра, так как она позволяет получить потенциалы в несколько миллионов вольт. Машина Ван-де-Граафа эффективно используется в электротехнической промышленности для испытания электрических свойств различных изоляционных материалов.

Принцип работы генератора следующий. Внутри изолированного проводящего шара через отверстие Е (рис. 1) введена шелковая или резиновая лента, надетая на валики А и В. Валик А приводится во вращение и увлекает ленту, которая электризуется путем трения о заземленную подушку D. Заряд с ленты снимается с помощью прижимного валика F и передается на внешнюю поверхность сферы. Таким путем сфера может быть заряжена до очень большого потенциала относительно Земли. Металлический шар крепится на изолированной подставке и внутри наполнен френолом CClF2 под давлением 10 атм. Устанавливают два таких шара, и каждый может быть заряжен до 5 MB причем разноименно.

Механизм разделения электрических зарядов в генераторе Ван-де-Граафа реализуется при работе ракетного двигателя. Вследствие разной скорости хаотического движения электрических зарядов в плазме внутренние стенки двигателя бомбардируются чаще электронами, чем положительными ионами.

Вблизи внутренней стенки на толщине радиуса Дебая* практически мгновенно происходит разделение электрических зарядов. Электрическое поле возникшего двойного слоя начнет вытягивать электроны из внутренних слоев плазмы, образующейся внутри металлического тела. Возникает совместное перемещение заряженных частиц обоих знаков в направлении падения их концентрации в среде. Такая диффузия названа амбиполярной, и она является основной причиной разделения электрических зарядов в плазме, помещенной внутрь металлического твердого тела. Токи разделения зарядов в камерах сгорания реактивных двигателей могут составлять от сотых долей до единиц ампера, а в ракетных двигателях до десятков и даже сотен ампер. Поэтому на внешней поверхности ракеты сосредоточивается отрицательный заряд, а факел заряжается положительно. Отрицательный потенциал движущейся ракеты может достигать 5∙105 В. Такие значительные потенциалы являются причиной возникновение электрических разрядов между факелом и корпусом как самолета, так и ракеты.**)

При абляции (температурном разрушении) твердого тела, если продукты разрушения обладают заметной энергией сродства к электрону, также возможно разделение электрических зарядов. Этот механизм существенным образом проявляется при горении высокотемпературных угольных электрических дуг и при вхождении тел в плотные слои атмосферы Земли, когда идет интенсивное разрушение теплозащитного покрытия под действием конвективного и лучистого теплообмена.

Наиболее интересный и часто встречающийся механизм разделения электрических зарядов возникает при разрушении хемосорбированных слоев. Разрушение хемосорбированного слоя может осуществляться следующим образом: 1) путем непосредственного столкновения твердого тела с окружающими частицами газа; 2) температурного разрушения при нагревании твердого тела; 3) фотопотоками; 4) турбулентными потоками. Первый случай реализуется при полетах различных летательных аппаратов в атмосфере Земли, когда имеет место свободномолекулярный режим обтекания; а второй - когда реализуется континуальный режим обтекания, третий — в фотоэмиссионных вакуумных приборах; последний — при полетах самолетов и ракет в атмосфере Земли при возникновении турбулентного обтекания.

Механизм разделения электрических зарядов в камере сгорания реактивного двигателя, при температурном разрушении (абляции), а также вследствие разрушения хемосорбированных слоев был впервые разработан автором.

Во всех случаях разделение электрических зарядов связано с затратами того или иного вида энергии, которая переходит в энергию электрического поля, характеризующегося вполне определенным расположением зарядов. При взаимном уничтожении электрических зарядов разных знаков должна выделяться энергия, равная работе, которая затрачивается на разделение этих зарядов. В общем случае для пассивной окружающей среды работа является мерой изменения энергии, т.е. А = ∆Е. Для неподвижных статических зарядов кинетическая энергия движения равна нулю и работа по разделению электрических зарядов совершается за счет изменения потенциальной энергии электрического поля П в пространстве. Значит,

(1.1)

Знак «минус» следует из того, что потенциальная энергия для сил взаимного притяжения всегда отрицательна. Учитывая, что

Имеем или

Сила F - векторная величина, поэтому в общем случае получаем для взаимодействия разноименных зарядов

1) (1,2)

Одноименные заряды отталкиваются и работа по их разделению положительна. Тогда (1.3)

Выражения (1.2) и (1.3) представляют собой дифференциальные уравнения со следующими граничными условиями:

(1.4)

где r0 - характерный размер тел, на которых сосредоточены не-скомпенсированные электрические заряды.

Граничные условия определяются тем, что работа по разделению электрических зарядов конечна и их сила взаимодействия на бесконечном удалении друг от друга отсутствует.

Когда разделенные электрические заряды в макроскопическом состоянии отсутствуют, то энергия их взаимодействия равна нулю. Однако это не значит, что заряды исчезли. Электрические заряды сохраняются и внутри твердого тела. Потенциальная энергия их взаимодействия в этом случае определяется внутренним строением твердого тела и равна По. Реализуется новый тип взаимодействия на уровне внутриатомных и внутримолекулярных сил

связи.

Чтобы удовлетворить граничным условиям (1.4), будем искать решение дифференциального уравнения (1.2) в виде такого ряда:

, (1.5)

где аn – постоянная n -го вида взаимодействия, r - радиус между взаимодействующими зарядами

Ряд (1.5) сходится и удовлетворяет решению дифференциального уравнения (1.3) с граничными условиями (1.4). Из выражений (1.2) и (1.3) следует, что электростатическое поле - потенциальное поле, для которого

(1.6)

Интеграл по замкнутому контуру L называется циркуляцией вектора F по контуру L. Если циркуляция вектора, характеризующая некое силовое поле, по любому замкнутому контуру равна нулю, то такое поле является потенциальным. Следовательно, электростатическое поле - потенциальное поле.

Чтобы вскрыть явный вид силы взаимодействия по выражению (1.2), необходимо более точно определить какими единицами следует измерять электрические заряды.

1.2. Взаимодействие электрических зарядов.
Закон Кулона

Предположим, что вследствие какого-либо механизма разделения электрических зарядов на одном теле сосредоточен положи тельный заряд, а на другом - отрицательный. Чтобы исключить действие наведенных зарядов в окружающей среде, поместим полученные электрические заряды в вакуум. Работа по разделению этих зарядов перейдет в потенциальную энергию электростатического поля. Пусть тело 1 (рис. 2) заряжено положительно, а тело 2 - отрицательно. Потенциальная энергия взаимодействия разноименных зарядов - отрицательная величина, и по мере удаления обоих тел относительно друг друга их энергия взаимодействия увеличивается и стремится к нулю. Обозначим количество электричества на теле 1 через q1 а на теле 2 - через q2. Очевидно, что, чем большей величины заряды необходимо разделить, тем большую работу нужно затратить. Поэтому потенциальная энергия взаимодействия зарядов пропорциональна величинам этих зарядов. В первом приближении в (1.5) нулевой член а о= 0 и n = 1. Тогда

, (1.7)

где k - коэффициент пропорциональности, который зависит от выбора системы основных единиц измерения.

Сравнивая (1.7) с (1.5), имеем: ао = 0; a1 = kq1q2 и а2 = а3 =... = 0. В этом случае заряженные тела не поляризуют друг друга, являются точечными и независимыми. Точечные заряды — это такие заряды, размерами которых в заданных условиях можно пренебречь по сравнению с расстоянием между ними. Если заряды не точечные, то следует учитывать их взаимное расположение на теле, которое может изменяться под влиянием поля других зарядов. Потенциальная энергия в этом случае должна определяться более сложной зависимостью, чем равенство (1.7).

Если потенциальная энергия взаимодействия определяется по (1.7), то сила между двумя точечными зарядами в соответствии с (1.2) равна

(1.8)

а в векторной форме

(1.9)

Экспериментально для точечных зарядов формула (1.9) была установлена Кулоном в 1785 г. на специальном крутильном маятнике и носит название закона Кулона.

Закон Кулона служит одним из экспериментальных обоснований классической теории поля и формулируется так: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

На основании формулы (1.9) Кулон определил величину электрического заряда, полагая коэффициент пропорциональности k = 1, расстояние между зарядами r = 1 см, а силу взаимодействия между ними равной F = 10-5 Н.

Такое определение заряда, создающего электрическое поле, не позволяло определять согласованно энергетические характеристики магнитного поля. Чтобы согласовать энергетические характеристики электрического и магнитного полей А. Зоммерфельд в 20-х годах ХХ-го столетия предложил единую систему, в которой основными единицами измерения являлись: метр, килограмм, секунда и сила тока – ампер (система МКСА). В 1961 г. Международная ассамблея по мерам и весам эту систему узаконила в виде Международной системы единиц измерений (в английской транскрипции SI, а в русской - СИ)

В системе СИ коэффициент пропорциональности

=10-7 с 2= 9∙109 Нм2/Кл2, (1.10)

где с – скорость света. За единицу заряда принят 1 кулон (Кл). Эта величина заряда уже не равна той величине заряда, которая была определена Кулоном. Связь между этими величинами следующая

1 кулон = 3∙109 ед. заряда, определенного Кулоном. (1.11)

В системе СИ закон Кулона запишется так:

(1.12)

Здесь коэффициент отражает сферическую симметрию электрического поля точечных зарядов. Всякое отклонение от сферической симметрии, вызывает деформацию поля, что является причиной возникновения дополнительных электрических сил взаимодействия.

Закон Кулона в случае макроскопических расстояний и точечных зарядов, так же как и закон всемирного тяготения, неоднократно проверялся, и не было обнаружено сколько-нибудь заметного отклонения от 1/r2. Показано, что отличие от значения показателя степени 2 не превышает 10-9. Закон Кулона справедлив вплоть до расстояния 10-14 м (размер протона).


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.)