Физика электричества: определение, опыты, единица измерения Физика электричества - это то, с чем приходится сталкиваться каждому из нас. В статье мы рассмотрим основные понятия, связанные с ней. Что такое электричество? Для человека непосвященного оно ассоциируется со вспышкой молнии или с энергией, питающей телевизор и стиральную машину. Он знает, что электропоезда используют электрическую энергию. О чем еще он может рассказать? О нашей зависимости от электричества ему напоминают линии электропередач. Кто-то сможет привести и несколько других примеров. Однако с электричеством связано немало других, не столь очевидных, но повседневных явлений. Со всеми ними нас знакомит физика. Электричество (задачи, определения и формулы) мы начинаем изучать еще в школе. И узнаем много интересного. Оказывается, бьющееся сердце, бегущий спортсмен, спящий ребенок и плавающая рыба - все вырабатывает электрическую энергию. Электроны и протоны Определим основные понятия. С точки зрения ученого, физика электричества связана с движением электронов и других заряженных частиц в различных веществах. Поэтому научное понимание природы интересующего нас явления зависит от уровня знаний об атомах и составляющих их субатомных частицах. Ключом к этому пониманию служит крошечный электрон. Атомы любого вещества содержат один или более электронов, движущихся по различным орбитам вокруг ядра подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Обычно число электронов в атоме равно количеству протонов в ядре. Однако протоны, будучи значительно тяжелее электронов, можно считать как бы закрепленными в центре атома. Этой предельно упрощенной модели атома вполне достаточно, чтобы объяснить основы такого явления, как физика электричества. О чем еще необходимо знать? Электроны и протоны имеют одинаковый по величине электрический заряд (но разного знака), поэтому они притягиваются друг к другу. Заряд протона является положительным, а электрона - отрицательным. Атом, имеющий электронов больше или меньше, чем обычно, называется ионом. Если в атоме их недостаточно, то он называется положительным ионом. Если же он содержит их избыток, то его называют отрицательным ионом. Когда электрон покидает атом, тот приобретает некоторый положительный заряд. Электрон, лишенный своей противоположности - протона, либо движется к другому атому, либо возвращается к прежнему. Почему электроны покидают атомы? Это объясняется несколькими причинами. Наиболее общая состоит в том, что под воздействием импульса света или какого-то внешнего электрона движущийся в атоме электрон может быть выбит со своей орбиты. Тепло заставляет атомы колебаться быстрее. Это означает, что электроны могут вылететь из своего атома. При химических реакциях они также перемещаются от атома к атому. Хороший пример взаимосвязи химической и электрической активности дают нам мышцы. Их волокна сокращаются при воздействии электрического сигнала, поступающего из нервной системы. Электрический ток стимулирует химические реакции. Они-то и приводят к сокращению мышцы. Внешние электрические сигналы нередко используются для искусственного стимулирования мышечной активности. Проводимость В некоторых веществах электроны под действием внешнего электрического поля движутся более свободно, чем в других. Говорят, что такие вещества обладают хорошей проводимостью. Их называют проводниками. К ним относится большинство металлов, нагретые газы и некоторые жидкости. Воздух, резина, масло, полиэтилен и стекло плохо проводят электричество. Их называют диэлектриками и используют для изоляции хороших проводников. Идеальных изоляторов (абсолютно не проводящих тока) не существует. При определенных условиях электроны можно удалить из любого атома. Однако обычно эти условия столь трудно выполнить, что с практической точки зрения подобные вещества можно считать непроводящими. Знакомясь с такой наукой, как физика (раздел "Электричество"), мы узнаем, что существует особая группа веществ. Это полупроводники. Они ведут себя отчасти как диэлектрики, а отчасти - как проводники. К ним, в частности, относятся: германий, кремний, окись меди. Благодаря своим свойствам полупроводник находит множество применений. Например, он может служить электрическим вентилем: подобно клапану велосипедной шины он позволяет зарядам двигаться только в одном направлении. Такие устройства называются выпрямителями. Они используются и в миниатюрных радиоприемниках, и на больших электростанциях для преобразования переменного тока в постоянный. Тепло представляет собой хаотичную форму движения молекул или атомов, а температура - мера интенсивности этого движения (у большинства металлов с понижением температуры движение электронов становится более свободным). Это означает, что сопротивление свободному движению электронов падает с уменьшением температуры. Другими словами, проводимость металлов возрастает.
Р в нефти=Р в воздухе-F арх; Fa=Pв возд.-Рв нефти=150 Н-120 Н=30 Н, если 1,2 гН - это не опечатка, а гектоньютон. Приставка гекто означает множитель 100. Если же г - опечатка и вес в нефти 1,2 Н, то Fa=150H-1,2 H=148,8 H, что возможно, если плотность тела чуть больше плотности нефти. Но плотность железа 7800 кг/м куб, а нефти 800 кг/м куб. Рв нефти=(ро жел)*Vж*g-(ро нефти)*Vж*g=Vж*g(ро ж-ро н)=Vж*70000 Н Vж=1,2/70 000=17 см куб. Р в возд=7,8 г/см куб*17 см куб*10 Н/кг=0,132 кг*10Н/кг=1,32Н, а указано, что 150Н. Значит гН не опечатка, только такие единицы не используют. Но теоретически можно приставить. Если сделать тот же расчет для 1,2 гН, то вес в воздухе получится 33 Н, а не 150.
Если же г - опечатка и вес в нефти 1,2 Н, то Fa=150H-1,2 H=148,8 H, что возможно, если плотность тела чуть больше плотности нефти.
Но плотность железа 7800 кг/м куб, а нефти 800 кг/м куб.
Рв нефти=(ро жел)*Vж*g-(ро нефти)*Vж*g=Vж*g(ро ж-ро н)=Vж*70000 Н
Vж=1,2/70 000=17 см куб.
Р в возд=7,8 г/см куб*17 см куб*10 Н/кг=0,132 кг*10Н/кг=1,32Н, а указано, что 150Н. Значит гН не опечатка, только такие единицы не используют. Но теоретически можно приставить.
Если сделать тот же расчет для 1,2 гН, то вес в воздухе получится 33 Н, а не 150.