Знаков после запятой: 2

Сила тока, Ампер

Напряжение, Вольт

Сопротивление, Ом

Работа, Джоуль

Мощность, Ватт

Время, секунд

content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет

Работа и мощность тока

Под работой тока понимают работу, совершаемую электрическими силами по переносу заряженных частиц. Эта работа оценивается как произведение величины перенесенного заряда на величину разности потенциалов (напряжения) между начальной и конечной точками переноса.

С другой стороны, силу тока можно также выразить через величину перенесенного заряда

Откуда можно выразить работу тока, как скалярную величину, равную произведению силы тока, напряжения и времени, в течении которого шел ток

Кстати, исходя из этого соотношения, 1Дж = 1В·1А·1с

Применяя закон Ома для участка цепи

Можно получить производные формулы для работы:

Так как мощность это работа, совершенная за единицу времени, соответственно, мощность тока — это работа тока, совершенная за единицу времени.

Соответственно, мощность можно выразить как

Что такое электрическая цепь?

В Уроке 1 обсуждалась концепция разности электрических потенциалов. Электрический потенциал — это количество электрической потенциальной энергии на единицу заряда, которым обладал бы заряженный объект, если бы он был помещен в электрическое поле в заданном месте. Концепция потенциала — это величина, зависящая от местоположения — она ​​выражает количество потенциальной энергии на основе заряда, так что оно не зависит от количества заряда, фактически присутствующего на объекте, обладающем электрическим потенциалом.Разность электрических потенциалов — это просто разница электрических потенциалов между двумя разными точками в пределах электрического поля.

Чтобы проиллюстрировать концепцию разности электрических потенциалов и природу электрической цепи, рассмотрим следующую ситуацию. Предположим, что есть две металлические пластины, ориентированные параллельно друг другу, и каждая заряжена зарядом противоположного типа — одна положительная, а другая отрицательная. Такое расположение заряженных пластин создаст электрическое поле в области между пластинами, которое направлено от положительной пластины к отрицательной пластине.Положительный тестовый заряд, помещенный между пластинами, будет перемещаться от положительной пластины к отрицательной пластине. Это движение положительного испытательного заряда от положительной пластины к отрицательной могло бы происходить без потребности в подаче энергии в виде работы; это произойдет естественным образом и, таким образом, снизит потенциальную энергию заряда. Положительная пластина будет местом с высоким потенциалом, а отрицательная пластина — местом с низким потенциалом. Между этими двумя точками будет разница в электрическом потенциале.

Теперь предположим, что две противоположно заряженные пластины соединены металлической проволокой. Что случилось бы? Проволока служит своего рода зарядной трубкой, по которой может течь заряд. Со временем можно было представить себе положительные заряды, перемещающиеся от положительной пластины через зарядную трубку (провод) к отрицательной пластине. То есть положительный заряд естественным образом двигался бы в направлении электрического поля, которое было создано расположением двух противоположно заряженных пластин.По мере того, как положительный заряд покидает верхнюю пластину, пластина будет становиться менее заряженной, как показано на анимации справа. Когда положительный заряд достигнет отрицательной пластины, эта пластина станет менее отрицательно заряженной. Со временем количество положительного и отрицательного заряда на двух пластинах будет постепенно уменьшаться. Поскольку электрическое поле зависит от количества заряда, присутствующего на объекте, создающем электрическое поле, электрическое поле, создаваемое двумя пластинами, будет постепенно уменьшаться в силе с течением времени.В конце концов, электрическое поле между пластинами станет настолько маленьким, что не будет наблюдаемого движения заряда между двумя пластинами. Пластины в конечном итоге теряют заряд и достигают того же электрического потенциала. При отсутствии разности электрических потенциалов не будет потока заряда.

Приведенный выше рисунок приближается к демонстрации значения электрической цепи. Однако, чтобы быть истинной цепью, заряды должны постоянно проходить через полный цикл, возвращаясь в свое исходное положение и снова циклически проходя через него. Если бы существовало средство перемещения положительного заряда с отрицательной пластины обратно вверх на положительную пластину, то движение положительного заряда вниз через зарядную трубку (то есть провод) происходило бы непрерывно. В таком случае будет создана цепь или петля.

Обычная лабораторная работа, которая иллюстрирует необходимость полного цикла, использует аккумуляторный блок (набор D-ячеек), лампочку и некоторые соединительные провода. Это упражнение включает наблюдение за эффектом подключения и отключения провода при простом расположении аккумуляторной батареи, лампочек и проводов.Когда все подключения к аккумуляторной батарее выполнены, лампочка загорится. Фактически, зажигание лампочки происходит сразу после окончательного подключения. Нет заметной временной задержки между моментом последнего подключения и моментом, когда лампочка загорается.

Тот факт, что лампочка горит и продолжает гореть, свидетельствует о том, что через нить накаливания лампы проходит заряд и что электрическая цепь была установлена. Цепь — это просто замкнутый контур, по которому могут непрерывно перемещаться заряды. Чтобы продемонстрировать, что заряды движутся не только через нить накаливания лампочки, но и по проводам, соединяющим аккумулятор и лампочку, мы изменили описанное выше действие. Компас помещают под проволоку в любом месте так, чтобы его стрелка совпадала с проволокой. После окончательного подключения к аккумуляторной батарее загорается лампочка, и стрелка компаса отклоняется. Игла служит детектором движущихся зарядов внутри провода.Когда он отклоняется, заряды движутся по проводу. А если отсоединить провод от аккумуляторной батареи, лампочка больше не горит, а стрелка компаса вернется в исходное положение. Когда загорается лампочка, заряд проходит через электрохимические элементы батареи, провода и нити накаливания лампочки; стрелка компаса определяет движение этого заряда. Можно сказать, что есть ток , — поток заряда в цепи.

Электрическая схема, представленная комбинацией батареи, лампочки и проводов, состоит из двух отдельных частей: внутренней и внешней цепи. Часть схемы, содержащая электрохимические элементы батареи, является внутренней схемой. Часть схемы, в которой заряд перемещается за пределы аккумуляторной батареи через провода и лампочку, является внешней схемой. В Уроке 2 мы сосредоточимся на движении заряда по внешней цепи. В следующей части Урока 2 мы исследуем требования, которые должны быть выполнены, чтобы заряд протекал через внешнюю цепь.

Что такое электричество? — Чудеса физики — UW – Madison

Большинство людей знают, что такое электричество.Он выходит из розеток в наших домах и заставляет свет включаться. Если вы дотронетесь до него, это может навредить. Это почему? Почему вы испытываете шок, когда дотрагиваетесь до дверной ручки? Молния похожа на электричество. Это почему?

Все в мире состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Они настолько малы, что их невозможно увидеть даже в микроскоп. Атомы состоят из двух видов электрического заряда. В середине атомов находятся положительные заряды, а с внешней стороны — отрицательные.В большинстве случаев положительных зарядов столько же, сколько отрицательных. У каждого положительного заряда есть отрицательный партнер. Однако иногда бывает слишком много зарядов одного вида. Эти дополнительные расходы идут на поиски компаньона. Эти отрицательные заряды называются электронами и не удерживаются в атоме очень плотно, поэтому им легко перемещаться. Движущиеся электроны составляют то, что мы называем электричеством. Есть два вида электричества: статическое и текущее.

Статическое электричество — это то, что заставляет ваши волосы встать дыбом, когда вы терзаете их воздушным шаром или ударяете вас дверной ручкой.В статическом электричестве электроны перемещаются механически (т. Е. Когда кто-то трет два предмета друг о друга). Когда вы волочите ноги по ковру, с ковра соскребает лишний заряд, который накапливается на вашем теле. Когда вы касаетесь дверной ручки, весь заряд хочет покинуть вас и перейти к дверной ручке. Вы видите искру и получаете ток, когда электроны покидают вас.

Молния является результатом статического электричества. Во время грозы отрицательно заряженные частицы могут накапливаться в облаке. Электроны отталкиваются друг от друга; они действительно не любят друг друга и хотят уйти друг от друга как можно дальше.Наибольшее расстояние, на которое они могут уйти друг от друга, — это войти в землю, потому что это самая большая вещь вокруг. Когда электроны прыгают в группу, мы видим молнию. Это похоже на большую искру. Бенджамин Франклин обнаружил, что молния может быть очень опасной. У молнии более 20 миллионов вольт!

В современном электричестве электричество должно течь по замкнутому контуру, который называется контуром. Если петля где-нибудь разорвется, электричество не пройдет. Это похоже на кровь в теле.Кровь прокачивается сердцем по артериям и в конечном итоге возвращается к сердцу по венам. В цепи электрические заряды — это кровь, а провода — это артерии и вены. Электрические заряды обладают определенным количеством энергии. Мера этой энергии называется напряжением (Вольт). Батарея фонарика имеет около 1 ½ вольт, а ваша настенная розетка — около 120 вольт. Электроны, движущиеся по цепи, называются током. Вы можете получить удар электрическим током, когда через ваше тело протекает большой ток — много электронов.

Электроны в цепи должны выталкиваться чем-то, например батареей. Если вы посмотрите на один конец батареи, есть знак +, где находятся дополнительные положительные заряды. На другом конце, где стоит знак -, есть дополнительные отрицательные заряды (электроны). Когда мы включаем фонарик, электроны вылетают из батареи по проводам и попадают туда, где находятся положительные заряды. По пути они пробегают провод внутри лампочки. Тонкий провод внутри колбы сильно нагревается и зажигает свет.

Electric Power — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

Джеймс Джоуль (1818–1889) Англия подтвердил закон Ома и определил, что тепло, передаваемое проводником, прямо пропорционально его сопротивлению и квадрату тока, проходящего через него.

Таким образом, мы видим, что когда ток гальванического электричества распространяется по металлическому проводнику, выделяемое за заданное время тепло пропорционально сопротивлению проводника, умноженному на квадрат напряженности электрического поля.

Джеймс Прескотт Джоуль, 1841

Электроэнергия из определения мощности. Умножьте на единицу и замените переменные в знаменателе. Посмотрите, что это нам дает.

Это первоначальное определение ватта как единицы мощности.

Другая единица, которую я бы предложил добавить в список, — это мощность. Мощность, передаваемая током ампера через разность потенциалов в вольте, является единицей, соответствующей практической системе. Его уместно назвать ваттом в честь великого ума механиков Джеймса Ватта. Он был первым, кто имел четкое физическое представление о силе и дал рациональный метод ее измерения. Таким образом, ватт выражает мощность усилителя, умноженную на вольт, в то время как мощность в лошадиных силах равна 746 ваттам, а мощность равна 735.

Карл Вильгельм Сименс, 1882

Лошадиная сила — это единица измерения мощности, изобретенная Джеймсом Ваттом. cheval de vapeur (буквально «конь пара») — это французское название того, что на английском языке часто называют метрической мощностью. Интересно, что французы называют мощность Джеймса Ватта le cheval-vapeur britannique .

Мощность по току. Снимаем напряжение подстановкой из закона Ома.

P = VI = ( IR ) I = I ² R

Мощность по напряжению.Убрать ток по закону Ома.

Вкратце…

Потребительские дела…

Часть счета за электроэнергию бытового потребителя. Коммунальные предприятия продают электроэнергию по киловатт-часам; блок, упрощающий расчет эксплуатационных расходов на электрические устройства.Энергия, потребляемая во время этого конкретного цикла выставления счетов, была довольно небольшой (по сравнению с аналогичными потребителями), но тариф, взимаемый этим коммунальным предприятием, был примерно вдвое выше среднего по США в 2000 году.

Обычные (на основе меди) кабели могут передавать мощность (от 40 до 600 МВт) при высоком напряжении (от 40 до 345 кВ)

./electric-power/utility-bill-2015.svg» alt=»An electric bill for the month of March 2015″> Увеличить

Аналогичный счет от 2015 года.

Потеря линии

и доля потерь.

Regents Physics Electricity & Magnetism

Электричество и магнетизм играют важную роль почти во всех аспектах нашей повседневной жизни. … с момента пробуждения до момента, когда мы засыпаем (и даже когда мы спим), применение электричества и магнетизма дает нам инструменты, свет, тепло, транспорт, общение и даже развлечения. Однако, несмотря на его широкое распространение, мы все еще многое узнаем об этих явлениях каждый день!

Цели

Электростатика

1. Рассчитать стоимость объекта.
2. Опишите различия между проводниками и изоляторами.
3. Объясните разницу между проводимостью и индукцией.
4. Объясните, как работает электроскоп.
5. Решайте задачи, используя закон сохранения заряда.
6. Используйте закон Кулона для решения проблем, связанных с электрической силой.
7. Осознайте, что заряженные предметы проявляют силы, как притягивающие, так и отталкивающие.
8. Сравните и сопоставьте закон всемирного тяготения Ньютона с законом Кулона.
9. Определите, измерьте и рассчитайте напряженность электрического поля.
10. Решает проблемы, связанные с зарядом, электрическим полем и силами.
11. Определите и рассчитайте электрическую потенциальную энергию.
12. Определите и рассчитайте разность потенциалов.
13. Решает основные проблемы с заряженными параллельными пластинами.

Электрические схемы

1. Определите и рассчитайте электрический ток.
2. Определите и рассчитайте сопротивление по закону Ома.
3. Объясните факторы и рассчитайте сопротивление проводника.
4. Определите путь и направление тока в цепи.
5. Нарисуйте и интерпретируйте принципиальные схемы электрических цепей.
6. Эффективно используйте и анализируйте вольтметры и амперметры.
7. Решите проблемы последовательной и параллельной цепи с помощью таблиц VIRP.
8. Рассчитайте эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной и параллельной конфигурациях.
9. Рассчитать мощность и энергию, используемую в электрических цепях.

Магнетизм

1. Объясните: магнетизм вызывается движущимися электрическими зарядами.
2. Опишите магнитные полюса и взаимодействия между магнитами.
3. Нарисуйте линии магнитного поля.
4. Опишите факторы, влияющие на индуцированную разность потенциалов из-за силовых линий магнитного поля, взаимодействующих с движущимися зарядами.

Темы исследования

1. Электричество
2. Электростатика
3. Электрический ток
Цепи серии
5. Параллельные цепи
6. Магнетизм
7. Тест на электричество и магнетизм

Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: Введение

Не так много мест, где можно увидеть электричество. Наиболее часто наблюдаемая форма электричества, вероятно, молния . Молния — это большая искра, которая возникает, когда большое количество электронов очень быстро перемещается с одного места на другое.Есть три основных формы молнии: облако к облаку, облако к поверхности и поверхность к облаку. Все они создаются при неравном распределении электронов. Вы также можете увидеть меньшие искры электричества в научных лабораториях, которые содержат генераторов Ван де Граффа , и можете увидеть даже меньшие дуги электронов дома, когда вы потрете ногой, а затем коснетесь чего-то вроде металлической дверной ручки (статическое электричество).

Электричество и магнетизм (видео NASAConnect)

http://en. wikipedia.org/wiki/ Электричество

Physics4Kids Разделы

Сеть сайтов по науке и математике Рейдера

Электричество и магнетизм — IB Physics

См. Руководство по этой теме.

Электрический заряд может быть положительным или отрицательным.-19С.

Электрический заряд всегда сохраняется. Хотя заряды могут переходить от одного тела к другому, общий заряд остается прежним.

Проводники — это материалы, пропускающие электрический заряд. Это связано с наличием свободных электронов в твердых проводниках.

• Примеры проводников включают все металлы, графит, людей.

Изоляторы — это материалы, не пропускающие электрический заряд.

• Примеры изоляторов: деревянные, стеклянные и пластиковые ведра.

Электрические поля могут быть графически представлены в виде линий электрического поля.

• Направление поля в точке равно направлению силовой линии, проходящей через эту точку (стрелки от положительного полюса к отрицательному).
• Величина поля в точке соответствует плотности силовых линий вокруг этой точки. Для однородного электрического поля силовые линии прямые, параллельные и равномерно разнесенные.

Неоднородное электрическое поле

Однородное электрическое поле

Линии электрического поля изгибаются наружу около края пластин. Это известно как «краевой эффект».

Напряженность электрического поля (E) — это сила на единицу заряда, испытываемая при положительном испытательном изменении, помещенном в поле.

Закон Кулона гласит:

где F — сила, q1 и q2 — заряд двух объектов (обычно одинаковый при рассмотрении двух электронов), а r — радиус / расстояние между двумя зарядами.2, мы можем сделать вывод, что для неоднородных электрических полей напряженность электрического поля может быть рассчитана по

, отменив q (заряд) с обеих сторон.

Для однородных электрических полей напряженность электрического поля можно рассчитать по

См. Предыдущий раздел (Электрическое поле).

Наличие разности электрических потенциалов (см. Последний раздел 5.1) на объекте заставляет заряды течь через объект.

Электрический ток (I) относится к скорости потока электрического заряда и может быть задан уравнением

Направление (обычного) электрического тока противоположно направлению потока электронов.

Постоянный ток (dc) — это однородный ток, текущий в одном фиксированном направлении в цепи.

Постоянный ток обычно подается от кислотных батарей или сухих элементов.

Разность электрических потенциалов (pd) между двумя точками равна произведенной работе (энергии), необходимой на единицу заряда для перемещения из одной точки в другую. Он также известен как напряжение (В).

Напряжение аналогично разнице между входом и выходом, где поток воды в потоке — это поток электронов внутри цепи.

Электрическая цепь — это соединение электрических компонентов в замкнутом контуре.

Резисторы

Резистор — это электрический компонент, который обеспечивает определенное сопротивление в электрической цепи.

Резистор с регулируемым сопротивлением называется переменным резистором.

Резисторы можно подключать последовательно или параллельно.

Вольтметры

Вольтметр используется для измерения разности потенциалов между двумя точками.

Вольтметр должен быть подключен параллельно измеряемым компонентам.

Идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление.

Амперметр

Амперметр используется для измерения тока, проходящего через точку.

Амперметр должен быть подключен последовательно в точке измерения.

Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление.

• Окружные законы Кирхгофа

Правило соединения Кирхгофа — это утверждение о сохранении потока заряда во времени. Сумма всех токов, текущих в переход, должна равняться сумме всех текущих токов.

Правило петли Кирхгофа — это утверждение о сохранении электрической потенциальной энергии на заряд. Для полного цикла электрической цепи все повышения электрического потенциала, сложенные вместе, должны равняться всем падениям электрического потенциала, сложенным вместе.

• Сопротивление выражается как R = V / I

Сопротивление (R) объекта можно рассматривать как меру противодействия электрическому току, протекающему через объект.

Дается соотношением между разностью электрических потенциалов (V) и индуцированным током (I).

Ома гласит, что ток, протекающий по проводнику, пропорционален разности электрических потенциалов на проводнике.

• Если мы построим график зависимости тока от разности потенциалов, наклон полученного графика будет постоянным.

Закон Ома не всегда соблюдается. Проводник, подчиняющийся закону Ома, имеет постоянное сопротивление и называется омическим проводником.

Неомический проводник изображает график, который не имеет постоянного градиента (нелинейный).

Сопротивление объекта пропорционально его длине (L) и обратно пропорционально его площади поперечного сечения (A).

На сопротивление влияет постоянная удельного сопротивления объекта (определяется материалом, из которого он сделан).

Мощность (P), рассеиваемая на резисторе, может быть равна

Это означает, что электрическая энергия «теряется» в виде тепловой энергии или других форм энергии, которые со временем не считаются полезными.

Ячейка в цепи действует как источник электрической энергии и создает разность электрических потенциалов на своих выводах.

Батарея состоит из двух соединенных ячеек.

Внутреннее сопротивление — это сопротивление источника, определяемое материалом, из которого он сделан.

Внутреннее сопротивление можно использовать для расчета ЭДС. (см. последний раздел 5.3)

Вторичный элемент или аккумулятор можно перезарядить после использования, пропуская ток через цепь в направлении, противоположном току во время разряда.

• Разность потенциалов клемм

Разность потенциалов на выводах источника меньше ЭДС источника из-за внутреннего сопротивления.(см. последний раздел 5.3)

• Электродвижущая сила (ЭДС)

Электродвижущая сила (ЭДС) источника определяется как энергия на единицу заряда, поставляемая источником.

Единица измерения ЭДС — вольт (В).

Магнитные поля возникают из-за наличия магнитов или движущихся зарядов.

Подобно тому, как электрический заряд испытывает силу в электрическом поле, магнит или электрический ток испытывают силу в магнитном поле.

Единица измерения магнитного поля — Тесла (Тл).

Диаграммы магнитного поля

Магнитные поля могут быть графически представлены с помощью силовых линий магнитного поля.

• Направление поля в точке равно направлению силовой линии, проходящей через эту точку.
• Величина поля в точке соответствует плотности силовых линий вокруг этой точки.

Магниты

Провод с током

Соленоид с током

При просмотре магнитного поля в 3D, точки представляют собой магнитные поля, исходящие из страницы (как кончик стрелки), а крестики представляют магнитные поля, проникающие в страницу (как острие стрелки).

Величину силы, действующей на провод с током из-за магнитного поля, можно определить как

Уравнение можно умножить на sinθ, где θ — угол между направлением поля и током. Это можно игнорировать, если θ = 90 градусов, потому что sin90 градусов равно 1.

Магнитная сила на движущемся заряде

Величину силы, действующей на движущийся заряд из-за магнитного поля, можно определить как

где F — сила, действующая на провод, B — магнитное поле, q — количество заряда, v — скорость заряда, а θ — угол между направлением поля и скоростью.

Помните, что направление (обычного) тока на противоположно направлению потока электронов на .

Поскольку магнитная сила всегда перпендикулярна скорости заряда, она действует как центростремительная сила (см. Раздел 6), и заряд движется по круговой траектории. Магнитное поле не работает с зарядом.

Как это:

Нравится Загрузка . ..

Электричество — Физика LibreTexts

Описываемый человек — Исаак Ньютон, но не торжествующий Ньютон из стандартной хиографии из учебников.Зачем останавливаться на грустной стороне своей жизни? Для современного преподавателя естественных наук пожизненная одержимость Ньютона алхимией может показаться смущением, отвлечением от его главного достижения — создания современной науки механики. Однако для Ньютона его алхимические исследования были естественным образом связаны с его исследованиями силы и движения. Что было радикальным в анализе движения Ньютоном, так это его универсальность: ему удалось описать небо и землю с помощью одних и тех же уравнений, тогда как ранее предполагалось, что солнце, луна, звезды и планеты фундаментально отличаются от земных объектов.Но Ньютон понял, что, если наука должна описывать всю природу единым образом, недостаточно объединить человеческий масштаб с масштабом Вселенной: он не будет удовлетворен, пока не впишет в картину и микроскопическую Вселенную.

Нас не должно удивлять, что Ньютон потерпел неудачу. Хотя он твердо верил в существование атомов, экспериментальных доказательств их существования не было больше, чем было, когда древние греки впервые постулировали их на чисто философских основаниях.Алхимия действовала в соответствии с традициями тайны и мистицизма. Ньютон уже почти единолично преобразовал нечеткую область «натурфилософии» в нечто, что мы признали бы современной наукой физикой, и было бы несправедливо критиковать его за то, что он не смог превратить алхимию в современную химию. Время еще не пришло. Микроскоп был новым изобретением и передовым научным достижением, когда современник Ньютона Гук открыл, что живые существа состоят из клеток.

В поисках атомной силы

Ньютон не был первым представителем эпохи разума. Он был последним из волшебников. — Джон Мейнард Кейнс

Тем не менее было бы поучительно вспомнить ход мыслей Ньютона и посмотреть, к чему он приведет нас, используя современную ретроспективу. Объединив человеческий и космический масштабы существования, он переосмыслил обе сцены, на которых действующими лицами были объекты (деревья и дома, планеты и звезды), которые взаимодействовали посредством притяжения и отталкивания.Он уже был убежден, что объекты, населяющие микромир, были атомами, поэтому оставалось только определить, какие силы они оказывают друг на друга.

Его следующее озарение было не менее блестящим из-за его неспособности воплотить его в жизнь. Он понял, что многие силы человеческого масштаба — трение, силы сцепления, нормальные силы, которые не позволяют объектам занимать одно и то же пространство, и так далее — все это должно быть просто выражением более фундаментальной силы, действующей между атомами. Лента прилипает к бумаге, потому что атомы ленты притягивают атомы бумаги.Мой дом не падает в центр Земли, потому что его атомы отталкивают атомы грязи под ним.

Вот и застрял. Было заманчиво думать, что атомная сила была формой гравитации, которая, как он знал, является универсальной, фундаментальной и математически простой. Однако гравитация всегда притягательна, поэтому как он мог использовать ее, чтобы объяснить существование как притягивающих, так и отталкивающих атомных сил? Гравитационная сила между объектами обычного размера также чрезвычайно мала, поэтому мы никогда не замечаем машины и дома, притягивающие нас гравитационно.Было бы трудно понять, как гравитация может быть причиной чего-то столь же сильного, как биение сердца или взрыв пороха. Далее Ньютон написал миллион слов алхимических заметок, наполненных предположениями о какой-то другой силе, возможно, о «божественной силе» или «вегетативной силе», которая, например, будет передаваться спермой в яйцеклетку.

Рисунок a : Подготовлены четыре куска ленты, 1, как описано в тексте. В зависимости от того, какая комбинация проверяется, взаимодействие может быть либо отталкивающим, 2, либо притягивающим, 3.

К счастью, теперь мы знаем достаточно, чтобы исследовать другого подозреваемого в качестве кандидата на применение атомной силы: электричество. Электрические силы часто наблюдаются между предметами, которые были приготовлены путем трения (или других взаимодействий с поверхностями), например, когда одежда трутся друг о друга в сушилке. Полезный пример показан на рис. 5.1 / 1: наклеить два куска ленты на столешницу, а затем накинуть на них еще два. Поднимите каждую пару со стола, а затем разделите их. Две верхние части будут отталкиваться друг от друга, 5.1/2, как и две нижние части. Нижняя часть привлечет верхнюю часть, однако, 5.1 / 3. Подобные электрические силы в определенном смысле похожи на гравитацию, другую силу, которая, как мы уже знаем, является фундаментальной:

• Электрические силы — это универсальные . Хотя некоторые вещества, такие как мех, резина и пластик, сильнее реагируют на электрическую подготовку, чем другие, все вещества в той или иной степени участвуют в электрических силах. Не существует такого понятия, как «неэлектрическое» вещество.Материя по своей природе и гравитационная, и электрическая.
• Эксперименты показывают, что электрическая сила, как и сила гравитации, равна силе, обратной квадрату . То есть электрическая сила между двумя сферами пропорциональна 1/ r ² , где r — межцентровое расстояние между ними.

Кроме того, электрические силы имеют больше смысла, чем гравитация, как кандидаты в фундаментальные силы между атомами, потому что мы наблюдали, что они могут быть как притягивающими, так и отталкивающими.

Домашние задания

1 . Атом водорода состоит из электрона и протона. Для наших настоящих целей мы будем думать, что электрон вращается по кругу вокруг протона.

Субатомные частицы, называемые мюонами, ведут себя точно так же, как электроны, за исключением того, что масса мюона больше в 206,77 раз. Мюоны постоянно бомбардируют Землю как часть потока космических частиц, известного как космические лучи. Когда мюон ударяется об атом, он может сместить один из его электронов. Если атом оказывается атомом водорода, то мюон занимает орбиту, которая в среднем в 206,77 раз ближе к протону, чем орбита выброшенного электрона. Во сколько раз электрическая сила, испытываемая мюоном, превышает силу, которую ранее испытывал электрон?

2 . На рисунке ниже показана схема из пяти лампочек, подключенных к батарее. Предположим, вы собираетесь подключить один щуп вольтметра к цепи в точке, отмеченной точкой.Сколько уникальных отличных от нуля разностей напряжений вы можете измерить, подключив другой пробник к другим проводам в цепи? Визуализируйте схему, используя ту же метафору водопада.

Рисунок M : Лампочки подключены к источнику напряжения.

3 . Все лампочки на рисунке идентичны. Если бы вы вставляли амперметр в разные места цепи, сколько уникальных токов вы могли бы измерить? Если вы знаете, что текущее измерение даст одно и то же число более чем в одном месте, считайте это только одним уникальным током.