Электрическая сила — это… Что такое Электрическая сила?

Электрическая сила

сила, испытываемая каким-либо количеством электричества. Эта сила имеет потенциал (см. Электростатика).

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

• Электрическая почта
• Апсида

Смотреть что такое «Электрическая сила» в других словарях:

• электрическая сила — elektrinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jėga, kuria elektrinis laukas veikia jame esančią elektringąją dalelę arba kūną. atitikmenys: angl. electric force vok. elektrische Kraft, f rus. электрическая сила, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электрическая сила — elektrinė jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric force vok. elektrische Kraft, f rus. электрическая сила, f pranc. force électrique, f …   Fizikos terminų žodynas

• сила — сущ., ж., употр. наиб. часто Морфология: (нет) чего? силы, чему? силе, (вижу) что? силу, чем? силой, о чём? о силе; мн. что? силы, (нет) чего? сил, чему? силам, (вижу) что? силы, чем? силами, о чём? о силах 1. Силой называют способность живых… …   Толковый словарь Дмитриева

• Электрическая энергия — Электромагнитная энергия  термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля. Эта энергия равна механической работе,… …   Википедия

• Сила Лоренца —     Классическая электродинамика …   Википедия

• Электрическая проводимость —     Классическая электродинамика …   Википедия

• Электрическая ёмкость —     Классическая электродинамика …   Википедия

• Электрическая емкость — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона …   Википедия

• Электрическая индукция — Не следует путать с явлением электростатической индукции. Не следует путать с явлением электромагнитной индукции. Электрическая индукция Размерность L−2TI Едини …   Википедия

• Электрическая лампа — Лампа накаливания. 230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, Высота примерно 110 мм Лампа накаливания  осветительный прибор, искусственный источник света. Свет испускается нагретой металлической спиралью при протекании через неё электрического тока.… …   Википедия

Что такое электрическая сила?

Понятно, что четыре силы управляют вселенной: сильные и слабые ядерные силы, электромагнитная или электрическая сила и гравитация. Последние два типа, электрическая сила и сила тяжести, являются единственными из этих сил, которые распространяются на макроуровень и, следовательно, взаимодействуют с веществом в большом масштабе. Электромагнетизм отвечает за химические реакции, свет, зрение и практически все взаимодействия материи. Почти все технологии требуют электричества для функционирования, и есть несколько важных аспектов и измерений электрической силы. Основой этой силы является движение электронов и работа положительных и отрицательных электрических зарядов.

Частицы материи могут иметь положительные или отрицательные электрические заряды. Протоны, которые образуют ядро ​​атома, имеют положительный заряд, тогда как электроны, которые вращаются вокруг ядра, имеют отрицательный заряд. Противоположные заряды притягивают друг друга в попытке нейтрализовать заряд, и, подобно зарядам, отталкиваются, поэтому соединение противоположных полюсов двух магнитов приводит к тому, что концы магнитов притягиваются друг к другу. Электричество в своей основной форме — это движение электронов из одного места в другое в статическом разряде или в электронной цепи; электричество может течь только там, где есть доступный проводящий путь.

Электромагнитная сила названа так потому, что электрический ток и магнитное поле могут создавать друг друга. Прохождение магнита через катушку с проволокой приводит к тому, что электроны в проводе удаляются от магнита из-за отталкивания электрической силы. Аналогичным образом, пропуск электрического тока через спиральный провод создает магнитное поле, направление которого противоположно току из-за электрической инерции.

Два основных измерения электрической силы определяют большую часть поведения, которое проявляет электричество при взаимодействии с объектами: напряжение и сопротивление, из которых происходит измерение тока. Напряжение — это количество электрического потенциала, который существует от одной точки к другой, аналогично давлению, создаваемому внутри шланга с активированной водой. Чем выше напряжение между двумя точками, тем выше электрическое давление и тем легче течет ток. Понятие сопротивления описывает склонность объекта сопротивляться электрическому потоку. Электрический ток в амперах, который течет из одной точки в другую, может быть выражен как напряжение, деленное на сопротивление в омах.

Электрический ток — это переменный ток или постоянный ток. Разница в направлении потока; переменный ток переключает направления десятки раз в секунду с обратной полярностью. Постоянный ток сохраняет полярность и поэтому течет только в одном направлении, например, через батарею.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

«Электрические» силы — Силы в природе

Все тела в природе образованы из атомов или молекул, которые, в свою очередь, состоят из ядер и электронов, обладающих электрическим зарядом. Существуют два типа электрических зарядов, условно называемых отрицательными и положительными. Между заряженными телами возникают особые силы взаимодействия, называемые электрическими силами. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Электроны являются отрицательно заряженными частицами, а ядра атомов заряжены положительно. Силы электрического взаимодействия связывают ядро и электроны в единую систему — атом.

Наименьший по величине электрический заряд, экспериментально обнаруженный в природе, — заряд электрона:

Электрический заряд, равный е, называют элементарным зарядом.

Отметим, что приведенное значение элементарного заряда обычно используется при решении стандартных школьных и ВУЗовских задач. На самом деле физики-экспериментаторы определили его с гораздо большей точностью. В настоящее время в таблицах приводится значение

Положительный заряд атомных ядер образован входящими в их состав протонами. Заряд протона положителен и по величине равен заряду электрона q_p=+e. В каждом атоме суммарный положительный и отрицательный заряды одинаковы, и поэтому обычно тела оказываются электронейтральными. Однако, прилагая некоторые усилия, можно оторвать электроны от одних тел, которые становятся при этом положительно заряженными, и передать их другим телам, которые заряжаются отрицательно. Такие тела являются макроскопически

заряженными. Электрический заряд любого тела кратен элементарному заряду e, то есть изменяется дискретно — квантован:

где N — целое число.

Выполни задание

Электрическая сила — Справочник химика 21

    Селективность действия мембран для обратного осмоса зависит от коэффициентов диффузии и растворимости компонентов раствора в материале мембраны, а также от электрических сил, формы и размера молекул, концентрации, температуры. Для перегородок селективность действия не имеет значения к ним предъявляется требование полного разделения суспензии с получением чистого фильтрата. [c.83]
    Лоран отказался от всякого подчеркивания влияния электрических сил. Он полагал, что органическая молекула имеет ядро (которое может представлять собой одиночный атом), к которому присоединяются различные радикалы. Органические молекулы можно сгруппировать в семейства или типы (отсюда теория типов)  [c.79]

    Дуговой метод. В 1785 году Г. Кавендиш поставил опыты по прямому окислению азота воздуха кислородом под воздействием электрических разрядов. В1814 году В.Н. Каразин выдвинул идею технического метода производства селитры из воздуха посредством облачной электрической силы , которая не была реализована. Первая промышленная установка окисления азота кислородом при пропускании воздуха через дуговую электрическую печь по методу X. Биркеланда и С. Эйде была введена в действие в 1905 году в Норвегии. Товарным продуктом в ней являлся нитрат кальция норвежская селитра. В после- 

[c.189]

    В первой половине XIX века атомистические представления получают в химии широкое распространение главным образом благодаря работам Дальтона, Гей-Люссака, Авогадро. В то же время в результате исследований Дэви, Фарадея, Берцелиуса и др. было открыто значение электрических сил в образовании химических соединений. Позднее были найдены количественные законы электролиза—законы Фарадея (1830). [c.15]

    В работе [107] определялось сечение захвата для случая, когда меньшая из частиц радиусом Я 2 несет свободный заряд Q . Обе частицы проводящие. При расчетах не учитывалось молекулярное взаимодействие частиц и силы их гидродинамического взаимодействия. Сумма этих сил ранее определялась формулой (5.18). Электрические силы взаимодействия считались кулоновскими и определялись взаимодействием заряда Са с индуцированным зарядом на частице Я . Для сечения захвата было получено выражение 

[c.87]

    Однако представления о беспорядочном распределении ионов в растворе не соответствуют действительности, так как они основаны на игнорировании электростатического взаимодействия между ионами. Электрические силы проявляются на относительно больших расстояниях, и в сильных электролитах, где диссоциация велика, а концентрация ионов значительна и расстояния между ними невелики, электростатическое взаимодействие между ионами настолько сильно, что не может не сказываться на характере их распределения. Возникает тенденция к упорядоченному распределению, аналогичному распределению ионов в ионных кристаллах, где каждый ион окружен ионами противоположного знака. [c.393]

    Источником ядерной энергии является сила, удерживающая вместе нейтроны и протоны в ядре, — проявление так называемого сильного взаимодействия. Эта сила в тысячи раз больше электрических сил и имеет совершенно другую природу. Расстояние, на котором она действует, чрезвычайно мало -порядка размера ядра атома. [c.338]

    В первые часы фильтрования раствора, содержащего дисперсные частицы, на активных центрах поверхности подложки и в ее порах происходит сорбция частиц. Сорбированный слой прочно связан с материалом подложки электрическими силами и силами Ван-дер-Ваальса, практически не разрушается при механической очистке поверхности и не удаляется при промывании водой. Этот слой не обладает селективностью по отношению к ионами. Однако он перекрывает поры подложки, и она начинает задерживать дисперсные частицы. Это приводит к [c.215]

    Переход незаряженных частиц из одной фазы (1) в другую (2) обусловлен неравенством химических потенциалов частиц в этих фазах. При этом работа переноса 1 моль соответствует разности химических потенциалов Ц и Если через границу раздела фаз переносятся заряженные частицы, то кроме работы на преодоление сил химического взаимодействия необходимо произвести дополнительную работу против электрических сил. Мерой работы будет служить разность электрохимических потенциалов  [c.468]

    Образование цепочек, как и электродиспергирование, представляют собой нежелательные явления, мешающие коалесценции. Причины этих явлений различны и, пожалуй, противоположны. Электродиспергирование возникает при высоких значениях напряженности внешнего электрического поля (выше 4-5 кВ/см) и низком межфазном поверхностном натяжении. При таком сочетании этих параметров достаточно сильно поляризованная капелька становится неустойчивой и разрывается. Образование же цепочек является следствием недостаточной силы взаимодействия между капельками и слишком большой сипы поверхностного натяжения. Высокое межфазное натяжение наряду с эмульгирующей пленкой, обволакивающей глобулу, стабилизируют ее, превращая капельку в упругий мячик и не давая ей сливаться с другими под влиянием электрических сил. Поэтому напряженность поля должна быть умеренной (порядка 1-3 кВ/см), а количество капель воды в зоне между электродами не слишком большим. [c.55]

    Сечение захвата зависит от радиусов сближающихся частиц, их гидродинамического и силового взаимодействия, порождаемого молекулярными и электрическими силами. В работе [104] показано, что если учитывать только гидродинамическое взаимодействие сферических частиц, то сечение захвата будет всегда равно нулю, т. е. силовое взаимодействие частиц является существенным фактором в процессе их коалесценции. [c.85]

    Под влиянием однородного поля ( >3 10 В/м) капли прямых эмульсий, т. е. таких, в которых диэлектрическая проницаемость дисперсной фазы бд меньше диэлектрической проницаемости дисперсионной среды 6/, деформируются в эллипсоиды и ориентируются своей большей осью перпендикулярно Е. Деформация капель обусловлена электрической силой, действующей на поверхность раздела фаз, т. е. давлением, и определяется выражением [47]  [c.22]

    Как уже было сказано, уравнение (VI. ) было выведено при условии стационарного режима, т. е. равенства электрической силы, действующей на частицу, и силы трения. Следует, однако, учитывать, что иа движение частицы в электрическом поле оказывают влияние эффекты электрофоретического торможения и электрической релаксации, которые не учитываются классической теорией Смолуховского. [c.97]

    Баланс сил, действующих на частицу, находящуюся во взвешенном состоянии в жидкой среде, в процессе вращения центрифуги и электризации стенки ротора слагается из центробежной и электрической сил, а так- q, же противодействующей им силы внутреннего трения, которая для частиц сферической формы рассчитывается по формуле Стокса. [c.50]

    Из уравнения (ХП.5) следует, что интенсифицировать процесс отстаивания, т.е. увеличить скорость осаждения частиц можно путем воздействия на свойства системы, изменяя исходные значения )а и разность р -р. Так, укрупнение частиц может происходить при воздействии коагуляторов или в поле действия электрических сил вязкость и разность плотностей можно изменять за счет повышения температуры или при добавлении в систему растворителей, имеющих меньшую вязкость и плотность. [c.364]

    Для разделения жидких и газовых суспензий можно использовать силы электрического поля. При действии на эмульсию поля переменного тока высокого напряжения происходит слияние (коагуляция) мелких капелек диспергированной жидкости в более крупные, которые затем легко осаждаются под действием силы тяжести. Создавая электрический разряд в газе, добиваются заряжения взвешенных в нем частиц, которые затем осаждаются электрическими силами в поле постоянного тока высокого напряжения. [c.421]

    Если к положительному и отрицательному полюсам источника электрического тока присоединить два электрода, то между ними, несмотря на отсутствие тока (газ не является проводником), создается электрическое поле. Напряженностью поля или градиентом напряжения называют изменение (падение) напряжения на единицу длины. Графически величину и направление действия электрических сил характеризуют силовые линии. [c.425]

    На слои жидкости йх действует электрическая сила (в расчете на единицу площади поверхности), равная [c.220]

    Заряженные частицы аэрозоля движутся в электрическом поле. Если не принимать во внимание силы тяжести и считать, что частица движется вдоль электрического поля, то, когда частица приобретает постоянную скорость движения, электрическая сила будет равна силе трения  [c.228]

    Полагают, что капли удерживаются в метастабильном равновесии, не сливаясь, под действием электрических сил. Этот вопрос подробно будет обсужден далее (глава П). Здесь же рассмотрены исключительно процессы диспергирования большого объема жидкости на малые капли. [c.10]

    Самыми распространенными, по-видимому, являются химические методы разрушения эмульсий. Их действие заключается в удалении барьеров, препятствующих коалесценции. Химические вещества — деэмульгаторы нейтрализуют действие защитного слоя. Например, сероуглерод и четыреххлористый углерод растворяют эти защитные пленки. Частичное разрушение этих пленок происходит и при обращении эмульсий из В/М в М/В и наоборот. Многовалентные кислоты и соли нейтрализуют действие электрических сил двойного защитного слоя. Итак, для каждой эмульсии имеется специальный свой деэмульгатор, который оказывает оптимальное действие выбрать такое [c.68]

    К первой четверти XIX в. накопилось значительное число примеров каталитических явлений, которые объяснялись различными причинами сродством, каталитической силой, абсорбцией, электрическими силами, передачей тепла. Однако глубоких исследований в этой области не проводилось, и этот ранний период характерен тем, что каталитические явления недооценивались и внимание к ним было недостаточным. Л. Тенар в своих работах по каталитическому разложению перекиси водорода над разными металлами писал …причина этих странных результатов еще скрыта от нас. Мы только видим, что она лежит ие в сродстве. Возможно, что она—физическая и что она, может быть, связана с электричеством ) (1820 г.). [c.86]

    Соприкасаясь с электролитом, атомы металла, расположенные на поверхности сооружения (трубопровода), подвергаются воздействию силового поля молекул воды, которые могут внедряться в кристаллическую решетку металла сооружения. Силовое воздействие может быть настолько сильным, что нарушается связь атомов металла с кристаллической решеткой. Оторванные таким образом атомы металла сооружения переходят в электролит, образуя ион-атом, несущий заряд. Вокруг ион-атома ориентируются молекулы воды, представляющие собой диполи. Атом железа переходит в электролит, имея положительный заряд, а сооружение оказывается отрицательно заряженным. Так возникает двойное электрический слой, при котором гидратированные ионы железа под действием электрических сил взаимодействия с отрицательными зарядами сооружения удерживаются у поверхности конструк ции. Может наступить такой момент, когда под воздействием электрических сил в двойном электрическом слое наступает равновесие и дальнейший переход атомов стали в электролит прекращается. [c.6]

    Исследование движения порошковой системы под действием аэродинамических и электрических сил. Исследование стадий нанесения [c.111]

    НИИ заряды не накапливаются, так как благодаря гидратации в раствор переходят как ионы натрия, так и ионы хлора, имеющие противоположные заряды. В этом случае процесс растворения твердого тела прекращается не под влиянием электрических сил (скачка потенциала), а в результате достижения раствором состояния насыщения. [c.29]

    Электрофильтры обеспечивают высокую степень очистки газов при сравнительио низких энергозатратах. Эффективность очистки газов достигает 99%, а в ряде случаев — 99,9%. Электрофильтр— аппарат или установка, в которых для отделения взвешенных частиц от газов используют электрические силы. [c.46]

    Однако теплота адсорбции иона цезия Qi не остается постоянной, убывая по мере увеличения адсорбции. Этот эффект обусловлен тем, что дипольный слой отличается по своему строению от электрического двойного слоя с равномерно распределенными зарядами, поскольку в нем отдельные диполи расположены в дискретных точках [46, 247]. Электрический ДВОЙНОЙ слой с равномерно распределенными заряда(Ми не проявляет никаких электрических сил за пределами тех плоскостей, в которых располагаются его заряды, и обладает градиентом потенциала только в пространстве между этими плоскостями [c.132]

    При этом металлическая платина заряжается отрицательно, а раствор — положительно, вследствие чего возникает разность потенциалов между платиной и раствором. Поэтому при рассмотрении равновесия для приведенной реакции диссоциации необходимо учесть, что Н , покидая платину, совершает работу против электрических сил. Таким образом, в равновесии [c.254]

    В одной из первых теорий электрэпроводности растворов электролитов— Б гидродинамической, или классической, теории — прохождение тока рассматривалось как движение жестких заряженных шаров-ионов под действием градиента электрического потенциала в непрерывной жидкой вязкой среде (растворителе), обладающей определенной диэлектрической проницаемостью. Конечно, ионы перемещаются и в отсутствие электрического поля, но это беспорядочное тепловое движение, результирующая скорость которого равна нулю. Только после наложения внешнего электрического поля возникает упорядоченное движение положительных (по направлению поля) и отрицательных (в противоположном направлении) ионов, лежащее в основе переноса тока. Скорость такого направленного движения ионов определяется электрической силой и силой трения. В начальный момент на ион действует только первая сила, представляющая собой произведение заряда иона qi на градиент потенциала grad ijj  [c.118]

    Любая молекула состоит из двух или более атомов, связанных между собой различными электрическими силами. Атомы в свою очередь могут рассматриваться как сочета ше ядер и электронов. Хорошо известно, что молекулы не являются жесткими структурами, т. е. в, них существуют колебания атомов друг относительно друга около некоторого положения равновесия. Эти колебания могут происходить параллельно направлению валентной силы, связывающей два атома, в результате чего изменяется расстояние между ними. Такие колебания называются колебаниями валентного типа. Колебания атомов в многоатомной молекуле в направлении, перпондикуляриом к направлению валентной силы, вызывают изменения валентного угла. Такие колебания принадлежат к деформационному типу. Существуют также вибрационные частоты, возникающие в результате сложного движения, влияющего на первоначальный скелет молекулы или на часть этого скелета. Они могут включать как валентные, так и деформационные колебания. [c.315]

    Если в изучаемой системе имеет место только работа расширения и отсутствуют работы электрическая, силы тяготения, по-верхнос1ных сил и т. д., то Тогда [c.39]

    Для интенсификации деэмульгирования эмульсий В/Н широко применяют электрическое поле переменного тока. Под его влиянием между глобулами воды образуются дополнительные электрические поля и возникают электрические силы, способные преодолеть сопротивление стабилизируюш их слоев глобул воды. В результате действия основного и дополнительных электрических полей происходит столкновение глобул и разрушение образовавшихся вокруг них пленок, способствуюш ее их коалесценции в крупные капли, которые легко отделяются от нефти под действием силы тяжести. [c.47]

    При адсорбции молекулы газа или пара концентрируются на поверхности адсорбента под влиянием молекулярных сил притяжения. Этот процесс часто сопровождается химическим взаимодействием, а также конденсацией пара в капиллярных порах твердого адсорбента. Общепризнанной теории адсорбции еще нет. Согласно широко распространенному взгляду, адсорбция происходит под действием электрических сил, обусловленных взаимодействием зарядов молекул адсорбента и по1лощае-мого вещества. По другой теории адсорбционные силы носят химический характер и природа их объясняется наличием свободных валентностей на поверхности адсорбента. [c.713]

    Полученное ранее дифференциальное уравнение (IV.65) справедливо как для электроосмоса, так и для электрофореза, поскольку оно было выведено из баланса двилэлектрической силы и силы трения. Отличие состоит только в выбранной системе координат. Если при электроосмосе движется жидкость относительно твердого тела, то при электрофорезе, наоборот, частицы движутся относительно жидкой среды. Вид уравнений (IV. 66) и (IV. 68) остается тем же самым, только под скоростью и имеют в виду линейную скорость движения частиц. Отношение ио/Е при электрофорезе называют электрофоретической подвижностью  [c.223]

    Адсорбция электролитов. Сильные электролиты в растворе полпостью диссоциированы на ионы, поэтому адсорбция их на твердые поверхнос1 и в результате действия обычных адсорбционных и электростатических сил имеет свои особенности. Она протекает под воздействием молекулярно-поверхностных сил и электрических сил, проявляющихся только при адсорбции ионов. Различают эквивалентную, обменную и специфическую адсорбции электролитов. [c.49]

    В этом случае более соответствует экспериментальным фактам электрическая теория адгезии /58/, которая позволяет следующим образом объяснять механизм процесса. Согласно этой теории, при тесном соприкосновений диэлектрика, каковым являются парафиновые дисперсные частицы, и кристаллического атомного тела, благодаря разности давлений электронного газа, часть электронов подложки переходит в парафиновую частицу, обра (уя двойной электрический слой между поверхностями. В результате парафиновые частицы заряжаются отрицательно, а металлическая поверхность подложки приобретает положительный заряд. По этой теории работа разрушения адгезионной связи, т.е. преодоления возникающих между поверхностями электрических сил, будет определяться формулой /56/ [c.111]

    В результате адсорбции (накопления газо- или парообразных веществ на поверхности поглотителя) частицы сильно сближаются, что облегчает реакцию. А. Беллани приписывал адсорбцию молекулярным притяжениям в связи с электрическими силами. В том же году другой итальянский ученый Э. Фузиньери при опытах с раскаленной платиной пришел к заключению, что каталитическая сила проявляется тем сильнее и отчетливее, чем тоньше распределена масса металла. Эта сила более заметна на углах и ребрах кристаллов, чем на гладкой поверхности. [c.90]

    В 1833 г. появилась адсорбционная теория Фарадея, созданная нм на основании его наблюдений над свойствами платины и сопоставления работ других исследователей. М. Фарадей установил, что платина в любой форме способна соединять водород с кислородом, при условии совершенной чистоты поверхности. Он считал, что в основе каталитических реакций лежат не электрические силы и не таинственная vis o ulta Берцелиуса, а природные свойства газовой упругости, связанные с проявлением сил притяжения, которыми обладают твердые вещества. Если поверхность чиста, т. е. нет загрязнений, уничтожающих силы притяжения, то газы на ней сгущаются. При этом часть молекул реагентов настолько сближается друг с другом, что возбуждается химическое сродство, уничтожаются эластические силы отталкивания и облегчается реакция. Полученные продукты реакции затем испаряются, освобождая поверхность, и процесс повторяется с другими молекулами. [c.91]

    В твердом состоянии металл состоит из положительно заряженных ионов, омываемых газом из свободных коллективизированных электронов. Связь в металле осуществляется электрическими силами. Межцу ионами и коллективизированными электронами проводимости возникают электростатические силы притяжения, которые стягивают ионы. Такая связь назьгеает-ся металлической. [c.24]

    В настоящее время можно считать установленным большое влияние на состояние человека, его поведение, работосаособность, надежность, безопасность гравитационных, магнитных, электрических сил Земли, переменного лунного и солнечного тяготения, уровня радиации и других гелиофизических явлений. Под влиянием этих неодинаковых по природе, глубине и характеру воздействия естественных сил проходила эволюция человека, формирование и становление его физических, психофизиологических и психологических функций. Воздействия эти были и продолжают оставаться настолько глубокими и сильными, что почти все биологические виды, в том числе человек, запечатлели их в своей динамической жизненной структуре в виде различных биологических ритмов, жизненных отправлений и др. В этих ритмах, как во многих других явлениях природы, заключено большое разнообразие внешних факторов, их временная, пространственная, энергетическая периодичность, неоднозначность, специфическое воздействие на различные системы, подсистемы, анализаторы, рецепторы и т.д. [c.50]

    Дальнодействие электрических сил взаимодействия ионов в кристаллах не проявляется при расстояниях К между частицами ДФ, значительно превышающих межионные, из-за практически полной взаимной нейтрализации электрических полей разноименно заряженных ионов. То же самое происходит в случае взаимодействия частиц твердой ДФ, составленных из полярных молекул с постоянными диполями полярные молекулы, положения которых в твердом теле жестко.фшссированы, обычно располагаются так, что их поля взаимно нейтрализуются. Лишь у молекул, находящихся на поверхности, электрические моменты остаются нескомпенсированными. К ориентационным и индукционным силам правило аддативности абсолютно неприменимо. Дисперсионные же силы неспецифичны, аффективны, не экранируются и для двух взаимодействующих частиц твердого тела могут быть найдены суммированием дисперсионных сил взаимодействия между всеми составляющими их молекулами [186]. [c.98]

---

Füüsika 9. klassile. Elekter

11

2.6. Какая сила называется

электрической силой?

2.7. От чего зависит вели-

чина электрической силы?

2.8. Что показывает

электрический заряд?

ку снова зарядить и дотронуться до

трубочек, то трубочки получат допол-

нительный заряд и оттолкнутся друг

от друга еще дальше. Следовательно,

с увеличением величины заряда тел

увеличивается и электрическая сила,

с которой заряженные тела действуют

друг на друга.

Чем больше электри-

ческие заряды взаимодействующих

тел, тем больше действующие на эти

тела электрические силы.

Рис. 2.3. Чем больше электрические

заряды тел, тем дальше тела

отталкиваются друг от друга.

Рис. 2.4. Чем больше расстоя-

ние между заряженными те-

лами, тем меньше тела от-

талкиваются друг от друга.

ȁ

ȍȎȏȍȐȚ

1. Висящая на нити легкая металлическая трубочка притягивается и к поло-

жительно, и к отрицательно заряженному телу. Заряжена ли трубочка?

2. Отрицательно заряженное тело притягивает к себе другое заряженное

тело. Какой вид заряда у другого тела?

3. Положительно заряженная стеклянная палочка отталкивает другое заря-

женное тело. Какой вид заряда у другого тела?

4. Почему одежда иногда прилипает к телу?

5. Наэлектризованную стеклянную палочку поднесли к кусочкам бумаги.

Кусочки бумаги притянулись к палочке, но некоторые отлетели в сторону

от нее. Почему?

Электрической силой называется сила, с которой одно заряженное тело

действует на другое заряженное тело.

Электрический заряд показывает интенсивность электрического

взаимодействия заряженных тел.

Существует два вида электрических зарядов.

Тела с электрическими зарядами одного вида отталкиваются,

тела с электрическими зарядами разных видов притягиваются.

Исходя из сказанного, можно утверждать, что

электрический заряд – это

физическая величина, показывающая, насколько интенсивно электри-

ческое взаимодействие заряженных тел.

Электрическая сила также зависит от расстояния между телами. В изобра-

женном на рис. 2.4 опыте висящие на нитях трубочки имеют электрический

заряд одинаковой величины, но находятся на разном расстоянии друг от дру-

га. Когда трубочки висят далеко друг от друга, отклонение нитей меньше, чем

в случае если они висят ближе друг к другу. Следовательно,

с увеличением

расстояния между заряженными телами электрическая сила уменьшается.

шелком, а отрицательного – заряд янтаря, потертого шерстяной тканью. Поло-

жительный заряд обозначается знаком +, а отрицательный заряд знаком –.

Для того чтобы заряженные тела отталкивались или притягивались, на

них должны действовать силы. Чем бóльшие силы действуют на висящие на

нитях трубочки с одноименными зарядами, тем дальше отталкиваются тру-

бочки друг от друга.

Величина электрического взаимодействия характери-

зуется при помощи электрической силы

.

Электрической силой называется

сила, с которой одно заряженное тело действует на другое заряженное тело.

От чего зависит величина электрической силы? Висящие на нитях заряжен-

ные трубочки отталкиваются, если они обе получили электрический заряд,

например, от наэлектризованного стекла (рис. 2.3). Если стеклянную палоч-

Авто с Яном Коомансом: Porsche и электрическая сила

Это эмоционально заряженный вопрос. Некоторые скорее предпочтут сгинуть в автомобильной катастрофе (в полном наборе с эффектным бензиновым огненным шаром), чем купят электрокар, а некоторые считают любого, кто до сих пор ездит на двигателе внутреннего сгорания, просто отсталым безграмотным дикарем. Но попробуем же найти золотую середину — и вернемся к теме. Если вы любите полистать Википедию, то уже могли слышать о смешанном гибриде Lohner-Porsche. Технически это был первый в мире гибридный автомобиль, в начале прошлого века его разработал Фердинанд Порше, прежде чем он занялся другими вещами, например, создал для Volkswagen второй бестселлер всех времен и народов и, собственно, основал Porsche. Не сидел сложа руки, в общем. Это все увлекательно, особенно для фанатов истории, но все-таки было бы, пожалуй, преувеличением утверждать, что этот «ранний старт» в проектировании гибридных автомобилей имеет весомое значение сегодня. Компания Porsche, которую мы знаем сегодня, лишь в 2011 году продала свой первый электрифицированный автомобиль — Panamera S Hybrid, и за это время технология заметно продвинулась вперед.

Прелесть гибридного агрегата, сочетающего традиционный двигатель внутреннего сгорания с электрической мощностью, в том, что эти парные силовые установки могут взаимно компенсировать свои недостатки. Самый большой минус электромотора: он бесполезен без батареи — большой, тяжелой и дорогой. Слабая сторона ДВС: во-первых, он грязный, во-вторых, не может сразу выдать максимум мощности и сперва должен потратить время на набор достаточного числа оборотов. Электрический агрегат гибридного автомобиля позволяет до нуля снизить локальные выбросы, пока машина едет на электротяге — это очень удобно в городе и в пробках, например. А когда вы хотите ехать быстро, он дает моментальный отклик крутящего момента, которого не хватает в обычном двигателе. Объедините два мотора — и вы получите автомобиль с неограниченным запасом хода (пока по пути есть заправка), но со сниженными эмиссиями (благодаря способности заряжать батареи за счет рекуперации энергии во время торможения) и улучшенными характеристиками.

Первые гибридные силовые агрегаты в Panamera и потом в Cayenne были весьма впечатляющи и стали популярными опциями в странах с фискальными льготами, но все же вряд ли они смогли убедить самых твердолобых фанатов Porsche, что силу электричества есть смысл обуздать ради динамики. Если им не хватало сенсации, чтобы прозреть, то именно такое прозрение компания Porsche выдала с появлением 918 Spyder. Да, это был гиперкар, да, он стоил практически миллион долларов. Но он показал всему миру, на что в действительности способна гибридная технология. Он составил конкуренцию LaFerrari и McLaren P1 (тоже гибриды) и намного чаще побеждал, чем проигрывал, хотя и весил больше, и чуть уступал в мощности. Правда, лошадиные силы там такие, что челюсть с пола не подберешь: первая цифра у всех троих была либо 8, либо 9, то есть это были по-любому зашкаливающе скоростные тачки. Превосходство 918 Spyder, по всей видимости, подтолкнуло Porsche не только сделать автомобиль полноприводным, но и использовать более высокую долю электрической мощности, чем McLaren и Ferrari. Электроэнергия дает моментальный результат, а компьютеры могут очень точно ее контролировать и направлять в ту часть автомобиля, где она нужнее всего.

Направление — действие — электрическая сила

Направление — действие — электрическая сила

Cтраница 1

Направление действия электрических сил и их интенсивность обычно изображаются силовыми линиями поля.  [1]

Принято изображать электрическое поле с помощью так называемых силовых линий, показывающих направление действия электрических сил. Условились считать, что силовые линии показывают действие поля на элементарный положительный заряд.  [2]

Электрическое поле условно изображают в виде электрических силовых линий, которые показывают направления действия электрических сил, создаваемых полем. Принято направлять силовые линии в ту сторону, в которую двигалась бы в электрическом поле положительно заряженная частица. Как показано на рис. 4, электрические силовые линии расходятся в разные стороны от положительно заряженных тел и сходятся у тел, обладающих отрицательным зарядом. Поле, созданное двумя плоскими разноименно заряженными параллельными пластинами ( рис. 4, г), называется однородным.  [4]

Уменьшение электрической потенциальной энергии электрона объясняется тем, что электрон движется в направлении действия электрической силы.  [5]

Наблюдать электрическое поле непосредственна невозможно; условно его изображают в виде электрических силовых линий, которые показывают направления действия электрических сил, создаваемых полем, Принято направлять силовые линии в ту сторону, в которую двигалась бы в электрическом поле положительно заряженная частица, Как показано на рис. 4, а, электрические силовые линии расходятся в разные стороны от положительно заряженных тел и сходятся у тел, обладающих отрицательным зарядом. Силовые линии электрического поля, созданного двумя плоскими разноименно заряженными пластинами ( рис. 4, б) бесконечно большой длины, направлены параллельно друг другу; поле с таким расположением силовых линий называется равномерным.  [7]

Напряженностью поля или градиентом напряжения ( в 1см, кв / см) называют изменение ( падение) напряжения на единицу расстояния. Величину и направление действия электрических сил графически характеризуют силовыми линиями.  [8]

Наблюдать электрическое поле непосредственно нельзя, поэтому его условно изображают в виде электрических силовых линий. Эти линии показывают направления действия электрических сил, создаваемых полем. Принято направлять силовые линии в ту сторону, в которую двигалась бы в электрическом поле положительно заряженная частица.  [10]

Кристаллики располагаются в виде цепочек. Направление каждого из них указывает направление действия электрических сил в соответствующей точке поля.  [12]

При сопоставлении движения тела в жидкости с интересующим нас движением электронов в твердом теле нужно полагать, что роль архимедовой силы в кристалле играет внутреннее электрическое поле атомов, дойстшго которого на носители тока может значительно превышать действие внешнего поля, приложенного к проводнику. Всплыванию тела в жидкости при Р, РТ, когда направления ускорения тела и силы тяжести противоположны друг другу, в кристалле соответствует аномальное поведение электронов верхней части зоны, которым внешнее электрическое поло сообщает ускорение в сторону, противоположную направлению действия электрической силы.  [13]

Если к положительному и отрицательному полюсам источника электрического тока присоединить два электрода, то между ними, несмотря на отсутствие тока ( газ не является проводником), создается электрическое поле. Напряженностью поля или градиентом напряжения называют изменение ( падение) напряжения на единицу длины. Графически величину и направление действия электрических сил характеризуют силовые линии.  [15]

Страницы:      1    2

Что такое электростатические силы?

Есть несколько типов сил, связанных с наукой. Физики имеют дело с четырьмя фундаментальными силами: гравитационная сила, слабая ядерная сила, сильная ядерная сила и электромагнитная сила. Электростатическая сила связана с электромагнитной силой.

Определение электростатических сил

Электростатические силы — это силы притяжения или отталкивания между частицами, вызванные их электрическими зарядами.Эта сила также называется кулоновской силой или кулоновским взаимодействием и названа так в честь французского физика Шарля-Огюстена де Кулона, описавшего эту силу в 1785 году.

Как работает электростатическая сила

Электростатическая сила действует на расстоянии примерно одной десятой диаметра атомного ядра или 10 ^-16 м. Одинаковые обвинения отталкивают друг друга, а разные обвинения притягивают друг друга. Например, два положительно заряженных протона отталкиваются друг от друга, как и два катиона, два отрицательно заряженных электрона или два аниона.Протоны и электроны притягиваются друг к другу, а также катионы и анионы.

Почему протоны не прилипают к электронам

В то время как протоны и электроны притягиваются электростатическими силами, протоны не покидают ядро, чтобы собраться вместе с электронами, потому что они связаны друг с другом и с нейтронами сильной ядерной силой. Сильная ядерная сила намного мощнее электромагнитной силы, но действует на гораздо меньшем расстоянии.

В некотором смысле протоны и электроны соприкасаются в атоме, потому что электроны обладают свойствами как частиц, так и волн.Длина волны электрона сравнима по размеру с атомом, поэтому электроны не могут подойти ближе, чем они есть.

Расчет электростатической силы по закону Кулона

Сила или сила притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами может быть рассчитана с помощью закона Кулона:

F = kq ₁ q ₂ / r ²

Здесь F — сила, k — коэффициент пропорциональности, q ₁ и q ₂ — два электрических заряда, а r — расстояние между центрами двух зарядов.В системе единиц сантиметр-грамм-секунда k устанавливается равным 1 в вакууме. В системе единиц метр-килограмм-секунда (СИ) k в вакууме составляет 8,98 × 109 ньютон-квадратный метр на квадратный кулон. Хотя протоны и ионы имеют измеримые размеры, закон Кулона рассматривает их как точечные заряды.

Важно отметить, что сила между двумя зарядами прямо пропорциональна величине каждого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Проверка закона Кулона

Вы можете поставить очень простой эксперимент, чтобы проверить закон Кулона.Подвесьте два маленьких шарика с одинаковой массой и зарядом на веревке незначительной массы. На шары действуют три силы: вес (мг), натяжение струны (Т) и электрическая сила (F). Поскольку шары несут одинаковый заряд, они отталкиваются друг от друга. В состоянии равновесия:

T sin θ = F и T cos θ = mg

Если закон Кулона верен:

F = мг тангенса θ

Важность закона Кулона

Закон Кулона чрезвычайно важен в химии и физике, потому что он описывает силу между частями атома и между атомами, ионами, молекулами и частями молекул.По мере увеличения расстояния между заряженными частицами или ионами сила притяжения или отталкивания между ними уменьшается, и образование ионной связи становится менее благоприятным. Когда заряженные частицы приближаются друг к другу, энергия увеличивается, и ионная связь становится более благоприятной.

Ключевые выводы: электростатическая сила

• Электростатическая сила также известна как кулоновская сила или кулоновское взаимодействие.
• Это сила притяжения или отталкивания между двумя электрически заряженными объектами.
• Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, в то время как разные заряды притягиваются друг к другу.
• Закон Кулона используется для расчета силы силы между двумя зарядами.

Дополнительные ссылки

• Кулон, Шарль Огюстен (1788) [1785]. «Премьер воспоминания о электричестве и магнетизме». Histoire de l’Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. С. 569–577.
• Стюарт, Джозеф (2001). «Промежуточная электромагнитная теория.»World Scientific. Стр. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipler, Paul A .; Моска, Джин (2008). «Физика для ученых и инженеров». (6-е изд.) Нью-Йорк: В. Х. Фриман и компания. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Янг, Хью Д .; Фридман, Роджер А. (2010). «Физика Университета Сирса и Земанского: с современной физикой». (13-е изд.) Эддисон-Уэсли (Пирсон). ISBN 978-0-321-69686-1.

Electric Force: Definition & Equation — Видео и стенограмма урока

Электрическая сила и типы зарядов

Есть два типа заряда, положительный и отрицательный , и они взаимодействуют друг с другом предсказуемым образом.Разные заряды оказывают друг на друга силы притяжения, в то время как одинаковые заряды оказывают друг на друга силы отталкивания. Это означает, что если два положительно заряженных объекта подойдут близко друг к другу, они будут отталкивать или отталкивать друг друга. Если положительно заряженный объект приближается к отрицательно заряженному объекту, два объекта будут притягивать друг друга и пытаться соединиться.

Электрическая сила и заряженные частицы

Итак, было заявлено, что электрическая сила возникает между всеми заряженными частицами.Эти очень маленькие частицы находятся внутри атомов, и они называются протонами и электронами . Каждый протон имеет положительный заряд, а каждый электрон — отрицательный. Протоны и электроны — самые маленькие из существующих заряженных частиц. Все остальные объекты, состоящие из атомов, становятся заряженными из-за дисбаланса в количестве протонов и электронов внутри этих атомов.

Протоны очень плотно удерживаются в ядре каждого атома, поэтому они вообще не могут двигаться.Напротив, электроны удалены от ядра и могут свободно перемещаться внутри атома. Электроны также относительно легко перемещаются от одного атома к другому, создавая дисбаланс в количестве положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов и заставляя атом становиться заряженным. Когда это происходит со многими атомами в объекте, заряжается весь объект.

Что касается электрической силы, этот дисбаланс протонов и электронов является причиной того, что ваши волосы встают дыбом после того, как вы расчесываете их в холодный и сухой день.Когда вы расчесываете волосы, электроны переносятся на щетку или гребень. Это означает, что каждая прядь волос теперь заряжена положительно. Поскольку два объекта, пряди волос в этом примере, с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, каждая прядь волос отталкивается от всех остальных, заставляя ваши волосы встать дыбом. Это явление более вероятно, если воздух очень холодный и сухой. Это может случиться даже в жаркий влажный день. Однако, когда в воздухе много воды, ваши волосы легче собирают заряды из воздуха и быстро теряют заряд.

Мы видим это и в других ситуациях. Когда ребенок скользит по пластиковой горке, каждая прядь ее волос становится положительно заряженной. Все они отталкиваются друг от друга, из-за чего ее волосы встают дыбом. Электроны переносятся на предметное стекло, как кисть или расческа.

Расчет электрической силы по закону Кулона

Сила электрической силы между любыми двумя заряженными объектами зависит от количества заряда, который каждый объект содержит, и от расстояния между двумя зарядами.По мере увеличения количества заряда увеличивается сила, а по мере увеличения расстояния между двумя зарядами сила уменьшается. Это известно как закон Кулона и может быть записан как математическое уравнение.

В этом уравнении символ q1 представляет количество заряда на объекте 1, q2 представляет количество заряда на объекте 2, r представляет расстояние между двумя объектами, а k равно постоянная, известная как электростатическая постоянная. F sub12 просто означает силу объекта 1 на объект 2, а F sub21 означает силу объекта 2 на объект 1. Объекты прикладывают равные силы друг к другу, F sub12 = F sub21.

Закон Кулона скажет вам, какая электрическая сила приложена к каждому объекту, но не скажет вам, в каком направлении эта сила. Чтобы узнать это, вам все равно нужно смотреть на тип заряда каждого объекта. Если два объекта имеют противоположные заряды, один положительный, а другой отрицательный, они будут оказывать друг на друга силы притяжения.Это показано в уравнении стрелками, указывающими на каждый объект, когда один положительный, а другой отрицательный. Если объекты имеют одинаковый заряд, положительный или отрицательный, они будут отталкивать друг друга. Уравнение также показывает это стрелками, указывающими друг от друга.

Чтобы понять, что вам говорит это уравнение, подумайте, что произойдет, если один или оба объекта станут более заряженными. Это означало бы, что q1 и / или q2 были больше, поэтому сила между двумя объектами увеличилась.Также подумайте о том, что произойдет, если два объекта удалятся друг от друга дальше. Это будет означать, что r стал больше, и, поскольку вы разделите на r , если r станет больше, сила станет меньше. В науке мы говорим, что это означает, что электрическая сила прямо пропорциональна количеству заряда ( q1 и q2 ) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами r. Обе эти вещи влияют на электрическую силу между любыми двумя заряженными объектами.

Краткое содержание урока

Между любыми двумя заряженными объектами действует электрическая сила , . Объекты с одинаковым зарядом, как положительные, так и отрицательные, будут отталкиваться друг от друга, а объекты с противоположными зарядами, один положительный и один отрицательный, будут притягиваться друг к другу. Сила силы зависит как от количества заряда, который содержит каждый объект, так и от расстояния между двумя зарядами. Закон Кулона — математическое уравнение. Он показывает, что по мере увеличения количества заряда на объектах сила между ними увеличивается, а по мере увеличения расстояния между заряженными объектами сила между ними уменьшается.Количество заряда и расстояние играют роль в электрической силе между двумя объектами.

Пример электрической силы

• Сила : взаимодействие между двумя объектами
• Электрическая сила : сила, создаваемая двумя заряженными объектами
• Положительные / отрицательные заряды : два разных заряда будут создавать силу, притягивающую друг друга, в то время как два одинаковых заряда будут оказывать друг на друга силы отталкивания
• Протоны / электроны : положительные и отрицательные частицы внутри атомов
• Закон Кулона : количество заряда и расстояние между зарядами определяют количество силы

Результаты обучения

В результате изучения этого урока об электрической силе вы могли продемонстрировать свои способности:

• Предоставить факты об электрической силе
• Обсудить электрическую силу в связи с заряженными частицами и типами зарядов
• Смоделируйте математическое уравнение, которое является законом Кулона

Что такое электрическая сила?

Электрическая сила — сила притяжения между электронами и ядром.Итак, положительный или отрицательный заряд создает поле в пустом пространстве вокруг себя, и мы называем это пустое пространство электрическим полем. Допустим, у вас есть положительный заряд , прямо здесь, вокруг него будет электрическое поле, поэтому на область вокруг него будет воздействовать этот положительный заряд.

Он работает таким же образом для отрицательного заряда , у вас также есть электрическое поле вокруг него. Теперь одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а противоположные обвинения притягиваются. Допустим, у вас здесь положительный заряд, а здесь положительный, они будут отталкивать друг друга, потому что они как заряды.Кроме того, если у вас есть два отрицательных заряда, они похожи на заряды, поэтому они будут отталкивать друг друга.

Тогда предположим, что у вас здесь положительный заряд, а здесь отрицательный, они будут притягиваться друг к другу, поэтому они будут притягиваться друг к другу, потому что у них противоположные заряды и противоположные заряды притягиваются. Теперь у нас есть силовые линии, показывающие пути зарядов. Допустим, у вас прямо здесь был положительный заряд; от него исходят силовые линии.

Теперь на всех линиях будут стрелки, так что направление положительного заряда направлено от него, а направление отрицательного заряда — к нему.Все эти стрелки прямо здесь указывали бы в сторону от положительного заряда, но если бы у нас был отрицательный заряд, то все стрелки указывали бы на него. Затем обратите внимание, что я нарисовал стрелки на конце линии, но иногда линии будут длиннее, а стрелки будут выглядеть примерно так, и они будут просто посередине линии, и это работает так же с отрицательными зарядами, поэтому эти стрелки будут указывать на отрицательный заряд.

Теперь электрический заряд измеряется единицей кулон , и пишется он, как этот код b, и мы можем сокращать его просто с заглавной буквы.1 кулон равен тому, что мы можем сказать 1А умножить на 1с. Здесь A означает ампер, а s означает секунду, так что это количество заряда, перемещаемого за 1 секунду постоянным током в 1 ампер.

Итак, электрическая сила прямо пропорциональна произведению величин заряда на (так что электрическая сила прямо пропорциональна произведению величин заряда), а затем она будет обратно пропорциональна расстоянию между двумя объектами. Мы собираемся вернуться сюда, где говорится, что электрическая сила прямо пропорциональна произведению величин заряда.

Это имеет смысл: чем больше величина этих зарядов, тем большую силу они будут иметь, поэтому по мере увеличения величин произведение их обоих вместе будет расти, потому что мы смотрим на два заряда. здесь, поэтому мы собираемся умножить две величины вместе, чтобы получить продукт, и поэтому, когда он растет, электрическая сила будет расти.

Итак, электрическая сила обратно пропорциональна расстоянию между двумя объектами, поэтому чем дальше друг от друга находятся два объекта, тем меньше будет электрическая сила, потому что чем дальше они находятся друг от друга, тем меньше они влияют на друг другу, поэтому мы говорим, что они обратно пропорциональны, потому что по мере увеличения расстояния электрическая сила уменьшается, но по мере увеличения электрической силы расстояние уменьшается.Когда мы говорим здесь, что электрическая сила прямо пропорциональна, это означает, что когда один идет вверх, другой идет вверх, а когда один идет вниз, другой идет вниз. Это взгляд на электрическую силу.

Кулоновская сила | физика | Britannica

Кулоновская сила , также называемая электростатической силой или Кулоновское взаимодействие , притяжение или отталкивание частиц или объектов из-за их электрического заряда. Одна из основных физических сил, электрическая сила, названа в честь французского физика Шарля-Огюстена де Кулона, который в 1785 году опубликовал результаты экспериментального исследования правильного количественного описания этой силы.

Два одинаковых электрических заряда, как положительные, так и отрицательные, отталкиваются друг от друга по прямой линии между их центрами. Два разных заряда, положительный и отрицательный, притягиваются друг к другу по прямой линии, соединяющей их центры. Электрическая сила действует между зарядами на расстояниях не менее 10 ^{— 1 6} метров, или примерно одной десятой диаметра атомных ядер. Из-за своего положительного заряда протоны внутри ядер отталкиваются друг от друга, но ядра держатся вместе благодаря другой базовой физической силе, сильному взаимодействию или ядерной силе, которая сильнее, чем электрическая сила.Массивные, но электрически нейтральные астрономические тела, такие как планеты и звезды, связаны в солнечных системах и галактиках еще одной базовой физической силой — гравитацией, которая, хотя и намного слабее, чем электрическая сила, всегда притягивает и является доминирующей силой на больших расстояниях. . На расстояниях между этими крайностями, включая расстояния повседневной жизни, единственная значимая физическая сила — это электрическая сила во многих ее разновидностях, а также связанная с ней магнитная сила.

Подробнее по этой теме

электричество: электростатика

… равновесие устанавливается быстро, потому что электрическая сила чрезвычайно велика.Математические методы электростатики позволяют …

Величина электрической силы F прямо пропорциональна количеству одного электрического заряда, q ₁ , умноженному на другой, q ₂ , и обратно пропорционально квадрату расстояния r между их центрами. Выраженное в форме уравнения, это соотношение, называемое законом Кулона, можно записать, включив коэффициент пропорциональности k как F = kq ₁ q ₂ / r ² .В системе единиц сантиметр – грамм – секунда коэффициент пропорциональности k в вакууме принимается равным 1, а единичный электрический заряд определяется законом Кулона. Если электрическая сила в одну единицу (один дин) возникает между двумя равными электрическими зарядами на расстоянии одного сантиметра друг от друга в вакууме, величина каждого заряда равна одной электростатической единице, эсу или статкулону. В системе метр – килограмм – секунда и системе СИ единица силы (ньютон), единица заряда (кулон) и единица расстояния (метр) определяются независимо от закона Кулона, поэтому коэффициент пропорциональности k должен принимать значение, соответствующее этим определениям, а именно, k в вакууме равно 8.98 × 10 ⁹ ньютон на квадратный метр на квадратный кулон. Такой выбор значения для k позволяет включить практические электрические единицы, такие как ампер и вольт, в общие метрические механические единицы, такие как метр и килограмм, в одну и ту же систему.

Электрическая сила и закон Кулона

Наше исследование электричества начинается с электростатики и электростатической силы . Это одна из четырех основных сил природы. Электростатическая сила хорошо моделируется законом Кулона.Мы используем закон Кулона, чтобы найти силу между соседними зарядами.

Автор Вилли Макаллистер.

---

Содержание

---

Куда мы направляемся

Решите задачи закона Кулона в два этапа,

• Определите направление силы на основе знака зарядов.
• Определите величину величины силы, используя абсолютное значение зарядов.

---

Когда мы начнем изучение электричества, мы начнем с очень простого, с электростатики .

Электростатические проблемы связаны с силой между зарядами . Статический означает, что заряды не движутся или, по крайней мере, движутся не очень быстро.

Насколько быстро «не очень быстро»? Когда заряд движется, он создает магнитное поле. Магнитное поле добавляет к проблеме магнитную силу, что значительно усложняет ее. Следовательно, «не очень быстро» означает, что так медленно, что магнитные эффекты незначительны по сравнению с электрической силой.

Заряд

Откуда берется электрическая сила? Ответ: электрическая сила происходит от заряда .Но как мы узнаем, что существует такая вещь, как заряд? Мы видим, как в природе происходит электрическая сила. При определенных условиях (например, когда вы натираете воздушный шар о свитер или проводите расческой по сухим волосам) мы видим электрические силы между объектами. Чтобы объяснить эти силы, мы пришли к идее, что объекты обладают свойством, называемым зарядом , . Это довольно умопомрачительная концепция.

Чтобы осмыслить обвинение, вы должны принять круговой аргумент,

«Электрическая сила исходит от заряда.Заряд существует, потому что мы видим электрическую силу ».

Звучит выдумано. И это. Так что это нормально, если вы настроены скептически. В конце концов, это лучшая история, которую мы придумали, и она позволяет нам делать много волшебных и впечатляющих вещей с электричеством.

Заряд очень похож на гравитацию. Как и гравитация, она «действует на расстоянии». Однако есть только один тип гравитации; гравитация только притягивает. В отличие от силы тяжести, существует двух типов электрического заряда . Мы называем их положительными и отрицательными .

Единственное правило заряда

В отличие от сборов привлекает,

Отталкивать как заряды,

(Обычно для представления заряда используются переменные $ q $ или $ Q $.)

Кулон — единица заряда

Когда мы хотим прикрепить число к сумме заряда, мы используем единицу кулон , обозначаемую с заглавной буквы C. Если вы хотите узнать об этой единице, прочтите эту статью.2} \, \ bold {\ hat r}

долл. США

Где

• $ \ vec F $ — электрическая сила в ньютонах. Сила — это вектор. Он действует по прямой линии между двумя заряженными телами.
• $ q_0 $ и $ q_1 $ — суммы заряда для каждого объекта, измеренные в кулонах .
• $ r $ — расстояние между заряженными объектами, измеряемое в метрах.
• $ \ bold {\ hat r} $ — тонкость записи. Он представляет собой единичный вектор (вектор длиной $ 1 $), который указывает от одного заряда к другому.Он превращает правую часть в векторную величину. $ \ bold {\ hat r} $ напоминает нам, что сила действует вдоль линии между двумя зарядами.
• $ \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} $ — константа пропорциональности. Он связывает единицы на левой стороне (ньютоны) с единицами на правой стороне (кулоны и метры). Нам нужна эта константа, потому что мы хотим, чтобы ответ давал правильное значение в системе единиц, которые мы используем для измерения силы, заряда и расстояния (ньютоны, кулоны, метры).

$ \ epsilon_0 $ диэлектрическая проницаемость свободного пространства

Константа перед законом Кулона выглядит довольно сложной.Почему это так? Греческая буква $ \ epsilon_0 $ известна как диэлектрическая проницаемость свободного пространства (свободное пространство — это вакуум).

Это обозначение взято из теории, которую вы изучите позже, под названием Теорема Гаусса о потоке. Теорема Гаусса о потоке говорит нам, что постоянная перед законом Кулона на самом деле состоит из двух частей: геометрического фактора и другого фактора, вносимого экспериментальной установкой.

Теорема Гаусса касается площади поверхности сферы. Геометрический фактор $ 4 \ pi $ — это полный телесный угол сферы (точно так же, как $ 2 \ pi $ — это полный угол круга).Отсюда и термин $ 4 \ pi $.

Другая часть константы представляет экспериментальную установку, где все единицы согласованы должным образом. Мы фиксируем это в термине $ \ epsilon_0 $.

Это обозначение константы позволяет записать закон Гаусса в особенно простой форме. Стоит вернуть эту форму обратно к истокам электростатики, поэтому она отражена в законе Кулона.

Константа $ \ epsilon_0 $ — это коэффициент преобразования для экспериментальной установки и системы единиц, которую вы используете для измерения силы.2} \, \ bold {\ hat r}

долл. США

Электрические силы очень велики, намного превосходят силу тяжести.

Пример — двухточечные начисления

Найдите электрическую силу между двумя точечными зарядами, $ + 3 \, \ mu \ text C $ и $ -50 \, \ text {nC} $, расположенными на расстоянии $ 2 \, \ text {cm} $ друг от друга.

Сила предсказывается законом Кулона. Мы всегда решаем подобные задачи в два этапа.

1. Определите направление силы, осмотрев два заряда.
2. Возьмите абсолютное значение зарядов и определите величину величины силы с помощью закона Кулона.

Направление

Направление силы можно определить путем осмотра. Электрическая сила всегда действует вдоль линии между двумя точечными зарядами. В этой задаче заряды имеют противоположные знаки, поэтому мы знаем, что они привлекают. Добавляем векторы сил на диаграмму,

Величина

Величина силы определяется законом Кулона.2 $

$ \ epsilon_0 $ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства .

При работе с проблемами электрической силы мы делаем это в два этапа,

• Определите направление силы на основе знака зарядов.
• Определите величину величины силы, используя абсолютное значение зарядов.

Затем объедините направление и величину, чтобы получить вектор силы. Это позволяет избежать ошибок, которые часто возникают, если вы включаете знаки и направления вектора в уравнение закона Кулона.

Список литературы

Кип, А. Х. (1969), Основы электричества и магнетизма (2-е издание, McGraw-Hill)

Закон Кулона | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Государственный закон Кулона о том, как электростатическая сила изменяется с расстоянием между двумя объектами.
• Рассчитайте электростатическую силу между двумя заряженными точечными силами, такими как электроны или протоны.
• Сравните электростатическую силу с гравитационным притяжением для протона и электрона; для человека и Земли.

Рис. 1. Это изображение НАСА Arp 87 показывает результат сильного гравитационного притяжения между двумя галактиками. Напротив, на субатомном уровне электростатическое притяжение между двумя объектами, такими как электрон и протон, намного больше, чем их взаимное притяжение из-за гравитации. (кредит: NASA / HST)

Благодаря работе ученых конца 18 века, основные черты электростатической силы — наличие двух типов зарядов, наблюдение, что подобные заряды отталкиваются, в отличие от зарядов притягиваются, и уменьшение силы с расстоянием — были в конечном итоге уточняется и выражается в виде математической формулы. 2} \ right) \\ [/ latex] с точностью 1 часть из 10 ¹⁶ .Никаких исключений не было обнаружено даже на малых расстояниях внутри атома.

Рис. 2. Величина электростатической силы F между точечными зарядами q ₁ и q ₂ , разделенных расстоянием r, определяется законом Кулона. Обратите внимание, что третий закон Ньютона (каждая приложенная сила создает равную и противоположную силу) применяется как обычно — сила, действующая на q ₁ , равна по величине и противоположна по направлению силе, которую она оказывает на q ₂ .(а) Как обвинения. (б) В отличие от обвинений.

Пример 1. Насколько велика кулоновская сила по отношению к гравитационной силе?

Сравните электростатическую силу между электроном и протоном, разделенными расстоянием 0,530 × 10 ⁻¹⁰ м, с силой тяжести между ними. Это расстояние — их среднее расстояние в атоме водорода.

Стратегия

Чтобы сравнить две силы, мы сначала вычисляем электростатическую силу, используя закон Кулона, [латекс] \ displaystyle {F} = k \ frac {\ mid {q} _1q_2 \ mid} {r ^ 2} \\ [/ latex] .{39} \\ [/ латекс].

Обсуждение

Это очень большое соотношение! Обратите внимание, что это будет отношение электростатической силы к силе гравитации для электрона и протона на любом расстоянии (принятие соотношения перед вводом числовых значений показывает, что расстояние сокращается). Это соотношение дает некоторое представление о том, насколько больше кулоновская сила, чем гравитационная сила между двумя наиболее распространенными частицами в природе.

Как следует из примера, гравитационная сила совершенно незначительна в малых масштабах, где важны взаимодействия отдельных заряженных частиц.В больших масштабах, например, между Землей и человеком, верно обратное. Большинство объектов почти электрически нейтральны, поэтому силы притяжения и отталкивания почти нейтрализуют. Гравитационная сила в большом масштабе доминирует во взаимодействиях между большими объектами, потому что она всегда притягивает, в то время как кулоновские силы имеют тенденцию сокращаться.

Сводка раздела

• Француз Шарль Кулон первым опубликовал математическое уравнение, описывающее электростатическую силу между двумя объектами.{2}} \\ [/ латекс]
• Эта кулоновская сила чрезвычайно проста, поскольку большинство зарядов обусловлено точечными частицами. Он отвечает за все электростатические эффекты и лежит в основе большинства макроскопических сил.
• Кулоновская сила необычайно сильна по сравнению с гравитационной силой, другой основной силой, но в отличие от гравитационной силы она может нейтрализоваться, поскольку может быть либо притягивающей, либо отталкивающей.
• Электростатическая сила между двумя субатомными частицами намного больше, чем сила тяжести между теми же двумя частицами.

Концептуальные вопросы

Рис. 3. Схематическое изображение внешнего электронного облака нейтральной молекулы воды.

Используйте рис. 3 в качестве справочной информации при ответах на следующие вопросы. На рис. 3 схематически показано внешнее электронное облако нейтральной молекулы воды. Электроны проводят больше времени рядом с кислородом, чем с водородом, обеспечивая постоянное разделение зарядов, как показано. Таким образом, вода представляет собой полярную молекулу . На него легче воздействуют электростатические силы, чем на молекулы с однородным распределением заряда.

1. На рисунке 3 показано распределение заряда в молекуле воды, которая называется полярной молекулой, потому что ей присуще разделение зарядов. Учитывая полярный характер воды, объясните, какое влияние влажность оказывает на снятие избыточного заряда с предметов.
2. Используя рисунок 3, объясните в терминах закона Кулона, почему полярная молекула (такая, как на рисунке 3) притягивается как положительными, так и отрицательными зарядами.
3. Учитывая полярный характер молекул воды, объясните, как ионы в воздухе образуют центры зародышеобразования для капель дождя.

Задачи и упражнения

1. Какова сила отталкивания между двумя стержневыми шариками, которые находятся на расстоянии 8,00 см друг от друга и имеют одинаковые заряды –30,0 нКл?
2. (a) Насколько велика сила притяжения между стеклянным стержнем с зарядом 0,700 μ C и шелковой тканью с зарядом –0,600 μ C, которые находятся на расстоянии 12,0 см друг от друга, используя приближение, что они действуют как точки обвинения? (б) Обсудите, как можно повлиять на ответ на эту проблему, если заряды распределены по некоторой территории и не действуют как точечные заряды.
3. Два точечных заряда действуют друг на друга с силой 5,00 Н. Во что превратится сила, если расстояние между ними увеличить в три раза?
4. Два точечных заряда сближаются, увеличивая силу между ними в 25 раз. Насколько уменьшилось их разделение?
5. Как далеко должны быть друг от друга два точечных заряда 75,0 нКл (типично для статического электричества), чтобы между ними возникла сила 1,00 Н?
6. Если два равных заряда по 1 Кл каждый разделены в воздухе на расстояние 1 км, какова величина силы, действующей между ними? Вы увидите, что даже на расстоянии 1 км сила отталкивания значительна, потому что 1 Кл — это очень значительная величина заряда.
7. Тестовый заряд +2 мкм C помещается на полпути между зарядом +6 мкм C и другим зарядом +4 мкм C, разделенных 10 см. а) Какова величина силы, действующей на испытательный заряд? (б) Каково направление этой силы (от заряда +6 μ C или к нему)?
8. Бесплатные заряды не остаются неподвижными, когда они находятся близко друг к другу. Чтобы проиллюстрировать это, рассчитайте ускорение двух изолированных протонов, разделенных расстоянием 2,00 нм (типичное расстояние между атомами газа).Ясно покажите, как вы следуете шагам стратегии решения проблем электростатики.
9. (a) На какой коэффициент необходимо изменить расстояние между двумя точечными зарядами, чтобы изменить силу между ними в 10 раз? (б) Объясните, как расстояние может увеличиваться или уменьшаться на этот коэффициент и при этом вызывать изменение силы в 10 раз.
10. Предположим, у вас есть общие расходы q _до , которые вы можете разделить любым способом. После разделения расстояние между ними фиксируется.Как разделить заряд, чтобы добиться максимальной силы?
11. (a) Обычная прозрачная лента заряжается при вытягивании из диспенсера. Если одна часть находится над другой, сила отталкивания может быть достаточно большой, чтобы выдержать вес верхней части. Предполагая, что точечные заряды равны (только приблизительно), рассчитайте величину заряда, если электростатическая сила достаточно велика, чтобы выдержать вес 10-миллиграммового отрезка ленты, удерживаемого на 1,00 см выше другого. (б) Обсудите, соответствует ли величина этого заряда статическому электричеству.
12. (a) Найдите отношение электростатической силы к силе гравитации между двумя электронами. б) Каково это соотношение для двух протонов? (c) Почему соотношение электронов и протонов разное?
13. На каком расстоянии электростатическая сила между двумя протонами равна весу одного протона?
14. Некая монета в пять центов содержит 5,00 г никеля. Какая часть электронов атомов никеля, удаленных и помещенных на 1,00 м над ним, выдержит вес этой монеты? Атомная масса никеля 58.7, а каждый атом никеля содержит 28 электронов и 28 протонов.
15. (a) Два точечных заряда общей массой 8,00 µ C оказывают друг на друга силу отталкивания 0,150 Н, когда они разнесены на 0,500 м. Сколько стоит каждый? б) Каков заряд каждого из них, если сила притяжения?
16. Точечные заряды 5,00 µ C и –3,00 µ C размещены на расстоянии 0,250 м друг от друга. а) Где можно разместить третий заряд, чтобы результирующая сила, действующая на него, была равна нулю? б) Что делать, если оба заряда положительны?
17. Двухточечные заряды q ₁ и q ₂ составляют 3.На расстоянии 00 м, а их общий заряд составляет 20 µ Кл. (A) Если сила отталкивания между ними составляет 0,075 Н, каковы величины этих двух зарядов? (б) Если один заряд притягивает другой с силой 0,525 Н, каковы величины двух зарядов? Обратите внимание, что вам может потребоваться решить квадратное уравнение, чтобы получить ответ.

Глоссарий

Закон Кулона: математическое уравнение, вычисляющее вектор электростатической силы между двумя заряженными частицами

Кулоновская сила: другой термин для электростатической силы

электростатическая сила: величина и направление притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами

Избранные решения проблем и упражнения

2.{2} \ end {array} \\ [/ latex]

9. (а) 3,2; б) если расстояние увеличится на 3,2, то сила уменьшится в 10 раз; если расстояние уменьшится на 3,2, то сила увеличится в 10 раз. В любом случае сила изменится в 10 раз.

11. (а) 1.04 × 10 ⁻⁹ C; (b) Этот заряд составляет приблизительно 1 нКл, что соответствует величине заряда, типичной для статического электричества

.

14. 1,02 × 10 ⁻¹¹

16. (а) 0.859 м за отрицательным зарядом на линии, соединяющей два заряда; (b) 0,109 м от меньшего заряда на линии, соединяющей два заряда

Электростатика: бесконтактная сила

Эта идея фокусировки исследована через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

У студентов есть много опыта, например, правильная установка батареек в устройства и «подзарядка» разряженных батарей, что приводит учеников к конструированию значений этих терминов.Эти значения часто очень тесно связаны с конкретным опытом.

Многие учащиеся испытали небольшие, но запоминающиеся поражения электрическим током в результате «статического электричества», когда выходили из машины в теплый и сухой день или намеренно терлись обувью по синтетическому ковру и касались металлической дверной ручки или друг друга. Некоторые студенты также играли с использованием «статического электричества» для притяжения или отталкивания очень легких объектов, например собирать небольшие кусочки бумаги или притягивать волосы натертой пластиковой расческой или линейкой.

Студенты часто не связывают события, связанные с получением электрического шока (например, игру на батуте), с аналогичными событиями, связанными со статическим электрическим притяжением (например, наблюдение за одеждой, которая выходит из сушилки для белья, или с сахарными крупинками, которые притягиваются к ней). внутренняя поверхность пластикового контейнера при встряхивании). Для младших школьников эти события не связаны общим представлением об их «электростатическом» происхождении, и студент не может установить эту связь без поощрения.

Понятно, что многие младшие школьники не видят необходимости различать электростатические силы и магнитные силы. Им кажется, что это обычный опыт одной и той же бесконтактной силы. Например, воздушный шар, который «натирается» тканью, что приводит к его притяжению к потолку, студенты (и некоторые взрослые) часто смущенно описывают как «намагниченный».

Для многих студентов драматическое наблюдение разряда молнии — одно из самых запоминающихся переживаний «видения» эффектов движения большого количества электрического заряда, хотя этот опыт часто неправильно приписывают другим явлениям.

Исследования: Benseghir & Closset (1996), Guisasola (1995), Harrington (1999), Henriques (2000), McIntyre (1974), Park, Kim, Kim & Lee (2001), Seroglou, Koumaras & Tselfes (1998)

Научная точка зрения

Притяжение и отталкивание электрических зарядов — одна из трех фундаментальных сил бесконтактного действия в природе. Остальные — это магнетизм и сила тяжести (см. Идею фокусировки Силы бесконтактные).

Есть только два известных типа зарядов, которые ученые назвали «положительными» и «отрицательными».Эти имена были выбраны исторически, чтобы указать, что они каким-то образом «противоположны» друг другу, чтобы подчеркнуть две различные наблюдаемые формы. Ученые не знают точно, что такое заряд и чем эти два типа зарядов отличаются друг от друга; однако каждый влияет на себя и свою противоположную форму.

Положительно и отрицательно заряженные объекты притягиваются или притягиваются друг к другу, в то время как похожие заряженные объекты (2 положительных или 2 отрицательных) отталкиваются или отталкиваются друг от друга. Заряженные объекты не должны соприкасаться, чтобы между ними возникли силы отталкивания или притяжения; я.е. можно наблюдать, как они влияют друг на друга на коротких расстояниях и без необходимости в каком-либо промежуточном веществе, например воздух.

Когда предмет, сделанный из хорошего электрического изолятора, такого как пластик или стекло, энергично натирают другим гибким электрическим изолятором, сделанным из меха, хлопка или шерсти, заряд одного типа может перемещаться с поверхности одного изолятора на поверхность другого изолятора. другой. На Рис. 1 ниже перед трением каждый элемент электрически сбалансирован. На Рис. 2 ниже после трения пластиковая линейка стала отрицательно заряженной, а хлопок — положительно заряженной.Трение не создает зарядов, а перераспределяет заряд между двумя объектами. Вследствие различного общего заряда две поверхности, когда они разделены, будут притягиваться друг к другу.

Заряженные объекты можно создавать, используя методы, альтернативные трению или скольжению, но все они требуют, чтобы две поверхности находились в тесном контакте, а затем разделялись. Другими примерами являются разделение двух пластиковых листов или удаление клейкой ленты с листа стекла. Заряженные объекты также будут влиять на все другие маленькие «незаряженные» объекты, чтобы они становились частично противоположно заряженными, когда их приближали к ним.Это заставляет их привлекаться друг к другу. Например, заряженный гребешок будет притягивать к себе мелкие предметы, например, крупинки сахара. Если зерна сахара соприкоснутся с гребнем, то через некоторое время некоторые из них приобретут такой же заряд, что и гребешок, и будут быстро отталкиваться.

Количество заряда на поверхности любого объекта со временем будет постепенно уменьшаться, так как заряд в конечном итоге уносится водяным паром в окружающем воздухе. Например, заряженный воздушный шар со временем упадет с потолка, когда его заряд уменьшится.

Естественные проявления движения зарядов, такие как молния, чаще всего возникают в грозовых облаках и реже над извергающимися вулканами или во время пыльных бурь. В грозовых облаках заряд перераспределяется неравномерно (части будут положительными, а другие — отрицательными). Этот дисбаланс может накапливаться до такой степени, что воздух становится проводником, и дисбаланс уменьшается благодаря быстрой искре внутри облака или к Земле. . Это вспышка молнии, которую мы видим. Гром, который мы часто слышим, является результатом этой мощной искры, которая быстро нагревает воздух.

Ученые все еще пытаются выяснить, почему именно в грозовых облаках возникает дисбаланс заряда.

См. Веб-сайты, перечисленные в Раздел «Дополнительные ресурсы» для получения дополнительной информации.

Критические идеи обучения

• Электростатические силы — это силы без контакта; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
• Трение некоторых материалов вместе может привести к тому, что нечто, называемое «зарядом», перемещается с одной поверхности на другую.
• Заряженные объекты притягивают другие незаряженные объекты и могут толкать или тянуть другие заряженные объекты.
• Есть два вида начислений; ученые не знают точно, что такое заряд и чем отличаются эти два типа зарядов; они называют эти два вида «положительными» и «отрицательными».
• Молния — это результат быстрых движений зарядов в грозовых облаках.

Изучите взаимосвязь между представлениями о зарядовых и неконтактных силах в Карты развития концепции — Электричество и магнетизм

На этом уровне основное внимание должно быть уделено поощрению учащихся наблюдать и исследовать электростатические явления через игру, что приводит к разработке простых объяснений наблюдаемого притяжения и отталкивания заряженных объектов.Студентов следует поощрять различать электростатические силы и магнитные силы как различные примеры бесконтактных сил.

Включение действий, связанных с протиранием два одинаковых пластиковых объекта из одного и того же материала, важны, так как только в этих случаях вы можете увидеть два одинаковых заряженных объекта, отталкивающих друг друга, как демонстрацию отталкивания одинаковых зарядов.

Основная идея, которую должны понять студенты, заключается в том, что электростатические силы — это силы неконтактного действия; На этом уровне не важно подчеркивать студентам, что «одинаковые обвинения отталкиваются, а непохожие — притягиваются».Более уместно продемонстрировать, что заряженные объекты притягивают незаряженные объекты и могут либо притягивать, либо отталкивать другие заряженные объекты.

Постарайтесь сосредоточить внимание студентов на повседневных «электростатических» переживаниях. Обычно это связано с тем, что один объект заряжается от трения, а другой — нет. Обычно используются натертые пластиковые гребни и линейки, привлекающие кусочки бумаги, но исследования студентов не должны ограничиваться только ими.

Идеи, которые студенты привносят в эту область, разнообразны и в большинстве случаев не очень сильны.Использование демонстраций и просьба к студентам предсказать, что может случиться, обычно являются сильным подходом к выявлению существующих у студентов представлений об электростатике на этом уровне.

Исследования: Гизасола (1995), Макинтайр (1974)

Обучающие задания

Когда в воздухе много влаги (например, когда влажная погода и / или идет дождь), очень трудно создать электростатические эффекты и испытать описанные результаты. Запланируйте эти занятия в теплую и сухую погоду.

Начать обсуждение через общий опыт

Рассмотрите возможность использования действия «Прогнозировать-Наблюдать-Объяснять», чтобы вызвать обсуждение. В тихой теплой комнате полностью надуйте круглый воздушный шар и подвесьте его к потолку или стропильной ферме, используя длинную нейлоновую нить (или тонкую леску).

Теперь потрите баллон куском шерсти / синтетического материала или джемпера, чтобы он стал заряженным. Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если вы поднесете материал или джемпер, которым натирали их, рядом с воздушным шаром.

Заряд трущегося материала будет отличаться от заряда шара по мере того, как заряд перемещается от одного объекта к другому. Баллон и трущийся материал должны стягивать друг друга, проявляя силу притяжения.

Теперь добавьте еще один шарик, чтобы он висел рядом с первым. Еще раз протрите каждый шарик тем же куском шерсти / синтетического материала или джемпером, который вы носите. Теперь они должны стать заряженными одинаково. Отойдите подальше, и вы и ученики увидите, как два шара разделяются, когда они пытаются оттолкнуться, толкая друг друга.

Попросите учащихся предсказать, произойдут ли изменения со временем. Изменится ли положение воздушных шаров? Студента следует научить понимать, что воздушные шары будут медленно терять заряд и приближаться друг к другу, поскольку заряд со временем уменьшается.

Испытайте существующие взгляды учащихся

Снова используя надутый воздушный шар, подвесьте его, как и раньше, на отрезке тонкого хлопка или лески. Ни в коем случае не пытайтесь тереть или заряжать воздушный шар. Теперь попросите учеников предсказать, что произойдет, если вы поднесете стержневой магнит к воздушному шару.

Полезно принять любые предложения о различных способах поднесения магнита к воздушному шару (например, «Попробуйте магнит наоборот». «Держите его плашмя рядом с воздушным шаром»). Вероятно, многие студенты предсказывают, что воздушный шар и магнит будет притягиваться (и поэтому, вероятно, захотят попробовать магнит рядом с воздушным шаром разными способами, когда они впервые не увидят никакого эффекта). Однако очень немногие студенты будут иметь какие-либо основания для поддержки этого прогноза — для большинства студентов предсказывается притяжение, потому что они никогда не различали магнитные и электростатические силы.Не используйте заряженный воздушный шар, потому что он будет притягиваться к большинству незаряженных объектов, и это может ошибочно подтвердить предположения учащегося.

Предложите открытую проблему для изучения в игре или путем решения задач.

Раздайте воздушный шарик каждому члену класса. Призовите учеников сделать так, чтобы их воздушный шар оставался привязанным к потолку в течение длительного времени. Студентам нужно будет надуть и зарядить свой воздушный шар, выбрав один из множества синтетических материалов, предусмотренных для этой цели.Вы можете попросить учащихся измерить время секундомерами до точки падения воздушных шаров.

Призовите учащихся подумать о следующем, чтобы добиться успеха:

• Какого размера они должны надуть воздушный шар? Будет ли это иметь значение?
• Какой материал они должны использовать, чтобы натирать (заряжать) свой баллон?
• Как долго им следует тереть или заряжать воздушный шар перед попыткой?
• Воздушный шар какой формы выбрать — круглый или колбасный? Будет ли это иметь значение?

Подходы к этой деятельности могут быть разными.Студенты могут поиграть с материалами и обсудить свой опыт позже. Им также может быть предложено выбрать один вопрос и систематически его изучить.

Предоставьте учащимся широкий выбор синтетических и натуральных материалов, таких как обрезки меха и хлопка, на выбор и испытание. Также можно использовать круглые воздушные шары и воздушные шары в форме колбасы.

Открытое обсуждение посредством общего опыта

Для другой демонстрации, которая покажет те же эффекты, что и воздушные шары, потребуются две прозрачные пластиковые линейки и небольшая пластиковая бутылка (вода или безалкогольный напиток — бутылка с крышкой шириной 2-3 сантиметра) .Потрите одну линейку шерстью (если вы носите шерстяной джемпер, быстро потирайте линейку под мышкой) и удерживайте ее на крышке бутылки. Теперь потрите вторую линейку и поднесите натертый конец этой второй линейки к натертому концу первой линейки. Вы увидите, как линейка на бутылке с напитком поворачивается от второй линейки, потому что две линейки одинаково заряжены и отталкивают друг друга. Если поднести противоположно заряженную «натертую» шерсть к одному из правителей, они будут притягиваться друг к другу.

Один из способов стимулирования дискуссии — продемонстрировать это упражнение, а затем предложить учащимся найти связь с заданием, включающим зарядку двух воздушных шаров, описанных выше.

Сосредоточьте внимание учащихся на недооцененной детали

Соберите широкий спектр простых предметов домашнего обихода, в которых, как видно, действуют электростатические силы. Их можно изучать в классе с небольшими группами студентов.

Примеры предметов домашнего обихода могут включать:

• ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшие количества легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие зерна сахара, шелуху подорожника или воздушный рис.Попросите учащихся встряхнуть контейнеры, в результате чего содержимое станет заряженным, когда они коснутся внутренних стенок контейнера, к которому они привлечены. №
• ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшие количества легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие зерна сахара, шелуха подорожника или воздушный рис.