Физика для всех. Электроны - Китайгородский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Конечно, удобно положить К равным единице, но техники обращали внимание на то, что в уравнениях для силового потока, емкости конденсатора и в других формулах остается никому не нужный коэффициент 4я, и утверждали, что было бы полезным от него избавиться.
Как обычно бывает, победа осталась за лицами, более близкими к практике, чем к теории; принятая ныне система пошла по тому пути, которому техники следовали уже давно. Сторонники системы СИ настояли и на том, чтобы пользоваться одной единицей энергии во всех областях науки, а также потребовали, чтобы в качестве единственного электрического понятия, принятого за основное, фигурировала бы сила тока.
Таким образом, мы входим в учение об электричестве с единицей энергии джоуль. В качестве единицы количества электричества выбираем кулон, равный ампер-секунде. Предлагаем определять ампер по силе взаимодействия токов. Это определение (мы его приве-
дем на стр. 91 в главе, посвященной электромагнетизму) подобрано так, чтобы коэффициент к в формуле^, электролиза остался тем, к которому все давно уже при-"" выкли. Но все же надо уяснить себе, что этот коэффициент в системе СИ не определяет величину кулона. Если точность измерения возрастет, то мы будем обязаны изменить эту величину так, чтофд сохранить определение ампера (правда, я не думаю, что это время наступні, ибо не представляю себе, чтобы точность измерения электродинамических сил превышала бы точность измерения массы).
Далее система СИ следует по тому пути, по которому я заставил шагать нашего исследователя. Появляется единица напряжения вольт, равная джоулю, поделенному на кулон; единица сопротивления ом, равная вольту, поделенному на ампер; единица удельного сопротивления — ом, умноженный на метр...
Но теперь мы добираемся до закона Кулона, и видим, что коэффициентом К мы уже не вправе распоря-ч жаться. Сила измеряется в ньютонах, расстояние — в метрах, заряд — в кулонах. Коэффициент К становится размерным и имеет некую величину, которую надо определять опытным путем.
Закон Кулона редко бывает нужен, а выражение емкости конденсатора является рабочей формулой во многих технических расчетах. Чтобы избавиться от множителя 4я в формулах электрического потока, емкости конденсатора и многих других, техники уже давно заменили коэффициент К выражением 1/4яе0. По вполне понятным причинам е0 можно назвать диэлектрической проницаемостью вакуума. Она оказывается равной
е0 = 8,85.10-12 Кл*/(Н.м2).
Так что теперь поток силовых линий выражается формулой
а емкость конденсатора записывается так:
C = 8eo5/a.
Единица емкости одна^ фарада равняется кулону, поделенному на вольт.
24
КАК РАЗВИВАЛОСЬ УЧЕНИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ
Учение об электричестве развивалось совсем не в той последовательности, в которой действовал наш «обобщенный» исследователь!
Электростатические явления были известны в далекой древности. Трудно сказать, было ли греческим ученым известно, какие тела, кроме янтаря (по-гречески «электрон» — наименование янтаря) приобретают, после того как их потереть, особые свойства и притягивают к себе боломинки. Лишь в семнадцатом веке Уильям Гильберт показывает, что этим странным свойством обладают алмаз, сургуч, сера, квасцы и многие другие тела. Этот замечательный ученый видимо первый создал приборы, с помощью которых можно было наблюдать взаимодействие наэлектризованных тел. В восемнадцатом веке уже известно, что некоторые тела способны удерживать заряды, а по другим телам заряды «стекают». Мало у кого есть сомнения, что электричество —" это что-то вроде жидкости. Создаются первые электростатические машины, с помощьюкоторых можно извлекать искры и приводить в «содрогание» цепочку людей, которые держат друг друга за руки, а один из них дотрагивается до проводника действующей электрической машины. Придворное общество многих стран посещает лаборатории ученых, как цирк. А ученые, в свою очередь, стараются всемерно театрализовать явления.
В восемнадцатом веке можно уже говорить об электростатике как о науке. Изготовлено большое число различных электроскопов, Кулон начинает проводить количественные измерения сил взаимодействия зарядов. .
В 1773 г. Луиджи Гальвани (1737—1798) начал исследовать мышечные сокращения лягушки, происходящие под действием электрического напряжения. .
Продолжая опыты Гальвани, в конце восемнадцатого века Вольта приходит к пониманию того, что по мышцам лягушки пробегает электрический флюид. Следующий замечательный шаг —- это создание первого источника тока — гальванического элемента, а затем й вольтова столба.
В самом начале девятнадцатого века сведения об открытии Вольта уже известны всему учёному миру. Начинается исследование электрического тока. Одно открытие следует за другим. f
Ряд исследователей"изучает тепловое действие тока. Этим же занимался Эрстед, который действительно совершенно случайно обнаружил действие тока на магнитную стрелку.
Блестящие работы Ома и Ампера были проделаны примерно в одно -и то же время — в двадцатых годах девятнадцатого века.
