Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
гк = (v2 ~ ui>Tfr ’
где V1 и V2 — соответственно удельные объемы вещества в исходной и конечной фазах, Тир— температура и давление фазового перехода.
204
ГЛ. II.6. ЖИДКОСТИ
6°. Из уравнения Клапейрона—Клаузиуса для кипения жидкости следует, что
dT = {уп-уж)Т dP гк
где иж и Vn — удельные объемы жидкости и пара при темпера-
dT
туре кипения Т. Так как vn > Vx. и гк > 0, то > 0, т. е. при увеличении давления температура кипения возрастает.
ОТДЕЛ III
Электродинамика
Глава III. 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ. ЗАКОН КУЛОНА § III.1.1. Введение
1°. Электростатикой называется раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчета (1.2.1.2°).
Существует два рода электрических зарядов — положительные и отрицательные. Силы взаимодействия неподвижных тел или частиц, обусловленные электрическими зарядами этих тел или частиц, называются электростатическими силами. Разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются друг от друга. Точечным электрическим зарядом называется заряженное тело, форма и размеры которого несущественны в данной задаче. Например, рассматривая электростатическое взаимодействие двух тел, их можно считать точечными электрическими зарядами, если размеры этих тел малы по сравнению с расстоянием между ними.
2°. Электрический заряд любой системы тел состоит из целого числа элементарных зарядов, приближенно равных 1,6 ¦ IO-19 Кл (IX). Наименьшей по массе устойчивой частицей, имеющей отрицательный элементарный заряд, является электрон. Масса электрона приближенно равна 9,1 • IO-31 кг (IX). Наименьшая по массе устойчивая античастица (VIIL2.1.70) с положительным элементарным зарядом — позитрон — имеет такую же массу, как и электрон1. Кроме того, существует устойчи-
1 Неустойчивость позитрона, связанная с аннигиляцией электрон-позитронной пары (VIII. 2.1.7°), при этом не учитывается.
206
ГЛ. III.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ. ЗАКОН КУЛОНА
вая частица с положительным элементарным зарядом — протон. Масса протона приближенно равна 1,67 * IO-27 кг (IX). Электроны и протоны входят в состав атомов всех химических элементов.
3°. Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе.
В системе могут образовываться новые электрически заряженные частицы, например электроны, вследствие явления ионизации атомов или молекул (Ш.9.4.1°), ионы за счет явления ионизации или электролитической диссоциации (111.9.1.5°) и др. Однако если система электрически изолирована, то алгебраическая сумма зарядов всех частиц, вновь появившихся в такой системе, всегда равна нулю. Закон сохранения электрического заряда является одним из фундаментальных законов природы.
4°. В результате соприкосновения при трении двух электрически нейтральных тел заряды переходят от одного тела к другому. В каждом из них нарушается равенство сумм положительных и отрицательных зарядов — тела заряжаются разноименно.
При электризации тела через влияние в нем нарушается равномерное распределение положительных и отрицательных зарядов. Они перераспределяются так, что в одной части тела возникает избыток положительных зарядов, а в другой — отрицательных.
§ III. 1.2. Закон Кулона
1°. Силы электростатического взаимодействия заряженных тел (ПІ. 1.1.1°) подчиняются экспериментально установленному закону Кулона. Поэтому их часто называют кулоновскими силами.
Закон Кулона: сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению qxqz этих зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния г между зарядами и направлена вдоль соединяющей их прямой, т. е.
„ L9i92ri2 , QiQzt21
12 = k — — И 21 = Ь—— .
§ III. 1.2. ЗАКОН КУЛОНА
207
Здесь F12 — сила, действующая на заряд Q1 со стороны заряда q2, г12 — радиус-вектор, соединяющий заряд q2 с зарядом , г = |г12| (рис. III. 1.1, a), &k — коэффициент пропорциональности (k > 0); F21 — сила, действующая на заряд q2 со стороны заряда qx, а г21 = -г12 — радиус-вектор, соединяющий заряд q1 с зарядом q2 (рис. III. 1.1, б).
г12
г12
21
'21
Q1 > 0
> 0
Q1 > 0
Рис. III.1.1
2°. В СИ (IX) коэффициент пропорциональности в законе Кулона
471Е0 ’
где E0 = 8,85 * IO-12 Ф/м — электрическая постоянная (IX). Соответственно закон Кулона можно записать в виде
„ _ I Яі^2 _ 1 Я.\Я.2
12_4яє0 г3 Гі2И 21 4лє0 г3 Г21’
Такая форма записи закона Кулона и всех вытекающих из него законов и формул называется рационализованной.
3°. В системе единиц СГСЭ и гауссовой (СГС) (IX) коэффициент пропорциональности k в законе Кулона полагается безразмерным и равным единице, так что закон Кулона имеет вид
р _il^2r wp =M2r
12 г3 Г12И*21 гз 21'
4°. Всякое заряженное тело можно рассматривать как систему точечных зарядов. Поэтому электростатическая сила, с которой одно заряженное тело действует на другое, равна геометрической сумме сил, приложенных ко всем точечным электрическим зарядам второго тела со стороны каждого точечного заряда первого тела.
