Вопросы для самопроверки
1. В чём смысл уравнения Бернулли?
2. Каков характер движения жидкости по цилиндрической трубе?
3. В чём смысл закона Пуазейля?
4. В чём различие между ламинарным и турбулентным течением?
5. Что показывает число Рейнольдса?
6. Каков физический принцип измерения кровяного давления?
ЛЕКЦИЯ 5.
Электростатика
План лекции:
1. Электрическое поле. Закон Кулона. Напряжённость
электрического поля. Силовые линии поля.
2. Потенциал электрического поля. Эквипотенциальные поверхности.
3. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.
4. Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Плоский
конденсатор.
1. Электрическое поле. Закон Кулона.
Напряжённость электрического поля.
Силовые линии поля.
Согласно современным научным представлениям, материя существует в двух видах: в виде вещества и в виде поля. В природе не так уж и много полей. Существуют лишь такие поля:
А) гравитационное
Б) электрическое
В) магнитное
Г) ядерное
Д) поле слабых взаимодействий.
И больше никаких полей в природе нет и быть не может.
Вся информация о других видах полей (биологическом, торсионном и пр.) является ложной, хотя сторонники этих полей пытаются подвести под эти понятия несуществующих полей какую-то «научную» теорию, но как только используется принцип презумпции доказуемости, то данные лженаучные теории терпят полный крах. Это следует учесть всем специалистам-медикам, так как сторонники лженаучных теорий нагло спекулируют понятиями несуществующих полей: продают за большие деньги всякие бесполезные приборы, которые якобы излечивают все болезни методом «коррекции биополя или торсионного поля». Продаются всевозможные «генераторы торсионных полей», «заряженные» амулеты и прочие совершенно бесполезные предметы. И лишь прочные знания по физике и другим естественным наукам позволят выбить почву из-под ног у тех, кто наживается на обмане населения.
В этой лекции мы рассмотрим одно из реальных полей – электрическое поле.
Как известно, поле не действует на наши органы чувств, не производит ощущений, но тем не менее, существует реально и может быть обнаружено соответствующими приборами.
В чём же оно проявляется?
Ещё в древней Греции было обнаружено, что янтарь, потёртый шерстью, начинал притягивать к себе различные мелкие предметы: соринки, соломинки, сухие листочки. Если же пластмассовую расчёску потереть о чистые и сухие волосы, то она начнёт волосы притягивать. Почему волосы до трения о расчёску не притягивались, а после трения стали притягиваться? Да, после трения на расчёске после трения появился заряд. И его назвали электрическим зарядом.Но почему этого заряда до трения не было? Откуда он взялся после трения? Да, поле существует вокруг всех тел, имеющих электрический заряд. Через это поле передаётся взаимодействие между предметами, удалённых на некоторое расстояние.
Дальнейшие исследования показали, что электрически заряженные тела могут не только притягиваться, но и отталкиваются. Отсюда сделан вывод, что существуют два вида электрических зарядов. Их условно назвали положительный (+) иотрицательный (-).Но эти обозначения – чисто условные. С таким же успехом их можно было назвать, допустим, чёрный и белый, или верхний и нижний и т.д.
Одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые – притягиваются.Единицей электрического заряда в международной системе единиц СИ являетсякулон (Кл).Эта единица названа в честь французского учёного Ш. Кулона. Данный учёный вывел экспериментальным путём закон, который носит его имя:
F = k(q1q2)
R2
Здесь:
F – сила притяжения или отталкивания между зарядами
q1 иq2 – величины зарядов
R – расстояние между зарядами
k – коэффициент пропорциональности, равен9*109 Нм2/Кл2
А существует ли самый маленький заряд? Оказывается да, существует. Имеется такая элементарная частица, заряд которой является самым маленьким и меньше которого в природе не существует. Во всяком случае, по современным данным. Этой частицей являетсяэлектрон.Эта частица находится в атоме, но только не в центре его, а движется по орбите вокруг атомного ядра. Электрон имеетотрицательныйзаряд и его величина равна q = e = -1.6*10-19 Кл.Эта величина называетсяэлементарным электрическим зарядом.
Мы теперь знаем, что представляет собой электрическое поле. Теперь рассмотрим вопрос: а в каких единицах его измерять, чтобы эта единица была объективной?
Оказывается, электрическое поле имеет две характеристики. Одна из них называется напряжённостью.
Чтобы понять эту единицу, возьмём заряд в +1 Кл и поставим его в одну из точек поля и измерим силу, с которой поле действует на этот заряд. И величина этого заряда и будет являться напряжённостью поля.
Но, в принципе, не обязательно брать заряд в 1 Кл. Можно взять произвольный заряд, но в этом случае напряжённость нужно будет вычислить по формуле:
E = F/q
Здесь Е – напряжённость электрического поля. Размерность –Н/Кл.
Напряжённость – силовая характеристика электрического поля.
Зная такую характеристику электрического поля, как напряжённость, рассмотрим вопрос о том, как можно графически изобразить электрическое поле. Возникает законный вопрос: как можно изобразить то, что глаз не видит? Оказывается, есть такой метод. Поскольку, напряжённость поля – величина имеет направление, т.е. является векторной, то изобразим на плоскости геометрическое место всех векторов на всём пространстве поля. Таким образом, мы получим, так называемые, силовые линии электрического поля.Иными словами, силовая линия показывает, по какой траектории будет двигаться пробный положительный заряд, помещённый в ту или иную точку поля. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
Рассмотрим наиболее типичные картины силовых линий поля. Простейшим полем является однородное электрическое поле.Оно создаётся двумя параллельными бесконечными плоскостями, имеющими разноимённые заряды. Понятно, что силовые линии однородного электрического поля всюду параллельны друг другу и расположены с одинаково густотой в пространстве.