Совет 1: От чего зависит сила электростатического взаимодействия

Сила электростатического взаимодействия представляет собой силу, с которой действуют друг на друга заряженные частицы. Выражение для нее было открыто физиком Шарлем Кулон, в честь которого данная сила и была названа.

Сила Кулона



Как известно, частицы, имеющие некоторый заряд, притягиваются друг к другу или отталкиваются с определенной силой. Данное физическое явление приводит к аналогичному взаимодействию между макроскопическими телами, если полный заряд в них не скомпенсирован и имеет некоторую величину. Выражение, определяющее величину силы электростатического взаимодействия, было получено опытным путем в эксперименте с взаимодействием двух заряженных шариков. Была выявлена явная зависимость величины силы от величины заряда образцов, а также от расстояния между ними.

Зависимость от заряда



Итак, сила Кулона описывает взаимодействие заряженных объектов. Для того чтобы описывать степень их заряженности, была введена физическая величина, называемая зарядом и измеряемая в Кулонах. Необходимость введения данной величины следовала из вышеприведённого опыта, в котором сила взаимодействия одноименно заряженных шариков увеличивалась при добавлении им заряда того же знака. При этом, как известно, величина заряда имеет некоторый знак. Поэтому стоит уточнить, что сила Кулона прямо пропорциональна модулю величин зарядов частиц. Обратите внимание, что, говоря о силе электростатического взаимодействия, имеют в виду взаимодействие материальных частиц. То есть выражение Кулона становится несправедливым при рассмотрении макроскопических тел, размер и форма которых далека от материальной точки.

Зависимость от расстояния



Особенно примечательной является зависимость силы электростатического взаимодействия от расстояния между частицами. Как известно, сила Кулона обратно пропорциональна квадрату расстояния между частицами. Таким образом, изменение расстояния в два раза приводит к изменению силы в четыре раза. Подобная зависимость также характерна для гравитационной силы притяжения. Так как величина расстояния стоит в знаменателе выражения для силы, то отсюда следуют и два крайних значения. Первое из них относится к случаю нулевого расстояния между зарядами, тогда сила стремится к бесконечности. Данная ситуация, с одной стороны, нереализуема, ибо рост силы приводит к невозможности соприкосновения частиц, но с другой стороны, подобный эффект наблюдается при формировании атома. На самом деле, при сближении субатомных частиц одного и того же знака происходит либо аннигиляция, если это электроны, либо ядреный синтез и образование атома, если это протоны, за счет появления на определенном этапе сближения ядерной силы притяжения.

Зависимость от среды



Если взаимодействие заряженных частиц происходит не в вакууме, а в некоторой сплошной среде, то сила Кулона будет зависеть еще и от электрических свойств среды. Данное явление выражается математически в появлении дополнительного коэффициента пропорциональности, называемом диэлектрическая постоянная среды.

Совет 2: Кинетическая энергия vs потенциальная энергия

Кинетическая и потенциальная энергии являются характеристиками взаимодействия и движения тел, а также их способности совершать изменения во внешней среде. Кинетическая энергия может определяться для одного тела относительно другого, в то время как потенциальная всегда описывает взаимодействие нескольких объектов и зависит от расстояния между ними.

Кинетическая энергия



Кинетической энергией тела называют физическую величину, которая равна половине произведения массы тела на его скорость в квадрате. Это энергия движения, она эквивалентна той работе, которую должна совершить сила, приложенная к телу в состоянии покоя, для того, чтобы сообщить ему заданную скорость. После удара кинетическая энергия может преобразоваться в иной вид энергии, например, в звуковую, световую или тепловую.

Утверждение, которое называют теоремой о кинетической энергии, говорит о том, что ее изменение является работой равнодействующей силы, приложенной к телу. Данная теорема справедлива всегда, даже если тело движется под действием непрерывно меняющейся силы, а ее направление не совпадает с направлением его перемещения.

Потенциальная энергия



Потенциальная энергия определяется не скоростью, а взаимным положением тел, например, относительно Земли. Данное понятие может быть введено только для тех сил, работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только его начальным и конечным положениями. Такие силы называют консервативными, их работа равна нулю, если тело перемещается по замкнутой траектории.

Консервативные силы и потенциальная энергия



Сила тяжести и сила упругости являются консервативными, для них можно ввести понятие потенциальной энергии. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение при перемещении тела из одного положения в другое.

Изменение потенциальной энергии тела в поле силы тяжести, взятое с противоположным знаком, равно работе, которую совершает сила для перемещения тела. При упругой деформации потенциальная энергия зависит от взаимодействия частей тела друг с другом. Обладая определенным запасом потенциальной энергии, сжатая или растянутая пружина может привести в движение тело, которое к ней прикреплено, то есть сообщить ему кинетическую энергию.

Помимо сил упругости и тяжести свойством консервативности обладают другие виды сил, например, сила электростатического взаимодействия заряженных тел. Для силы трения понятие потенциальной энергии нельзя ввести, ее работа будет зависеть от пройденного пути.
Источники:
  • Физикон, Кинетическая и потенциальная энергии

Совет 3: Как изменить структуру воды

Человеческий организм большей частью состоит из воды. От качества этой жидкости напрямую зависит и продолжительность жизни каждого конкретного человека, и уровень его здоровья. В последнее время все чаще звучат утверждения, что вода способна запоминать информацию. Совсем недавно это еще считалось шарлатанством и мистикой; теперь же научно подтверждено, что молекулы могут объединяться в «кластеры», то есть иметь строго определенную структуру.
Инструкция
1
Структуру воды можно изменить с помощью инфразвукового воздействия. Установлено, что водяные кластеры легко могут изменить свою структуру при частоте внешних колебаний от 1 до 15 Герц. Такие колебания низкой частоты генерируются специальными устройствами – инфразвуковыми излучателями.
2
Установлено, что вода воспринимает колебания биополя человека, улавливает его эмоции и реагирует на них. Такие отрицательные эмоции, как гнев, отвращение, злость, ненависть, испуг приводят к резкому изменению структуры кластеров. Это было подтверждено опытным путем. Сосуд с водой помещали в комнату, где экспериментаторы попеременно произносили фразы, несущие негативный и положительный смысл. После каждой такой фразы из сосуда отбирали пробу воды и исследовали под микроскопом.
3
На фотографиях, сделанных при больших увеличениях, отчетливо видно, как красивые, напоминающие снежинки очертания водяных структур, после воздействия негативных эмоций, буквально «размываются», превращаются в нечто бесформенное, весьма неблагообразное с виду. Напротив, добрые слова, положительные эмоции приводили к тому, что снова образовывались красивые, геометрически правильные фигуры.
4
На структуру водяных кластеров влияет попадание химических или биологических примесей. Дело в том, что молекулы воды, подчиняясь силам электростатического взаимодействия, тут же начинают сближаться с частицами растворенной примеси, притягиваясь к ним разноименными зарядами. Соответственно, к их противоположным концам тут же «притягиваются» другие молекулы воды. Образуется как бы многократно увеличенная структура, повторяющая по форме частицу примеси. Разумеется, это влечет за собой изменение структуры воды. В отдельных случаях, это может быть использовано с выгодой для человека – например, при лечении гомеопатическими препаратами, когда даже очень малая доза лекарственного вещества может изменить структуру большого количества воды в организме.
Источники:
  • как изменилась вода

Совет 4: Что такое кулоновское взаимодействие

Кулоновское взаимодействие относится к описанию электростатических явлений взаимодействия электрических зарядов или заряженных тел друг с другом. Результат данного взаимодействия определяется кулоновскими силами.
Вам понадобится
  • Учебник по физике 10 класса, лист бумаги, карандаш.
Инструкция
1
Откройте учебник по физике десятого класса на теме электрических явлений и прочитайте, как взаимодействуют друг с другом заряженные тела и частицы. Как известно, одноименные заряды, то есть заряды одного и того же знака, отталкиваются, а разноимённые заряды, имеющие различный знак заряда, отталкиваются. Причина их взаимодействия и кроется в так называемом кулоновском взаимодействии зарядов.
2
Вспомните, что заряды создают в пространстве вокруг себя электростатическое поле. Нарисуйте на листе бумаги жирную точку, изображающую заряд. Проведите от нее радиально несколько лучей. Данные лучи демонстрируют линии электрического поля, образованного зарядом. Укажите, например, положительный знак нарисованного вами заряда. Тогда можно на линиях поля указать стрелки в направлении от заряда. Таким образом, теперь любая точка пространства (двумерного в вашем случае) находится под влиянием силового поля нарисованного вами заряда. Это означает, что если поместить в любую точку какой-либо второй заряд, то поле первого заряда будет действовать на него с некоторой силой. Данное взаимодействие и называется кулоновским, так как сила этого взаимодействия была определена Шарлем Кулоном.
3
Выпишите из учебника формулу, выражающую силу кулоновского взаимодействия. Данная сила прямо пропорциональна величинам взаимодействующих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Это означает, что чем больше расстояние между зарядами, тем меньше сила кулоновского взаимодействия, и наоборот.
4
Не забывайте, что при помещении второго заряда в поле первого первый также оказывается в поле второго. Это говорит о том, что кулоновское взаимодействие одно и то же для каждого из зарядов, а не относится к отдельно каждому из них. В этом плане данное взаимодействие очень похоже на обычное гравитационное взаимодействие, если в его выражении массы заменить на величины зарядов.
5
Обратите внимание на особенность кулоновского взаимодействия, заключающуюся в том, что оно не зависит от массы зарядов. Таким образом, если, скажем, взаимодействует протон и электрон, масса которого в тысячу раз меньше массы протона, то сила кулоновского взаимодействия будет та же самая, как в случае, если бы взаимодействовали два электрона или два протона.
6
Заметьте, что именно кулоновское взаимодействие зарядов приводит к образованию атома – одной из единиц строения вещества.
Видео по теме
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500