Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Контрольные вопросы к главе «Тепловые двигатели»
1) Чему равна работа газа при изобарическом его расширении?
2) Кто изобрел первую паровую машину, пригодную для промышленных целей?
3) Какие существуют виды паровых двигателей?
4) Опишите действие паровой машины с золотником.
5І Каково устройство паровой турбины?
6) Каков к. п. д. паровых машин?
7) Каковы преимущества двигателя внутреннего сгорания в сравнении с паровой машиной?
8) На чем основан принцип устройства двигателей внутреннего сгорания?
9) Почему к. п. д. двигателей внутреннего сгорания больше, чем к. п. д. паровой машины?
10) Какую величину, найденную теоретически, не может превышать к. п. д. любой тепловой машины?
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Глава XIII. ЭЛЕКТРОСТАТИКА § 75. Электризация тел. Электрический заряд
Еще в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый
о шерсть^ приобретает способность притягивать мелкие предметы. В XVI в. английский врач Джильберт на основании ряда' опытов установил, что аналогичным свойством обладают и многие другие вещества. Тела, которые после, натирания приобретают способность притягивать легкие предметы, он назвал наэлектризованными (от греческого слова «электрон» — янтарь). В некоторых телах электрические заряды могут свободно перемещаться по всему их объему. Такие тела называются проводниками. К ним относятся все металлы в твердом и жидком состоянии, водные растворы солей, кислот, щелочей, расплавленные соли и газы в раскаленном состоянии.
В других телах, называемых диэлектриками, или изоляторами, электрические заряды, сообщаемые телу, остаются в тех же местах, в которые они были первоначально помещены. К диэлектрикам относятся янтарь, эбонит, каучук, фосфор, воздух и др. Кроме этого, существует еще груіша веществ, называемых полупроводниками. При комнатной температуре полупроводники обладают хотя и очень малой, но все же заметной электропроводностью, т. е. способностью проводить электрический ток. С повышением температуры их электропроводность увеличивается и при достаточно высоких температурах становится весьма значительной. Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. К полупроводникам относятся селен, кремний, германий, закись меди и др.
Несмотря на обилие различных веществ в природе, существуют только два рода электрических зарядов: заряды, подобные возникающим на стекле, потертом о шелк, и заряды, подобные появляющимся на эбоните, потертом о мех. Первые нз них получили название положительных зарядов, а вторые — отрицательных.
На основании ряда опытов было выяснено, что электрический заряд любого тела состоит из целого числа элементарных зарядов, равных 1,6 • 10 19 к н представляющих собой атомы «электричества».
157
Наименьшая частица, обладающая отрицательным элементарным зарядом, называется электроном. Масса его т= 9,1 • IO-81 кг. Наименьшая устойчивая частица, обладающая положительным элементарным зарадом (рабным заряду электрона), называется протоном. Масса протона в 1836 раз больше массы электрона: тр = 1,67 . IO-*7 кг. В настоящее время также известна частица с массой, равной массе электрона, н зарядом протона, называемая позитроном.
§ 76. Взаимодействие электрических зарядов
В теории электричества часто пользуются понятием точечного заряда —так называется заряд, сконцентрированный в точке. Практически за точечный заряд принимают заряженное тело, размерами которого можно пренебречь По сравнению с расстояниями от него до других тел.
Французский физик Ш. Кулон установил закон взаимодействия электрических зарядов: два точечных заряда qt.и q2, находящиеся в данной среде «а расстоянии г одни от другого, взаимодействуют с силой Ft прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния ,между ними. Итак,
где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц; е— диэлектрическая проницаемость среды, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме.
В системе единиц СГСЭ коэффициент k считается безразмерной величиной, равной 1. Здесь за единицу заряда принят заряд, который иа равный себе заряд, находящийся в вакууме на расстоянии 1 см, действует с силой в 1 дин.
В системе СИ коэффициент k принимается равным
4i«o
где е0—величина, называемая электрической постоянной, которая равна 8,85 • 10 u ф]м. В этой системе величина є называется относительной диэлектрической проницаемостью. В системе CM закон
Заряд в системе СИ измеряется в кулонах: 1 к*= 3 ¦ 10» ед. СГСЭ.
Единица количества электричества — кулон — устанавливается следующим образом. При прохождении электрического тока по проводнику через его поперечное сечение переносится количество электричества д, определяемое выражением
где I — время Прохождения электрического тока, / — сила тока.
1 кулон — это количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника в течение 1 сек при силе постоянного тока в 1 о. (В системе СИ кулон является производной единицей, основ-ная единица—ампер.)
