Александр Бакулин - Гравитация и эфир

K – электростатическая постоянная, о которой мы будем ещё говорить ниже.

Если поле создаётся зарядом (протон), то на заряд (электрон) со стороны действует сила Кулона. В общем случае: чем больше заряд (протон), тем больше сила, действующая на (электрон). Но мы говорим, для простоты формулировок, об атоме водорода, где оба заряда и – единичные. Эту силу, действующую на со стороны можно рассматривать как характеристику поля заряда (протона). Эту характеристику физики называют «напряжённостью электрического поля». Вспоминая Фарадея, напряжённость электрического поля можно ассоциировать с количеством «силовых линий» поля заряда , пронизывающих некоторую единичную площадку, где находится, скажем, пробный единичный заряд ( ). В общем случае, чем больше заряд (электрон), тем с большей силой он должен притягиваться полем заряда к этому заряду (к протону). То есть электростатическая сила F должна быть прямо пропорциональной пробному заряду . С другой стороны, она же должна быть прямо пропорциональной количеству силовых линий, то есть напряжённости поля. Таким образом, сила, действующая на заряд в поле заряда должна быть следующей:

откуда напряжённость поля в данной точке равна отношению силы, с которой поле (заряда ) действует на пробный точечный заряд ( ) к этому заряду:

Фактически оба последних выражения – это определения в электростатике силы поля и напряжённости этого поля. Сразу же разберёмся с размерностями величин.

В вольтах измеряется разность потенциалов между двумя точками электрического поля. О ней мы ниже будем подробно говорить.

Если напряжённостьполя E – это вектор и силоваяхарактеристика поля, то потенциалφ – это скаляр и энергетическаяхарактеристика поля.

Потенциаломточки электростатического поля называется отношение потенциальной энергии заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду:

Фактически потенциал – это та же энергия, которую придали заряду, поместив его в данную точку поля:

Здесь заряду придана энергия , выражаемая в «электрон-вольтах». Причём сама энергетическая характеристика «электрон-вольт» говорит о том, что в ней речь идёт о единичном заряде, который несёт на себе элементарная частица электрон. То есть фактически уже в определение потенциала внесена его нормировка. Дело в том, что в данную точку поля может вноситься не только единичный заряд, но и в общем случае сложенный – составной. Но в любом случае классика измеряет любую энергию (в том числе и потенциальную ) в джоулях (Дж), а заряд – в кулонах (Кл). Поэтому единица потенциала вольт (В) определяется как:

Но поскольку кулон для атомных процессов – это гигантская величина, то здесь работают с единицей заряда не «кулон», а «заряд электрона». Эта единица составляет очень малую часть от заряда – кулона:

Поэтому для получения той же единицы потенциала – «вольта» энергию уменьшают в такое же число раз и получают новую единицу энергии – «электрон-вольт» (эВ):

Тогда

Здесь в энергию «электрон-вольт» включена единица заряда – «e» (заряд электрона). Поэтому для получения чистого потенциала «1 вольт» надо эту энергию нормировать к единичному заряду (разделить на величину единичного заряда).

Таким образом, один «электрон-вольт» – это та энергия, которую надо затратить для того, чтобы единичный заряд e переместить из бесконечности (точка нулевого потенциала поля) в ту точку внутри атома, потенциал которой будет отличаться от нулевого на один вольт. И тогда в этой точке энергия единичного заряда (электрона) будет равна величине – «электрон – вольт».

Теперь – о «разности потенциалов». Так же как для потенциальной энергии, значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчёта этого потенциала, то есть зависит от выбора той точки поля, потенциал которой принимается нулевым. Но изменениепотенциала не зависит от выбора нулевого уровня отсчёта потенциала.

И вот далее надо быть предельно внимательными. Повторим ещё раз с существенным уточнением. Электростатика называет потенциаломлюбой данной точки поля (поля протона – у нас) отношение работы силы поля по перемещению положительного заряда (именно положительного) из данной точки поля в бесконечность (на уровень истинного нулевого потенциала поля), к этому заряду: