Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Наблюдения, безусловно, не доказывают , что имеет место такая простая картина. Самое большее, что мы можем сказать, заключается в следующем: поскольку такое объяснение является самым простым, мы предпочитаем с ним согласиться, пока оно не будет опровергнуто новыми экспериментальными данными. Такой выбор не таит в себе ничего плохого, если мы не будем забывать, что сделали его из соображений удобства.

Если электроды сделаны из свинца, ионы SO 4соединяются с ним, образуя сернокислый свинец. Эта реакция является частью процесса зарядки аккумуляторов. Если же электроды сделаны из меди, то они тоже соединяются с ионами SO 4 -. При этом вместо кислорода и серной кислоты образуется сернокислая медь, которая также расщепляется на ионы.

Королевское Общество — название Академии Наук в Англии. — Прим. перев .

Если только они не радиоактивны (тут заложены изумительные возможности).

В подлинном эксперименте вместо электрического поля было использовано переменное магнитное.

Это разочарование закономерно; ведь, подавая напряжение на пушку, мы прикладываем к электронам электрическое поле, ускоряющее их вдоль направления их пути. Не следует ожидать получения развой информации в двух случаях, когда используется одно и то же средство — электрическое поле.

Открытие это созрело в конце прошлого столетия, но Дж. Дж. Томсон выполнил первые четкие измерения е / m , и в этом смысле мы говорим, что он «открыл электрон».

Не было доказано и то, что массы всех атомов одного химического элемента равны, но это казалось настолько правдоподобным, что ни у кого не вызывало сомнения. Теперь-то мы знаем, что это не так.

Милликен дал превосходное популярное изложение своей работы, сопроводив его убедительными выдержками из своего лабораторного журнала, в книге: Electrons (+and—), University of Chicago Press, 1947.

Ф. А. Саундерс , из книги: A Survey of Physics, New York, Henry Holt, 1930.

Все, скорости выражены в непривычных единицах, использованных Милликеном, — в см/мин . Нет нужды переводить их в м/сек , поскольку нам для расчетов нужны лишь относительные значения. Считайте, что К выражено в соответствующих единицах, а именно в ньютон/(см/мин) .

У большинства осциллографов в корпусе имеется также усилитель для увеличения сигнала, поступающего на клеммы, перед подачей его на отклоняющие пластины. В нем главным образом используются триоды (см. гл. 41, опыт 8 ).

В школьных учебниках приводится правило для того, чтобы запомнить, как будет двигаться проволока: так называемое правило правой руки, на которой три пальца расставлены под прямыми углами друг к другу так, как изображено на фиг. 10.

Фиг. 10. Как показать на пальцах три взаимно перпендикулярных направления.

В школе этому правилу придают большое значение, оправданное, вероятно, только тем, что оно дает возможность задать на экзамене простой вопрос, в то время как явление, скрывающееся за ним, сложнее. Очень важно знать, что сила перпендикулярна магнитному полю и току — как большой палец на фиг. 10 перпендикулярен двум другим. Но в прямом или обратном направлении действует сила, вызывающая это «крабообразное» движение, часто не имеет значения. Если, например, магнитное поле направлено горизонтально вдоль линии север-юг и ток течет горизонтально вдоль направления восток-запад, то катапультирующая сила вертикальна и тянет проволоку вверх или вниз (фиг. 11). Важно знать, что сила вертикальна, а вверх или вниз она направлена, несущественно. При таком подходе разумным ответом на вопрос о направлении сил, токов и т. д. будет: вперед-назад, влево-вправо, вверх-вниз. В приведенном выше примере ответ будет «вверх-вниз».

Фиг. 11. Куда направлена сила?

Если вы хотите иметь правило на более высоком физическом уровне, например для запоминания знака минус в «Законе Ленца» (там он существен), то воспользуйтесь другим простым правилом правой руки: сжатые в кулак пальцы показывают направление кругового магнитного поля, а отставленный большой палец — направление тока в прямой проволоке, создающей это поле. Правило в такой формулировке поможет предсказывать и направление катапультирующих сил. Это простое универсальное правило объяснено в замечании к задаче 1 .

В другой, простейшей форме объяснение звучит так: один электромагнит, ротор, вращается другим электромагнитом, создающим поле, причем коллектор меняет направление тока в роторе каждые пол-оборота и тем обеспечивает непрерывность движения.

Однако не нужно зазубривать вид формулы — так науку не изучают. Чтобы подчеркнуть, что учащиеся ничего не должны твердить как попугаи, все необходимые стандартные формулы и, в частности, те, которые мы сейчас рассматриваем, необходимо печатать в экзаменационных билетах.

При рассмотрении электродинамики на более высоком уровне ток в наше время определяется и измеряется по производимым им магнитным эффектам. При такой системе описания магнитное поле тока изменяется в точности так, как изменяется ток — автоматически, по определению — то же самое относится и к силе, действующей на ток в магнитном поле. И при таком описании первый закон электролиза Фарадея является экспериментальным законом.

Основной экспериментальный факт заключается в том, что, когда мы увеличиваем «ток», что бы это ни означало, его химическое и магнитное воздействия увеличиваются в той же пропорции. Если мы выбираем один эффект как средство для измерения «тока», то эксперимент показывает, что другой эффект меняется пропорционально этому «току». Для сравнения вспомните роль закона Шарля в теории газов.

Во многих учебниках «формула Ампера» просто вводится без всякого объяснения или экспериментального обоснования. Не удивительно, что электродинамика в таком изложении представляется чем-то вроде колдовства. Проследите за рассуждениями, чтобы убедиться в их разумности, но не заучивайте их.

Заметьте, что и на Q не действует никакая сила со стороны зарядов на рогатке Y , поскольку, хотя каждый из них сам по себе и может быть велик, они бесконечно близки друг к другу. Следовательно, экспериментатор не должен прикладывать силы или затрачивать энергию для поддержания Q в движении — этот заряд будет двигаться и без его помощи. Следовательно, вряд ли можно ожидать, что Q со своей стороны действует с отличной от нуля результирующей силой на Y .