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

Некоторые жидкости неограниченно смешиваются с другими; многие твердые тела растворяются в жидкостях; цветные краски быстро и равномерно распределяются в жидкостях; газы диффундируют и сжимаются. Эти обычные наблюдения наводят на мысль о существовании перемешивающихся крошечных частиц, таких, как атомы или молекулы. Танец пылинок в солнечном луче намекает на характер движения атомов.

В наши дни величина А — целое число, ближайшее к «атомному весу» изотопа, — называется «массовым числом изотопа».

В этом месте оригинала не приводится имя великого русского ученого Д. И. Менделеева , создателя периодической системы элементов. — Прим. перев .

Расчеты предсказывают: при действии сил притяжения траектории будут описываться уравнением эллипса х 2/ а 2+ у 2/ Ь 2 =1 или (для скоростей, превышающих скорость, необходимую для выхода из зоны притяжения) уравнением гиперболы х 2/ а 2— у 2/ Ь 2 =1 при действии сил отталкивания траектория всегда будет гиперболической.

В настоящее время мы снова вернулись к использованию сцинтилляций, но применяем электронный глаз (фотоумножитель) для усиления эффекта и наблюдения сцинтилляций.

Когда Бор создавал свою первую модель атома, Мозли попытался использовать ее для объяснения характеристических рентгеновских лучей, излучаемых ближайшими к ядру электронами. Он сделал смелое предсказание и провел серию превосходных измерений с различными мишенями, составленными в виде миниатюрного поезда, протаскиваемого перед пучком электронов в вакууме. Так неожиданно появились первые оценки зарядов ядер для многих элементов.

Раньше примитивный амперметр назывался «гальванометром». Теперь это название используется для любого чувствительного прибора, предназначенного для регистрации или измерения малых токов. Современный термин для обозначения тех же приборов — «микроамперметр».

По величине указанной силы можно предсказать истинную величину наведенного напряжения в полном согласии с экспериментом. Набросаем в общих чертах схему вывода. Если провод движется вбок со скоростью v м/сек, то электрон с зарядом в е кулон испытывает действие силы F= 10 -7∙ evH, где Н — магнитное поле (- I 2∙2 πN / R ) в центре кольца из провода. Поэтому напряженность созданного электрического поля равна

X= СИЛА/ЗАРЯД = 10 -7∙ evH/ e= 10 -7∙ vH

Пусть L — длина движущегося провода, а Е — э.д.с., наведенная во всем проводе. Тогда (как показано в гл. 33 )

НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ X= РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ/РАССТОЯНИЕ = E/ L

Е= X∙ L= 10 -7∙ vHL.

Но vL есть не что иное, как площадь, пересекаемая проводом в единицу времени.

Е=10 -7∙ H∙(ПЛОЩАДЬ, ПЕРЕСЕЧЕННАЯ ЗА ОДНУ СЕКУНДУ).

Если величину магнитного поля характеризовать числом силовых линий, пронизывающих единицу площади, то (H)∙(ПЛОЩАДЬ) равно числу пересеченных линий

Е=10 -7∙ H∙(СКОРОСТЬ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ).

Это и есть наведенная э.д.с. Более строгое рассмотрение показывает, что она должна быть со знаком минус (закон Ленца):

Е= -10 -7∙(d N/d t)

где d n /d t означает либо скорость пересечения линий поля H , либо СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЧИСЛА ЛИНИЙ n , ПРОНИЗЫВАЮЩИХ ЦЕПЬ.

Такой переключатель может показаться сложным. Если хотите, исследуйте его детально или же поверьте нам на слово, что такой переключатель получится, если соединить провода от батареи со средними клеммами рубильника, провода от первичной катушки с парой крайних клемм рубильника, вторую пару крайних клемм соединить накрест с первой парой крайних клемм.

Они сделаны из штампованных тонких листов железа в форме U и I . Чтобы избежать потерь из-за «вихревых токов», которые возникают в литом сердечнике, сердечники всех трансформаторов сделаны из тонких листов. Сам сердечник представляет собой «вторичную обмотку», но только в виде целого блока, а не большого числа витков. До тех пор пока он не разбит на множество тонких листов, малые напряжения вызывают в нем громадные переменные циркулирующие токи, выделяющие большое количество тепла.

В своей электромагнитной теории Максвелл предположил, что переменное колеблющееся электрическое поле в изоляторе конденсатора представляет собой одну из форм электрического тока. В этом смысле ток все время течет по цепи. Так как между пластинами конденсатора может быть вакуум, новая разновидность тока не есть просачивание зарядов через плохой изолятор, а представляет собой ток в пустоте. Но как определить, что такой ток там есть? По создаваемому им магнитному полю. Эта фантастическая идея позволила Максвеллу предсказать электромагнитные волны; но в простейших рассуждениях мы не будем ее использовать.

Имеется существенное отличие: ток выделяет в сопротивлении тепло независимо от того, переменный он или постоянный. В емкости же переменное напряжение не приводит к выделению тепла — оно просто туда-сюда перегоняет заряды, запасая или расходуя энергию электрического поля. Кроме того, существует различие в «фазах». В обычном сопротивлении ток колеблется «в ногу» с приложенным переменным напряжением; в емкости же ток зарядки опережает его на четверть цикла, достигая своего максимального значения на четверть цикла раньше напряжения. Разность фаз связана с величиной тепловых потерь простым алгебраическим соотношением.

Если одним и тем же колебательным контуром и источником напряжения пользуются несколько групп студентов, существует опасность короткого замыкания источника напряжения при перепутывании входа и выхода. В целях безопасности напряжение на колебательный контур следует подавать от маленького трансформатора, причем каждой группе от своего.

Специальная ручка, обозначенная «синхронизация», предназначена для установления стабильной картины, для того чтобы заставить луч описывать каждый раз одну и ту же траекторию. Ручку лучше самим не трогать, а в случае необходимости отрегулировать изображение лучше обратиться за помощью. Принцип действия сигнала «синхронизации» будет объяснен позже.

Античное название — «ответные колебания» (симпатические колебания). Родитель, раскачивающий своего ребенка на качелях, совершая малые толчки с определенной частотой, в резонанс, может сильно раскачать его.