Проект по физике. Великий Кулон и его закон. Великий Кулон и его закон
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
Проект на тему: «Великий Кулон и его закон» Кинешма 2020 Оглавление 1)Закон Кулона, история открытия и формула - 3–5- 2) Коэффициент пропорциональности в законе Кулона - 6 - 3)Границы применимости закона Кулона - 7 - 4) Применение закона Кулона на практике -8- 5) Источники -9- Закон Кулона, история открытия и формула Основной закон электростатики — закон Кулона — был установлен французским физиком Кулоном в 80-х гг. XVIII в. Справедливости ради хочу сказать, что взаимодействия электрических зарядов наблюдали многие ученые и экспериментаторы еще до Ш. Кулона. Так, например, англичанин Кавендиш так же после череды экспериментов пришел к выводу, что неподвижные заряды взаимодействуют согласно определенному закону, но свои выводы он так и не обнародовал. Кроме этого исследованиями в этой области занимались: 1. Г.В. Рихман 2. Ф. Эпинус 3. Д. Бернулли 4. Д. Робинсон Кулон так же проводил скрупулезные измерения. И для своих опытов изобрел специальные крутильные весы.  Созданная конструкция обладала высокой чувствительностью и реагировала на силы порядка 10 -9 Ньютон. При приложении столь малой силы коромысло поворачивалось ровно на 1 градус. В результате этого, вычисляя угол поворота, можно было измерить приложенную силу. Так же Кулон выдвинул идею, которая заключалась в том, что во время соприкосновения заряженного шара с незаряженным шаром заряд распределялся между ними поровну. На это действие реагировал прибор, поворачивая коромысло на некий угол. При этом заземляя жестко зафиксированный шар, Кулон нивелировал в нем заряд. Повторяя процесс перераспределения и снятия заряда, экспериментатор уменьшал изначальный заряд незафиксированного шара кратное число раз. Вычисляя угол отклонения после каждого такого распределения, ученый обнаружил закономерность в действии отталкивающей силы. Это и дало толчок в формулировании знаменитого закона.  Закон Кулона: между двумя точечными электрическими зарядами в вакууме есть определенная сила. Она пропорциональна умножению их модулей, деленных на квадрат расстояния. Под расстоянием подразумевается длина прямой, соединяющей данные заряды. Эта сила считается силой взаимодействия, она направлена вдоль отрезка, соединяющего предметы. Кулоновская сила значится силой отталкивающей в случае совпадения знаков зарядов, и силой притяжения, если знаки зарядов являются разными. Заряды, как известно, бывают положительные и отрицательные. Положительный заряд получается путем трения стеклянной палочки о шелк, в то же время отрицательный достигается путем натирания эбонитовой палочки о шерсть.  Для работы закона нужно соблюдение ряда очень важных условий: 1. Должно быть соблюдено условие точечности зарядов. 2. Заряженные тела должны быть неподвижны. 3. Закон действителен для вакуума и воздушной среды. Коэффициент пропорциональности в законе Кулона Коэффициент k введен для того, чтобы обеспечить переход из гауссовой системы единиц в международную систему единиц (СИ). В гауссовой системе коэффициент равен 1. В международной — он обратно пропорционален 4-кратному произведению числа ПИ на электрическую постоянную. Электрическая постоянная — это константа, относится к числу фундаментальных физических постоянных. Ее значение примерно равно 8,85418781762⋅10−12 Ф/м, где Ф — фарад. Записывается электрическая постоянная как E0.  Важно! В тех средах, где пространство заполнено бесконечным однородным диэлектрическим веществом, также добавляют диэлектрическую проницаемость. Например, для воздуха диэлектрическая проницаемость равна 1,000594. Значения диэлектрической проницаемости:  Границы применимости закона Кулона Для того чтобы объяснить грамотно и максимально приближенно к истине поведение зарядов, находящихся в вакууме и являющихся точечными, используют закон Кулона. Тем не менее для реальных тел следует учесть следующие параметры: объем и размеры рассматриваемых тел; характеристики среды, в которой рассматривают заряженные тела; Некоторые испытатели в экспериментах наблюдали, что если тело, которое несет небольшой заряд, поместить в электрическое поле другого тела с зарядом большим по значению, оно начинает притягиваться к последнему. В таком случае можно говорить о том, что кулоновское правило неприменимо, так как одноименные заряды должны отталкиваться, а не наоборот. То есть можно сказать, что в вышеописанном эксперименте не работают законы Кулона и сохранения электрического заряда. Скорее всего, физикам еще предстоит узнать, как именно и с помощью чего можно объяснить это явление.  Также на очень маленьких расстояниях, порядка 10–18 м, появляются электрослабые эффекты. Кулоновские силы взаимодействия не работают. Но если внести небольшие поправки, то можно использовать закон Кулона. Применение закона Кулона на практике Вся современная электротехника построена на принципах взаимодействия кулоновских сил. Благодаря открытию Кулоном этого фундаментального закона развилась целая наука, изучающая электромагнитные взаимодействия. Понятие термина электрического поля также базируется на знаниях кулоновских сил. Доказано, что электрическое поле неразрывно связано с зарядами элементарных частиц. Грозовые облака не что иное как скопление электрических зарядов. Они притягивают к себе индуцированные заряды земли, в результате чего появляется молния. Это открытие позволило создавать эффективные молниеотводы для защиты зданий и электротехнических сооружений. На базе электростатики появилось много изобретений: конденсатор; различные диэлектрики; антистатические материалы для защиты чувствительных электронных деталей; защитная одежда для работников электронной промышленности и многое другое. На законе Кулона базируется работа ускорителей заряженных частиц, в частности, функционирование Большого адронного коллайдера. Ускорение заряженных частиц до околосветовых скоростей происходит под действием электромагнитного поля, создаваемого катушками, расположенными вдоль трассы. От столкновения распадаются элементарные частицы, следы которых фиксируются электронными приборами. На основании этих фотографий, применяя закон Кулона, учёные делают выводы о строении элементарных кирпичиков материи. Источники Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2004. https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fwww.asutpp.ru%2Fzakon-kulona.html Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Том II. Электричество и магнетизм. |