Почему незаряженные тела притягиваются к. V

Ньютон считал, что гравитация распространяется мгновенно, тяготение сродни электрическому взаимодействию, свет имеет корпускулярную природу, существует абсолютная среда распространения света – эфир, ускорение носит абсолютный характер, проявляющееся в абсолютном пространстве.

В начале века завершилась ревизия подобных взглядов. Эфир заменен пустым пространством, в котором три координаты дополнены временем. Эйнштейн моделировал гравитацию с помощью матричной математики как кривизну пространства-времени, а инерцию рассматривал как частный случай эквивалентности гравитации. Абсолютный характер ускорения исчез, тем самым поставив под сомнение возможность определения траектории движения через функцию ускорения вопреки хорошо известной практике.

Попытаемся придать гравитации некий физический смысл. Сделаем предположение, что в Природе основу взаимодействия составляют электрические силы, подчиняющиеся закону Кулона. Известно, что если между зарядами электричества поместить среду – изолятор (диэлектрик), то связанные заряды диэлектрика подвергнуться пространственной поляризации – к положительному заряду будут обращены отрицательные части, а к отрицательному будут обращены положительные части связанных зарядов. Причем для относительно слабых зарядов, помещенных в среду, связанные заряды останутся не разрушенными, при сильных зарядах произойдет их разрушение и наступит электрический «пробой». Рассмотрим три возможных случая в электрических взаимодействиях.

Есть два заряда. Между ними располагается поляризованная ими среда. Поляризация организуется так: при одинаковых по знаку зарядах среда поляризованных зарядов будет испытывать самоотталкивание по закону Кулона, которое интегрально проявится как отталкивание двух зарядов; при разноименных зарядах среда поляризованных зарядов будет испытывать самопритяжение по закону Кулона, образуя силу притяжения двух разноименных зарядов.
Есть один заряд и незаряженный объект. Заряд также вызовет поляризацию среды, которая вполне естественно вызовет ответную поляризацию незаряженного объекта так, что среда образует притяжение незаряженного тела к заряду. Иными словами, между заряженным и незаряженным телами существуют электрические силы притяжения. Казалось бы, что данный случай противоречит закону Кулона. Однако, опыт подтверждает существование силы притяжения между заряженным и незаряженным телами. Каждый может повторить опыт Фалеса, проделанный им более 2500 лет назад: потереть изолятор-палочку об шерстяной материал и поднести ее к легким предметам (обрывки сухой бумаги, например). Незаряженные предметы притянуться к палочке. При трении происходит «срыв» материалом внешних электронов атомов палочки – происходит ее электризация статическим электричеством.
Есть два незаряженных предмета, находящиеся в среде-диэлектрике. Они испытывают единственно возможное в данном случае гравитационное притяжение. Как можно объяснить это явление с помощью электрических сил? Это можно выполнить только, если сделать предположение, что сама среда имеет очень слабый «гравитационный» электрический заряд. Распространим это предположение и на все тела в Природе. Тогда взаимная поляризация тел и среды между ними вызовет самопритяжение в среде, которое образует тяготение, даже при условии наличия слабого гравитационного электрического заряда одного знака всех тел и среды. Это происходит благодаря явлению поляризации (закону Кулона), которое «перераспределяется» так, что присутствуют только силы притяжения. Каждый читатель может нарисовать на бумаге схему взаимной поляризации, исходя из предположения, что связанные заряды и тел, и среды имеют некоторый избыток заряда одного знака над зарядом другого знака и обнаружить силу «тяготения».

Таким образом удалось нарисовать физическую картину гравитации. Подобное не было доступно ни для закона Ньютона, ни для теории гравитации Эйнштейна (ОТО), ни для релятивистской теории гравитации Логунова (РТГ). Еще проще дело обстоит с инерцией, которую также невозможно объяснить традиционным способом, принятым в ОТО и РТГ. Всякий электрический заряд, двигающийся с ускорением, испытывает силу противодействия сродни экстратоку замыкания и размыкания, при котором ускоряются или тормозятся носители электрического заряда.

С изменениями электричества тесно связано возникновение магнетизма и, наоборот, при изменениях магнетизма возбуждается электричество, вернее, его ток. Известно, что магнитные монополи, отображенные в другой формуле Кулона для магнитного взаимодействия, до сих пор не найдены. Нейтроны, протоны, входящие в состав ядер сложнее ядра водорода, обладают магнитными моментами. Другими словами, составные части ядра обладают свойством магнитных диполей – попросту являются крошечными магнитами. Для выявления взаимодействия между магнитными диполями закон Кулона не подходит, но закон их взаимодействия можно установить экспериментально: для этого надо взять два обычных магнита и провести измерения силы их взаимодействия, как функцию расстояния между ними на крутильных (как это делал Кулон) или рычажных весах. Априори можно утверждать, что на близких расстояниях сила взаимодействия не будет определяться по закону обратных квадратов расстояний, а будет подчиняться закону не дальнодействия, а близкого действия. Действительно, с ростом расстояния магнитный диполь будет приобретать свойства тела, не имеющего заметного разделения магнитных полюсов. На близких расстояниях нужны необычно большие усилия для разъединения или соединения двух магнитов в зависимости от их взаимной магнитной полярности. Известно, что ядерные взаимодействия примерно в 1000 раз сильнее сил электромагнетизма. Естественно предположить, что магнитные дипольные моменты могут быть источником сильного взаимодействия в структуре ядер вещества. Этот абзац увел наши рассуждения несколько в сторону от темы, но он имеет принципиальное значение в утверждении об основополагающей роли электричества в Природе.

Итак, введение среды и слабого гравитационного электрического заряда среды и всех материальных тел позволило нарисовать физическую картину гравитационного взаимодействия и объяснить явление инерции. Что еще можно извлечь из такой среды?

Обратимся к свету как к электромагнитному явлению. В источнике либо от нагрева, либо от генератора происходит интенсивное движение реальных зарядов (электронов, ионов и т.п.) в материале источника. Связанные заряды среды, взаимодействуя с носителями заряда источника, по закону Кулона будут вовлекаться в движение: например, электрон источника, колеблясь, вовлечет в параллельное движение поляризованный заряд среды, ориентированный положительной своей частью ближе к электрону, отрицательной – дальше по направлению от электрона источника. Этот процесс многократно будет повторен ближайшими к первому связанному заряду в цепочке связанных зарядов среды. Образуется поперечное движение поляризованных зарядов, названное Максвеллом током смещения. Каждый последовательный ток смещения будет иметь противоположное предыдущему току направление, так как заряды носителей этих токов противоположны по знаку и одинаковы по направлению движения. Магнитные поля таких параллельных токов смещения суммируются. При смене направления движения «первого» электрона источника происходит изменение направления токов смещения, при котором изменяется и направление магнитного поля. Возникает «торможение» скорости распространения поперечных колебаний среды по законам экстратоков. Скорость распространения электромагнитных возмущений в среде оказывается ограниченной и постоянной, не зависящей от источника и зависящей только от электрических и магнитных свойств среды.

Эти свойства обозначены в физике в виде электрической и магнитной проницаемостей. Получили физическую картину излучения и распространения электромагнитного возмущения, которое в обычной физике названо электромагнитной волной. На самом деле, в привычном понимании электромагнитной волны нет, как и нет фотона, а есть «ретрансляция» движения зарядов источника, наподобие строя падающих домино. Что же тогда есть распространение фронта гравитации или, как называют в физике – «гравитационной волны»? Естественное предположение – фронт распространения гравитации – это продольное, ограниченное по амплитуде, перемещение связанных зарядов среды. Источником гравитационного фронта могут быть извержение масс из нечто, в котором до этого вещества не было, быстрое перемещение космических объектов в среде и т.п.

В «черных дырах» на границе «горизонта событий» поляризационная деформация достигает предела прочности и некоторый слой среды разрушается. Это явление названо в физике как «испарение черных дыр». Согласованное движение смещенных зарядов, при котором поляризация направлена вдоль линии, расположенной нормально к поверхности космического объекта, сопровождается согласованными токами смещения одноименных зарядов, происходящими в одном направлении. В этом случае возникающее магнитное поле между токами компенсируется до нуля, а магнитное поле вокруг всех токов смещения суммируется. Однако гравитационная поляризация среды обладает «центральной» структурой в пространстве, что приводит к полному отсутствию «тормозящего» магнитного поля. Это, в свою очередь, приводит к практически бесконечно большой скорости передачи гравитации в отличие от скорости распространения электромагнитного возмущения. Время распространения гравитации от края и до края нашей Вселенной на 100 порядков меньше времени Планка! Вблизи массивных объектов, черных дыр, благодаря большой плотности поляризации среды, снижается скорость распространения гравитации и света, что обычно интерпретируется как замедление времени в теории ОТО.

Представление о существовании среды, способной к поляризации (электрической деформации), приводит к моделированию известного «фотоэффекта» в физическом вакууме (ФВ), при котором электромагнитное возмущение, обладающее частотой, превышающей «красную частотную границу», выбивает из среды, например, пару электрон-позитрон. Согласно представлениям Лэмба (1947 г.) среда вносит определенную разницу в расстояниях перехода электронов атомов водорода и дейтерия, ответственную за тонкую структуру излучения. Постоянная тонкой структуры (число 137) получает новую трактовку как число элементарных зарядов, участвующих при взаимодействиях электромагнитных возмущений со средой. Также объясняется физический смысл «неопределенности и вероятностный характер траекторий элементарных частиц» в микромире.

Новое толкование получает картина некоторых космологических проблем нашей Вселенной при сочетании Кулоновского самоотталкивания заряженной среды (Большой Врыв) и Кулоновского притяжения заряженной среды в присутствии обычного вещества.

Подведем итоги. Введение среды или ФВ в физику является тем ключом, которым можно открыть новую физику в XXI веке. Она будет основана не на пустом пространстве, в котором могут существовать математические особенности и так называемые «материальные» физические поля, а на реальной среде ФВ, которая, согласно утверждениям многих ученых, обладает неограниченными «запасами» энергии. Воспользоваться ими в некоторой степени мешают существующие теории пустого пространства нашей Вселенной.

План урока:

1. Обобщить ранее полученные знания об электризации тел на основе электронной теории.
2. Групповая и индивидуальная работа:

работа с тестом;
Создать мини – проекты “Использование статического электричества и борьба с ним”.

3. Мини – конференцию по защите проектов.
4. Итоги урока.
5. Домашнее задание.

На доске.

Цель занятия дл учителя:

Систематизировать и обобщить знания учащихся об электризации тел. На основе электронной теории объяснить процесс электризации тел.

Задачи для учителя:

создание условий, пробуждающих самообразовательную активность учащихся;
продолжить развитие умений наблюдать физические явления, проверять теоретические положения с помощью эксперимента, пользоваться приборами;
акцентировать внимание на необходимости соблюдения техники безопасности для предотвращения пожаров и аварий на производстве и в быту.

Для учащихся:

Цель занятия: вспомнить понятия электрического заряда и его свойств; объяснить явление электризации; рассмотреть практическую направленность полученных знаний.

Задачи:

1. Образовательные:

На основе электронной теории объяснить процесс электризации тел;
Изучение практической направленности полученных знаний;
Формирование мотивации и опыта учебно- познавательной и практической деятельности.

2. Развивающие:

Способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;
Способствовать развитию логического мышления;
Развитие умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.

3. Воспитательные:

способствовать формированию научного мировоззрения;
пробуждать познавательный интерес к предмету и окружающим явлениям;
развитие способностей к сотрудничеству, общению, работе в коллективе;
формировать умение критически, но объективно оценивать предметы, явления, поступки и действия (свои и чужие).

Методическая: показать возможность практического применения знаний, полученных на уроках физики.

Методы и приемы:

Методы словесной передачи информации и слухового восприятия информации (приемы: беседа, рассказ, дискуссия);
Методы наглядной передачи информации и зрительного восприятия информации (приемы: наблюдение, демонстрация опыта, презентация);
Методы передачи информации с помощью с помощью практической деятельности и тактильного кинестического его восприятия (экспериментальная работа в группах);
Методы стимулирования и мотивации учащихся (приемы: создание проблемной ситуации, проблемное изложение, частично-поисковая деятельность, групповая исследовательская деятельность, создание ситуации успеха, создание ситуации взаимопомощи);
Методы контроля (приемы фронтальный опрос, тестирование, самооценка).

Принципы: научности, последовательности, природосообразности, доступности, развития личности, коллективизма.

Средства обучения:

ПК, проектор, экран;
электрометры, палочки из оргстекла и эбонита, шерстяные лоскутки, проводник, воронки пластмассовая и металлическая, штатив, пластина из оргстекла, пластмассовая прозрачная коробка с перцем.
рабочие листы, карточки учета активности работы на уроке, бланки опорных конспектов.

Ход урока.

Здравствуйте.

Сегодня на уроке нам с вами предстоит:

Обобщить ранее полученные знания об электризации тел на основе электронной теории;
Поработать с тестом;
Создать мини – проекты о пользе и вреде электричества. И провести мини – конференцию по защите проектов.

Открываем тетради и записываем тему урока. “Объяснение электрических явлений” (сл. №1) . И так основная задача нашего урока на основе знаний об электроне и строении атома дать объяснение электризации тел при соприкосновении, существование проводников и диэлектриков, а так же объяснить притяжение незаряженных проводников (тел) к заряженным телам.

I. Актуализация знаний.

Но сначала давайте вспомним ряд положений вытекающих из электронной теории.

1. Из чего состоят все тела? (атомов ) сл. №2 (1)
2. Каково строение атома? (положительное ядро состоящее из протонов и нейтронов, вокруг ядра движутся электроны, которые могу покидать свои оболочки ) сл. №2 (2)
3. Каков заряд электрона? (отрицательный ) сл. №2 (3)
4. Каков заряд протона? (положительный ) сл. №2 (4)
5. Тогда получается, что все тела изначально заряжены. (При каком условии тело незаряженное)
6. При каком условии тело будет заряжено положительно?
7. При каком условии тело будет заряжено отрицательно?
8. Следовательно, тело заряжается, когда оно приобретает или теряет электроны.
9. Слайд №3 (1), сл. №3 (2) Каким знаком заряжается эбонитовая палочка? А каким шерсть? (вопросы на слайде)
10. Электроны с шерсти переходят на эбонитовую палочку.
11. Следовательно заряды не создаются, а только разделяются.
12. Почему электроны переходят с шерсти на эбонит, а не наоборот?

II. Объяснение явления притяжения незаряженного тела к заряженному.

13. Посмотрите на рисунок и ответьте, заряжен ли шарик? Если заряжен, какой знак имеет шарик? Ответ обоснуйте.
14. Электрическое поле действует только на заряженное тело.
15. Опыт с незаряженной гильзой. Почему незаряженная гильза сначала притянулась, а затем начала отталкиваться?

И так мы с вами вспомнили ряд положений вытекающих из электронной теории и дали им объяснение. Так же мы с вами выяснили, почему незаряженное тело сначала притягивается к заряженному телу, а затем от него отталкивается.

III. Работа в группах и индивидуально.

Дальнейшая наша работа будет проходить следующим образом. Сейчас мы с вами сформируем 4 группы исследователей, которые начнут работать над проектами, каждая группа будет выполнять свой проект со своей конкретной темой. Но все они созвучны с темой нашей конференции “Использование статического электричества и борьба с ним”. 2 группы делают проекты, которые доказывают, что статистическое электричество может служить человеку и 2 группы делают проекты, которые доказывают, что статистическое электричество может причинять вред, и расскажут, как с ним бороться.

Остальные ребята садятся за компьютеры для выполнения проверочного теста.

Объясняю, как работать с тестом;
Иду к группам исследователей. Работа идет в течении 12 минут. Затем все садятся по местам и идет защита проектов.

IV. Защита проектов (10 минут)

А сейчас я всех приглашаю на конференцию “Использование статического электричества и борьба с ним”.

Мы постоянно находимся в океане электрических разрядов, создаваемых многочисленными машинами, станками и самим человеком. Эти разряды, конечно, не такие мощные, как природные молнии, поэтому мы не замечаем их, если не считать лёгких уколов, которые иногда испытываем, коснувшись рукой металлического предмета или другого человека. Но ведь такие разряды существуют и могут так же, как и большие молнии, вызывать пожары и взрывы, приводить к значительным убыткам, повреждениям и увечьям, если мы не будем знать, отчего они возникают и как от них защищаться.

А как от них защититься нам расскажу ребята, выполнявшие проекты о вреде статистического электричества. (заслушивается защита проектов ) Приложение

Но ведь статистическое электричество может служить человеку. Давайте заслушаем защиту проектов по данному вопросу. (заслушивается защита проектов ) приложение 10, 11.

Большое спасибо!

И так ребята сегодня мы с вами еще раз вспомнили, строение атома, какие заряды существуют в природе, как они взаимодействуют, объяснили электризацию тел на основе электронной теории, и выполнили 4 проекта о пользе и вреде статистического электричества.

V. Домашнее задание.

Возможно мы с вами больше не увидимся, поэтому я даю вам задание почаще находиться в области отрицательных ионов, которые будут притягивать к вам “положительных” людей в общении с которыми вы получите положительное настроение и положительные эмоции, такие, которые я приобрела при общении с вами. Я благодарю вас за урок. Желаю удачи на следующих уроках. До свидания!

Закон Кулона показывает, что сила электрического взаимодействия проявляется только между двумя заряженными телами. Действительно, если в формуле (10.1) положить , то и при любом значении . Мы знаем, однако, что заряженное тело (например, натертая палочка сургуча) способно притягивать не наэлектризованные тела, например, кусочки бумаги (рис. 21) или металлической фольги.

Рис. 21. Притяжение незаряженных кусочков бумаги к заряженному сургучу

Насадим бумажную или металлическую стрелку на острие, укрепленное на изолирующей подставке так, чтобы стрелка легко могла вращаться на острие. Если вблизи такой стрелки поместить заряженное тело, то она немедленно повернется так, что ось ее будет направлена к заряженному телу (рис. 22). Повернув стрелку рукой и вновь отпустив, мы обнаружим, что она снова возвращается в прежнее положение. Какой конец стрелки окажется обращенным к заряженному телу – дело случая, но никогда стрелка не останавливается так, чтобы ось ее составила заметный угол с направлением па заряженное тело.

Рис. 22. Заряженное тело действует на незаряженную стрелку из металла или из бумаги, поворачивая ее

Для объяснения этих взаимодействий между заряженными и незаряженными телами нужно вспомнить явление индукции (§8) и закон Кулона (§ 10). Все тела (кусочки бумаги, стрелки) вблизи заряженного тела испытывают электризацию через влияние (индукцию), в результате которой имеющиеся в этих телах заряды перераспределяются так, что в одной части тела накапливаются избыточные заряды одного знака, а в другой – другого (рис. 23 и 24).

Рис. 23. Объяснение притяжения заряженным сургучом незаряженных кусочков бумаги

Рис. 24. Объяснение действия заряженного тела на незаряженную стрелку

При этом ближе к влияющему заряженному телу оказываются заряды, знак которых противоположен знаку его заряда; одноименные же заряды скапливаются в избытке на отдаленном конце. Взаимодействие заряда тела с индуцированными (наведенными) зарядами происходит по закону Кулона. Поэтому каждое тело с индуцированными зарядами одновременно и притягивается и отталкивается заряженным телом. Но отталкивание, имеющее место между зарядами, находящимися на большем расстоянии, слабее, чем притяжение. В результате «незаряженные» тела поворачиваются и притягиваются заряженным телом, как это и наблюдается на опыте.

Рис. 21. Притяжение незаряженных кусочков бумаги к заряженному сургучу

Рис. 22. Заряженное тело действует на незаряженную стрелку из металла или из бумаги, поворачивая ее

Рис. 23. Объяснение притяжения заряженным сургучом незаряженных кусочков бумаги

Рис. 24. Объяснение действия заряженного тела на незаряженную стрелку

12.1. Поднесите заряженную палочку поочередно: к кусочку ваты, лежащему на стеклянной пластинке, и к такому же кусочку ваты, положенному на деревянный стол. Почему кусочки ваты притягиваются к палочке во втором случае сильнее, чем в первом? Обратите внимание на то, что дерево гораздо лучший проводник, чем стекло.