III. Основы электродинамики
Нам приходится буквально отлеплять одну от другой свежевыстиранные и доставаемые из сушилки вещи, или когда мы никак не можем привести в порядок наэлектризованные и буквально встающие дыбом волосы. А кто не пробовал подвесить воздушный шарик к потолку, после трения его о голову? Подобное притяжение и отталкивание является проявлением статического электричества. Подобные действия называются электризацией.
Статическое электричество объясняется существованием в природе электрического заряда. Заряд является неотъемлемым свойством элементарных частиц. Заряд, который возникает на стекле при трении его о шелк, условно называют положительным, а заряд, возникающий на эбоните при трении о шерсть, — отрицательным.
Рассмотрим атом. Атом состоит из ядра и, летающих вокруг него, электронов (на рисунке синие частицы). Ядро состоит из протонов (красные) и нейтронов (черные).
.
Носителем отрицательного заряда является электрон, положительного — протон. Нейтрон — нейтральная частица, не имеет заряда.
Величина элементарного заряда — электрона или протона, имеет постоянное значение и равна
Весь атом нейтрально заряжен, если количество протонов соответствует электронам. Что произойдет, если один электрон оторвется и улетит? У атома станет на один протон больше, то есть положительных частиц больше, чем отрицательных. Такой атом называют положительным ионом. А если присоединится один электрон лишний — получим отрицательный ион. Электроны, оторвавшись, могут не присоединятся, а некоторое время свободно перемещаться, создавая отрицательный заряд. Таким образом, в веществе свободными носителями заряда являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы.
Для того, чтобы имелся свободный протон, необходимо, чтобы разрушилось ядро, а это означает разрушение атома целиком. Такие способы получения электрического заряды мы рассматривать не будем.
Тело становится заряженным, когда оно содержит избыток одних или иных заряженных частиц (электронов, положительных или отрицательных ионов).
Величина заряда тела кратна элементарному заряду. Например, если в теле 25 свободных электронов, а остальные атомы являются нейтральными, то тело заряжено отрицательно и его заряд составляет . Элементарный заряд не делим — это свойство называется дискретностью
Одноименные заряды (два положительных или два отрицательных) отталкиваются, разноименные (положительный и отрицательный) — притягиваются
Точечный заряд — это материальная точка, которая имеет электрический заряд.
Закон сохранения электрического заряда
Замкнутая система тел в электричестве — это такая система тел, когда между внешними телами нет обмена электрическими зарядами.
Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц остается постоянной при любых процессах, происходящих в электрически замкнутой системе.
На рисунке пример закона сохранения электрического заряда. На первой картинке два тела разноименного заряда. На втором рисунке те же тела после соприкосновения. На третьем рисунке в электрически замкнутую систему внесли третье нейтральное тело и тела привели во взаимодействие друг с другом.
В каждой ситуации алгебраическая сумма заряда (с учетом знака заряда) остается постоянной.
Главное запомнить
1) Элементарный электрический заряд — электрон и протон
2) Величина элементарного заряда постоянна
3) Положительный и отрицательный заряды и их взаимодействие
4) Носителями свободных зарядов являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы
5) Электрический заряд дискретен
6) Закон сохранения электрического заряда
Положительный и отрицательный заряды
Как будут выглядеть электрические заряды с точки зрения теории Первоэлементов:
Электрические заряды + и — представляют два противопоставления качеств. Есть единое целое — энергия, в котором можно выделить противоречие ( природа существования («взаимодействие противоречий» или «взаимозависимость отличий»).
Положительный и отрицательный заряды делятся на качества (жар/холод, сухость и влажность).
Допустим, + заряд это Ян, активный, подвижный, передающий; — заряд это Инь, пассивный, статичный и принимающий.
Символически положительный заряд обозначается символом + (увеличение), минусовой заряд — (уменьшение). Положительный заряд обозначается красным или более светлым светом, а отрицательный синим или темным.
Каждое из начал представляет противопоставление первичных качеств жар и холод, подвижность/активность или пассивность/статичность. Вторичные качества это сухость и влажность, контактность/притяжение или дистанционность/рассеивание.
Считается, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.
Ян и Инь взаимозависимые, представляя градации Единого начала, проявленного в отличии качеств. Проявляющиеся отличия качеств, противопоставляются друг другу.
Так, в целом есть два противопоставления Ян и Инь, они взаимодействуют но не становятся единым. Внутри каждого противопоставления Ян и Инь происходит дальнейшее противопоставление качеств Сухость и Влажность. Сухость рассеивает (отталкивает), Влажность соединяет (притягивает).
Следовательно существует Ян в виде двух начал, чистый жар и сухость. Инь проявляется как чистый Инь и влажность. В каждом из начал существует противоречие. Ян — Жар противоречит Сухости, а Инь — Холод, противоречит Влажности. На Внешнем уровне Ян противостоит Инь, на внутреннем уровне, каждое из начал испытывает внутреннее напряжение (Противоречие, Сухость), разрешаемое посредством СВЯЗИ (Влажность).
Внешне-однородное начало обладающее внутренней напряженностью, неустойчиво и стремится к равновесию, обретаемому от взаимодействия со своей противоположностью. Так, Ян не может сочетаться с Яном, усиливающим его внутреннее противоречие, но может сочетаться с Инь выравнивающим его противоречие своим внутренним противопоставлением.
Жар/Огонь — направление вверх.
Сухость/Воздух — направление в стороны.
Вода/Влажность — направление в центр(связывающее.
Земля/Холод — вниз.
Следовательно, если представить положительный и отрицательный заряды с указанием векторов направления движения/силы должно выглядеть следующим образом:
В двухмерном изображении: Положительный заряд — стрелочки вверх и в стороны.
Трехмерное изображение: Положительный заряд — стрелочки вверх и по горизонту.
Или стрелочки в стороны и НА смотрящего.
Отрицательный заряд в двухмерном изображении: Отрицательный заряд — стрелочки из сторон в центр.
Трехмерное изображение — стрелочки вниз и к горизонту. Так же возможно изображение, при котором стрелочки направлены на заряд и уходящие ЗА заряд, относительно смотрящего.
Вадим Иванович Ловчиков ссылается на учебник автора Мякишева Физика 10 класс страница 243.
«Нельзя дать краткого исчерпывающего определения понятию «Электрический заряд».»
Дать краткое и исчерпывающее определение явлению можно только после того, как будет выявлено его основополагающее качество. Если возможно разделить понятие «заряд» на два противопоставление качеств, то возможно продолжить деление и обнаружить противоречие в каждом качестве, благодаря которому обнаружить закономерности для взаимодействия, дистанционности, активности, пассивности (как минимум), но, при дальнейшем исследовании зарядов будет 6 и 8. 6 пар взаимодействия 4 качеств и 8, в виде 6+2 идеальных.
© Copyright: Любовь Звездина, 2019
Свидетельство о публикации №219011901850
§ 4. Положительные и отрицательные заряды
Зарядим при помощи стеклянной палочки, потертой о шелк, легкую гильзу, подвешенную на шелковой нити, и поднесем к ней кусок сургуча, заряженного трением о шерсть. Гильза будет притягиваться к сургучу (рис. 7). Однако мы видели (§1), что эта же подвешенная гильза отталкивается от зарядившего ее стекла. Это показывает, что заряды, возникающие на стекле и сургуче, различаются по качеству.
Рис. 7. Бумажная гильза, заряженная от стекла, притягивается к наэлектризованному сургучу
Следующий опыт показывает это еще нагляднее. Зарядим два одинаковых электроскопа при помощи стеклянной палочки и соединим их стержни металлической проволокой, держа последнюю за изолирующую ручку. Если электроскопы вполне одинаковы, то после соединения отклонения их листков делаются равными, указывая этим на то, что полный заряд распределяется поровну между обоими электроскопами. Зарядим теперь один из электроскопов при помощи стекла, а другой – при помощи сургуча, и притом так, чтобы отклонения их листков стали одинаковы, и опять соединим их (рис. 8). Оба электроскопа окажутся незаряженными, а значит, заряды стекла и заряды сургуча, взятые в равных количествах, нейтрализуют, или компенсируют, друг друга.
Рис. 8. Два одинаковых электроскопа, заряженные разноименными зарядами и соединенные проводником, разряжаются; равные разноименные заряды при соединении не дают никакого заряда
Если бы в этих опытах мы использовали другие заряженные тела, то нашли бы, что часть из них действует как заряженное стекло, т. е. они отталкиваются от зарядов стекла и притягиваются к зарядам сургуча, а часть – как заряженный сургуч, т. е. они притягиваются к зарядам стекла и отталкиваются от зарядов сургуча. Несмотря на обилие различных веществ в природе, существует только два разных рода электрических зарядов.
Мы видим, что заряды стекла и сургуча могут компенсировать друг друга. Но величинам, которые при сложении уменьшают друг друга, принято приписывать разные знаки.
Поэтому условились приписывать и электрическим зарядам знаки, разделяя заряды на положительные и отрицательные (рис. 8).
Положительно заряженными называют тела, которые действуют на другие заряженные тела так же, как стекло, наэлектризованное трением о шелк. Отрицательно заряженными называют тела, которые действуют так же, как сургуч, наэлектризованный трением о шерсть. Из опытов, описанных выше, следует, что одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются).
4.1. К электроскопу, заряженному при помощи сургучной палочки, прикасаются заряженным стеклом. Как изменится отклонение листков?
4.2. При натирании о шелк латунного стержня, зажатого в руке, последний не электризуется. Если, однако, произвести этот опыт, изолировав стержень от руки, например обернув его в резину, на нем возникнут заряды. Объясните различие результатов в этих двух опытах.
4.3. Каким образом, имея под руками горелку, можно удалить электрические заряды с диэлектрика, например с наэлектризованной стеклянной палочки?
4.4. Станьте на деревянную доску, положенную на четыре изолирующие подставки, например на крепкие стеклянные стаканы, возьмите в руку кусок меха и начните бить мехом по деревянному столу. Ваш товарищ может извлечь из вашего тела искру, поднеся к нему руку. Объясните, что при этом происходит.
4.5. Как доказать на опыте, что шелк при трении о стекло электризуется и притом отрицательно?
Положительный и отрицательный заряды
Суть моего предложения очень проста.
Хочу представить Вашему вниманию небольшое сообщение на, казалось бы, давно изученную и всем известную тему: «Электричество». Вроде это настолько изученная область физики, что и обсуждать здесь нечего. За последние 3 сотни лет созданы теории электричества и электромагнитных взаимодействий, на основе которых, созданы прекрасно работающие технологии и устройства, которые нас окружают, без которых мы не представляем даже свое существование. Но есть одно но! Все эти законы создавались тогда, когда еще не было представления о том, как устроен атом. Основная частица, из которой состоит весь этот мир, который нас окружает. Что же нового можно предложить или найти? Все зависит от того как поставить вопрос. И первый из них — а что мы знаем о том, что же такое электрический ток? Что такое заряд, поле и масса других вопросов, на которые до сих пор нет ответов в существующих теориях. И первый вопрос: «Чем отличается элементарный положительный заряд от отрицательного?» «Что определяет полярность элементарного заряда?». Ответа на этот вопрос пока нет.
Вот, что писал Ф.Энгельс в своем труде «Диалектика природы»:
«Истинная природа определений «сущности» дана самим Гегелем Enz. I, § 111, Zusatz: «В сущности все относительно» (например положительное и отрицательное, которые имеют смысл только в своем взаимоотношении, а не каждое само по себе).
Положительное и отрицательное. Можно называть и наоборот в электричестве и т. д., также север и юг; можно обернуть наименование, изменить соответственно всю остальную терминологию, и все останется на месте. Мы тогда станем называть запад востоком, а восток западом. Солнце тогда будет восходить на западе, планеты будут двигаться с востока на запад; при этом изменяются только одни имена. В физике мы называем южным полюсом магнита тот, который притягивается северным полюсом земного магнита, и это ничему не мешает.»
И еще одна цитата: «…Но естествоиспытатели остерегаются применять фразу о вещи в себе в естествознании, позволяя ее себе только тогда, когда заглядывают в область философии. Это — лучшее доказательство того, как несерьезно они к ней относятся, и какое ничтожное значение она имеет сама по себе. Если бы они относились к ней серьезно, то a quoi bon вообще изучать что-нибудь? С исторической точки зрения проблема эта может иметь известный смысл: мы можем познавать только при данных нашей эпохой условиях и настолько, насколько эти условия позволяют.»
Все, что нам необходимо для понимания Вселенной, находится в простоте каждой составляющей Вселенной.
Невозможно объяснять какое-то явление, происходящее в природе, как какой-то самостоятельный процесс. В окружающем нас мире все взаимосвязано, и рассматривать его надо именно так, как систему, иначе просто невозможно найти ему логическое объяснение, его место в общей картине окружающего нас мира. Так вот со временем и гравитацией, с атомом, полями и волнами.
Человечество придумало в процессе своего развития множество всяких терминов и понятий.
Вращение – это форма существования материи в данной системе. В окружающем нас мире нет места «прямолинейному движению» – его просто не существует. Что бы мы не рассматривали: будь это атом или солнечная система, галактика и т.д. И это не требует никаких доказательств, потому что реальное доказательство – это окружающий нас мир. А значит, с помощью вращения осуществляется что-то такое важное, без чего само существование данной системы невозможно.
Что такое элементарный заряд?
Вот как объясняет это официальная наука.
Элемента́рный электри́ческий заря́д — фундаментальная физическая постоянная, минимальная порция (квант) электрического заряда. Равен приблизительно 1,602 176 565(35)·10 −19 Кл [1] в Международной системе единиц (СИ) (4,803 529 695(105)·10 −10 ед. СГСЭ в системе СГС). Тесно связан с постоянной тонкой структуры, описывающей электромагнитное взаимодействие [2] .
Электрический заряд – это физическая величина, которая определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия – это взаимодействия между заряженными частицами или телами.
Не правда ли определение какое-то уж больно расплывчатое (знать бы еще, что такое магнетизм и электричество и все было бы прекрасно). В чем же все-таки основное отличие положительного заряда от отрицательного?
До сих пор не существует четкого ответа на данный вопрос. А из вышесказанного, что вращение – это форма существования материи во Вселенной, следует вывод, который просто напрашивается сам собой. Представьте себе, что «электрический заряд» частиц, составляющих атом (протона и электрона), определяется стороной ее собственного вращения. Вот только зачем они вращаются?
(Спин (от англ. spin — вращаться, вертеться.)
собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. (При введении понятия «С.» предполагалось, что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок», а его С. — как характеристику такого вращения, — отсюда название «С.».) С. называется также собственный момент количества движения атомного ядра (и иногда атома); в этом случае С. определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике (См. Квантовая механика)) С. элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих обусловленных их движением системы. (см. Ядро атомное).)
Но, почему-то, кто-то когда-то решил, что это просто собственный момент количества движения, а не учел, простой вещи – стороны этого вращения. Эта мысль просто сама напрашивается. И все сразу становится понятным и простым. Протон, предположим, вращается по часовой стрелке вокруг собственной оси, электрон – соответственно, в противоположную сторону, нейтрон — не имеет собственного вращения (а значит, не имеет и поля). А элементарные частицы при вращении создают поля вокруг них. Вот вкратце и все.
Таким образом, заряд частицы определяется стороной ее собственного вращения. Электрические заряды (положительный и отрицательный) – это, ни что иное, как направленное вращение частиц, образующих атом.
Отсутствие собственного вращения, а значит и поля как раз и объясняет высокую проникающую способность нейтронов. Поля образуются вращающимися вокруг этих частиц (протона и электрона) элементарными частицами. Свойства полей (протона и электрона), зависят от стороны вращения. Они-то и определяют заряд частицы.
Из вышесказанного вытекает и само понятие поля, как такового. Поле образуется в результате вращения элементарных частиц вокруг протона (ядра атома) и электрона. И в зависимости от изменения свойств этих полей, и в результате их взаимодействия возникают такие явления, которые назвали – электричество и магнетизм.
Все эти процессы (заряд, поле и т.д.) могут существовать только в атоме. Т.е., пока атом существует −все это присутствует. Раздельно – это просто частицы.
С самого начала, с появления теории относительности и квантовой механики, имеющими дело с очень большими и очень маленькими объектами, ученые боролись за их объединение. Мечта Эйнштейна – все должно состоять из единого поля. Это значит ни протоны, ни нейтроны, ни электроны, а просто вращения самого поля.
Эдвард Теллер, известный как «отец» водородной бомбы, однажды сказал: «Главная цель науки — это простота». Поясняя свою мысль, Теллер объявил, что «когда мы понимаем больше, все становится проще».
Я не утверждаю, что все именно так и происходит (не все так просто), и не пытаюсь что-то опровергать, а просто предлагаю свою точку зрения на устройство окружающего нас мира и не более того, а нравится она кому-то или нет – это уже другой вопрос.
В заключение хотелось бы привести слова Дмитрия Ивановича Менделеева:
«Я и смотрю на свою далёкую от полноты попытку понять природу мирового эфира с реально химической стороны не более, как на выражение суммы накопившихся у меня впечатлений, вырывающихся исключительно лишь по той причине, что мне не хочется, чтобы мысли, навеваемые действительностью, пропадали. Вероятно, что подобные же мысли приходили многим, но, пока они не изложены, они легко и часто исчезают и не развиваются, не влекут за собой постепенного накопления достоверного, которое одно сохраняется. Если в них есть хоть часть природной правды, которую мы всё ищем, попытка моя не напрасна, её разработают, дополнят и поправят, а если моя мысль неверна в основаниях, её изложение, после того или иного вида опровержения, предохранит других от повторения. Другого пути для медленного, но прочного движения вперёд я не знаю».
К этим словам просто нечего больше добавить.
«Взгляды Аристотеля на первичность и важность теоретической мысли, как объясняющей причину явлений и вторичность эксперимента оказались перевернутыми в современной науке. Эксперимент есть критерий истины – это положение сейчас на устах не только ученых, но и любого современного грамотного человека. Хотя в философии давно известно, что критерием истины могут быть истинные знания о Природе, предела познания которым нет. Эксперимент может лишь либо подтверждать теорию, либо указывать на необходимость ее корректировки. Однако принятое положение наносит не только большой материальный ущерб, но не позволяет правильно понять фундаментальные основы естествознания.»
«ФИЛОСОФСКИЕ ОСНОВЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И КРИЗИС ФИЗИКИ»
Брусин Л.Д., Брусин С.Д. brusins@mail.ru
Я еще раз хочу пояснить, что я просто хотел ответить на вопрос: «В чем разница между положительным и отрицательным зарядом». От ответа на этот вопрос зависит очень многое. Я даже не стану перечислять те сферы человеческой деятельности, которые это затронет. Это всего лишь гипотеза, предположение, не более того.