Физика для любознательных. Том 3. Электричество и - Страница 195

195

111

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.

112

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.

113

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.

114

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.

115

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.

116

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.

117

Даже в этом приближении надобность отпадает, если рассчитать как следует магнитное поле с учетом наклонности направления ЕК.

118

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов: О(99,759 %), О (0,204 %) и О(0,037 %). — Прим. перев.

119

Это не молекула водорода и не два обычных атома Н, слабо между собой связанных. Это один атом удвоенной массы, который сопровождает обычный водород во всех химических реакциях, не отделяясь от него. Только очень сильная атака гамма-лучей или столкновения при невероятно высоких температурах могут разбить ядра дейтерия на нейтроны и протоны (ядра обычного водорода).

120

Эта схема, обеспечивающая получение ионами одинаковой кинетической энергии, кое в чем напоминает прием, применяемый в ресторане для того, чтобы избавиться от трудного гостя, не беспокоя других посетителей. Управляющий вступает с ним в джентльменский разговор и медленно ведет его к двери. Там жертва получает полный изгоняющий импульс от швейцара.

121

Это массы целых атомов. В гл. 43 мы будем вычитать суммарную массу атомных электронов и оперировать с массой ядра. Но, оставляя электроны в атоме, как мы это здесь делаем, мы не меняем существенно расчетов.

195