вещество на ощупь будет казаться самым горячим в жару?

Е) Стекло

4.Какое количество теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 5 кг.Удельная теплота сгорания бензина 4,6*10^7 Дж/кг.

5.Какими электрическми зарядами обладают электрон и протон?

2) Какой эдектрический заряд пройдёт за 3 мин через амперметр при силе тока в цепи 0,2 А?

3) При электросварке сила тока достигает 200 А.За какое время через поперечное сечение электрода проходит заряд 60000 Кл?

4)Через спираль электроплитки за 2 мин прошел заряд в 600 Кл.Какова сила тока в спирали?

5)Сила тока в утюге 0,2 А. Какой электрический заряд пройдёт через его спираль за 5 мин?

6)За какое время через поперечное сечение проводника пройдёт заряд,равный 30 Кл,при силе тока 200 мА?

Какой электрический заряд пройдет за 3мин через амперметр при силе тока в цепи 0,2А?

действия не относятся к действиям, которые вызывает электрический ток? А) тепловое; В) механическое; С) магнитное; D) химическое. 5. В давние времена предполагали, что во всех проводниках могут перемещаться как положительные, так и отрицательные электрические заряды. Движение каких частиц в электрическом поле принято за направление тока? А) положительных зарядов; В) электронов; С) нейтронов; D) отрицательных ионов. 6. Ампер Андре Мари – французский физик и математик. Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма. А какое понятие он ввел в физику впервые?А) сила тока; В) электрический ток; С) электрон; D) электрический заряд. 7. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Она зависит от силы тока. Но не от одной силы тока зависит работа. От какой еще величины она зависит? А) напряжения; В) мощности; С) количества теплоты; D) скорости. 8. Для измерения напряжения на полюсах источника тока или на каком-нибудь участке цепи применяют прибор, называемый вольтметром. Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Для отличия его от других приборов на шкале ставят букву V. А как же вольтметр включают в цепь? А) параллельно; В) последовательно; С) строго за аккумулятором; D) подключают к амперметру. 9. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением. От чего же не зависит сопротивление? А) от различия в строении кристаллической решетки; В) от массы; С) от длины; D) от площади поперечного сечения. 10. Существует два способа соединения проводников: параллельное и последовательное. Очень удобно применять параллельное соединение потребителей в быту и в технике. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных параллельно: А) сила тока; В) напряжение; С) время; D) сопротивление. 11. За 5 с движения тело проходит путь, равный 12,5 м. Какой путь пройдет тело за 6 с движения, если тело движется с постоянным ускорением? А) 25 м; В) 13 м; С) 36 м; D) 18 м. 12. Ученик проехал одну треть пути на автобусе со скоростью 60 км/ч, еще треть пути – на велосипеде со скоростью 20 км/ч. Последнюю треть пути прошел со скоростью 5 км/ч. Определите среднюю скорость движения. А) 30 км/ч; В) 10 км/ч; С) 283 км/ч; D) 11,25 км/ч. 13. Плотность воды принята равной 1000 кг/м3 , а плотность льда – 900 кг/м3. Если льдина плавает, выдаваясь на 50 м3 над поверхностью воды то каков объем всей льдины? А) 100 м3; В) 200 м3; С) 150 м3; D) 500 м3. 14. На концах тонкого стержня длиной L закреплены грузы и (). Стержень подвешен на нити и расположен горизонтально. Найдите расстояние х от груза m1 до точки подвеса нити. Массой стержня пренебречь.А) х = (L∙m2) / (m1 – m2); В) х = (L∙m2) / (m1 + m2); С) х = (L∙m1) / (m1 – m2); D) х = (L∙m1) / (m1 + m2). 15. Альпинисты поднимаются к вершине горы. Как изменяется атмосферное давление по мере движения спортсменов? А) увеличится; B) не изменится; C) нет правильного ответа. D) уменьшится;

Если потереть стеклянную палочку о лист бумаги, то палочка приобретёт способность притягивать к себе листочки «султана» (см. рис. 1.1), пушинки, тонкие струйки воды. При расчёсывании сухих волос пластиковой расчёской волосы притягиваются к расчёске. В этих простых примерах мы встречаемся с проявлением сил, которые получили название электрических .

Рис. 1.1. Притягивание листочков «султана» наэлектризованной стеклянной палочкой.

Тела или частицы, которые действуют на окружающие предметы электрическими силами, называют заряженными или наэлектризованными . Например, упомянутая выше стеклянная палочка после того, как её потереть о лист бумаги, становится наэлектризованной.

Частицы имеют электрический заряд, если они взаимодействуют друг с другом посредством электрических сил. Электрические силы уменьшаются с увеличением расстояния между частицами. Электрические силы во много раз превышают силы всемирного тяготения.

Электрический заряд – это физическая величина, которая определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия – это взаимодействия между заряженными частицами или телами.

Электрические заряды делятся на положительные и отрицательные. Положительным зарядом обладают стабильные элементарные частицы – протоны и позитроны , а также ионы атомов металлов и т.д. Стабильными носителями отрицательного заряда являются электрон и антипротон .

Существуют электрически незаряженные частицы, то есть нейтральные: нейтрон , нейтрино . В электрических взаимодействиях эти частицы не участвуют, так как их электрический заряд равен нулю. Бывают частицы без электрического заряда, но электрический заряд не существует без частицы.

На стекле, потёртом о шёлк, возникают положительные заряды. На эбоните, потёртом о мех – отрицательные заряды. Частицы отталкиваются при зарядах одинаковых знаков (одноимённые заряды ), а при разных знаках (разноимённые заряды ) частицы притягиваются.

Все тела состоят из атомов. Атомы состоят из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые движутся вокруг ядра атома. Атомное ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц – нейтронов. Заряды в атоме распределены таким образом, что атом в целом является нейтральным, то есть сумма положительных и отрицательных зарядов в атоме равна нулю.

Электроны и протоны входят в состав любого вещества и являются наименьшими устойчивыми элементарными частицами. Эти частицы могут неограниченно долго существовать в свободном состоянии. Электрический заряд электрона и протона называется элементарным зарядом.

Элементарный заряд – это минимальный заряд, которым обладают все заряженные элементарные частицы. Электрический заряд протона равен по абсолютной величине заряду электрона:

Е = 1,6021892(46) * 10 -19 Кл Величина любого заряда кратна по абсолютной величине элементарному заряду, то есть заряду электрона. Электрон в переводе с греческого electron – янтарь, протон – от греческого protos – первый, нейтрон от латинского neutrum – ни то, ни другое.

Проводники и диэлектрики

Электрические заряды могут перемещаться. Вещества, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться, называются проводниками . Хорошими проводниками являются все металлы (проводники I рода), водные растворы солей и кислот – электролиты (проводники II рода), а также раскалённые газы и другие вещества. Тело человека также является проводником. Проводники обладают высокой электропроводностью, то есть хорошо проводят электрический ток.

Вещества, в которых электрические заряды не могут свободно перемещаться, называются диэлектриками (от английского dielectric, от греческого dia – через, сквозь и английского electric – электрический). Эти вещества также называют изоляторами . Электропроводность диэлектриков очень мала по сравнению с металлами. Хорошими изоляторами являются фарфор, стекло, янтарь, эбонит, резина, шёлк, газы при комнатных температурах и другие вещества.

Разделение на проводники и изоляторы условно, так как проводимость зависит от различных факторов, в том числе от температуры. Например, стекло хорошо изолирует только в сухом воздухе и становится плохим изолятором при большой влажности воздуха.

Проводники и диэлектрики играют огромную роль в современном применении электричества.

Что такое атом? В переводе на русский язык атом означает неделимый. Долгое время никто не мог опровергнуть это утверждение. И наконец, в конце 19-го века было доказано, что атом делится на более мелкие частицы, главными из которых являются электроны, протоны и нейтроны.

При изучении этих частиц оказалось, что протоны и электроны обладают электрическими зарядами, причем заряды их равны по величине, но противоположны по знаку. Заряд электрона относится к тому электричеству, которое назвали отрицательным, а заряд протона – к тому, которое назвали положительным.

Масса электрона меньше массы протона примерно в 1840 раз.

Так как электроны и протоны электрически заряжены, они подчиняются закону о взаимодействии электрических зарядов: одноименные отталкиваются (протон с протоном и электрон с электроном), а разноименные притягиваются(протон с электронном).

Нейтрон - третья частица в составе атома, по массе равна протону, однако нейтрон не обладает электрическим зарядом. Говорят, что он электрически нейтрален, отсюда и его название – нейтрон.

Как было сказано выше, атом имеет очень сложное строение, но для первого раза можно ограничиться следующим упрощенным представлением о его строении.

В центре атома находится ядро, оно состоит из протонов и нейтронов, следовательно оно заряжено положительно. Вокруг ядра, на внушительном расстоянии, в сотни тысяч раз превосходящем его размеры, вращаются электроны.

Так как в каждом атоме число электронов равно числу протонов, то он считается электрически нейтральным.

Самый простой по строению атом – атом водорода, его ядро состоит из одного протона, вокруг которого вращается один электрон.

Атомы различных веществ отличаются один от другого числом протонов, нейтронов и электронов.

Что такое ион? Если каким-нибудь образом атом потеряет один или несколько электронов, он станет положительно заряженным, такой атом будет называться положительным ионом, а если же атом приобретет один или несколько электронов, он будет называться отрицательным ионом, ибо он будет отрицательно заряженным.

Электрическое поле. Учеными было установлено существование особого вида материи – поля. Вокруг электрических зарядов тоже присутствует поле, называемое электрическим. Характерной особенностью этого поля является механическая сила, действующая на электрические заряды, находящиеся в этом поле. Чаще всего электрическое поле изображают на рисунках в виде стрелок, показывающих направление, в котором бы двигался под действием сил этого поля свободный положительный заряд. Также эти линии еще называют силовыми. В действительности никаких линий не существует.

Проводники и изоляторы . В различных веществах электроны связаны со своими атомами по-разному, в некоторых связь прочна, в некоторых – нет. Электроны, которые плохо связаны с атомами и которые могут легко покинуть их, называются свободными. Если в одной из точек вещества, в котором присутствуют свободные электроны, создать их избыток, а в другом – недостаток, то они, сохраняя хаотичное движение, начнут всей массой перемещаться в ту точку, сторону, где электронов недостаточно. Это движение в одну сторону будет называться электрическим током. Вещества, в которых есть наличие свободных электронов, называются проводниками электрического тока. В остальных веществах, например слюде, резине, электроны, наоборот, очень крепко связаны со своими атомами и при нормальных условиях не смогут покинуть их, в таких веществах ток никогда не возникнет, поэтому они называются непроводниками, или изоляторами.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Протоном называют стабильную частицу, принадлежащую классу адронов, являющуюся ядром атома водорода.

Ученые расходятся во мнении, какое и научных событий считать открытием протона. Важную роль в открытии протона сыграли:

1. создание Э. Резерфордом планетарной модели атома;
2. открытие изотопов Ф. Содди, Дж. Томсоном, Ф. Астоном;
3. наблюдения за поведением ядер атомов водорода при выбивании их альфа-частицами из ядер азота Э. Резерфордом.

Первые фотографии следов протона были получены П. Блэкеттом в камере Вильсона при исследовании процессов искусственного превращения элементов. Блэкетт исследовал процесс захвата альфа частиц ядрами азота. В этом процессе испускался протон и ядро азота превращалось в изотоп кислорода.

Протоны совместно с нейтронами входят в состав ядер всех химических элементов. Количество протонов в ядре определяет атомный номер элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

Протон - это положительно заряженная частица. Ее заряд равен по модулю элементарному заряду, то есть величине заряда электрона. Заряд протона часто обозначают как , тогда можно записать, что:

В настоящее время считают, что протон не является элементарной частицей. Он имеет сложную структуру и состоит из двух u- кварков и одного d - кварка. Электрический заряд u - кварка () положительный и он равен

Электрический заряд d - кварка () отрицательный и равен:

Кварки связывают обмен глюонами, которые являются квантами поля, они переносят сильное взаимодействие. То, что протоны имеют в своей структуре несколько точечных центров рассеяния подтверждено экспериментами по рассеянию электронов на протонах.

Протон имеет конечные размеры, о которых ученые до сих пор спорят. В настоящее время протон представляют как облако, которое имеет размытую границу. Такая граница состоит из постоянно возникающих и аннигилирующих виртуальных частиц. Но в большинстве простых задач протон, конечно можно считать точечным зарядом. Масса покоя протона () примерно равна:

Масса протона в 1836 раз больше, чем масса электрона.

Протоны принимают участие во всех фундаментальных взаимодействиях: сильные взаимодействия объединяют протоны и нейтроны в ядра, электроны и протоны при помощи электромагнитных взаимодействий соединяются в атомах. В качестве слабого взаимодействия можно привести, например, бета-распад нейтрона (n):

где p - протон; — электрон; — антинейтрино.

Распад протона получен пока еще не был. Это является одной из важных современных задач физики, так как это открытие стало бы существенным шагом в понимании единства сил природы.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Ядра атома натрия бомбардируют протонами. Какова сила электростатического отталкивания протона от ядра атома, если протон находится на расстоянии м. Считайте, что заряд ядра атома натрия в 11 раз больше, чем заряд протона. Влияние электронной оболочки атома натрия можно не читывать.
Решение	За основу решения задачи примем закон Кулона, который можно для нашей задачи (считая частицы точечными) записать следующим образом: где F - сила электростатического взаимодействия заряженных частиц; Кл — заряд протона; - заряд ядра атома натрия; - диэлектрическая проницаемость вакуума; — электрическая постоянная. Используя имеющиеся у нас данные можно провести вычисления искомой силы отталкивания:
Ответ	Н

ПРИМЕР 2

До начала 20 века ученые считали атом мельчайшей неделимой частицей вещества, но это оказалось не так. На самом деле, в центра атома располагается его ядро с заряженными положительно протонами и нейтральными нейтронами, вокруг ядра по орбиталям вращаются отрицательно заряженные электроны (данная модель атома была в 1911 году предложена Э. Резерфордом). Примечательно, что массы протонов и нейтронов практически равны, а вот масса электрона примерно в 2000 раз меньше.

Хоть атом содержит как положительно заряженные частицы, так и отрицательно, его заряд нейтрален, т.к., в атоме одинаковое количество протонов и электронов, а рзнозаряженные частицы нейтрализуют друг друга.

Позже ученые выяснили, что электроны и протоны обладают одинаковой величиной заряда, равной 1,6·10 -19 Кл (Кл - кулон, единица электрического заряда в системе СИ.

Никогда не задумывались над вопросом - какое кол-во электронов соответствует заряду в 1 Кл?

1/(1,6·10 -19) = 6,25·10 18 электронов

Электрическая сила

Электрические заряды воздействуют друг на друга, что проявляется в виде электрической силы .

Если какое-то тело имеет избыток электронов, оно будет обладать суммарным отрицательным электрическим зарядом, и наоборот - при дефиците электронов, тело будет иметь суммарный положительный заряд.

По аналогии с магнитными силами, когда одноименно заряженные полюса отталкиваются, а разноименно - притягиваются, электрические заряды ведут себя аналогичным образом. Однако, в физике недостаточно говорить просто о полюсности электрического заряда, важно его числовое значение.

Чтобы узнать величину силы, действующей между заряженными телами, необходимо знать не только величину зарядов, но и расстояние между ними. Ранее уже рассматривалась сила всемирного тяготения : F = (Gm 1 m 2)/R 2

• m 1 , m 2 - массы тел;
• R - расстояние между центрами тел;
• G = 6,67·10 -11 Нм 2 /кг - универсальная гравитационная постоянная.

В результате проведенных лабораторных опытов, физики вывели аналогичную формулу для силы взаимодейтсвия электрических зарядов, которая получила название закон Кулона :

F = kq 1 q 2 /r 2

• q 1 , q 2 - взаимодействующие заряды, измеренные в Кл;
• r - расстояние между зарядами;
• k - коэффициент пропорциональности (СИ : k=8,99·10 9 Нм 2 Кл 2 ; СГСЭ : k=1).

• k=1/(4πε 0).
• ε 0 ≈8,85·10 -12 Кл 2 Н -1 м -2 - электрическая постоянная.

Согласно закону Кулона, если два заряда имеют одинаковый знак, то действующая между ними сила F положительна (заряды отталкиваются друг от друга); если заряды имеют противоположные знаки, действующая сила отрицательна (заряды притягиваются друг к другу).

О том, насколько огромным по силе является заряд в 1 Кл можно судить, используя закон Кулона. Например, если предположить, что два заряда, каждый в 1Кл разнести на расстояние друг от друга в 10 метров, то они будут друг от друга отталкиваться с силой:

F = kq 1 q 2 /r 2 F = (8,99·10 9)·1·1/(10 2) = -8,99·10 7 Н

Это достаточно большая сила, примерно сопостовимая с массой в 5600 тонн.

Давайте теперь при помощи закона Кулона узнаем, с какой линейной скоростью вращается электрон в атоме водорода, считая, что он движется по круговой орбите.

Электростатическую силу, действующую на электрон, по закону Кулона можно приравнять к центростремительной силе:

F = kq 1 q 2 /r 2 = mv 2 /r

Учитывая тот факт, что масса электрона равна 9,1·10 -31 кг, а радиус его орбиты = 5,29·10 -11 м, получаем значение 8,22·10 -8 Н.

Теперь можно найти линейную скорость электрона:

8,22·10 -8 = (9,1·10 -31)v 2 /(5,29·10 -11) v = 2,19·10 6 м/с

Таким образом, электрон атома водорода вращается вокруг его центра со скоростью, равной примерно 7,88 млн. км/ч.