Для получения ссылки кликните по нужному формату.
Описание
ВВЕДЕНИЕ
Закон не может быть точным хотя бы потому, что понятия, с помощью которых мы его формулируем, могут развиваться и в будущем оказаться недостаточными.
А. Эйнштейн
Законы физики. Сколько их? Сложны ли они? Если мы зададим эти вопросы вчерашним десятиклассникам, то получим, разумеется, самые разные ответы. Большинство, вероятно, скажет, что законов физики много и они довольно сложны. Однако среди изучаемых в школе законов есть и такие, что с легкостью запоминаются большинством учащихся и на этом основании кажутся им очень простыми.
К числу этих «любимых» школьниками законов относится и закон Кулона, описывающий взаимодействие неподвижных точечных зарядов. В формулировке учебника он гласит: «Сила взаимодействия точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними». И далее: «Силы взаимодействия двух точечных заряженных тел действуют вдоль линии, соединяющей эти тела». Слова «закон Кулона» возбуждают в памяти и формулу для определения Модуля силы.
Однако это простое с виду соотношение при более внимательном рассмотрении оказывается не таким уж элементарным. Если вы в этом сомневаетесь, то попробуйте ответить на несколько вопросов, связанных с законом Кулона. Почему в нем идет речь о точечных телах, а не о наэлектризованных телах любых размеров? Каков диапазон расстояний, на которых закон Кулона остается справедливым? Могут ли величины g, и q, принимать произвольные значения? Как меняется вид закона для случая движущихся зарядов? Какие дополнительные предположения нужно сделать, чтобы рассчитать силу, действующую на заряженное тело со стороны системы, состоящей из нескольких заряженных тел? Наверное, даже многие из тех, кто знаком с основами учения об электричестве, затруднятся дать исчерпывающие ответы на эти вопросы. Это означает, что за простой формулировкой закона Кулона скрывается много сложностей реального физического мира, который ученые-физики исследуют уже на протяжении многих столетий.
Знакомство с историей физики в целом и развитием отдельных ее областей способствует не только расширению кругозора изучающего этот предмет, оно помогает лучше Понять структуру физических теорий, соотношение между данными опыта и выводами из этих теорий. А как поучительно подчас бывает проанализировать результаты исторически значимого эксперимента с Позиций современной физики! Но не будем голословными. Попробуем на примере все того же закона Кулона показать, как история физики может помочь в изучении самого предмета. Для этого поставим перед читателем еще несколько вопросов.
в формулировку закона Кулона входит понятие «модуль заряда». Очевидно, что если мы хотим пользоваться этой формулировкой, то необходимо дать определение модуля заряда независимо. Многие, вероятно, помнят, что это определение строится на основе представления о силе электрического тока. Но явления, связанные с протеканием электрического тока, были исследованы позже установления закона Кулона. Каким образом формировался закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов до открытия тока? Как в то время строилась количественная теория электричества?
Но, может быть, это слишком сложные вопросы? Давайте обратимся к более простым. В начальный период изучения электрических явлений основным, даже единственным способом электризации было натирание так называемых электрических тел, подобных янтарю и стеклу, шерстью, кожей, мехом. К этому способу «Электризации трением» и в наши дни прибегают при проведении демонстрационных опытов. А каков механизм электризации трением с точки зрения современной физики? Почему эффективность этого метода зависит от состояния атмосферы (температуры и влажности)? Почему при проведении опытов эбонитовую палочку обычно натирают кожей, а стеклянную — мехом? Если вы не можете ответить и на эти вопросы, не отчаивайтесь: несмотря на солидный «возраст» метода электризации трением достаточно обоснованное объяснение его механизма было найдено учеными буквально в последние де