Контрольные вопросы.

1. Что называют фазовым переходом?

2. Что такое испарение и конденсация?

3. Что называют насыщенным и ненасыщенным паром? От чего зависит давление насыщенного пара?

4. Изобразите изотерму реального газа в координатах P,V. Чему соответст­вуют горизонтальные участки на изотерме?

5. Что называют кривой испарения и кривой конденсации?

6. Что называют критическим состоянием вещества? Какими параметрами это состояние характеризуется?

7. Чему равны критическая температура и критическое давление для азота и водяного пара?

Лабораторные работы по электричеству и магнетизму.

Лабораторная работа № 10 (часть 1).

Электростатические силы (Закон Кулона).

Цель работы: изучение закона Кулона, исследование электростати-ческих сил взаимодействия между зарядами.

Краткая теория.

Существуют два вида зарядов – положительные и отрицательные. Носителями положительного заряда являются ядра атомов, отрицательного – электроны.

При взаимодействии незаряженных (электронейтральных) тел, например, при трении, часть слабосвязанных электронов переходит от одного тела к другому, вещество которого более электроотрицательно. Таким образом, одно тело заряжается положительно (недостаток электронов), другое – отрицательно (избыток электронов).

Разноименные заряды притягиваются, одноименные – отталкиваются. Сила взаимодействия двух точечных зарядов направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды, пропорциональна их величинам Q₁ и Q₂ и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними (закон Кулона):

,

где ₀ = 8,8510^-12 Ф/м – электрическая постоянная;

 - диэлектрическая проницаемость среды между зарядами; в вакууме и в воздухе  = 1.

Разноименно заряженные частицы могут образовать устойчивые системы – атомы, молекулы, кристаллы и др.

Система называется устойчивой, если при отклонениях (не слишком больших) её частей от положения равновесия в системе возникают силы, возвращающие систему в равновесное состояние. Система зарядов устойчива, если силы отталкивания уравновешиваются силами притяжения между зарядами и результирующая сила, действующая на каждый заряд, равна нулю. Отсюда ясно, что одноименные заряды не могут образовать устойчивую систему.

Порядок выполнения работы.

Откройте меню «Сервис» и выведите на экран лабораторную работу №10.

На панели инструментов цветными кружками обозначены заряды с присвоенными им номерами. Щелчком мыши заряд, на который указывает курсор, выводится на экран. Установив курсор на заряд и нажав левую кнопку мыши, заряд можно перемещать по экрану (отпустить кнопку после установки заряда в нужном месте). Если ещё раз щелкнуть мышью по заряду, он исчезнет с экрана.

1. Нажмите на кнопку Л1 (первая часть). На мониторе перед вами два положительных заряда.

Откройте пункт "Сила Кулона" в ниспадающем меню "Вид" (это можно сделать также, щелкнув мышью по кнопке F на панели инструментов). Вы увидите на зарядах желтые стрелки. Стрелка указывает направление силы, действующей на заряд, а в появившемся окне "Сила Кулона" приводится значение величины этой силы.

Обратите внимание на то, как направлены действующие на заряды силы относительно прямой линии, соединяющей эти два заряда.

Чтобы увидеть это более наглядно, можно "включить" координатную сетку с помощью пункта "Сетка" в ниспадающем меню "Опции" или нажать на кнопку с изображением сетки в виде точек.

а) С помощью левой кнопки мыши передвиньте заряды друг относительно друга, наблюдая за изменением при этом вектора силы.

б ) Приведите частицы в движение, нажимая несколько раз на кнопку (пошаговый режим). Команда "Старт " (кнопка ) заставляет заряд двигаться быстро. Для остановки заряда следует в этом случае нажать на загоревшуюся рядом красную кнопку. Возврат в исходное положение осуществляется с помощью кнопки .

Соответствующие команды имеются в меню "Движение".

Ответьте на вопросы: Почему заряды удаляются друг от друга? Согласуется ли это движение зарядов с законом Кулона? Наблюдайте за тем, как изменяется при движении зарядов отталкивающая сила.

в ) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").

Измените знаки зарядов так, чтобы они оба были отрицательными. Это можно сделать с помощью опции "Параметры зарядов" в ниспадающем меню "Свойства". Меняя величину заряда, установите требуемое значение и знак (шкала значений содержит отрицательные и положительные числа). Измените номер заряда и установите величину и знак второго заряда.

Посмотрите, как изменение знаков зарядов повлияло на векторы сил, в частности, на их направления.

2. Теперь измените знаки зарядов так, чтобы один заряд был положительный, а другой - отрицательный.

а) Сделайте вывод, как в случае разноименных зарядов изменилось направление векторов сил, действующих на заряды.

б) Приведите частицы в пошаговое движение. Ответьте на вопрос: Почему теперь заряды движутся по направлению друг к другу?

в ) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").

3. Добавьте третий заряд. Это можно сделать, щелкнув мышью по светло-зеленой кнопке 3 на панели инструментов или открыв пункт "Заряд 3" ниспадающего меню "Свойства".

а) Посмотрите, как в этом случае направлены в пространстве силы электростатического взаимодействия зарядов. Обратите внимание: в случае системы трёх зарядов стрелка теперь указывает направление равнодействующей сил, с которыми действуют на данный заряд два другие заряда системы.

Сделайте вывод, как направления сил электростатического взаимодействия системы трёх (и более) зарядов отличаются от случая взаимодействия двух зарядов, когда силы направлены вдоль прямой, соединяющей заряды.

б) Приведите частицы в пошаговое движение и понаблюдайте за тем, что произойдет.

в ) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").