Электричество шаг за шагом

Итак, весы продовольственных магазинов приучили нас к тому, что силу гравитационного притяжения к Земле, то есть вес, отмеряют в граммах и килограммах. В то же время в системе единиц СИ (МКСА) в килограммах измеряется масса тела, и это очень неудобно, когда в одних и тех же единицах измеряют две разные величины. Вспомните: масса неизменная, можно сказать, вечная характеристика какого-либо тела, она говорит о количестве вещества в нем. А сила — характеристика, так сказать, временная и притом местная. Она говорит о том, насколько эффективно на данное тело в данном месте и в данный момент воздействуют данные конкретные поля, например, электрическое поле натёртой палочки или гравитационное поле Луны. Единицы измерения устанавливаем мы сами, и в каком-то смысле даже удобно то, к чему мы привыкли, — измерять вес в килограммах. Но с точки зрения физики измерять массу и силу в килограммах — это примерно то же самое, что измерять в килограммах вес человека и его рост.

Одно время, чтобы избежать путаницы, слова «грамм» или «килограмм» употребляли с добавками, а именно килограмм массы (кг) и килограмм силы (кг). Но даже такая хитрость не помогла бы ввести килограмм силы в систему СИ — это для неё крайне неудобная, можно сказать, противоестественная единица. В системе СИ наиболее просто и естественно появилась единица силы, которую назвали очень почётно ньютон (Н) — это название хранит имя великого физика и математика Исаака Ньютона (1643–1727). Согласно определению, 1 ньютон это такая сила, под действием которой масса 1 кг приобретает ускорение 1 м/с². Нетрудно найти эквивалент ньютона в привычных магазинных единицах веса — он равен 102 граммам, столько примерно весит полстакана воды, молока или виноградного сока. Несколько странное, неровное число 102 появилось из соотношения 1 килограмм силы = 9,8 ньютона, а число 9,8 берёт своё начало от земного ускорения 9,8 м/с².

Имея единицу длины метр (м) и силы ньютон (Н), легко получить в системе СИ единицу для измерения работы и энергии.

ВК-58.На любом участке последовательной цепи действует закон Ома в главном такой же, как для всей цепи (ВК-53). Вместо э.д.с. Е в нём фигурирует напряжение U, то есть часть электродвижущей силы, доставшаяся участку цепи, для которого рассматривается закон. В данном случае закон Ома указывает соотношение между напряжением U, сопротивлением R и током I на этом участке. Например, такое U = I∙R или такое I = U: R. Из первой формулы можно получить удобную расчётную формулу R = U: I.

Т-49. Единица работы и энергии — джоуль (Дж). Работа (не в житейском смысле «большая работа», «хорошо поработал» и тому подобное, а как точная физическая и техническая характеристика) есть произведение работавшей силы на путь, на котором эта сила работала. Единица работы в системе СИ — джоуль (Дж) — названа по имени английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818–1889), многое прояснившего в области преобразований энергии. Эта единица соответствует работе, которую выполнит сила в один ньютон (1 Н) на пути в один метр (1 м), то есть 1 Дж = 1 Н∙1 м. Поэтому когда вы произносите тост и свой стограммовый (102 г = 1 Н) бокал виноградного сока поднимаете на метровую высоту, то выполняете работу в один джоуль (1 Дж = 1 Н∙1 м). А чтобы поднять на тот же метр наш знаменитый двухкилограммовый (примерно 20 Н) пакет сахара, нужно произвести работу примерно в 20 джоулей.

При решении подобных простых задач случаются тоже простые и поэтому особо обидные ошибки. Когда мы поднимаем пакет сахара, то на всём пути прикладываем к нему направленную вверх силу 20 ньютонов, которая и противодействует силе земного притяжения, противодействует весу. Но если мы перевозим этот пакет (вес 20 Н) в тележке по горизонтальной плоскости, то силу наверняка нужно будет приложить значительно меньшую, она должна лишь преодолеть трение в подшипниках колёс и иные виды потерь энергии. Поэтому мы и используем тележки при перевозке тяжёлых грузов.