Гравитация и эфир

Здесь заряду придана энергия , выражаемая в «электрон-вольтах». Причём сама энергетическая характеристика «электрон-вольт» говорит о том, что в ней речь идёт о единичном заряде, который несёт на себе элементарная частица электрон. То есть фактически уже в определение потенциала внесена его нормировка. Дело в том, что в данную точку поля может вноситься не только единичный заряд, но и в общем случае сложенный – составной. Но в любом случае классика измеряет любую энергию (в том числе и потенциальную ) в джоулях (Дж), а заряд – в кулонах (Кл). Поэтому единица потенциала вольт (В) определяется как:

Но поскольку кулон для атомных процессов – это гигантская величина, то здесь работают с единицей заряда не «кулон», а «заряд электрона». Эта единица составляет очень малую часть от заряда – кулона:

Поэтому для получения той же единицы потенциала – «вольта» энергию уменьшают в такое же число раз и получают новую единицу энергии – «электрон-вольт» (эВ):

Тогда

Здесь в энергию «электрон-вольт» включена единица заряда – «e» (заряд электрона). Поэтому для получения чистого потенциала «1 вольт» надо эту энергию нормировать к единичному заряду (разделить на величину единичного заряда).

Таким образом, один «электрон-вольт» – это та энергия, которую надо затратить для того, чтобы единичный заряд e переместить из бесконечности (точка нулевого потенциала поля) в ту точку внутри атома, потенциал которой будет отличаться от нулевого на один вольт. И тогда в этой точке энергия единичного заряда (электрона) будет равна величине – «электрон – вольт».

Теперь – о «разности потенциалов». Так же как для потенциальной энергии, значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчёта этого потенциала, то есть зависит от выбора той точки поля, потенциал которой принимается нулевым. Но изменение потенциала не зависит от выбора нулевого уровня отсчёта потенциала.

И вот далее надо быть предельно внимательными. Повторим ещё раз с существенным уточнением. Электростатика называет потенциалом любой данной точки поля (поля протона – у нас) отношение работы силы поля по перемещению положительного заряда (именно положительного) из данной точки поля в бесконечность (на уровень истинного нулевого потенциала поля), к этому заряду:

У нас, внутри атома, поле направлено от «положительного заряда» – протона во все стороны от него – в бесконечное от него удаление. В определении потенциала говорится о перемещении положительного заряда (в поле протона, хотя мы будем перемещать «отрицательный заряд» – электрон). Определения в электростатике возникли задолго до открытия структуры атома, с его электронами и протонами, и эти определения мы не можем изменять. Точно также как не можем изменять определение направления протекания тока в проводнике. Там, задолго до «электронов», было принято называть «током проводника» движение «положительных зарядов». Хотя потом выяснилось, что в проводнике на самом деле движутся «отрицательные заряды» (электроны), а «положительные заряды» (протоны атомов) благополучно стоят на месте в составе атомной решётки проводника. Но первичные определения в физике никто не меняет, во избежание неимоверной, в таком случае, путаницы.

Теперь выберем в поле протона две точки (рис. 21.3), находящиеся на одной «силовой линии» поля: «нижнюю» точку 1, более близкую к протону, и «верхнюю» точку 2 – дальнюю от него. Тогда электрическое поле протона Е совершит положительную работу А по перемещению положительного заряда из начальной точки 1 в конечную 2:

Эта работа не зависит от формы траектории, поскольку (вспоминаем) совершается консервативными силами (это те силы, которые, двигая тело в поле сил по замкнутой траектории, совершают в сумме нулевую работу). Эти «консервативные силы» нам, внутри атома, – как нельзя кстати. Потому что здесь не важно, говоря о потенциалах, на какую точку одной и той же орбиты мы переносим тело (электрон), но важно – на каком уровне потенциальной энергии находится эта орбита.

Рис. 21.3

Итак, поскольку работа электростатической силы является консервативной, то эта работа равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

Проверим действенность классических определений в их применении к атомным процессам, происходящим при перемещении заряда внутри атома. Сначала будем перемещать положительный заряд (самим полем Е протона) из точки 1 в удалённую точку 2. Поле протона совершает положительную работу:

Здесь учитываем то обстоятельство, что расстояние внесения заряда из бесконечности в точку 1 больше расстояния внесения заряда из бесконечности в точку 2.

Но (по определению) изменение потенциальной энергии системы – это разность между её конечным и начальным значением:

что совпадает с классическим определением – «изменение потенциальной энергии тела (у нас – заряда , а точнее – системы из двух зарядов) равно работе консервативной силы, взятой с обратным знаком»: