Система жизнеобеспечения

Электрические заряды взаимодействуют между собой, находясь на расстоянии друг от друга, даже в том случае, когда между ними нет никакого вещества. Как же осуществляется такое взаимодействие? Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Любой заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Наличие этого поля проявляется в том, что на электрический заряд, помещенный в какую- либо точку поля, действует сила. По величине этой силы можно судить и о том, насколько сильно электрическое поле.

Напряженность электрического поля.

Таким образом для обнаружения и исследования электрического поля нужно воспользоваться некоторым ” пробным “ зарядом. “Пробный “ заряд должен быть точечным.

Исследуем с помощью точечного “пробного” заряда q поле, создаваемое точечным зарядом .

Поместим заряд в точку, находящуюся на расстоянии r от заряда q.

Тогда, согласно закону Кулона, на заряд q будет действовать сила .

Из этого выражения видно, что сила действующая на заряд q зависит от величин, определяющих поле ( и r), а также и от величины самого "пробного"заряда q. Если помещать в одну и ту же точку пробные заряды различной величины q', q"..., то и силы F’,F’,….будут различны. Но отношение

F'/q'=F"/q"=….

будет постоянно для всех пробных зарядов и будет зависеть только от и r, определяющих поле в данной точке. Поэтому естественно принять это отношение в качестве величины, характеризующей электрическое поле.

(7)

Векторная величина носит название вектора напряженности электрического поля.

Если положить , то .

Следовательно, вектор напряженности электрического поля численно равен силе, действующей в данной точке на помещенный в нее "пробный" единичный положительный точечный заряд.

Направление напряженности совпадает с направлением силы действующей на положительный заряд.

Формула (7) является справедливой для любой совокупности зарядов. Подставляя в (7) выражение для силы взаимодействия между двумя точечными зарядами мы получим выражение для напряженности поля точечного заряда.

СИ

За единицу напряженности электрического поля принимается напряженность в такой точке, в которой на заряд равный единице действует сила, величина которой также единица.

СИ [E]= 1Н/1к=1в/м

Если электрическое поле создается не одним, а несколькими зарядами , то это поле будет действовать на пробный заряд q, помещенный в некоторой точке поля, с результирующей силой F равной векторной сумме сил , с которыми на пробный заряд действует каждый из зарядов системы в отдельности:

,

где

представляет собой вектор напряженности электрического поля, создаваемого всей системой зарядов.

Таким образом, вектор напряженности электрического поля системы зарядов равен геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

Это утверждение носит название принципа суперпозиции (наложения) электрических полей. Принцип суперпозиции позволяет вычислить напряженность поля любой системы зарядов.Разбивая протяженные заряды на достаточно малые доли dq, любую систему зарядов можно свести к совокупности точечных зарядов. Напряженность поля создаваемого каждым из этих зарядов вычисляются по формулам для точечного заряда и затем все напряженности геометрически складываются.

Опасность может грозить непосредственно человеку, воздействуя на его биологию — например, как у Г. Гуревича в "Функции Шорина". При скорости, близкой к световой, начинают рассогласовываться ритмы организма, что ведет к серьезным заболеваниям. Или же катастрофа может затрагивать жизненно важные потребности человека: в результате ЧП экипажу вдруг не хватает воды, воздуха, пищи. Словом — повреждена система жизнеобеспечения. Выход из подобных положений прост — если можно, уйти от источника опасности, а необходимое добыть "на стороне" или сократить потребление до минимума. Из множества произведений приведем в качестве примера рассказ Т. Годвина "Неумолимое уравнение", где уменьшать приходится... численность экипажа. Вот еще сюжет: на лунной орбитальной станции метеорит пробил резервуар с кислородом. Осталось его всего на 140 часов. В остальном (пища, вода) космонавты недостатка не испытывают. Даже при наиболее благоприятных обстоятельствах помощь придет слишком поздно — через 280 часов. Но на одного человека воздуха хватит вполне. Космонавты решают бросить жребий; проигравший должен будет совершить самоубийство. Но тут начинаются разногласия, вспыхивает ссора: трактуя результаты первой и последующих жеребьевок, они никак не могут прийти к общему мнению — кто из них должен совершить суицид. Каждый обвиняет другого в жульничестве, в замыслах убийства. Страсти накаляются... И только когда было уже почти поздно, бортовой компьютер предложил решение, которое сохранит жизнь обоим.

На станции солидный запас воды, энергии тоже достаточно. Электролизом воды, разложением аш-два-о можно добыть необходимое количество кислорода. (С. Лем, пьеса "Лунная ночь"). Но иногда, проявив выдержку и смекалку, герои благополучно уходят от грозящей им опасности. Если присмотреться, каждая такая ситуация — задача на изобретательность, на нестандартное мышление. Попробуйте поставить себя на место героев, попавших в критическое положение. Как бы вы поступили, случись это с вами?

Вот, например...

Пример

В рассказе Т. Годвина с примечательным названием "Необходимость — мать изобретения" астронавты высадились на планете земного типа: есть вода, воздух, пища — словом, скафандры не нужны. Но на корабле взрывается двигатель, они становятся пленниками планеты. Проявив чудеса изобретательности, герои рассказа открывают явление антигравитации, их новый "двигатель" развивает колоссальную мощность и способен поднять 10 в 30-й степени таких кораблей. Итак, двигатель есть, но вот обшивка звездолета напоминает решето. Выйти на таком корабле в космос равносильно самоубийству. Радиосигнал не доходит — слишком далеко. А звезда, вокруг которой обращается планета, вот-вот вспыхнет сверхновой. Ни материалов, ни времени на ремонт корпуса нет. Лететь надо, лететь не на чем. Где же выход? Что бы вы посоветовали героям?

Оставим эту ситуацию для самостоятельных размышлений.

Дата добавления: 2015-05-07