Учебник
для 8
класса
средней
школы
Утверждено
Государственны м
комитетом
СССР по народному
образованию
10-е издание,
переработанное
и дополненное
А. В. ПЕРЫШКИН Н. А. РОДИНА
ФИЗИКА
Тепловые явле¬
ния
Электромагнит¬
ные явления
Изменение агре¬
гатных состоя¬
ний вещества
Световые явле¬
ния
Электрические
явления
Приложение
МОСКВА
« ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1989

ББК 22.3я72
П27
Условные обозначения:
? вопросы
д упражнения
□ задания
Бережно обращаясь с этой книгой, вы проявите заботу о тех, кто будет учиться по ней
после вас, и уважение к труду сотен людей, принимавших участие в ее создании.
Продлив жизнь учебника на несколько лет, вы поможете сохранить лесные богатства
нашей Родины.
Перышкин А. В., Родина Н. А.
П27 Физика: Учеб. для 8 кл. сред. шк.— 10-е изд., перераб. и доп.— М.:
Просвещение, 1989.—191 с.: ил.
ISBN 5-09-001307-1
9-е издание выходило в 1987 г. под названием Физика: Учеб. для б—7 кл. сред. шк.
4306021100— 264
П —103(03) _Г~89	инф. письмо —89, № 100	ББК	22.3я72
ISBN 5-09-001307-1	(g) Издательство «Просвещение», 1989

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
1. Тепловое движение
2. Внутренняя энергия
3. Способы изменения внутренней
энергии тела
4. Теплопроводность
5. Конвекция
6. Излучение
7. Примеры теплопередачи в при¬
роде и технике
8. Количество теплоты. Единицы
количества теплоты
9.	Удельная теплоемкость
10. Расчет количества теплоты,
необходимого для нагревания
тела или выделяемого им при
охлаждении
11. Энергия топлива. Удельная
теплота сгорания топлива
12. Закон сохранения и превра¬
щения энергии в механиче¬
ских и тепловых процессах
Мы знаем, что тела состоят из молекул. Молекулы
находятся в непрерывном движении. Движение каждой
отдельной молекулы — движение механическое. Можно
определить пройденный путь и среднюю скорость дви¬
жения отдельной молекулы. Можно представить, как
она сталкивается с другими молекулами тела. На ри¬
сунке 1 изображены траектории движения микроскопи¬
ческих частиц краски, растворенной в воде, увеличенные
в миллионы раз. Частицы движутся вследствие ударов
молекул воды. Видно, какой сложной является траекто¬
рия частиц, а значит, и молекул.
Движение всех вместе взятых молекул — еще более
сложное движение. Вспомним, что в объеме 1 см3 воды
1. ТЕПЛОВОЕ
ДВИЖЕНИЕ
1*
Рис. 1
3

содержится примерно -3#34 • 1028 молекул и каждая мо¬
лекула движется по очень сложной траектории. Трудно
представить себе картину этого общего движения молекул
тела. Миллиарды миллиардов маленьких частиц газа
движутся с большими скоростями в разных направле¬
ниях, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда,
отчего меняются их скорости, и снова движутся до сле¬
дующего столкновения.
Мы знаем, что со скоростью движения молекул тела
связана его температура. Поэтому беспорядочное дви¬
жение частиц, из которых состоят тела, называют тепло¬
вым движением. Тепловое движение отличается от меха¬
нического тем, что в нем участвует очень много частиц
и каждая движется беспорядочно.
Частицы газов, например, беспорядочно движутся
с разными скоростями по всему объему газа, постоянно
испытывая соударения, в твердых телах тепловое дви¬
жение состоит в беспорядочных колебаниях частиц около
своих положений равновесия.
Знание о внутреннем строении вещества и о тепловом
движении позволяет объяснять тепловые явления.
1. Что мы знаем о движении одной моле-	чему беспорядочное движение молекул назы-
Г кулы тела? 2- Почему общее движение мо- вают тепловым движением? 4. Приведите при-
лекул тела является очень сложным? 3. По- меры тепловых явлений.
2.	внутренняя	Мы	знаем,	что	существует	два	вида механической
энергия	энергии:	потенциальная и кинетическая.
Потенциальной называют энергию, которая опреде¬
ляется взаимным положением взаимодействующих тел
или частей одного и того же тела (см. «Физика-7»).
Например, потенциальной энергией обладают камень,
поднятый над Землей, сжатая или растянутая пружина.
Кинетической энергией обладают движущиеся тела:
текущая вода, ветер, катящийся мяч, летящая пуля.
Кинетическая энергия зависит от массы движущегося
тела и от его скорости.
Потенциальная и кинетическая энергии могут превра¬
щаться друг в друга. Примеры такого превращения энер¬
гии были приведены в учебнике «Физика-7».
4

Рассмотрим еще один пример превращения энергии.
На свинцовой плите лежит свинцовый шар. Поднимем
его вверх и отпустим (рис. 2). Когда мы подняли шар,
то сообщили ему потенциальную энергию. При падении
шара она уменьшается, так как шар опускается все ниже
и ниже. Зато постепенно увеличивается кинетическая
энергия шара, так как увеличивается его скорость. Про¬
исходит превращение потенциальной энергии тела в кине¬
тическую. Но вот шар ударился о свинцовую плиту и
остановился (рис. 3). И кинетическая, и потенциальная
энергии его относительно плиты в этот момент будут
равны нулю.
Означает ли это, что энергия, которой обладал до
этого шар, бесследно исчезла? Нет, не означает. Рассмат¬
ривая шар и плиту после удара, мы заметим, что их
состояние изменилось: шар немного сплющился и на
плите образовалась небольшая вмятина, т. е. шар и плита
при ударе деформировались. Измерив сразу же после
удара температуру шара и плиты (а это можно сделать),
мы обнаружим, что они нагрелись.	\
Но мы уже знаем, что при нагревании тела увеличи¬
вается средняя скорость движения молекул, я следова¬
тельно, увеличивается их средняя кинетическая энергия.
Молекулы обладают также и потенциальной энергией:
ведь они взаимодействуют друг с другом — притягива¬
ются, а при очень тесном сближении отталкиваются.
При деформации же тела изменяется .взаимное распо¬
ложение его молекул, поэтому изменяется и их потен¬
циальная энергия. Итак, при соударении изменились
и кинетическая, и потенциальная энергии молекул
свинца. Таким образом, механическая энергия, которой
обладал в начале опыта шар, не исчезла, она перешла
в энергию молекул.
Энергию движения и взаимодействия частиц, из ко¬
торых состоит тело, называют внутренней энергией тела.
Теперь мы узнали, что, кроме механической энергии,
существует еще один вид энергии — внутренняя.
Внутренняя энергия тела не зависит ни от механи¬
ческого движения тела, ни от положения этого тела
относительно других тел. Имея всегда какой-то запас
внутренней энергии, тело одновременно может обладать

механической энергией. Например, летящий на некоторой
высоте над землей самолет, кроме внутренней энергии,
обладает еще механической энергией — потенциальной
и кинетической.
Кинетическая и потенциальная энергии одной моле¬
кулы очень малы, так как мала масса молекулы. Но
молекул в теле очень много, поэтому внутренняя энергия
тела, равная сумме энергий всех молекул, достаточно
велика.
Так, кинетическая энергия одной молекулы
водорода при комнатной температурю равна
тических энергий всех молекул водорода, содержа¬
щихся в 1 м3 при тех же условиях, равна 140 ООО Дж,—
это уже значительное число. Если поднять на высоту
3 м громадный ковочный молот массой 5 т, то его по¬
тенциальная энергия будет составлять тоже около
140 ООО Дж. Но потенциальную энергию молота легче
Л
использовать, чем внутреннюю энергию 1 м водорода.
Достаточно отпустить молот, и, падая на деталь, он
совершит работу:	его потенциальная энергия будет
использована.
Но не так просто и не всегда возможно использовать
внутреннюю энергию тела. Этому вопросу уделяют боль¬
шое внимание в науке. Успехи техники во многом свя¬
заны с тем, насколько человечество научилось исполь¬
зовать внутреннюю энергию тел.
К внутренней энергии относят также и ту энергию,
которую называют атомной энергией. При изучении теп¬
ловых явлений учитывают только энергию молекул,
потому что она главным образом изменяется в этих явле¬
ниях. Поэтому в дальнейшем, говоря о внутренней энер¬
гии тела, мы будем понимать под ней кинетическую
энергию теплового движения и потенциальную энергию
взаимодействия молекул тела.
0,000 000 000 000 000 000 005 Дж
Дж, или
Расчеты показывают, что сумма кине-
?
1. Какие превращения энергии происходят при	ская энергия шара при ударе о плиту? 4.	Какую
подъеме шара и при его падении? 2. Как	энергию называют внутренней энергией тела?
изменяется состояние свинцового шара и	5. Зависит ли внутренняя энергия тела	от его
свинцовой плиты в результате их соударения?	движения и положения относительно	других
3.	В какую энергию превращается механиче-	тел?
6

Внутренняя энергия тела не является какой-то по¬
стоянной величиной: у одного и того же тела она может
изменяться. При повышении температуры внутренняя
энергия тела увеличивается, так как увеличивается сред¬
няя скорость, а значит, и кинетическая энергия молекул
этого тела. С понижением температуры внутренняя энер¬
гия тела уменьшается. Таким образом, внутренняя энер¬
гия тела изменяется при изменении скорости движения
его молекул. Какими же способами можно увеличить
или уменьшить эту скорость? Обратимся к опыту.
На подставке (рис. 4) укреплена тонкостенная латун¬
ная трубка, в которую налито немного эфира, трубка
плотно закрыта пробкой. Трубку обвивают веревкой и
быстро двигают веревку то в одну, то в другую сторону.
Через некоторое время эфир закипит и пар вытолкнет
пробку. Этот опыт показывает, что внутренняя энергия
эфира увеличилась, так как он нагрелся и даже закипел.
Увеличение внутренней энергии произошло за счет ра¬
боты, совершенной при натирании трубки веревкой.
Тела нагреваются также при ударах, разгибании и
сгибании, вообще при деформации. Во всех этих случаях
за счет совершенной работы увеличивается внутренняя
энергия тел.
Итак, внутреннюю энергию тела можно увеличить,
совершая над телом работу. Если же работу совершает
само тело, то его внутренняя энергия уменьшается. Это
можно наблюдать на следующем опыте.
Берут толстостенный стеклянный сосуд, закрытый
пробкой. Через специальное отверстие в сосуд накачи¬
вают воздух, в котором содержится водяной пар. Через
некоторое время пробка выскакивает из сосуда (рис. 5).
В тот момент, когда пробка выскакивает, в сосуде появ¬
ляется туман. Появление тумана означает, что воздух
в сосуде стал холоднее (вспомните, что и на улице туман
появляется во время похолодания), следовательно, его
внутренняя энергия уменьшилась. Объясняется это тем,
что находящийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая
пробку, совершает работу. Эту работу он совершает за
счет своей внутренней энергии, которая при этом умень¬
шается. Об уменьшении энергии мы судим по охлажде¬
нию воздуха в сосуде.
3. СПОСОБЫ
ИЗМЕНЕНИЯ
ВНУТРЕННЕЙ
ЭНЕРГИИ ТЕЛА

Внутреннюю энергию тела можно изменить и другим
способом, без совершения работы. Известно, что чайник
с водой, стоящий на плите, металлическая ложка, опу¬
щенная в стакан с горячей водой, печь, в которой раз¬
веден огонь, крыша дома, освещаемая солнцем, нагре¬
ваются. Во всех случаях повышается температура тел,
а значит, увеличивается и их внутренняя энергия.
Как объяснить увеличение внутренней энергии тел
в указанных случаях?
Как, например, нагревается холодная металлическая
ложка, опущенная в горячую воду? Сначала скорость
и кинетическая энергия молекул горячей воды больше
скорости ц кинетической энергии частиц холодного ме¬
талла. В тех местах, где ложка соприкасается с водой,
молекулы горячей воды передают часть своей кинети¬
ческой энергии частицам холодного металла. Поэтому
скорость и энергия молекул воды в среднем уменьша¬
ется, а скорость и энергия частиц металла увеличива¬
ется: температура воды уменьшается, а температура
ложки увеличивается — температуры их постепенно вы¬
равниваются. С уменьшением кинетической энергии мо¬
лекул воды уменьшается и внутренняя энергия всей
воды, находящейся в стакане, а внутренняя энергия
ложки увеличивается.
Процесс изменения внутренней энергии без соверше¬
ния работы над телом или самим телом называется
теплопередачей.
Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить
двумя способами:	совершением механической работы
или теплопередачей.
Когда тело уже нагрето, мы не можем указать, каким
из двух способов это было сделано. Так, держа в руках
нагретую стальную спицу, мы не можем сказать, каким
способом ее нагрели — натирая спицу или помещая ее
в пламя.
f\ 1. Пользуясь рисунком 4, расскажите, как
С изменяется внутренняя энергия тела, когда
над ним совершают работу. 2. Опишите опыт,
показывающий, что за счет внутренней энер¬
гии тело может совершить работу. 3. Приве¬
дите примеры увеличения внутренней энергии
тела способом теплопередачи. 4- Объясните
на основе молекулярного строения вещества
нагревание ложки, опущенной в горячую воду.
5.	Что такое теплопередача? 6- Какими двумя
способами можно изменить внутреннюю
энергию тела?
8

Задание 1
Положите пятикопеечную монету на лист
фанеры или деревянную доску. Прижмите
монету к доске и двигайте ее быстро то
в одну, то в другую сторону. Заметьте, сколь¬
ко раз надо передвинуть монету, чтобы она
стала теплой, горячей. Сделайте вывод о
связи между выполненной работой и увели¬
чением внутренней энергии тела.
Внутренняя энергия, как и всякий иной вид энергии,
может передаваться от одного тела к другому. Мы уже
рассмотрели один из примеров такой передачи — пере¬
дачу энергии от горячей воды к холодной ложке. Но
энергия в этом случае передавалась и по самой ложке —
от ее нагретого конца к холодному.
Перенос энергии от более нагретых участков тела к
менее нагретым в результате теплового движения и вза¬
имодействия частиц называется теплопроводностью.
Теплопроводность можно показать на следующем
опыте. Закрепляют один конец толстой медной проволоки
в штативе, а к проволоке прикрепляют воском несколько
гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца
проволоки в пламени спиртовки воск плавится и гвоздики
постепенно отпадают от проволоки. Сначала отпадут те,
которые расположены ближе к пламени, затем по очереди
все остальные.
Как происходит передача энергии по проволоке?
Сначала увеличиваются скорости колебательного дви¬
жения частиц металла в том конце проволоки, который
ближе к пламени. Температура этого конца повышается.
В результате взаимодействия увеличивается скорость
4. ТЕПЛОПРОВОД¬
НОСТЬ
9

Рис. 7
движения соседних частиц, т. е. повышается температура
следующей части проволоки. Затем увеличивается ско¬
рость колебаний следующих частиц и т. д. При этом
очень важно заметить, что при теплопроводности само
вещество не перемещается от одного конца тела к другому.
Различные вещества имеют разную теплопроводность.
В этом можно убедиться на опыте, взяв стержни из
разных металлов (рис. 7). И из жизненного опыта мы
знаем, что одни вещества имеют большую теплопровод¬
ность, чем другие. Железный гвоздь, например, нельзя
долго нагревать, держа в руке, а горящую спичку можно
держать до тех пор, пока пламя не коснется руки.
Большую теплопроводность имеют металлы, особенно
серебро и медь.
У жидкостей, за исключением расплавленных метал¬
лов, например ртути, теплопроводность невелика. У газов
теплопроводность еще меньше, так как молекулы их
находятся относительно далеко друг от друга. Соударения
молекул происходят поэтому реже, и энергия от одних
молекул к другим передается медленнее.
Шерсть, пух, мех и другие пористые тела между
своими волокнами содержат воздух и поэтому обладают
плохой теплопроводностью, они защищают тело живот¬
ных от охлаждения. Защищает животных от охлаждения
и жировой слой, который имеется у водоплавающих
птиц, у китов, моржей, тюленей.
Очень малую теплопроводность имеет сильно разре¬
женный газ. Объясняется это тем, что теплопроводность,
т. е. перенос энергии от одной части тела к другой,
осуществляют молекулы или другие частицы; следова-
10

тельно, там, где частиц очень мало, теплопроводность
также очень мала.
Вещества с малой теплопроводностью применяют
там, где нужно предохранить тело от охлаждения или
нагревания. Например, кирпичные стены хорошо предо¬
храняют воздух в комнате от охлаждения. Погреб обкла¬
дывают соломой, опилками, землей, которые обладают
плохой теплопроводностью и потому предохраняют про¬
дукты, находящиеся в погребе, от нагревания. Для этого
же между двойными стенками холодильных камер про¬
кладывают пористые тела (войлок, стекловату и др.).
1.	На каком опыте можно наблюдать пере¬
дачу внутренней энергии твердым телом?
2- Как происходит передача энергии по ме¬
таллической проволоке? 3. Объясните опыт
(рис. 7), показывающий, что теплопроводность
меди больше, чем теплопроводность стали.
4. Какие вещества имеют наибольшую и
наименьшую теплопроводность? Где их при¬
меняют? 5. Почему мех, пух, перья на теле
животных, а также одежда человека защи¬
щают от холода? Как предохраняют продукты
питания от нагревания?
^ Упражнение 1
1. Почему глубокий рыхлый снег предохра¬
няет озимые хлеба от вымерзания?
2. Подсчитано, что теплопроводность сосно¬
вых досок в 3,7 раза больше, чем сосновых
опилок, теплопроводность льда в 21,5 раза
больше, чем свежевыпавшего снега (снег
состоит из мелких кристалликов льда). Чем
объяснить такую разницу?
3. Почему выражение «шуба греет» неверно?
4. Ножницы и карандаш, лежащие на столе,
►
имеют одинаковую температуру. Почему же -
на ощупь ножницы кажутся холоднее?
Жидкости и газы обычно нагревают снизу. Чайник	5.	КОНВЕКЦИЯ
с водой ставят на огонь, радиаторы отопления помещают
под окнами около пола. Случайно ли это?
Поместив руку над горячей плитой или над горящей
лампой, мы почувствуем, что от плиты или лампы вверх
поднимаются теплые струи воздуха. Эти струи могут
даже вращать небольшую бумажную вертушку, поме¬
щенную над лампой (рис. 8). Здесь мы наблюдаем иной
вид теплопередачи, который называют конвекцией (от
лат. слова конвекцио — перенесение).
При конвекции энергия переносится самими струями
газа или жидкости. Воздух, который соприкасается с
плитой или лампой, нагревается от ее поверхности и
расширяется. Плотность расширившегося воздуха мень-
11

ше, чем плотность холодного, и поэтому слой теплого
воздуха всплывает в холодном воздухе. Ведь архимедова
сила, действующая на теплый воздух со стороны холод¬
ного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, действую¬
щая на теплый воздух, направленная вниз. Затем прогре¬
вается и начинает двигаться вверх следующий слой
холодного воздуха и т. д.
Точно так же переносится энергия и при нагревании
жидкости. Чтобы заметить перемещение слоев жидкости
при нагревании, опускают на дно стеклянной колбы
кристаллик красящего вещества, например марганцово¬
кислого калия, и ставят колбу на огонь. Замечают, что
. нагретые нижние слои воды, окрашенные марганцово¬
кислым калием в фиолетовый цвет, выталкиваются хо¬
лодной водой и поднимаются вверх (рис. 9). Благодаря
такому движению вся вода равномерно прогревается.
Здесь, как и в газе, энергия переносится с одного места
на другое с потоками вещества — воды.
Конвекция происходит в наших жилых комнатах
(рис. 10), благодаря чему воздух в них нагревается.
Благодаря конвекции воздух вблизи потолка комнаты
теплее, чем вблизи пола. Это можно проверить, помещая
комнатный термометр в верхнюю и нижнюю части ком¬
наты.
Рис. 10
12

Мы рассмотрели конвекцию, которая является естест¬
венной, или свободной. Если же неравномерно нагретую
жидкость (или газ) перемешивать насосом или мешалкой,
то произойдет вынужденная конвекция.
Теперь можно ответить на вопрос, поставленный
в начале этого параграфа: почему жидкости и газы
нагревают, как правило, снизу? Попробуем сверху про¬
греть воду, налитую в пробирку. Верхний слой воды
закипит, а нижние слои останутся холодными. (Если
на дно пробирки поместить кусочки льда (рис. 11), то
они даже не растают.) Почему? При таком способе нагре¬
вания не происходит конвекция, ведь нагретые слои
воды не могут опуститься ниже холодных, более тяжелых
слоев. Но вода может прогреться благодаря теплопро¬
водности, однако, как видно из этого опыта, теплопро¬
водность воды мала, и пришлось бы очень долго ждать,
пока вода прогреется. Точно так же можно объяснить,
почему не прогревается воздух в пробирке, если его
нагревать сверху (рис. 12).
Опыты, изображенные на рисунках 11 и 12, не толь-
4
ко показывают, что жидкости и газы следует нагревать
снизу; эти опыты подтверждают, что теплопроводность
жидкостей и газов мала.
В твердых телах конвекция происходить не может.
Вспомним, что каждая частица кристаллического тела
лишь колеблется около одной точки, удерживаемая силь¬
ным взаимным притяжением с другими частицами.
Поэтому при нагревании твердого тела в нем не могут
образовываться потоки вещества. Повседневный опыт
подтверждает это. В твердых телах энергия передается
теплопроводностью.
Рис. 11
Рис. 12
1.	Опишите опыт, показывающий, что воздух
над нагретой лампой перемещается. 2. Объ¬
ясните, как и почему происходит перемеще¬
ние воздуха над нагретой лампой. 3. Объясни¬
те, как происходит нагревание воды в колбе,
поставленной на огонь. 4. В чем состоит явле¬
ние конвекции? 5. Чем отличается естествен¬
ная конвекция от вынужденной? 6. Почему
жидкости и газы нагревают снизу? 7. Почему
конвекция невозможна в твердых телах?
Упражнение 2
1-	Почему подвал — самое холодное место
в доме?
2.	Почему форточки для проветривания ком¬
нат помещают в верхней части окна, а ра¬
диаторы под окном?
3. Каким способом охлаждается воздух в
комнате зимой при открытой форточке?
13

6. ИЗЛУЧЕНИЕ
Рис. 13
Сидя около костра, мы согреваемся, чувствуем, как
передается тепло от костра нашему телу. Между пламе¬
нем костра и нашим телом находится воздух, а он, как
известно, имеет малую теплопроводность. Значит, энергия
передается нашему телу не за счет теплопроводности.
Но и конвекцией объяснить передачу тепла в этом случае
тоже нельзя, так как конвекционные потоки всегда на¬
правлены вверх. Следовательно, существует еще один
вид теплопередачи. Ознакомимся с ним на опыте.
Возьмем теплоприемник — прибор, представляющий
собой плоскую круглую коробку, одна сторона которой
отполирована, как зеркало, а другая покрыта черной
матовой краской. Внутри коробки находится воздух,
который может выходить через отверстие в теплоприем-
нике. Соединим теплоприемник с жидкостным маномет¬
ром (рис. 13) и поднесем к теплоприемнику сбоку электри¬
ческую плитку или кусок металла, нагретый до высокой
температуры. Мы заметим, что столбик жидкости в мано¬
метре переместится. Очевидно, воздух в теплоприемнике
нагрелся и расширился. Нагревание воздуха в тепло¬
приемнике можно объяснить лишь передачей ему энергии
от нагретого тела. Как передавалась энергия в этом слу¬
чае? Ясно, что не теплопроводностью, так как между
нагретым телом и теплоприемником находится воздух,
обладающий малой теплопроводностью. Не было здесь
и конвекции — ведь теплоприемник расположен не над
нагретым телом, а рядом с ним. Следовательно, энергия
передавалась от нагретого тела теплоприемнику иным
видом теплопередачи. Этот вид теплопередачи называют
излучением.
Передача энергии излучением отличается от других
видов теплопередачи тем, что она может осуществляться
в полном вакууме. Излучением передается на Землю
и солнечная энергия.
Излучают энергию все тела при любой температуре,
и сильно, и слабо нагретые: тело человека, печь, электри¬
ческая лампа. Но чем выше температура тела, тем больше
энергии передает оно путем излучения.
Излучение, распространяясь от тела, падает на другие
тела. При этом энергия излучения частично отражается,
а частично поглощается телами, превращаясь в их внут¬
14

реннюю энергию, вследствие чего они нагреваются. Тела
нагреваются по-разному, в зависимости от состояния
поверхности.
Если теплоприемник (см. рис. 13) повернуть к нагре¬
тому телу сначала черной, а потом блестящей стороной,
то столбик жидкости в трубке манометра будет переме¬
щаться в первом случае на большее расстояние, чем во
втором. Это показывает, что тела с темной поверхностью
лучше поглощают энергию и сильнее нагреваются. Ока¬
зывается, что тела с темной поверхностью и быстрее
охлаждаются путем излучения. Например, в светлом
чайнике горячая вода дольше не остывает, чем в темном.
Способность тел по-разному поглощать энергию излу¬
чения используется человеком. Например, воздушные
шары и крылья самолетов красят серебристой краской,
чтобы они не нагревались солнцем. Если же нужно
использовать солнечную энергию, например, для нагре¬
вания некоторых приборов, установленных на искусствен¬
ных спутниках Земли, то эти части окрашивают в темный
цвет.
1.	Как устроен теплоприемник? 2. Как на
• опыте показать передачу энергии излучением?
3. Какие тела лучше и какие хуже поглощают
Упражнение 3
1.	Летом воздух в здании нагревается, полу¬
чая энергию различными способами: через
стены, через открытое окно, в которое входит
теплый воздух, через стекло, которое про¬
пускает солнечную энергию. С каким видом
теплопередач мы имеем дело в каждом
случае?
энергию излучения? 4. Как учитывает человек
на практике различную способность тел погло¬
щать энергию излучения?
2. Приведите примеры, показывающие, что
тела с темной поверхностью больше нагре¬
ваются излучением, чем со светлой.
3. Почему можно утверждать, что от Солнца
к Земле энергия не может передаваться кон¬
векцией и теплопроводностью? Каким спосо¬
бом она передается?
1.	Ветры. Все ветры в атмосфере представляют собой
конвекционные потоки огромного масштаба.
Конвекцией объясняются, например, ветры бризы,
возникающие на берегах морей. В летние дни суша про¬
гревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух
над сушей нагревается больше, чем над водой, его плот¬
ность уменьшается и давление становится меньше давле-
7. ПРИМЕРЫ
ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
В ПРИРОДЕ
И ТЕХНИКЕ
15

ния более холодного воздуха над морем. В результате,
как в сообщающихся сосудах, холодный воздух по низу
с моря перемещается к берегу — дует ветер. Это и есть
дневной бриз. Ночью вода охлаждается медленнее, чем
суша, и над сушей воздух становится более холодным,
чем над водой. Образуется ночной бриз — движение
холодного воздуха от суши к морю.
2. Тяга. Мы знаем, что без притока свежего воздуха
горение топлива невозможно. Если в топку, в печь, в трубу
самовара не будет поступать воздух, то горение топлива
прекратится. Обычно используют естественный приток
воздуха — тягу. Для создания тяги над топкой, например
в котельных установках фабрик, заводов, электростан¬
ций, устанавливают трубу. При горении топлива воздух
в ней нагревается. Как мы уже знаем, плотность воздуха
при этом уменьшается. Значит, давление воздуха, нахо¬
дящегося в топке и трубе, становится меньше давления
наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холод¬
ный воздух поступает в топку, а теплый поднимается
вверх — образуется тяга. На рисунке 14 изображена
установка опыта, поясняющего образование тяги.
Чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше
разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе.
Поэтому тяга усиливается при увеличении высоты трубы.
3. Отопление и охлаждение жилых помещений. Жи¬
тели стран, расположенных в умеренных и холодных
поясах Земли, вынуждены обогревать свое жилище.
,>В странах, расположенных в тропических и субтропи¬
ческих поясах, температура воздуха даже в январе дости¬
гает -)- 20 и -(-30оС. Здесь применяют устройства, охлаж¬
дающие воздух в помещениях. И нагревание, и охлажде¬
ние воздуха в помещениях основано на конвекции.
Охлаждающие устройства целесообразно располагать
наверху, ближе к потолку, чтобы осуществлялась естест¬
венная конвекция. Ведь холодный воздух имеет плот¬
ность большую, чем теплый, и поэтому будет опускаться.
Обогревательные приборы (очаги, плиты) располагают
внизу. Во многих современных больших домах устраива¬
ют водяное отопление. Циркуляция воды в нем и прогре¬
вание воздуха в помещении происходят за счет кон¬
векции.

Если установка для обогревания здания находится
в нем самом, то в подвальном этаже устанавливают котел,
в котором нагревают воду. По вертикальной трубе, отхо¬
дящей от котла, горячая вода поднимается в бак, который
обычно помещают на чердаке дома (рис. 15). От бака
проводят систему распределительных труб, по которым
вода проходит в радиаторы, устанавливаемые на всех
этажах, она отдает им свое тепло и возвращается в котел,
где снова подогревается. Так происходит естественная
циркуляция воды — конвекция.
В больших зданиях используются более сложные
установки. Горячая вода подается сразу в несколько
зданий из котла, установленного в специальном поме¬
щении. Воду гонят в здания при помощи насосов, т. е.
создают искусственную (принудительную) конвекцию.
4.	Теплопередача и растительный мир. Температура
нижнего слоя воздуха и поверхностного слоя почвы
имеет большое значение для развития растений.
В прилегающем к Земле слое воздуха и верхнем слое
почвы происходит изменение температуры. Днем почва
поглощает энергию и нагревается, ночью, наоборот,
охлаждается. На ее нагревание и охлаждение влияет
присутствие растительности. Так, темная, вспаханная
почва сильнее нагревается излучением, но быстрее и
охлаждается,, чем почва, покрытая растительностью.
На теплообмен между почвой и воздухом влияет
также погода. В ясные, безоблачные ночи почва сильно
охлаждается — излучение от почвы беспрепятственно
уходит в пространство. В такие ночи ранней весной воз¬
можны заморозки на почве. Если же погода облачная,
то облака закрывают Землю и играют роль своеобразных
экранов, защищающих почву от потери энергии путем
излучения.
Одним из средств повышения температуры участка
почвы и припочвенного воздуха служат теплицы, которые
позволяют полнее использовать излучение Солнца. Уча¬
сток почвы покрывают стеклянными рамами или прозрач¬
ными пленками. Стекло хорошо пропускает видимое
солнечное излучение, которое, попадая на темную почву,
нагревает ее, но хуже пропускает невидимое излучение,
испускаемое нагретой поверхностью Земли. Кроме того,
Рис. 16
Рис. 17
17

стекло (или пленка) препятствует движению теплого
воздуха вверх, т. е. осуществлению конвекции. Таким
образом, стекла теплиц действуют как «ловушка» энер¬
гии. Внутри теплиц температура выше, чем на незащи¬
щенном грунте, примерно на 10 °С.
5.	Термос. Теплопередача от более нагретого тела
к более холодному приводит к выравниванию их темпе¬
ратур. Поэтому если в комнату внести, например, горя¬
чий чайник, то он остынет. Часть его внутренней энергии
перейдет к окружающим телам. Чтобы помешать телу
остывать или нагреваться, нужно уменьшить теплопере¬
дачу. При этом стремятся сделать так, чтобы энергия не
передавалась ни одним из трех видов теплопередачи:
конвекцией, теплопроводностью и излучением.
Чтобы сохранить горячей воду, пищу или предохра¬
нить лед или мороженое от таяния, пользуются термо¬
сом (рис. 16).
На рисунке 17 показано устройство термоса для жид¬
костей. Он состоит из стеклянного сосуда 4 с двойными
стенками. Внутренняя поверхность стенок покрыта бле¬
стящим металлическим слоем, а из пространства между
стенками сосуда выкачан воздух. Лишенное воздуха
пространство между стенками не проводит тепло, блестя¬
щий слой, вследствие отражения, препятствует передаче
энергии излучением. Чтобы защитить стекло от повреж¬
дений, термос помещают в картонный или металлический
футляр 3. Сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футля¬
ра навинчивают колпачок 1.
Задание 2
1. Составьте самостоятельно вопросы к § 7
и ответьте на них.
А Упражнение 4
1. Для чего делают высокими заводские
трубы?
2. Почему зимой тяга в печных трубах больше,
чем летом? Ответ поясните.
3. Почему в металлических печных трубах
тяга меньше, чем в кирпичных трубах той же
высоты?
4. Обшивка космического корабля нагрева¬
ется от трения о воздух, а также солнечным
2.	Проделайте опыт, изображенный на рисун¬
ке 18, и объясните его.
излучением. Какая из причин нагревания
приобретает большее значение при увели¬
чении высоты полета? при уменьшении высо¬
ты? Ответ обоснуйте.
5.	Один из способов поддержания опреде¬
ленной температуры в космическом корабле
или спутнике заключается в том, что оболочку
спутника делают двойной и ее внутреннюю
полость заполняют газом (например, азотом).
Этот газ при помощи вентилятора заставляют
18

двигаться около тепловыделяющих приборов	приходится	пользоваться	вынужденной,	а	не
и переносить энергию к оболочке. Почему	свободной	конвекцией?
Повторите тему «Внутренняя энергия»
2.	Рассмотрите рисунки 6, 9 и 13. Найдите
в соответствующих им параграфах текст,
объясняющий эти рисунки, и прочитайте
его.
1.	Прочитайте § 2 и 3, ответьте на вопросы
к этим параграфам. На вопросы 3, 4 (§ 2) и
3, 5 (§ 3) ответьте письменно.
3.	Расскажите об особенностях каждого
из трех видов теплопередачи. Приведите при¬
меры каждого вида теплопередачи и объясни¬
те их.
4.	Как будет происходить конвекция воз¬
духа около куска льда, имеющего темпера¬
туру — 20°С?
В предыдущих параграфах мы рассмотрели различ¬
ные виды теплопередачи. При теплопередаче происходит
переход энергии от одних тел к другим путем теплопро¬
водности, излучения или конвекции.
Энергия, которую тело получает или теряет при тепло¬
передаче, называется количеством теплоты.
Название «количество теплоты» принято относить
к изменению внутренней энергии только путем тепло¬
передачи. Это название не применяют к изменению внут¬
ренней энергии, которую тело получает и отдает в про¬
цессе работы.
Чтобы научиться вычислять количество теплоты,
выясним, от каких величин оно зависит.
Если мы хотим подогреть воду в чайнике так, чтобы
она стала лишь теплой, то мы недолго нагреваем ее,
сообщая ей небольшое количество теплоты. А для того
чтобы вода стала горячей, передаем ей большее коли¬
чество теплоты. Следовательно, чем больше при нагре¬
вании изменяется температура воды, тем большее коли¬
чество теплоты надо ей передать. Конечно, при остыва¬
нии вода отдает окружающим ее телам тем большее
количество теплоты, чем больше изменилась ее темпе¬
ратура при охлаждении.
Но знать изменение температуры недостаточно, чтобы
судить о количестве теплоты, полученном телом при
нагревании или отданном при охлаждении. Раскаленный
утюг, до которого нельзя дотронуться, комнату не согреет,
а теплая печь или радиатор водяного отопления, темпе¬
ратура которых около 60 °С, передадут воздуху такое
8. КОЛИЧЕСТВО
ТЕПЛОТЫ.
ЕДИНИЦЫ
КОЛИЧЕСТВА
ТЕПЛОТЫ
19

количество теплоты, за счет которого его температура
заметно повысится.
Всем нам приходилось нагревать воду, и мы хорошо
знаем, что полный чайник воды требует для своего нагре¬
вания большего количества теплоты, чем тот же чайник,
налитый наполовину. Следовательно, количество теплоты,
необходимое для нагревания тело,, зависит от массы этого
тела: чем больше масса тела, тем большее количество
теплоты надо затратить, чтобы изменить его температуру
на одно и то же число градусов.
При остывании тело окружающим предметам пере¬
дает тем большее количество теплоты, чем больше его
масса. Так, чем больше секций содержит радиатор отопле¬
ния, тем лучше он обогревает комнату.
Будем нагревать на двух одинаковых горелках два
сосуда, содержащие первый — воду массой 400 г, вто¬
рой — растительное масло тоже массой 400 г. Таким
образом, массы нагреваемых жидкостей одинаковы
(рис. 19). Одинаковы и условия их нагревания, так как
сосуды получают энергию от одинаковых горелок. Раз¬
ница состоит лишь в том, что во втором сосуде вместо
400 г воды находится 400 г масла.
Термометры покажут, что во втором сосуде, где нахо¬
дится масло, нагревание происходит быстрее. Чтобы
температура воды сравнялась с температурой масла,
ей нужно передать добавочное количество теплоты.
Очевидно, что для одинакового изменения темпера¬
туры воды и масла одной и той же массы требуется
различное количество теплоты: для воды оно больше,
для масла меньше. Следовательно, количество теплоты,
необходимое для нагревания тела, зависит и от того,
из какого вещества состоит тело.
Итак, количество теплоты, необходимое для нагрева¬
ния тела (или выделяемое им при остывании), зависит
от рода вещества, из которого оно состоит, от массы
этого тела и от изменения его температуры.
Количеством теплоты, как было сказано, называют
Рис. 19
энергию, которую получает или теряет тело при тепло¬
передаче. Значит, единицей количества теплоты, как
любой энергии, является джоуль, используется также
1 кДж = 1(Ю0 Дж. и килоджоуль.
20

f\ 1. Что такое количество теплоты? К какому
* способу изменения внутренней энергии отно¬
сят это название? 2. Как зависит количество
теплоты от изменения температуры тела?
3.	Почему нельзя только по изменению тем¬
пературы тела судить о полученном им коли¬
честве теплоты? 4. Как зависит количество
теплоты от массы тела? 5. Опишите опыт,
показывающий, что количество теплоты зави¬
сит от рода вещества, из которого состоит
тело. 6. От чего зависит количество теплоты,
необходимое для нагревания тела? 7. Какими
единицами измеряют внутреннюю энергию
и количество теплоты?
Историческая справка
Для измерения количества теплоты с
давних времен применяли особую единицу —
калорию (от латинского слова к а л о р —
тепло, жар).
Калория — это количество теплоты, ко¬
торое необходимо передать 1 г воды для
нагревания ее на 1 °С. Ее краткое обозначе¬
ние: кал.
Можно сказать также, что калория — это
количество теплоты, которое теряет 1 г воды
при остывании на 1 °С.
Пользовались также более крупной еди¬
ницей количества теплоты — килокалорией:
1 ккал=1000 кал.
Между этими единицами и единицами
1 Дж и 1 кДж существуют соотношения:
1 кал = 4,19 Дж^4,2 Дж,
1 ккал = 4190 Дж^4200 Дж^4,2 кДж.
В § 8 мы выяснили, что количество теплоты, необ-	9. УДЕЛЬНАЯ
ходимое для нагревания тела, зависит от рода вещества, ТЕПЛОЕМКОСТЬ
из которого оно состоит. Так, например, чтобы увеличить
температуру воды массой 1 кг на 1°С, требуется коли¬
чество теплоты, равное 4200 Дж. Но если нагревать
другое вещество, например медь, тоже массой 1 кг и
изменить его температуру также на 1°С, то потребуется
уже другое количество теплоты, равное 400 Дж. Следо¬
вательно, каждое вещество массой 1 кг для изменения
его температуры на 1°С требует определенного количе¬
ства теплоты.
Физическая величина, показывающая, какое количе¬
ство теплоты требуется для изменения температуры ве¬
щества массой 1 кг на 1°С, называется удельной тепло¬
емкостью.
Удельную теплоемкость вещества обозначают бук¬
вой с. Единицей удельной теплоемкости вещества явля-
ется 1 —Й5Е—.
кг °С	кг°С
Например, удельная теплоемкость свинца равна
140	•	Это значит, что для нагревания свинца массой
1 кг на 1°С требуется количество теплоты, равное 140 Дж,
21

а при охлаждении 1 кг свинца на 1°С выделяется коли¬
чество теплоты, равное 140 Дж, т. е. при изменении тем¬
пературы свинца массой 1 кг на 1°С он поглощает или
выделяет количество теплоты, равное 140 Дж.
Таблица 1
Удельная теплоемкость некоторых веществ, ^—
кг°С
Золото
130
Железо
460
Масло под¬
Ртуть
140
Сталь
500
солнечное
1700
Свинец
140
Чугун
540
Лед
2100
Олово
230
Графит
750
Керосин
2100
Серебро
250
Стекло ла¬
Эфир
2350
Медь
400
бораторное
840
Дерево (дуб)
2400
Цинк
400
Кирпич
880
Спирт
2500
Латунь
400
Алюминий
920
Вода
4200
Удельная теплоемкость вещества в разных агрегатных
состояниях — твердом, жидком и газообразном — раз¬
личная. Например, удельная теплоемкость воды
4200 я- , а удельная теплоемкость льда 2100 Дж—;
кг-°С	кг-°С
алюминий в твердом состоянии имеет удельную теплоем¬
кость, равную 920	,	а в жидком 1080	.
кг-°С	кг-°С
Заметим, что вода имеет очень большую удельную
теплоемкость (см. табл. 1). Поэтому вода в морях и
океанах, нагреваясь летом, поглощает большое количест¬
во теплоты, и в тех местах, которые расположены близко
от больших водоемов, летом не бывает так жарко, как
в местах, удаленных от воды. Зимой вода остывает и
отдает большое количество теплоты, поэтому зима в этих
местах менее суровая. Именно благодаря большой удель¬
ной теплоемкости вода широко используется в системе
отопления (ею наполняют радиаторы), для охлаждения
тепловых двигателей, в быту и медицине, например в
грелках.
1.	Что показывает удельная теплоемкость	означает? 4. Почему близость водоемов влия-
• вещества? 2. Что является единицей удельной	ет на температуру воздуха? 5. Почему чаще
теплоемкости вещества? 3. Удельная тепло-	всего вода используется в системе отопления,
4 мп Дж ..	Аля охлаждения двигателей,
емкость свинца равна 140	.	Что	это
кг- °С
22

Мы узнали, от каких величин зависит количество
теплоты и какими единицами его измеряют.
Для подсчета количества теплоты нужно знать удель¬
ную теплоемкость вещества, из которого изготовлено
тело, массу этого тела и разность между его начальной
и конечной температурами.
Например, нужно подсчитать, какое количество теп¬
лоты получила при нагревании железная деталь массой
5 кг, если ее температура увеличилась от 20 до 620°С.
Удельная теплоемкость железа равна 460 —ж . Это
кг- С
означает, что для нагревания железа массой 1 кг на
1°С требуется 460 Дж.
Для нагревания железа массой 5 кг на 1°С потребу¬
ется в 5 раз больше количества теплоты, т. е. 460 Дж X
X 5=2300 Дж.
Для нагревания железа массой 5 кг на 600°С потре¬
буется еще в 600 раз больше количества теплоты, т. е.
2300 ДжХ 600 = 1380 000 Дж.
Итак, чтобы подсчитать количество теплоты, необхо¬
димое для нагревания тела или выделяемое им при
охлаждении, нужно удельную теплоемкость вещества
умножить на массу тела и на разность между большей
и меньшей его температурами.
Указанное правило можно записать в виде формулы,
введя следующие обозначения: Q — количество теплоты,
с — удельная теплоемкость вещества, т — масса тела,
t\ — начальная и U — конечная температуры тела. Тогда
Q=cm(t2 — t\).
Пример 1. В железный котел массой 10 кг налита
вода массой 20 кг. Какое количество теплоты нужно
передать котлу с водой для изменения их температуры
от 10 до 100 °С?
При решении задачи нужно учесть, что оба тела —
и котел, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними
происходит теплообмен, и их температуры можно считать
одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется
на 100°С — 10°С=90°С. Но количества теплоты, получен-
10. РАСЧЕТ
КОЛИЧЕСТВА
ТЕПЛОТЫ,
НЕОБХОДИМОГО
ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ
ТЕЛА ИЛИ
ВЫДЕЛЯЕМОГО ИМ
ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ
12 —11
t2—11 = —
cm
23

ные котлом и водой, не будут одинаковыми, ведь их
массы и удельные теплоемкости различны.
Дано:
тп 1 =10 кг
с, =460 Дж
КГ *
tfi2 = 20 кг
с2 = 4200-^-
КГ*
*,= 10°С
*2 = 100°С
Q-?	_
Q2 = 4200^|-
Ре ше ни е:
Количество теплоты, полученное кот¬
лом, равно:
Ql =C\iri\{t2 — 11),
Q,=460-S^--10 кг-90°С =
кг-°С
= 414 000 Дж^400 кДж.
Количество теплоты, полученное водой,
равно: Q2=c2m2(f2 —£,),
КГ*
20 кг-90°С= 7 560 000 Джл;7 600 кДж.
На нагревание и котла, и воды израсходовано количе¬
ство теплоты: Q = Q,+Q2,
Q = 400 кДж -|- 7 600 кДж = 8 000 кДж.
Ответ: Q = 8 000 кДж.
Пример 2. Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую
температуру 25°С, и кипяток массой 0,2 кг. Температуру
полученной смеси измерили, и она оказалась равной
40 °С. Вычислить, какое количество теплоты отдал кипя¬
ток при остывании и получила холодная вода при нагре¬
вании. Сравнить эти количества теплоты.
Дано:
тп\ =0,2 кг
т2 = 0,8 кг
С\ =с2 =
= 4200-^-
кг-
и =25°С
*2 =Ю0°С
t =40°С
Qi — ?
Q2 — ?
Решение:
Кипяток остыл от 100 до 40°С, при этом
он отдал количество теплоты:
Qi =c\mx{t2 — t\
Q, =4 200^- -0,2 кг • (100°С — 40°С)=
кг- С
= 50 400 Дж.
Вода, в которую влили кипяток, нагре¬
лась от 25 до 40°С и получила количе¬
ство теплоты: Q2 = c2m2(i — 11),
Q2 = 4200—^— • 0,8 кг-(40°С — 25°C) = 50 400 Дж.
КГ- С
О т в е т: Qi = 50 400 Дж, Q2 = 50 400 Дж.
24

Мы видим, что количество теплоты, отданное горячей
водой, и количество теплоты, полученное холодной во¬
дой, равны между собой. Это не случайный результат.
Опыт показывает, что если между телами происходит
теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся
тел увеличивается настолько, насколько уменьшается
внутренняя энергия остывающих тел.
При проведении опытов обычно получается, что отдан¬
ная горячей водой энергия больше энергии, полученной
холодной водой. Это объясняется тем, что часть энергии
передается окружающему воздуху, а часть энергии —
сосуду, в котором смешивали воду. Равенство отданной
и полученной энергий будет тем точнее, чем меньше
потерь энергии допускается в опыте. Если подсчитать
и учесть эти потери, то равенство будет точным.
1. Что нужно знать, чтобы вычислить коли-
• чество теплоты, полученное телом при нагре¬
вании? 2. Объясните на примере, как рассчи¬
тывают количество теплоты, сообщенное телу
при его нагревании или выделяющееся при
Упражнение 5
1. Удельная теплоемкость алюминия равна
920 ——. Что это означает?
кг- °С
2. Почему в качестве охладителя (например,
при охлаждении двигателя внутреннего сго¬
рания) из всех жидкостей выгоднее всего
применять воду?
3. Расс читайте количество теплоты, необхо-
его охлаждении. 3. Напишите формулу для
расчета количества теплоты. 4. Какой вывод
можно сделать из опыта по смешиванию
холодной и горячей воды? Почему на прак¬
тике эти энергии не равны?
димое для нагревания: а) чугунного утюга
массой 1,5 кг для изменения его температуры
на 200 °С, б) алюминиевой ложки массой 50 г
от 20 до 90 °С, в) кирпичной печи массой
2 т от 10 до 60°С.
4. Какое количество теплоты выделилось при
остывании воды, объем которой 20 л, если
температура изменилась от 100 до 50 °С?
Для нагревания тел нужна энергия. Наиболее часто
получают энергию из топлива, например сжигая дрова,
уголь, бензин. За счет чего выделяется при этом энергия?
Известно, что молекулы состоят из атомов. Например,
молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух
атомов водорода. Молекулу можно разделить на атомы.
Такое деление молекулы называют химической реакцией
разложения. Для разделения молекулы на атомы нужно
преодолеть силы притяжения атомов, значит, совершить
11. ЭНЕРГИЯ
ТОПЛИВА.
УДЕЛЬНАЯ
ТЕПЛОТА
СГОРАНИЯ
ТОПЛИВА
25

работу, т. е. затратить энергию. Опыты показывают, что
при соединении атомов в молекулу, происходящем при
сжигании топлива, энергия, наоборот, выделяется.
На явлении выделения энергии при соединении атомов
в молекулу и основано использование топлива. Обычное
топливо (уголь, нефть, бензин и др.) содержит углерод.
При горении атомы углерода соединяются с атомами
кислорода, который содержится в воздухе. Каждый атом
углерода соединяется с двумя атомами кислорода (рис.
20), образуя при этом молекулу оксида углерода (IV)
(углекислого газа). При образовании этой молекулы
выделяется энергия.
Существуют различные виды топлива: уголь, торф,
дрова, нефть, сланцы, природный газ. При расчете раз¬
личных двигателей инженеру необходимо точно знать,
какое количество теплоты может выделить сжигаемое
топливо. А для этого надо опытным путем найти, какое
количество теплоты выделится при полном сгорании
одной и той же массы топлива разных видов.
Физическая величина, показывающая, какое количе¬
ство теплоты выделяется при полном сгорании топлива
массой 1 кг, получила название удельной теплоты сго¬
рания топлива.
Удельную теплоту сгорания топлива обозначают бук-
вой q, ее единица — 1
Удельную теплоту сгорания определяют на опыте.
Результаты опытных данных приведены в таблице 2.
Таблица 2
Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива,
Порох
0,38 • 107
Древесный уголь
3,4-107
Дрова сухие
1,0 -107
Природный газ
4,4-107
Торф
1,4-107
Нефть
4,4-107
Каменный уголь
2,7 • 10?
Бензин
4,6-107
Спирт
2,7-107
Керосин
4,6-107
Антрацит
3,0-107
Водород
12-107
Из таблицы видно, что, например, удельная теплота
сгорания торфа равна 1,4 *107-^-. Это значит, что при
КГ

полном сгорании торфа массой 1 кг выделяется 1,4 -107 Дж
энергии.
Q = qm
Чтобы подсчитать количество теплоты Q, выделив¬
шееся при полном сгорании топлива любой массы т,
нужно удельную теплоту сгорания q умножить на массу
сгоревшего топлива:
Q = qm.
т
4 =
0_
я
0_
т
П1. Что такое удельная теплота сгорания топ-
• лива? 2. В каких единицах измеряют удельную
теплоту сгорания топлива? 3. Что означает
выражение «удельная теплота сгорания топ-
Упражнение 6
1. В таблице 2 против слова «нефть» стоит
число 4,4* 107. Что оно означает? Какое
наименование надо поставить при этом числе?
2. Какое количество теплоты выделяется при
полном сгорании древесного угля массой
15 кг? спирта массой 200 г?
•Дж
лива равна 1,4* 107	»?	4.	Как	вычисляют
кг
количество теплоты, выделяемое при сгора¬
нии топлива?
3. Сколько теплоты выделится при полном
сгорании керосина, объем которого равен 2 л?
нефти, масса которой 2,5 т?
4. При полном сгорании сухих дров выдели¬
лось 50 ООО кДж энергии. Какая масса дров
сгорела?
В § 2 мы рассматривали превращения одного вида
энергии в другой. При падении тела его потенциальная
энергия превращается в кинетическую. При падении
свинцового шара на свинцовую плиту механическая
энергия превращается во внутреннюю энергию шара
и плиты. В двигателе автомобиля и трактора внутренняя
энергия топлива превращается в механическую энергию
движения.
Механическая и внутренняя энергии могут переходить
от одного тела к другому. Кинетическая энергия текущей
воды передается, например, колесам турбины, а энергия
движущегося ветра — крыльям ветряного двигателя.
Переход внутренней энергии от одного тела к другому
мы наблюдали при теплопередаче, когда внутренняя
энергия от одного тела (например, нагретой печи) пере¬
давалась другому телу (воздуху комнаты).
Сохраняется ли энергия при переходе ее от одного
12. ЗАКОН
СОХРАНЕНИЯ
И ПРЕВРАЩЕНИЯ
ЭНЕРГИИ
В МЕХАНИЧЕСКИХ
И ТЕПЛОВЫХ
ПРОЦЕССАХ
27

тела к другому или при превращении из одного вида
в другой?
Рассмотрев пример 2 (с. 24), мы увидели, что коли¬
чество теплоты, отданное горячей водой, равнялось коли¬
честву теплоты, полученному холодной водой. Проде¬
ланная нами лабораторная работа 1 (с. 167) подтвердила
бы этот вывод, если бы мы провели ее в идеальных усло¬
виях, т. е. не допустили бы перехода теплоты к другим
телам, кроме холодной воды, или учли бы все количество
теплоты, перешедшее ко всем телам. Значит, количество
теплоты при переходе от одного тела к другому сохра¬
няется.
Все другие, более сложные опыты, которые мы будем
рассматривать в дальнейшем, показывают, что при лю¬
бых превращениях энергии ее значение сохраняется.
Наблюдения и опыты привели к открытию одного
из основных законов физики — закона сохранения и
превращения энергии.
Этот закон устанавливает, что энергия не исчезает
и не создается. Она только превращается из одного вида
в другой или переходит от одного тела к другому, при
этом значение ее сохраняется.
Энергия не может появиться у тела, если оно не полу¬
чило ее от другого тела. Энергия текущей воды и ветра
получается, как мы знаем, за счет энергии Солнца, по¬
тенциальная энергия взлетевшей вверх ракеты — за
счет энергии топлива, израсходованного при запуске,
воздух в комнате нагревается, т. е. его внутренняя энергия
увеличивается за счет энергии, полученной от печи или
радиатора отопления.
Закон сохранения и превращения энергии — один из
основных законов природы. Мы наблюдаем его проявле¬
ние как в живой, так и в неживой природе, он всегда
учитывается в науке и технике.
Изучая различные механизмы, мы познакомились
с «золотым правилом» механики, согласно которому ни
один механизм не может дать выигрыша в работе. Это
правило является одним из проявлений закона сохра¬
нения энергии. Действительно, если бы мы, поднимая
тело при помощи рычага, получили работу больше той,
которую совершили, то и потенциальная энергия подня¬

того тела оказалась бы больше затраченной энергии,
а это согласно закону сохранения энергии невозможно.
Закон сохранения энергии опровергает религиозные
легенды о создании мира богом. Из него следует, что
материальный мир никем не создан, он существует вечно,
непрерывно развиваясь.
1.	Приведите примеры превращения механи¬
ческой энергии во внутреннюю и внутренней
в механическую. 2. Приведите примеры пере¬
хода энергии от одного тела к другому.
3.	Какой опыт показывает, что при переходе
внутренней энергии от одного тела к другому
ее значение сохраняется? 4. В чем состоит
закон сохранения энергии? 5. Какое значение
имеет закон сохранения энергии в науке и
технике?
Упражнение 7
1. Молот копра при падении ударяет о сваю
и забивает ее в землю. Какие превращения
и переходы энергии при этом происходят?
(Следует учесть, что свая и почва нагрева¬
ются при ударе.)
2. Какие превращения кинетической энергии
автомобиля происходят при торможении?
3. Два одинаковых стальных шарика падают
с одинаковой высоты. Один падает на сталь¬
ную плиту и отскакивает вверх, другой попа¬
дает в песок и застревает в нем. Какие пере¬
ходы энергии происходят в каждом случае?
4. Опишите все превращения и переходы
энергии, которые происходят при натирании
трубки с эфиром, закрытой пробкой (рис. 4).
Повторите тему «Количество теплоты»
1. Прочитайте § 9, 10, 11, 12. Ответьте
на вопросы к этим параграфам. На вопросы
1.	2 (§ 9), 3, 4 (§ 10), 3, 4 (§ 11), 4, 5 (§ 12)
ответьте письменно.
2-	Напишите, что означает каждая вели¬
чина, входящая в формулу Q = cm(t2 — t\)l и в
каких единицах она выражается.
3.	Приведите примеры, подтверждающие
закон сохранения и превращения энергии в
механических и тепловых процессах.
4.	Решите задачу:
В печи нагрели чугун массой 10 т от 10
до 1200°С. Вычислите массу каменного угля,
который для этого потребовалось сжечь. Ка¬
ков объем каменного угля, если его плотность
равна 1500 кг/м3? (Ответ: F=0,15 м3.)

ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ
СОСТОЯНИИ ВЕЩЕСТВА
13. А грега тные состоя ния веще¬
ства
14. Плавление и отвердевание кри¬
сталлических тел
15. График плавления и отверде¬
вания кристаллических тел
16. У дельная теплота плавления
17. Испарение
18. Поглощение энергии при испа¬
рении жидкости и выделение
ее при конденсации пара
19. Кипение
20. Удельная теплота парообра¬
зования и конденсации
21. Работа газа и пара при рас¬
ширении
22. Двигатель внутреннего сгора¬
ния
23. Паровая турбина
24. КПД теплового двигателя
13. агрегатные	В зависимости от условий одно и то же вещество может
СОСТОЯНИЯ	находиться в различных состояниях, например в твердом,
вещества	жидком или газообразном. Наглядным примером этому
служат лед, вода и водяной пар. Эти состояния называют
агрегатными состояниями.
Переход вещества из одного агрегатного состояния
в другое широко используют в практике. В металлургии,
например, плавят металлы, чтобы получить из них спла¬
вы: чугун, сталь, бронзу, латунь и др. Пар, полученный
из воды при ее нагревании, используют на электростан¬
циях в паровых турбинах и для многих других техни¬
ческих целей. Сжиженными газами пользуются в холо¬
дильных установках.
В природе изменение агрегатных состояний происхо¬
дит в широких масштабах. С поверхности океанов, морей,
озер и рек испаряется вода, а при охлаждении водяного
пара образуются облака, роса, туман или снег. Реки
и озера зимой замерзают, а весной снег и лед тают.
Для понимания всех указанных выше процессов и
для того, чтобы уметь управлять многими из них, мы
должны знать, когда, при каких условиях вещество нахо¬
дится в том или ином агрегатном состоянии, каковы
свойства каждого из этих состояний и что нужно для
превращения вещества из одного агрегатного состояния
в другое.
Мы уже знаем, что молекулы одного и того же веще¬
ства в твердом, жидком и газообразном состоянии одни
30

и те же, они ничем не отличаются друг от друга. То
или иное агрегатное состояние вещества определяется
расположением и характером движения и взаимодейст¬
вия молекул.
В газах при атмосферном давлении расстояния между
молекулами много больше размера самих молекул, поэто¬
му притяжение молекул газа мало. Средняя кинетиче¬
ская энергия молекул газа вполне достаточна, чтобы
совершить работу по преодолению сил молекулярного
притяжения. Поэтому, если газу не мешают стенки сосу¬
да, его молекулы разлетаются.
В жидкостях и твердых телах, плотность которых
во много раз больше плотности газа, молекулы располо¬
жены ближе друг к другу. Средняя кинетическая энергия
их уже недостаточна для того, чтобы совершить работу
по преодолению сил молекулярного притяжения. Поэтому
молекулы в жидкостях и особенно в твердых телах не
могут далеко удаляться друг от друга.
в другое? 3. Чем определяется то или иное
агрегатное состояние вещества? 4. Каковы
особенности молекулярного строения газов,
жидкостей и твердых тел? .
Передавая телу энергию, можно перевести его из
твердого состояния в жидкое (например, расплавить
лед), а из жидкого — в газообразное (превратить воду
в пар).
Отнимая энергию у газа, можно получить жидкость,
а из жидкости — твердое тело.
Переход вещества из твердого состояния в жидкое
называют плавлением.
Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его
до определенной температуры.
Температуру, при которой вещество плавится, назы¬
вают температурой плавления вещества.
Одни кристаллические тела плавятся при низкой
температуре, другие — при высокой. Лед, например,
можно расплавить, внеся его в комнату, кусок олова
или свинца — в стальной ложке, нагревая ее на спир-
14. ПЛАВЛЕНИЕ ;
И ОТВЕРДЕВАНИЕ
КРИСТАЛЛИЧЕ¬
СКИХ ТЕЛ
^1. В каких агрегатных состояниях может нахо-
• диться одно и то же вещество? 2. Какое прак¬
тическое значение имеют явления перехода
вещества из одного агрегатного состояния
31

товке, а железо плавят в специальных печах, где дости¬
гается нужная температура.
Та бл ица 3
Температура плавления некоторых веществ, °С
(при нормальном атмосферном давлении)
Водород
-259
Натрий
98
Медь
1085
Кислород
— 219
Олово
232
Чугун
1200
Азот
— 210
Свинец
327
Сталь
1500
Спирт
— 114
Янтарь
360
Железо
1539
Ртуть
-39
Цинк
420
Платина
1772
Лед
0
Алюминий
660
Осмий
3045
Цезий
29
Серебро
962
Вольфрам
3387
Калий
63
Золото
1064
Из таблицы 3 видно, в каких широких пределах лежат
температуры плавления различных веществ.
Например, температура плавления металла цезия
29°С, т. е. его можно расплавить в теплой воде; металл
натрий будет плавиться в кипящей воде, так как его
температура плавления 98° С.
Переход вещества из жидкого состояния в твердое
называют отвердеванием или кристаллизацией.
Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела,
оно должно остыть до определенной температуры.
Температуру, при которой вещество отвердевает (кри¬
сталлизуется), называют температурой отвердевания или
кристаллизации.
Опыт показывает, что вещества отвердевают при той
же температуре, при которой плавятся. Например, вода
кристаллизуется (а лед плавится) при 0°С, чистое железо
плавится и кристаллизуется при температуре 1 539 °С.
11.	Какой процесс называют плавлением? 2. Ка¬
кой процесс называют отвердеванием? 3. Как
называют температуру, при которой вещество
плавится и отвердевает?
Упражнение 8
1. Сравните температуру плавления твердой
ртути и твердого спирта. У какого из этих
веществ температура плавления выше?
2. Какой из металлов, приведенных в табли¬
це 3, самый легкоплавкий? самый тугоплавкий?
3. Будет ли плавиться свинец, если его бро¬
сить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте.
4. Можно ли в алюминиевом сосуде распла¬
вить цинк? Ответ обоснуйте.
5. Почему для измерения температуры на¬
ружного воздуха в холодных районах приме¬
няют термометры со спиртом, а не с ртутью?
32

Плавление кристаллического тела — сложный про¬
цесс. Для его изучения рассмотрим график зависимости
температуры кристаллического тела — льда от времени
его нагревания (рис. 21), где по горизонтальной оси отло¬
жено время, а по вертикальной — температура льда.
Из графика видно (см. рис. 21), что наблюдение за
процессом началось с того момента, когда температура
льда была —40 °С. При дальнейшем нагревании темпе¬
ратура льда росла (на графике участок АВ), пока не
достигла 0°С — температуры плавления льда. При 0°С
лед начал плавиться, а его температура перестала расти.
И в течение всего времени плавления температура льда
не менялась, хотя горелка продолжала гореть. Этому
процессу соответствует горизонтальный участок графи¬
ка — ВС.
После того как весь лед расплавился и превратился
в воду, температура снова стала подниматься (участок
графика CD). Когда она достигла -|-40оС (на графике
точка D), горелка была погашена. Как видно из графика
(см. рис. 21 — участок DE), температура воды начала
снижаться, т. е. вода стала охлаждаться. Когда ее тем¬
пература упала до 0°С, начался процесс отвердевания
воды — ее кристаллизация, и пока вся вода не отвердела,
температура ее не менялась (на графике участок EF).
Лишь после этого температура твердой воды — льда
стала уменьшаться (на графике участок FK).
Итак, мы видим, что одни участки графика представ¬
ляют собой наклонные линии, другие — горизонтальные.
15. ГРАФИК
ПЛАВЛЕНИЯ
И ОТВЕРДЕВАНИЯ
КРИСТАЛЛИЧЕ¬
СКИХ ТЕЛ
t °С
*7 Li
60
40
20
0
-20
-40
-60
АВ-нагревание льда
ВС-плавление льда
СО- нагревание воды
“ | г--*'
/—
а! *
Вода
Лед и вода
ОС- охлаждение воды
EF- отвердевание воды
FK- охлаждение льда
Ь Лед
Лед и вода
t мин
Рис. 21
2. Зак. 1832 А. В. Перышкин, 8 кл.
33

1.	Пользуясь графиком (см. рис. 21) и текстом,
относящимся к нему, объясните, что происхо¬
дит с водой в отрезки времени, соответст¬
вующие каждому из участков графика. 2. Как
по графику можно судить об изменении
температуры вещества при нагревании и
охлаждении? 3. Какие участки графика от¬
носятся к плавлению и отвердеванию
льда? Почему эти участки параллельны оси
времени?
16. УДЕЛЬНАЯ
ТЕПЛОТА
ПЛАВЛЕНИЯ
По графику (см. рис. 21) видно, что, пока лед пла¬
вится, температура его не меняется. И лишь после того
как он весь расплавится, температура образовавшейся
жидкости начинает повышаться. Но ведь и во время
процесса плавления лед получает энергию от сгораю¬
щего в нагревателе топлива. А из закона сохранения
энергии следует, что она не может исчезнуть. На что же
расходуется энергия топлива во время плавления?
Мы знаем, что в кристаллах молекулы (или атомы)
расположены в строгом порядке. Однако и в кристаллах
они находятся в тепловом движении (колеблются). При
нагревании тела средняя скорость движения молекул
возрастает, следовательно, возрастает и их средняя кине¬
тическая энергия и температура (участок АВ на графи¬
ке). Вследствие этого размах колебаний молекул (или
атомов) увеличивается. Когда тело нагреется до темпе¬
ратуры плавления, то нарушится порядок в расположе¬
нии частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму:
вещество плавится, переходя из твердого состояния в
жидкое.
Следовательно, вся энергия, которую получает кри¬
сталлическое тело, после того как оно уже нагрето до
температуры плавления, расходуется на разрушение
кристалла, поэтому температура тела перестает повы¬
шаться (участок ВС на графике).
Опыты показывают, что если взять различные кристал¬
лические вещества одной и той же массы, то для превра¬
щения этих веществ в жидкость при температуре плавле¬
ния требуется разное количество теплоты.
Физическая величина, показывающая, какое количе¬
ство теплоты необходимо сообщить кристаллическому
телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления
полностью перевести его в жидкое состояние, называ¬
ется удельной теплотой плавления.
34

Удельную теплоту плавления обозначают К (греческая
ТТдус
буква «ламбда»). Ее единица — 1——.
КГ
Определяют удельную теплоту плавления на опыте.
Так, опытным путем было установлено, что удельная
р ТТук.
теплота плавления льда равна 3,4*10	Это	означа¬
ет, что для превращения куска льда массой 1 кг, взятого
при 0°С, в воду такой же температуры требуется затра¬
тить 3,4 *105 Дж энергии. А чтобы расплавить брусок из
свинца массой 1 кг, взятого при его температуре плав¬
ления, потребуется затратить 2,5 *104 Дж энергии.
Следовательно, при температуре плавления внутрен¬
няя энергия вещества в жидком состоянии больше внут¬
ренней энергии такой же массы вещества в твердом
состоянии.
Тщательно проведенные опыты показывают, что при
отвердевании кристаллического вещества выделяется
точно такое же количество теплоты, которое поглощается
при его плавлении. Так, при отвердевании воды массой
1 кг при температуре 0°С выделяется количество теплоты,
равное 3,4*105 Дж, точно такое же, которое требуется
и для плавления льда массой 1 кг при температуре 0°С.
При отвердевании вещества все происходит в обратном
порядке: средняя кинетическая энергия и скорость мо¬
лекул в охлажденном расплавленном веществе умень¬
шаются. Силы притяжения теперь могут удерживать
медленно движущиеся молекулы друг около друга. Вслед¬
ствие этого расположение частиц становится упорядочен¬
ным — образуется кристалл. Выделяющаяся при кри¬
сталлизации энергия расходуется на поддержание по¬
стоянной температуры (участок EF графика).
Кристаллизация облегчается, если в жидкости с са¬
мого начала присутствуют какие-нибудь посторонние
частицы, например пылинки. Они становятся центрами
кристаллизации. В обычных условиях в жидкости имеет¬
ся множество центров кристаллизации, около которых
и происходит образование кристалликов.
Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое
для плавления кристаллического тела массой ш, взятого
при его температуре плавления и нормальном атмосфер-
2*
35

ном давлении, нужно удельную теплоту плавления X
умножить на массу тела:
Q = Хт
то
Количество теплоты, выделяющееся при кристалли¬
зации тела массой то, также определяется по указанной
выше формуле: Q = Xm.
то =
Q
Таблица 4
Удельная теплота плавления некоторых веществ,
кг
(при температуре плавления и нормальном атмосферном давлении)
Алюминий
3,9-105
Сталь
0,84-105
Лед
3,4-105
Золото
0,67-105
Железо
2,7 • 105
Водород
0,59-105
Медь
2,1 105
Олово
0,59-105
Парафин
1,5-105
Свинец
0,25 • 1Q5
Спирт
1,1 105
Кислород
0,14-105
Серебро
0,87 • 105
Ртуть
0,12 10s
Пример. Для приготовления чая турист положил
в котелок лед массой 2 кг, имеющий температуру 0°С.
Какое количество теплоты необходимо для превращения
этого льда в кипяток при температуре 100 °С? Энергию,
израсходованную на нагревание котелка, не учитывать.
Сколько теплоты понадобилось бы, если вместо льда
турист взял из проруби воду той же массы при той же
температуре?
Дано:
то = 2 кг
и =о°с
*2 = 100°С
X =3,4-105^
с =4,2-10
КГ
з Дж
кг.°с
Q-?
Решение:
Лед прежде всего должен расплавить¬
ся, а для этого потребуется количест¬
во теплоты:
Q\ =Хт,
Q,=3,4-105^ 2 кг = б,8-105 Дж.
КГ
Для нагревания полученной изо льда
воды от 0 до 100 °С потребуется коли¬
чество теплоты:
Q2 = cm(t2 — t i),
36

Q2 = 4,2*103-^—2 кг (100°C—0°C) = 8,4-105 Дж.
кг-°С	'
Общее количество теплоты:
Q—Q\ H“Q2»
Q = 6,8-105 Дж + 8,4-105 Дж = 1,52 ХЮ6 Дж.
Ответ: Q = l,52»106 Дж.
Если бы вместо льда была взята вода массой 2 кг
при температурю 0°С, то понадобилось бы количество
теплоты, необходимое только для ее нагревания от О
до 100°С, т.е. Q2 = 8,4.105 Дж.
Как объяснить процесс плавления тела на
I основе учения о строении вещества? 2. На
что расходуется энергия топлива при плавле¬
нии кристаллического тела; нагретого до
температуры плавления? 3. Что называется
удельной теплотой плавления? 4. Как объяс¬
нить процесс отвердевания на основе учения
Упражнение 9
1. На рисунке 22 изображены графики зави¬
симости изменения температуры от времени
двух тел одинаковой массы. У какого из тел
выше температура плавления? У какого тела
больше удельная теплота плавления? Одина¬
ковы ли удельные теплоемкости тел?
2. Тающий лед принесли в помещение, тем¬
пература в котором 0°С. Будет ли лед в этом
помещении продолжать таять?
3. В ведре с водой плавают куски льда.
Общая температура воды и льда 0°С. Будет
ли лед таять или вода замерзать? От чего
это зависит?
4. Сколько энергии нужно затратить, чтобы
расплавить лед массой 4 кг при температу¬
ре 0°С?
ЦЗадание 3
1.	Поставьте на плиту две одинаковые жестя¬
ные банки. В одну налейте воду массой 0,5 кг,
в другую положите снег той же массы. За¬
метьте, сколько времени потребуется, чтобы
вода в обеих банках закипела. Напишите
о строении вещества? 5. Как вычисляют ко¬
личество теплоты, необходимое для плавле¬
ния кристаллического тела, взятого при тем¬
пературе плавления? 6. Как вычислить коли¬
чество теплоты, выделяющееся при кристал¬
лизации тела, имеющего температуру плав¬
ления?
Рис. 22
5.	Сколько энергии требуется затратить, что¬
бы расплавить свинец массой 20 кг при тем¬
пературе плавления? Сколько энергии понадо¬
бится для этого, если начальная температура
свинца 27 °С?
краткий отчет о вашем опыте и объясните
его результаты.
2.	Прочитайте в конце учебника параграф
«Аморфные тела. Плавление аморфных тел».
Подготовьте по нему доклад.
37

Явление превращения жидкости в пар называется
парообразованием.
Существует два способа перехода жидкости в газо¬
образное состояние: испарение и кипение.
Парообразование, происходящее с поверхности жид¬
кости, называется испарением.
Мы знаем, что молекулы жидкости, как и твердого
тела или газа, непрерывно движутся с разными скоро¬
стями. ^Если какая-нибудь достаточно «быстрая» моле¬
кула окажется у поверхности жидкости, то она может
преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь
из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости мо¬
лекулы образуют над нею пар. У оставшихся молекул
жидкости при соударениях меняются скорости, некото¬
рые из молекул приобретают при этом скорость, доста¬
точную для того, чтобы, оказавшись у поверхности, вы¬
лететь из жидкости. Этот процесс продолжается, поэтому
жидкость испаряется постепенно.
Скорость испарения зависит от нескольких причин.
Если листок бумаги смочить в одном месте эфиром,
а в другом водой, то мы заметим, что эфир испарится
значительно быстрее, чем вода. Значит, скорость испаре¬
ния зависит от рода жидкости. Быстрее испаряется та
жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу
с меньшей силой. Ведь в этом случае преодолеть при¬
тяжение и вылететь из жидкости может большее число
молекул.
Так как некоторое число быстро движущихся молекул
всегда имеется в жидкости, то испарение должно проис¬
ходить при любой температуре. Наблюдения подтверж¬
дают это. Например, лужи, образовавшиеся после дождя,
высыхают и летом в жару, и осенью, когда уже холодно.
Но летом они высыхают быстрее. Дело в том, что чем
выше температура жидкости, тем больше в ней число
быстро движущихся молекул, способных преодолеть
силы притяжения окружающих молекул и вылететь
с поверхности жидкости.
Поэтому испарение происходит тем быстрее, чем выше
температура жидкости.
Если в узкий и широкий сосуды налить по одинако¬
вому объему воды, то можно заметить, что в широком
38

сосуде вода испарится значительно быстрее. Например,
вода, налитая в блюдце, испаряется быстрее, чем налитая
в стакан. Развешанное белье быстрее высыхает, чем ском¬
канное. Это объясняется тем, что жидкость испаряется
с поверхности, и чем больше площадь поверхности жид¬
кости, тем большее число молекул одновременно вылетает
с нее в воздух.
Значит, скорость испарения жидкости зависит от
площади ее поверхности.
Одновременно с переходом молекул из жидкости
в пар происходит и обратный процесс. Беспорядочно
двигаясь над поверхностью жидкости, часть молекул,
покинувших ее, снова в нее возвращается.
Если испарение жидкости происходит в закрытом
сосуде, то довольно скоро число молекул, вылетающих
из жидкости, становится равным числу молекул пара,
возвращающихся обратно в жидкость.
Поэтому масса жидкости в закрытом сосуде не изме¬
няется, хотя жидкость продолжает испаряться (рис. 23).
В открытом сосуде масса жидкости вследствие испа¬
рения постепенно уменьшается, так как большинство.
молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь
в жидкость. Но небольшая часть их возвращается обратно
в жидкость, замедляя этим испарение жидкости. Поэтому
при ветре, который уносит молекулы пара, испарение
жидкости происходит быстрее.
Зная от каких причин зависит скорость испарения,
мы можем объяснить теперь, зачем, например, пере¬
ливают чай из стакана в блюдце, дуют на горячий суп
или кашу, обмахиваются веером.
Наблюдения и опыты показывают, что испаряются
и твердые тела. Испаряется, например, лед, поэтому
белье высыхает и на морозе. Испаряется нафталин,
поэтому мы чувствуем его запах.
О
о
0
о
О
о
О
1
о
э
о
О
о
о
О
о
~ о
о
А о
1 о
Т ч
1 р '
■0
1о о ]
^ U
J о
О J
' ©р
Рис. 23
4^1. Какое явление называют испарением? 2. По-
• чему испарение жидкости происходит при
любой температуре? 3. От каких причин зави¬
сит скорость испарения жидкости? 4. Почему
испарение происходит тем быстрее, чем выше
температура жидкости? 5. Как и почему за¬
висит скорость испарения жидкости от пло¬
щади ее поверхности? 6. Почему испарение
жидкости происходит быстрее, если над ее
поверхностью дует ветер?
39

18. ПОГЛОЩЕНИЕ
ЭНЕРГИИ
ПРИ ИСПАРЕНИИ
ЖИДКОСТИ
И ВЫДЕЛЕНИЕ ЕЕ
ПРИ КОНДЕНСАЦИИ
ПАРА
Так как при испарении жидкость покидают наиболее
быстрые молекулы, то средняя скорость остальных мо¬
лекул жидкости становится меньше. Следовательно,
и средняя кинетическая энергия остающихся в жидкости
молекул уменьшается. Это означает, что внутренняя
энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Поэтому,
если нет притока энергии к жидкости извне, испаряю¬
щаяся жидкость охлаждается.
Охлаждение жидкости при испарении можно наблю¬
дать на опыте. Для этого нужно обмотать шарик термо¬
метра ватой (или кусочком материи) и полить ее эфиром.
Быстро испаряющийся эфир отнимает часть внутренней
энергии от шарика термометра, вследствие чего темпе¬
ратура последнего понижается. Если эфиром смочить
руку, то мы будем ощущать охлаждение.
Выходя из воды даже в жаркий день, мы чувствуем
холод. Вода, испаряясь с поверхности нашего тела, отни¬
мает от него некоторое количество теплоты.
Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы
не замечаем понижения ее температуры. Чем это объяс¬
нить? Дело в том, что испарение в данном случае проис¬
ходит медленно и температура воды поддерживается
постоянной за счет количества теплоты, поступающего
из окружающего воздуха. Значит, чтобы испарение жид¬
кости происходило без изменения ее температуры, жид¬
кости необходимо сообщать энергию. Так, чтобы испарить
воду массой 1 кг при температуре 35 °С, требуется
2,4 «106 Дж энергии, а для испарения эфира массой 1 кг,
взятого при той же температуре (35°С),— 0,4«Ю5 Дж
энергии.
Испарение имеет большое значение в жизни живот¬
ных. Затруднение испарения нарушает теплоотдачу и
может вызвать перегревание тела.
Мы говорили, что одновременно с испарением проис¬
ходит переход молекул из пара в жидкость.
Явление превращения пара в жидкость называется
конденсацией (от. лат. слова конденсаре — сгущать).
Конденсация пара сопровождается выделением энер¬
гии.
Летним вечером, когда воздух становится холоднее,
выпадает роса. Это водяной пар, находившийся в воздухе,
40

при охлаждении конденсируется, и маленькие капельки
воды оседают на траве и листьях.
Конденсацией пара объясняется образование облаков.
Пары воды, поднимающиеся над землей, образуют в
верхних, более холодных слоях воздуха облака, состоя¬
щие из мельчайших капелек воды.
1. Против каких сил совершают работу мо-
• лекулы, выходящие из жидкости при испаре¬
нии? 2. Как объяснить понижение темпера¬
туры жидкости при ее испарении? 3. Как
можно на опыте показать охлаждение жид¬
кости при испарении? 4. Как можно объяснить,
▲ Упражнение 10
1. В какую погоду скорее просыхают лужи
от дождя: в тихую или ветреную? в теплую
или холодную? Как это можно объяснить?
2. Почему горячий чай остывает скорее, если
на него дуют?
3. Выступающий в жару на теле пот охлаж¬
дает тело. Почему?
4. Почему в сухом воздухе переносить жару
легче, чем в сыром?
5. Чтобы остудить воду в летнюю жару, ее
Задание 4
В два одинаковых блюдца налейте по одина¬
ковому количеству воды (например, по три
столовых ложки). Одно блюдце поставьте
что при одних и тех же условиях одни жид¬
кости испаряются быстрее, другие — медлен¬
нее? 5. При каких условиях происходит кон¬
денсация пара? 6. Какие явления природы
объясняются конденсацией пара? Приведите
примеры и объясните их.
наливают в сосуды, изготовленные из слабо-
обожженной глины, сквозь которую вода
медленно просачивается. Вода в таких сосу-'
дах холоднее окружающего воздуха. Почему?
6. В блюдце и в стакан налита вода одина¬
ковой массы. Где вода быстрее испарится?
Почему?
7. Для чего летом после дождей или полива
приствольные круги плодовых деревьев по¬
крывают слоем перегноя, навоза или торфа?
в теплое, а другое — в холодное место.
Запишите, за какое время испарится вода
в том и другом блюдцах. Объясните разницу
в скорости испарения.
Рассмотрим второй способ образования пара — ки-	19.	кипение
пение.
Пронаблюдаем это явление на опыте. Для этого будем
нагревать воду в открытом стеклянном сосуде, измеряя
ее температуру. При нагревании испарение воды с поверх¬
ности усиливается, иногда даже можно заметить над
ней туман. Это водяной пар конденсируется в воздухе
при охлаждении, образуя мельчайшие капельки (сам
пар, конечно, невидим).
При дальнейшем повышении температуры мы заме¬
тим появление в воде многочисленных мелких пузырьков
41

6
Рис. 24
42
(рис. 24, а). Их размеры постепенно растут. Это пузырьки
воздуха, который всегда бывает растворен в воде. Чем
холоднее вода, тем большее количество воздуха может
быть растворено в ней. Поэтому при нагревании излишек
воздуха выделяется из воды в виде пузырьков. Эти
пузырьки содержат не только воздух, но и водяной
пар, так как вода испаряется внутрь этих пузырьков
воздуха.
По мере дальнейшего нагревания воды пузырьки
становятся крупнее и многочисленнее. С ростом размеров
пузырьков возрастает и архимедова сила, выталкиваю¬
щая их из воды, и они всплывают. В этот момент бывает
слышен шум, предшествующий обычно кипению. При
определенной температуре с приближением к поверхности
объем пузырьков резко возрастает. На поверхности они
лопаются, и находившийся в них водяной пар выходит
в атмосферу — вода кипит (рис. 24, б).
Следовательно, кипение — это интенсивный переход
жидкости в пар вследствие образования и роста пузырь¬
ков пара, которые при определенной температуре для
каждой жидкости всплывают на ее поверхность и лопа¬
ются.
В отличие от испарения, которое происходит при
любой температуре (см. § 17), кипение от начала до
конца происходит при определенной и постоянной для
каждой жидкости температуре. Поэтому, например, при
варке пищи нужно уменьшать огонь после того, как
вода закипит, это даст экономию топлива, а температура
воды все равно сохраняется постоянной во все время
кипения.
Температуру, при которой жидкость кипит, называют
температурой кипения.
Во время кипения температура жидкости не меняется.
Таблица 5
Температура кипения некоторых веществ, °С
(при нормальном атмосферном давлении)
Водород
— 253
Моло¬
ко
100
Спирт
78
Ртуть
357
Медь
2567
Кисло¬
— 183
Эфир
35
Вода
100
Сви¬
1740
Желе¬
2750
род
нец
зо

Из таблицы видно, что вещества, которые в обычных
условиях являются газами, при достаточном охлаждении
обращаются в жидкости, кипящие при очень низкой
температуре. Жидкий кислород, например, при атмосфер¬
ном давлении кипит при температуре —183 °С. Веще¬
ства, которые в обычных условиях мы наблюдаем в твер¬
дом состоянии, обращаются при плавлении в жидкости,
кипящие при очень высокой температуре. Например,
медь кипит при 2 567 °С, а железо — при 2 750°С.
1. Какие явления наблюдаются в жидкости	наполненный паром, когда он находится внут-
перед тем, как жидкость начинает кипеть?	ри жидкости? 3- Что называют температурой
2. Какие силы действуют на пузырек воздуха,	кипения жидкости?
ПАРООБРАЗОВАНИЯ
И КОНДЕНСАЦИИ
Чтобы температура испаряющейся жидкости не изме- 20. удельная
нялась, к жидкости необходимо подводить определенное
количество теплоты.
Кипение, как мы видели, есть то же испарение, только
сопровождается оно быстрым образованием и ростом
пузырьков пара. Очевидно, что во время кипения необ¬
ходимо подводить к жидкости определенное количество
теплоты. Это количество теплоты идет на образование
пара. Причем различные жидкости одной и той же массы
требуют разное количество теплоты для обращения их
в пар при температуре кипения.
Физическая величина, показывающая, какое количе¬
ство теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость
массой 1 кг в пар без изменения температуры, получила
название удельной теплоты парообразования.
Удельную теплоту парообразования обозначают бук-
Дж
КГ
Опытами установлено, что удельная теплота паро-
f? Дж
образования воды при 100°С равна 2,3-10——, иными
КГ
словами, для превращения воды массой 1 кг в пар при
А
температуре 100°С требуется 2,3-10 Дж энергии.
Следовательно, при температуре кипения внутренняя
энергия вещества в парообразном состоянии больше
внутренней энергии такой же массы вещества в жидком
состоянии.
вой I/, ее единица — 1 ——.	кг
43

Таблица 6
Удельная теплота парообразования некоторых веществ,
КГ
(при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)
Вода
2,3 -10®
Эфир
0,4-106
Аммиак (жидкий)
1,4 • 10е
Ртуть
0,3-10®
Спирт
0,9 -10®
Воздух (жидкцй)
0,2 -10®
Соприкасаясь с холодным предметом (рис. 25), водя¬
ной пар конденсируется, при этом выделяется энергия,
поглощенная при образовании пара. Точные опыты по¬
казывают, что, конденсируясь, пар отдает то количество
энергии, которое пошло на его образование.
Следовательно, при превращении 1 кг водяного пара
при температуре 100° С в воду той же температуры выде¬
ляется 2,3-Ю6 Дж энергии. Как видно из сравнения
с другими веществами (см. табл. 6), эта энергия довольно
велика.
Освобождающаяся при конденсации пара энергия
может быть использована. На крупных тепловых электро¬
станциях отработавшим в турбинах паром нагревают
воду. Нагретую таким образом воду используют для
отопления зданий, в банях, прачечных и для других
бытовых нужд.
Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое
для превращения в пар жидкости любой массы т. взятой

при температуре кипения, нужно удельную теплоту паро¬
образования умножить на массу:
Q=Lm
Q=Lm.
Количество теплоты, которое выделяет пар массой тп,
конденсируясь при температуре кипения, определяется
по той же формуле.
П р и м е р. Какое количество энергии требуется для
превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре
20°С, в пар?
Дано:
пг = 2 кг
t, =20°С
*2 =юо°с
с =4,2*10
з Дж
кг-°С
L = 2,3*106^-
кг
Решение:
Общее количество израсходованной
энергии:
Q=Qi Н“^2>
где Qi — энергия, которая необходи¬
ма для нагревания воды от 20 до
100°С (ведь вода не закипит, пока
ее температура не достигнет 100° С,
а для нагревания воды до этой тем¬
пературы требуется энергия):
Ql=cm(t2 — t i),
a Q2 — энергия, которая необходима для превращения
воды в пар без изменения ее температуры:
Q2=Lm.
Подставляя числовые значения величин, получим:
Q — ?
Q = 4200-^- *2 кг(100°С — 20°С)+ 2,3*106^-*2
КГ • v	КГ
«5,3*106 Дж.
Ответ: Q = 5,3*103 кДж.
КГ;
тп =
Q
m
1.	На что расходуется энергия, подводимая
• к жидкости при кипении? 2. Что показывает
удельная теплота парообразования? 3- Как
понимать, что удельная теплота парообразо-
Д
вания воды равна 2,3 * 106	?	4.	Как	можно
КГ
показать на опыте, что при конденсации пара
выделяется энергия? 5- Чему равна энергия,
выделяемая водяным паром массой 1 кг при
конденсации? 6. Где в технике используют
энергию, выделяемую при конденсации водя¬
ного пара?
45

^ Упражнение 11
1. Как надо понимать, что удельная теплота
л
конденсации аммиака равна 1,4* 106——?
кг
2. У какого из приведенных в таблице 6
веществ при обращении из жидкого состояния
в пар внутренняя энергия увеличивается боль¬
ше? Ответ обоснуйте.
3. Какое количество энергии требуется для
Щ Задание 5
Подготовьте доклады на темы:
1)	Как образуется роса, иней, дождь и снег.
обращения воды массой 150 г в пар при
температуре 100 °С?
4. Какое количество энергии нужно затратить,
чтобы воду массой 5 кг, взятую при темпера¬
туре 0°С, довести до кипения и испарить ее?
5. Какое количество энергии выделит вода
массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0°С?
Какое количество энергии выделится, если
вместо воды взять столько же пара при 100 °С?
2) Круговорот воды в природе.
3) Литье металлов.
21. РАБОТА ГАЗА
И ПАРА
ПРИ РАСШИРЕНИИ
Мы уже говорили о том, что развитие техники зависит
от умения как можно более полно использовать громад¬
ные запасы внутренней энергии, содержащиеся в топ¬
ливе.
Использовать внутреннюю энергию — значит совер¬
шить за счет нее полезную работу, например поднять
груз, перевезти вагоны и т. п. А это, в свою очередь,
означает, что внутреннюю энергию необходимо превра¬
тить в механическую. Как это сделать?
В пробирку нальем немного воды, затем плотно за¬
кроем ее пробкой и нагреем воду до кипения. Под давле¬
нием пара пробка выскочит и поднимется вверх. Здесь
энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара,
а пар, расширяясь, совершил работу — поднял пробку.
Внутренняя энергия пара превратилась в кинетическую
энергию пробки.
Заменим пробирку прочным металлическим цилинд¬
ром, а пробку — плотно пригнанным поршнем, который
может двигаться вдоль цилиндра. Мы получим простей¬
ший тепловой двигатель, в котором внутренняя энергия
топлива превращается в механическую энергию поршня.
Такой двигатель был изобретен в конце XVII в. и усовер¬
шенствован в дальнейшем.
Тепловыми двигателями называют машины, в кото¬
рых внутренняя энергия топлива превращается в меха¬
ническую энергию.
46

Существует несколько видов тепловых двигателей:
паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паро¬
вая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех
этих двигателях энергия топлива сначала переходит
в энергию газа (или пара). Расширяясь, газ совершает
работу и при этом охлаждается, часть его внутренней
энергии превращается в механическую энергию.
Из всех существующих тепловых двигателей мы рас¬
смотрим двигатель внутреннего сгорания и паровую
турбину.
3.	Какие виды тепловых двигателей вам изве¬
стны? 4. Какие переходы и превращения
энергии происходят в них?
?1. Приведите примеры превращения внутрен¬
ней энергии пара в механическую энергию
тела. 2. Какие двигатели называют тепловыми?
Двигатель внутреннего сгорания — очень распростра¬
ненный вид теплового двигателя, топливо в нем сгорает
прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и
происходит название этого двигателя.
Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком
топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
Такой тип теплового двигателя обычно устанавливают
на большинстве автомобилей.
На рисунке 26 показан разрез простейшего двигателя
внутреннего сгорания.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором переме¬
щается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4
с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый ма¬
ховик 6, предназначенный для уменьшения неравно¬
мерности вращения вала.
В верхней части цилиндра имеются два клапана 1
и 2, которые при работе двигателя автоматически откры¬
ваются и закрываются в нужные моменты. Через кла¬
пан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая
воспламеняется с помощью свечи 7, а через клапан 2
выпускаются отработавшие газы.
В цилиндре такого двигателя периодически происхо¬
дит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина
и воздуха. Температура газообразных продуктов Сгора¬
ния достигает 1 600—1 800° С.
22. ДВИГАТЕЛЬ
ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ
Рис. 26
47

Давление на поршень при этом резко возрастает.
Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и
коленчатый вал, совершая механическую работу. При
этом они охлаждаются, так как часть их внутренней
анергии превращается в механическую энергию.
Рассмотрим более подробно схему работы такого
двигателя. Крайние положения поршня в цилиндре
называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое
поршнем от одной мертвой точки до другой, называют
ходом поршня.
Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре
хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому
такие двигатели называют четырехтактными.
Один ход поршня, или один такт двигателя, совер¬
шается за пол-оборота коленчатого вала.
При повороте вала двигателя в начале первого такта
поршень движется вниз (рис. 27, а). Объем над поршнем
увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается
разрежение. В это время открывается клапан 1 и в ци¬
линдр входит горючая смесь. К концу первого такта
цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закры¬
вается.
При дальнейшем повороте вала поршень движется
вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь (рис. 27, б).
В конце второго такта, когда поршень дойдет до край¬
него верхнего положения, сжатая горючая смесь воспла¬
меняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
Образующиеся при сгорании газы давят на поршень
и толкают его вниз (рис. 27, в). Под действием расши¬
ряющихся нагретых газов (третий такт) двигатель со¬
вершает работу, поэтому этот такт называют рабочим
ходом. Движение поршня передается шатуну, а через
него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный
толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции
и перемещает скрепленный с ним поршень при после¬
дующих тактах. Второй и третий такты происходят при
закрытых клапанах.
В конце третьего такта открывается клапан 2, и через
него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмо¬
сферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в
течение четвертого такта, когда поршень движется вверх

(рис. 27, г). В конце четвертого такта клапан 2 закры¬
вается.
Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех
процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, вы¬
пуска.
В автомобилях используют чаще всего четырехци¬
линдровые двигатели внутреннего сгорания. Работа ци¬
линдров согласуется так, что в каждом из них поочередно
происходит рабочий ход и коленчатый вал все время
получает энергию от одного из поршней. Имеются и
восьмицилиндровые двигатели. МногоциЛиндровые дви¬
гатели в лучшей степени обеспечивают равномерность
вращения вала и имеют большую мощность.
Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвы¬
чайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты,
теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные
двигатели внутреннего сгорания устанавливают на реч¬
ных и морских судах.
Рис. 27
1.	Какой двигатель называют двигателем
• внутреннего сгорания? 2. Пользуясь рисун¬
ком 26, расскажите, из каких основных частей
состоит простейший двигатель внутреннего
сгорания. 3. Какие физические явления про¬
исходят при сгорании горючей смеси в дви¬
гателе внутреннего сгорания? 4. За сколько
ходов, или тактов, происходит один рабочий
цикл двигателя? Сколько оборотов делает при
этом вал двигателя? 5. Какие процессы про¬
исходят в двигателе в течение каждого из
четырех тактов? Как называют эти такты?
6. Какую роль играет маховик в двигателе
внутреннего сгорания? 7- Какие двигатели
внутреннего сгорания чаще всего применяют
в автомобилях? 8. Где еще, кроме автомоби¬
лей, применяют двигатели внутреннего сго¬
рания?
В современной технике широко применяют другой	23.	паровая
тип теплового двигателя, в котором пар или нагретый	турбина
до высокой температуры газ вращает вал двигателя без
помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие
двигатели называют турбинами.
Схема действия простейшей паровой турбины приве¬
дена на рисунке 28. На вал 5 насажен диск 4, по ободу
которого закреплены лопатки 2. Около лопаток располо¬
жены трубы — сопла 1, в которые поступает пар 3 из
котла. Струи пара, вырывающиеся из сопел, оказывают
значительное давление на лопатки и приводят диск тур¬
бины в быстрое вращательное движение.
49

Рис. 28
В современных турбинах применяют не один, а не¬
сколько дисков, насаженных на общий вал. Пар после¬
довательно проходит через лопатки всех дисков, отдавая
каждому из них часть своей энергии.
На электростанциях с турбиной соединен генератор
электрического тока. Частота вращения вала турбин
достигает 3 ООО оборотов в минуту, что является очень
удобным для приведения в движение генераторов элек¬
трического тока.
В СССР строят паровые турбины мощностью от не¬
скольких киловатт до 1 200 ООО кВт и более.
Применяют турбины на тепловых электростанциях
и на кораблях.
Постепенно находят все более широкое применение
газовые турбины, в которых вместо пара используются
продукты сгорания газа.
11.	Какие тепловые двигатели называют паро¬
выми турбинами? 2. В чем отличие в устрой¬
стве турбин и поршневых машин? 3. Поль¬
зуясь рисунком 28, расскажите, из каких
частей состоит паровая турбина и как она
работает.
24. кпд теплового Любой тепловой двигатель превращает в механиче-
двигателя	скую	энергию	только часть той энергии, которая выде¬
ляется топливом, так как газ или пар, совершив работу,
еще обладает энергией.
Для оценки теплового двигателя очень важно знать,
какую часть энергии, выделяемой топливом, он превра¬
щает в полезную работу. Чем больше эта часть энергии,
тем двигатель экономичнее.
Для характеристики экономичности различных двига¬
телей введено понятие коэффициента полезного действия
двигателя.
Отношение той части энергии, которая пошла на со¬
вершение полезной работы двигателя, ко всей энергии,
выделившейся при сгорании топлива, называют коэффи¬
циентом полезного действия теплового двигателя.
Например, если двигатель из всей энергии, выделив¬
шейся при сгорании топлива, расходует на совершение
полезной работы только одну четвертую часть, то говорят,
50

что коэффициент полезного действия двигателя равен 'Д,
или 25%, так как КПД обычно выражают в процентах.
КПД двигателя всегда меньше единицы, т. е. меньше
100%. Например, КПД двигателей внутреннего сгора¬
ния 20—40%, паровых турбин — около 30%.
Увеличение числа автомашин, особенно в городах,
приводит к сильному загрязнению атмосферы выхлоп¬
ными газами двигателей внутреннего сгорания. Эти газы
вредны для живых организмов, кроме того, они вызы¬
вают порчу ценных архитектурных сооружений.
Борьба с загрязнением атмосферы в настоящее время
является серьезной государственной задачей.
Наиболее эффективный способ борьбы — замена дви¬
гателей внутреннего сгорания электрическими двигате¬
лями. Необходимые для этих машин источники тока
должны обладать большими запасами энергии, над созда¬
нием таких источников тока работают ученые.
Чтобы существующие автомашины меньше загрязня¬
ли воздух, их двигатели должны быть всегда исправны
и работать на том виде топлива, на которое они рассчи¬
таны. За этим следует тщательно следить.
€“\ 1. Почему в тепловых двигателях только
• часть энергии топлива превращается в меха¬
ническую энергию? 2. Что называют КПД теп-
Ц Задание 6
Приготовьте доклады на темы (по выбо-
РУ):
1) История изобретения паровых машин.
2) История изобретения турбин.
лового двигателя? 3. Почему КПД двигателя
не может быть не только больше 100%, но
и равен 100%?
3) Первые паровозы Стефенсона и Черепа¬
новых.
4) Достижения советской науки и техники
в строительстве паровых турбин.
5) Использование энергии Солнца на Земле.
Повторите тему «Изменение
агрегатных состояний вещества»
1. Прочитайте § 14, 15, 16, 17, 20, 22.
Ответьте на вопросы к этим параграфам. На
вопросы 1, 2, 3 к § 20 ответьте письменно.
2. Пользуясь рисунком 27, расскажите
(устно), как происходят 4 такта работы дви¬
гателя внутреннего сгорания.
3. Какой такт работы двигателя внутрен¬
него сгорания изображен на рисунке 29?
Ответ обоснуйте.
4.	Решите задачу:
Площадку для хоккея размером 61 X 30 м
залили водой, температура которой 15°С.
Какое количество теплоты выделилось, когда
вода превратилась в лед, имеющий темпера-
туру —10°С, если высота слоя образовавше¬
гося льда равна 10 см? (Ответ:	Qm
ж7,7- 107 кДж.)
52

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
25. Электризация тел
43.
Электрическое сопротивление
26. Два рода зарядов. Взаимодей¬
проводников. Единицы сопро¬
ствие заряженных тел
тивления
27. Электроскоп. Проводники и
44.
Закон Ома для участка цепи
непроводники электричества
'45.
Расчет сопротивления провод¬
28. Электрическое поле
ника. Удельное сопротивление
29. Делимость электрического за¬
46.
Примеры на расчет сопротив¬
ряда. Электрон
ления проводника, силы тока
30. Строение атомов
и напряжения
31. Объяснение электрических яв¬
47.
Реостаты
лений
48.
Последовательное соединение
32. Электрический ток. Источни¬
проводников
ки электрического тока
49.
Параллельное соединение про¬
33. Электрическая цепь и ее со¬
водников
ставные части
50.
Работа электрического тока
34. Электрический ток в металлах
51.
Мощность электрического тока
35. Действия электрического тока
52.
Единицы работы электриче¬
36. Направление электрического
ского тока, применяемые в
тока
практике
37. Сила тока. Единицы силы тока
53.
Нагревание проводников элек¬
38. Амперметр. Измерение силы
трическим током. Закон Джо¬
тока
уля — Ленца
39. Электрическое напряжение
54.
Лампа накаливания. Электри¬
40. Единицы напряжения
ческие нагревательные при¬
41. Вольтметр. Измерение напря¬
боры
жения
55.
Короткое замыкание. Предо¬
42. Зависимость силы тока от на¬
хранители
пряжения
Слова «электричество», «электрический ток» знакомы 25. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ
сейчас каждому человеку. В наших домах, на транспорте,	ТЕЛ
на заводах и фабриках, в сельском хозяйстве используют
электрический ток. Но чтобы ответить на вопрос, что
представляет собой электрический ток, надо ознакомиться
с большим кругом явлений, которые называют электри¬
ческими.
Рассмотрим сначала происхождение термина «элек¬
тричество».
Если потереть стеклянную палочку о лист бумаги
и поднести ее к руке, то можно услышать легкий треск,
а в темноте и увидеть небольшие искорки. Кроме того,
палочка приобретает способность притягивать к себе
53

Рис. 30
листочки бумаги, пушинки, тонкие струйки воды (рис. 30).
Подобные явления наблюдаются, например, и при расче¬
сывании сухих волос. Вы можете убедиться в этом, наэлек¬
тризовав пластмассовую расческу (или ручку) и поднеся
ее потом к тонкой струйке воды.
Эти явления были обнаружены еще в глубокой древ¬
ности. Древнегреческие ученые заметили, что янтарь
(окаменевшая смола хвойных деревьев, которые росли
на Земле много сотен тысяч лет назад) при натирании
его шерстью начинает притягивать к себе различные
тела. По-гречески янтарь — электрон, отсюда произо¬
шло название «электричество».
Про тело, которое после натирания притягивает к себе
другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что
ему сообщен электрический заряд.
Электризоваться могут тела, сделанные из разных
веществ. Легко наэлектризовать натиранием о шерсть
палочки из резины, серы, эбонита (каучук с большой
примесью серы), пластмассы, капрона.
Электризация тел происходит при соприкосновении
и последующем разделении тел. Трут тела друг о друга
лишь для того, чтобы увеличить площадь их соприкосно¬
вения.
В электризации всегда участвуют два тела: в рас¬
смотренных выше опытах стеклянная палочка сопри¬
касалась с листом бумаги, кусочек янтаря — с мехом
или шерстью, палочка из плексигласа — с шелком. При
этом электризуются оба тела. Например, при соприкосно¬
вении стеклянной палочки и куска резины электризуются
и стекло, и резина. Резина, как и стекло, начинает при¬
тягивать к себе легкие тела (рис. 31).
Электрический заряд можно передать от одного тела
к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризован¬
ным телом другого тела, и тогда часть электрического
заряда перейдет на него. Чтобы убедиться, что и второе
тело наэлектризовано, нужно поднести к нему мелкие
листочки бумаги и посмотреть, будут ли они притяги¬
ваться.
1. Как обнаружить на опыте электрические за¬
ряды на телах, потертых друг о друга? 2. Ка-
ково происхождение слова «электричество»?
3.	Как показать, что при соприкосновении
электризуются оба тела? 4, Как передать элек¬
трический заряд от одного тела к другому?
54

Все наэлектризованные тела притягивают к себе дру¬
гие тела, например листочки бумаги. По притяжению
тел нельзя отличить электрический заряд стеклянной
палочки, потертой о шелк, от заряда, полученного на
эбонитовой палочке, потертой о мех. Ведь обе наэлектри¬
зованные палочки притягивают листочки бумаги.
Означает ли это, что заряды, полученные на телах,
сделанных из различных веществ, ничем не отличаются
друг от друга?
Обратимся к опытам. Наэлектризуем эбонитовую
палочку, подвешенную на нити. Приблизим к ней другую
такую же палочку, наэлектризованную трением о тот же
кусочек меха. Палочки оттолкнутся (рис. 32). Так как
палочки одинаковые и наэлектризовали их трением об
одно и то же тело, можно сказать, что на них были
заряды одного рода. Значит, тела, имеющие заряды
одного рода, взаимно отталкиваются.
Теперь поднесем к наэлектризованной эбонитовой
палочке стеклянную палочку, потертую о шелк. Мы уви¬
дим, что стеклянная и эбонитовая палочки взаимно
притягиваются (рис. 33). Следовательно, заряд, получен¬
ный на стекле, потертом о шелк, другого рода, чем на
эбоните, потертом о мех. Значит, существует другой род
электрических зарядов.
Будем приближать к подвешенной наэлектризованной
эбонитовой палочке наэлектризованные тела из различ¬
ных веществ: резины, плексигласа, пластмассы, капрона.
Мы увидим, что в одних случаях эбонитовая палочка
отталкивается от тел, поднесенных к ней, а в других —
притягивается. Если эбонитовая палочка оттолкнулась,
значит, на теле, поднесенном к ней, заряд такого же
рода, что и на ней. А заряд тех тел, к которым эбонито¬
вая палочка притянулась, сходен с зарядом, полученным
на стекле, потертом о шелк. Поэтому можно считать, что
существует только два рода электрических зарядов.
Заряд, полученный на стекле, потертом о шелк (и на
всех телах, где получается заряд такого же рода), назвали
положительным, а заряд, полученный на янтаре (а также
эбоните, сере, резине), потертом о шерсть, назвали отри¬
цательным, т. е. зарядам приписали знаки « + » и «—».
Итак, опыты показали, что существует два рода элек-
26. ДВА РОДА
ЗАРЯДОВ.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ЗАРЯЖЕННЫХ
ТЕЛ
Рис. 32
55

грических зарядов — положительные и отрицательные
заряды и что наэлектризованные тела по-разному взаимо¬
действуют друг с другом.
Тела, имеющие электрические заряды одинакового
знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды
противоположного знака, взаимно притягиваются.
1. Как взаимодействуют друг с другом две
эбонитовые палочки, наэлектризованные тре¬
нием о мех? 2. Как показать, что стеклянная
палочка, наэлектризованная трением о шелк,
имеет заряд другогЪ ррда, чем заряд эбони¬
товой палочки, наэлектризованной трением
о шерсть? 3- Какие два рода электрических
зарядов существуют в природе? Как их назы¬
вают? 4. Как взаимодействуют тела, имеющие
заряды одного знака? разного знака?
Задание 7
Оберните круглый карандаш металлической
бумагой (фольгой) и осторожно снимите с
карандаша образовавшуюся гильзу. Подвесьте
ее на шелковой или капроновой нити, как
показано на рисунке 34. Коснитесь гильзы
наэлектризованным телом, знак заряда кото¬
рого известен. Затем наэлектризуйте другие
тела и, поднося их к гильзе, определите знак
заряда этих тел (можно воспользоваться стек¬
лянным стаканом, пластмассовой линейкой,
расческой и т. п.).
Рис. 34	91
27. ЭЛЕКТРОСКОП.
ПРОВОДНИКИ
И НЕПРОВОДНИКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Рис. 35
Если тела наэлектризованы, то они притягиваются
друг к другу или взаимно отталкиваются. По притяжению
или отталкиванию можно судить, сообщен ли телу элек¬
трический заряд. Поэтому и устройство прибора, при
помощи которого выясняют, наэлектризовано ли тело,
основано на взаимодействии заряженных тел. Этот при¬
бор называется электроскопом (от греч. слов электрон
и скопео — наблюдать, обнаруживать).
На рисунке 35 изображен школьный электроскоп.
В нем через пластмассовую пробку, вставленную в ме¬
таллическую оправу, пропущен металлический стержень,
на конце которого укреплены два листочка из тонкой
бумаги. Оправа с обеих сторон закрыта стеклами.
Чем больше заряд электроскопа, тем больше сила
отталкивания листочков и тем на больший угол они
разойдутся. Значит, по изменению угла расхождения

листочков электроскопа можно судить, увеличился или
уменьшился его заряд.
В школьном физическом кабинете имеется электроскоп
и другого вида (рис. 36). В нем легкая стрелочка В,
заряжаясь от стержня D, отталкивается от него на неко¬
торый угол.
Если прикоснуться к заряженному телу (например,
к электроскопу) рукой, оно разрядится. Электрические
заряды перейдут на наше тело и через него могут уйти
в землю. Разрядится заряженное тело и в том случае,
если соединить его с землей металлическим предметом,
например железной или медной проволокой. Но если
заряженное тело соединить с землей стеклянной или
эбонитовой палочкой, то электрические заряды по ним
не уйдут в землю. В этом случае заряженное тело не
разрядится.
По способности проводить электрические заряды ве¬
щества условно делятся на проводники и непроводники
электричества. Все металлы, почва, растворы солей и
кислот в воде — хорошие проводники электричества.
Тело человека, как было показано, также хорошо прово¬
дит электрический заряд.
К непроводникам электричества, или диэлектрикам,
относятся фарфор, эбонит, стекло, янтарь, резина, шелк,
капрон, пластмассы, керосин, воздух (газы).
Тела, изготовленные из диэлектриков, называются
изоляторами (от греч. слова изоляро — уединять).
Рис. 36
1. Как при помощи листочков бумаги обна-
1 ружить, наэлектризовано ли тело? 2. Опишите
устройство школьного электроскопа. 3- Как
по углу расхождения листочков электроскопа
судят о его заряде? 4. Как на опыте показать,
что одни вещества являются проводниками
электричества, а другие — нет? Расскажите
об этом опыте.
Наэлектризованные тела, как показывают опыты, 28. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
взаимодействуют друг с другом на расстоянии — притя-	ПОЛЕ
гиваются и отталкиваются. Как передается действие
одного наэлектризованного тела на другое? Может быть,
оно передается через воздух? Выясним это на опыте.
Поместим заряженный электроскоп под колокол воз-
57

душного насоса и из-под колокола выкачаем воздух
(рис. 37). Опыт показывает, что и в безвоздушном про¬
странстве листочки электроскопа по-прежнему отталки¬
ваются друг от друга. Значит, электрическое взаимо¬
действие передается не через воздух. Но из этого опыта
еще нельзя установить:	действуют	ли электрические
заряды друг на друга на расстоянии или между ними
существует что-то материальное, не ощущаемое нами,
через что передается это действие. Этим вопросом зани¬
мались ученые многих стран. Ответ на него дали в своих
работах английские физики Фарадей и Максвелл.
Согласно учению Фарадея и Максвелла пространство,
окружающее наэлектризованное тело, отличается от
пространства, находящегося вокруг ненаэлектризован-
ных тел. В пространстве, где находится электрический
заряд, существует электрическое поле. Электрическое
поле представляет собой вид материи, отличающийся от
вещества. Мы с помощью наших органов чувств не можем
непосредственно воспринимать электрическое поле. О су¬
ществовании электрического поля можно судить лишь
по его действиям.
Электрическое поле заряда действует с некоторой
силой на всякий другой заряд, оказавшийся в поле дан¬
ного заряда.
Сила, с которой электрическое поле действует на
внесенный в него электрический заряд, называется элек¬
трической силой.
В опытах, описанных в § 26, не только заряженная
палочка своим электрическим полем действует на заря¬
женную гильзу, но и гильза, в свою очередь, своим
электрическим полем действует на палочку. Следова¬
тельно, как и всегда, имеет место взаимодействие тел.
Подвесим на нити заряженную гильзу. Поднесем
к ней палочку, имеющую заряд другого знака, как пока¬
зано на рисунке 38. Затем будем приближать подставку
с гильзой к заряженной палочке. По углу отклонения
нити заметим, что чем ближе гильза к палочке, тем
с большей силой действует на нее электрическое поле
заряженной палочки. Следовательно, вблизи заряженных
тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле
ослабевает.

1. Опишите опыт, который показывает, что
электрическое взаимодействие передается не
через воздух. 2. Чем отличается пространство,
окружающее наэлектризованное тело, от про¬
странства, окружающего ненаэлектризованное
Задание 8
Из металлической фольги сделайте малень¬
кий шарик, подвесьте его на изолирующей
(шелковой или капроновой) нити. Зарядите
шарик от пластмассовой линейки, потертой
о шерсть (шелк или бумагу).
тело? 3. Как можно обнаружить электриче¬
ское поле? 4. Как изменяется сила, действую¬
щая на заряженную гильзу при удалении ее
от заряженного тела? Как это показать на
опыте?
Вновь зарядите линейку трением о то же
самое тело.
Подносите наэлектризованную линейку к ша¬
рику, постепенно уменьшая расстояния между
ними (например, на 20 см; 15 см; 10 см; 5 см).
Пронаблюдайте явление, сделайте вывод.
При объяснении тепловых явлений мы пользовались
знаниями о молекулярном строении вещества. А как
объяснить явление электризации? Почему на двух сопри¬
касающихся телах возникают заряды обязательно про¬
тивоположного знака? Чтобы ответить на эти и многие
другие вопросы, недостаточно знаний о молекулярном
строении вещества. Ведь молекулы и атомы в обычном
состоянии не имеют электрического заряда, поэтому
их перемещением нельзя объяснить электризацию тел.
Может быть, в природе есть частицы, имеющие электри¬
ческий заряд? Если это так, то при делении заряда будет
обнаружен предел деления — наименьшая заряженная
частица.
29. ДЕЛИМОСТЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ЗАРЯДА.
ЭЛЕКТРОН

Кулон Шарль Огюстен
(1763—1806) — фран¬
цузский физик, воен¬
ный инженер. Изобрел
прибор, с помощью
которого установил ос¬
новные законы элек¬
трического и магнит¬
ного взаимодействий.
Изучал различные ви¬
ды трения и сформу¬
лировал в 1781 г. за¬
коны трения скольже¬
ния и качения.
Обратимся к опыту. Зарядим металлический шар,
прикрепленный к стержню электроскопа (рис. 39, а).
Соединим этот шар металлическим проводником А, дер¬
жа его за ручку В, изготовленную из диэлектрика, с
другим точно таким же, но незаряженным шаром, нахо¬
дящимся на втором электроскопе. Половина заряда пе¬
рейдет с первого шара на второй (рис. 39, б). Значит,
первоначальный заряд разделился на две равные части.
Теперь разъединим шары и коснемся второго шара
рукой. От этого он потеряет заряд — разрядится. При¬
соединим его снова к первому шару, на котором осталась
половина первоначального заряда. Оставшийся заряд
снова разделится на две равные части, и на первом шаре
останется четвертая часть первоначального заряда.
Таким же образом можно получить одну восьмую,
одну шестнадцатую часть первоначального заряда и т. д.
Таким образом, опыт показывает, что электрический
заряд может иметь разное значение. Электрический за¬
ряд — физическая величина.
За единицу электрического заряда принят один ку¬
лон (обозначается 1 Кл). Единица названа так в честь
французского физика Ш. Кулона. Определение едини¬
цы будет дано в § 37.
В опыте, изображенном на рисунке 39, показано, что
электрический заряд можно разделить на части. А суще¬
ствует ли предел деления заряда? Чтобы ответить на
этот вопрос, понадобилось выполнять более сложные
и точные опыты, чем описанный выше, так как очень
скоро оставшийся на шаре электроскопа заряд стано¬
вится таким малым, что обнаружить его при помощи
электроскопа не удается.
Для деления заряда на очень маленькие порции нужно
передавать его не шарам, а маленьким крупинкам ме¬
талла или капелькам жидкости. Измеряя заряд, полу¬
ченный на таких маленьких телах, установили, что мож¬
но получить порции заряда, в миллиарды миллиардов
раз меньшие, чем в описанном опыте. Однако во всех
опытах разделить заряд дальше определенного предель¬
ного значения не удавалось.
Это позволило предположить, что электрический
заряд имеет предел делимости или, точнее, что суще¬
60

ствует заряженная частица, которая имеет самый малый
заряд, далее уже не делимый.
Чтобы доказать, что существует предел деления элек¬
трического заряда, и установить, каков этот предел,
ученые проводили специальные опыты. Например, со¬
ветский ученый А. Ф. Иоффе поставил опыт, в кото¬
ром электризовали мелкие пылинки цинка, видимые
только под микроскопом. Заряд пылинок несколько раз
меняли и каждый раз измеряли, на сколько изменился
t
заряд. Опыты показали, что все изменения заряда пы¬
линки были в целое число раз (т. е. в 2, 3, 4, 5 и т. д.)
больше некоторого определенного наименьшего заряда,
т. е. заряд пылинки изменялся хотя и очень малыми,
но целыми порциями. Так как заряд с пылинки уходит
вместе с частицей вещества, то Иоффе сделал вывод,
что в природе существует такая частица вещества, ко¬
торая имеет самый маленький заряд, далее уже не дели¬
мый.
Эту частицу назвали электрон.
Значение заряда электрона впервые определил амери¬
канский ученый Р. Милликен. В своих опытах, сход¬
ных с опытами А. Ф. Иоффе, он пользовался мелкими
капельками масла.
Заряд электрона — отрицательный, равен он —1,6 X
ХЮ"19 Кл (0,000 000 000 000 000 00016 Кл). Электриче¬
ский заряд — одно иЗ основных свойств электрона. Этот
заряд нельзя *снять» с электрона.
Масса электрона равна 9,1 *10“31 кг, она в 3 700 раз
меньше массы молекулы водорода, наименьшей из всех
молекул. Крылышко мухи имеет массу, примерно в
5*1022 большую, чем масса электрона.
Иоффе Абрам Федо¬
рович (1880—1960) —
советский физик, ака¬
демик. Ему принадле¬
жит ряд открытий в
области учения о твер¬
дом теле, диэлектри¬
ках и полупроводни¬
ках. А. Ф. Иоффе —
один из крупных ор¬
ганизаторов физиче¬
ских исследований в
СССР.
1.	Как на опыте показать, что электрический
заряд делится на части? 2. Можно ли электри¬
ческий заряд делить бесконечно? Имеет ли
электрический заряд предел делимости? 3. Как
назвали частицу с самым малым зарядом? Что
вы знаете о заряде и массе электрона?
А Упражнение 12
1.	Может ли какая-либо частица иметь заряд,
превышающий заряд электрона в 1,5 раза?
равный утроенному заряду электрона? рав-
ный — заряда электрона?
2.	Электроскопу сообщили заряд, равный
— 6,4 * 10“10 Кл. Какому числу электронов
соответствует этот заряд?
3- Используя данные текста, вычислите массу
молекулы водорода.
61

30. СТРОЕНИЕ
АТОМОВ
Резерфорд Эрнест
(1871—1937) — англий¬
ский физик, член Лон¬
донского королевского
общества (академик).
Почетный член Акаде¬
мии наук СССР и мно¬
гих других академий.
Изучал строение а то¬
ма и радиоактивные
процессы, впервые осу¬
ществил расщепление
ядра атома.
Опыты Иоффе и Милликена и ряд других опытов
доказали существование электрона — частицы, имеющей
наименьший электрический заряд. Откуда берутся элект¬
роны?
Можно предположить, что электроны есть во всех
телах, так как все тела можно наэлектризовать. Мы
знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы —
из атомов, значит, электроны следует «искать» в атомах.
В начале нашего столетия опыты по исследованию
состава и строения атома были поставлены английским
физиком Э. Резерфордом. На основании этих спе¬
циальных опытов Резерфорд предположил, что атом
имеет сложное строение. В центре атома находится заря¬
женная положительным зарядом частица — ядро атома.
На большом расстоянии от ядра (по сравнению с его
размерами) в атоме находятся электроны. Они притя¬
гиваются, но не приближаются вплотную к ядру, потому
что быстро движутся вокруг него. Масса всех электронов
составляет незначительную часть массы атома, сотые
доли процента.
По своему строению атом напоминает нашу Солнеч¬
ную систему. Подобно тому как планеты, притягиваясь
к Солнцу, движутся вокруг него, так и электроны в
атоме движутся вокруг ядра, удерживаемые силами
притяжения к нему.
Расстояния между ядром и электронами очень велики
по сравнению с размерами этих частиц. Если бы весь
атом увеличился так, что ядро приняло размеры десяти¬
копеечной монеты, то расстояние между ядром и электро¬
нами стало бы равно целому километру! Подсчитали,
что если бы все электроны примкнули вплотную к ядрам,
т. е. не было бы внутриатомных промежутков, то объем
тела взрослого человека стал бы равным одной миллион¬
ной доле кубического миллиметра!
Ядро, как уже было сказано, имеет положительный
заряд. Этот заряд равен абсолютному значению заряда
всех электронов, имеющихся в атоме. Но заряд электро¬
нов отрицателен, поэтому весь атом в целом не имеет
заряда, т. е. нейтрален. Такое представление о строении
атома, предложенное Резерфордом, назвали ядерной
моделью атома.
62

Атомы разных элементов в обычном состоянии отли¬
чаются друг от друга числом электронов, движущихся
вокруг ядра. Так, в атоме водорода вокруг ядра движется
один электрон, в атоме гелия — два электрона. Есть
атомы с тремя, четырьмя электронами и т. д. Вокруг
ядра атома кислорода движется 8 электронов, железа —
26, урана — 92 электрона.
Но все же главной характеристикой данного хими¬
ческого элемента является не число электронов, а заряд
ядра.
Дело в том, что электроны могут иногда отрываться
от атома и тогда общий заряд электронов в атоме изме¬
нится. Заряд же ядра изменить очень трудно. А если
он изменится, то получится уже другой химический
элемент.
Так как заряд ядра равен по абсолютному значению
общему заряду электронов атома, можно предположить,
что в составе ядра находятся положительно заряженные
частицы, их назвали протонами. Каждый протон имеет
массу, в 1 840 раз большую, чем масса электрона, заряд
протона положителен, равен по абсолютному значению
заряду электрона.
После того как было доказано существование прото¬
нов, ученые продолжали исследование состава ядра.
Они обнаружили, что, кроме протонов, в ядрах атомов
содержатся еще нейтральные (не имеющие заряда) части¬
цы, получившие название нейтронов. Масса нейтрона
немного больше массы протона.
Итак, строение атома таково: в центре атома нахо¬
дится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг
ядра движутся электроны.
На рисунке 40 представлены модели атомов водорода,
гелия и лития. Протоны обозначены на рисунке кружка¬
ми со знаком «плюс», нейтроны цветными кружками
(соотношение размеров и расстояний на рисунке не
соблюдено).
Напомним, что атом в целом не имеет заряда, он
нейтрален, потому что положительный заряд его ядра
равен отрицательному заряду всех его электронов.
Но атом, потерявший один или несколько электронов,
уже не является нейтральным, а будет иметь положи¬

тельный заряд. Его называют тогда положительным
ионом.
Бывают случаи обратные: лишний электрон при¬
соединяется к нейтральному атому, тогда атом приобре¬
тает отрицательный заряд, становится отрицательным
ионом.
А1. Чем отличаются друг от друга атомы раз-
I личных химических элементов? 2. Что явля¬
ется главной характеристикой данного хими¬
ческого элемента? 3. Какие частицы входят
▲ Упражнение 13
1.	В ядре атома углерода содержится 12 ча¬
стиц. Вокруг ядра движутся 6 электронов.
Сколько в ядре этого атома протонов и
сколько нейтронов?
в состав ядра? 4. Каково строение атомов
водорода, гелия и лития? 5. Как образуются
положительные ионы? Как образуются отри¬
цательные ионы?
2. От атома гелия отделился один электрон.
Как называется оставшаяся частица? Каков ее
заряд?
3. В каком случае атом становится отрица¬
тельным ионом?
31. ОБЪЯСНЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИИ
Так как все тела состоят из атомов, а в каждом
атоме число протонов и число электронов одинаковы,
то в обычных условиях общее число электронов в любом
теле равно общему числу протонов в нем. Все электроны
одинаковы, и каждый из них имеет наименьший отри¬
цательный заряд. Все протоны также одинаковы, и каж¬
дый имеет положительный заряд, равный заряду электро¬
на. Значит, сумма всех отрицательных зарядов в теле
равна по абсолютному значению сумме всех положи¬
тельных зарядов и тело в целом не имеет заряда: оно
электрически нейтрально.
Если же нейтральное тело приобретет электроны от
какого-нибудь другого тела, то оно получит отрицатель¬
ный заряд. Таким образом, тело заряжено отрицательно
в том случае, если оно обладает избыточным, по сравне¬
нию с нормальным, числом электронов.
А если нейтральное тело теряет электроны, то оно
получает положительный заряд. Таким образом, тело
заряжено положительно в том случае, если в нем
содержится недостаточное, по сравнению с нормальным,
число электронов.
Итак, тело электризуется, т. е. получает электриче¬
ский заряд, когда оно приобретает или теряет электроны.
64

Когда эбонитовую палочку трут о шерсть, то она,
как мы уже знаем, заряжается отрицательно, а шерсть
при этом заряжается положительно. Это объясняется
тем, что при трении в эбонитовой палочке возникает
избыток электронов, а в куске шерсти — недостаток.
Как показывает опыт, заряды шерсти и эбонитовой
палочки равны по абсолютному значению. Это и понятно.
Ведь недостаток электронов на шерсти равен избытку
их на эбоните.
Значит, при электризации тел заряды не создаются,
а только разделяются: часть отрицательных зарядов
переходит с одного тела на другое.
Зная строение атома, можно понять, почему металлы
проводят электрический ток, а диэлектрики нет. В ди¬
электриках электроны прочно связаны с ядрами атомов
и не могут двигаться под действием электрического поля.
В металлах связь электронов с ядрами слабее, и в электри¬
ческом поле они почти свободно движутся от ядра к ядру.
Такие электроны называются электронами проводимости,
или свободными электронами.
При помощи проводника — металлического стержня
соединим незаряженный электроскоп с отрицательно
заряженным (см. рис. 39). Свободные электроны стержня
окажутся в электрическом поле и придут в движение
по направлению к незаряженному электроскопу, и он
зарядится отрицательно.
Знания об электроне и о строении атома позволяют
объяснить явление, с которого мы начали изучение элек¬
тричества: притяжение ненаэлектризованных тел к на¬
электризованным. Почему, например, притягивается к за¬
ряженной палочке гильза, которую мы предварительно
не наэлектризовали? Ведь мы знаем, что электрическое
поле действует только на заряженные тела.
Рассмотрим это на примере проводника (металличе¬
ской гильзы), а почему притягиваются непроводники
(бумага, шелк и т. п.), вы узнаете при изучении физики
в старших классах.
В гильзе есть свободные электроны. Как только гильза
будет внесена в электрическое поле, электроны придут
в движение под действием сил поля. Если палочка заря¬
жена положительно, то электроны перейдут на ту сто-
3. Зак. 1832 А. В. Перышиин, 8 кл.
Рис. 41
65

рону гильзы, которая расположена ближе к палочке.
Эта сторона зарядится отрицательно. На противополож¬
ной стороне гильзы будет недостаток электронов, и она
окажется заряженной положительно (рис. 41, а). Отри¬
цательно заряженная сторона гильзы ближе к палочке,
поэтому гильза притянется к ней (рис. 41, б). Когда
гильза коснется палочки, то часть электронов с нее перей¬
дет на положительно заряженную палочку и на гильзе
останется положительный заряд (рис. 41, в).
Если заряд передают от заряженного шара к неза¬
ряженному и размеры шаров одинаковы, то заряд разде¬
лится пополам (см. рис. 39, б). Но если второй, незаря¬
женный шар больше, чем первый, то на него перейдет
больше половины заряда. Чем больше тело, которому
передают заряд, тем большая часть заряда на него пе¬
рейдет. На этом основано заземление — передача заряда
земле. Земной шар велик по сравнению с телами, нахо¬
дящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с землей
заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и прак¬
тически становится электрически нейтральным.
О 1. Объясните электризацию тел при сопри-	объясните, какие процессы происходят при
•	косновении. 2. Почему при электризации тре-	передаче заряда от положительно заряжен-
нием на телах появляются равные по абсо-	ной палочки к незаряженной гильзе. 4. По-
лютному значению, но противоположные по	чему при заземлении заряженного тела почти
знаку заряды? 3. Пользуясь рисунком 41,	весь его заряд переходит в землю?
▲
Упражнение 14
1. Основываясь на объяснении, изложенном	3. При соединении поврежденных проводов
в учебнике (см. рис. 41), расскажите, как	монтер надевает резиновые перчатки. Зачем
происходил бы процесс, если к гильзе под-	он это делает?
несли бы отрицательно заряженную палочку.	4. При наливании бензина корпус бензовоза
2. Почему можно наэлектризовать трением	при помощи металлического проводника обя-
эбонитовую палочку, держа ее в руке, а	зательно соединяют с землей. Зачем это
металлический стержень нельзя?	делают?
Повторите темы
«Электризация тел», «Строение атома»
1. Прочитайте § 26, ответьте на вопросы
к этому параграфу (на вопросы 3 и 4 ответьте
письменно).
2. Прочитайте § 29—31, ответьте на во¬
просы к этим параграфам. На вопросы 2, 3
(§ 29), 4 и 5 (§ 30) ответьте письменно.
3. Рассмотрите строение атома лития
(рис. 40). Почему атом в целом нейтрален?
Как образуется из атома лития положитель¬
ный ион лития? отрицательный ион?
4. Объясните опыт, изображенный на ри¬
сунке 41.
66

Когда говорят об использовании электрической энер¬
гии в быту, на производстве или транспорте, то имеют
в виду работу электрического тока. Электрический ток
подводят к потребителю от электростанции по проводам.
Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические
лампы или прекращается движение электропоездов,
троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.
Что же такое электрический ток и что необходимо
для его возникновения и существования в течение нуж¬
ного нам времени?
Слово «ток» означает движение или течение чего-то.
Что может перемещаться — течь в проводах, соеди¬
няющих электростанцию с потребителями электрической
энергии?
Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, дви¬
жением которых объясняются различные электрические
явления (§ 31). Электроны обладают отрицательным
электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут
обладать и более крупные частицы вещества — ионы.
Следовательно, в проводниках могут перемещаться раз¬
личные заряженные частицы.
Электрическим током называется упорядоченное (на-
/
правленное) движение заряженных частиц.
Чтобы получить электрический ток в проводнике,
надо создать в нем электрическое поле. Под действием
этого поля заряженные частицы, которые могут свободно
перемещаться в этом проводнике, придут в движение
в направлении действия на них электрических сил, воз¬
никнет электрический ток.
Чтобы электрический ток в проводнике существовал
длительное время, необходимо все это время поддержи¬
вать в нем электрическое поле. Электрическое поле в про¬
водниках создается и может длительное время поддер¬
живаться источниками электрического тока.
Источники тока бывают различные, но во всяком из
них совершается работа по разделению положительно
и отрицательно заряженных частиц. Разделенные части¬
цы накапливаются на полюсах источника тока,— так
называют места, к которым с помощью клемм или зажи¬
мов подсоединяют проводники. Один полюс источника
тока заряжается положительно, другой — отрицательно.
32. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ТОК.
ИСТОЧНИКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
3*
67

Если полюсы источника соединить проводником, то под
действием поля свободные заряженные частицы в про¬
воднике будут двигаться, возникнет электрический ток.
В источниках тока в процессе работы по разделению
заряженных частиц происходит превращение механиче¬
ской, внутренней или какой-нибудь другой энергии в
электрическую. Так, например, в электрофорной машине
(рис. 42) в электрическую энергию превращается меха¬
ническая энергия. Можно осуществить и превращение
внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки,
изготовленные из разных металлов, спаять, а затем
нагреть место спая, то в проволоках возникнет электри¬
ческий ток (рис, 43). Такой источник тока называется
термоэлементом, в нем внутренняя энергия нагревателя
превращается в электрическую энергию. При освещении
некоторых веществ, например селена, оксида меди (I),
кремния, световая энергия непосредственно превращается
в электрическую энергию — это явление фотоэффекта.
На нем основано устройство и действие фотоэлементов
(рис. 44). Термоэлементы и фотоэлементы изучают в
курсе физики старших классов.
Мы рассмотрим более подробно устройство и работу
двух источников тока — гальванических элементов и
аккумуляторов, которые будем использовать в опытах
по электричеству.
В гальваническом элементе (рис. 45, а) происходят
химические реакции, и внутренняя энергия, выделяю¬
щаяся при этих реакциях, превращается в электрическую.
Изображенный элемент (см. рис. 45, б) состоит из цинко¬
вого сосуда Ц, в который вставлен угольный стержень У.
Стержень помещен в полотняный мешочек П, наполнен¬
ный смесью оксида марганца (IV) с. углем. В этом эле¬
менте используют густой клейстер К, приготовленный
из муки на растворе нашатыря. Цинковый сосуд с содер¬
жимым помещен в картонную коробку и залит сверху
слоем смолы С.
При взаимодействии нашатыря с цинком от цинка
отделяются положительные ионы, и он становится отри¬
цательно заряженным, а угольный стержень — положи¬
тельно заряженным. Между заряженными угольным
стержнем и цинковым сосудом, которые называются

электродами, возникает электрическое поле. Если уголь¬
ный стержень и цинковый сосуд соединить проводником,
то по всей его длине под действием электрического поля
свободные электроны придут в упорядоченное движение,
т. е. возникнет электрический ток.
Из нескольких гальванических элементов можно
составить батарею. На рисунке 46 изображена батарея
для карманного фонаря. В этой батарее угольный стер¬
жень первого элемента соединен с цинковым сосудом
второго, а угольный стержень второго — с сосудом треть¬
его элемента. Цинковые сосуды изолированы друг от
друга. От цинкового сосуда первого элемента и уголь¬
ного стержня третьего выведены две жестяные пластинки,
которые являются полюсами батареи: первая — отрица¬
тельным, вторая — положительным.
К гальваническим источникам тока относятся и элек¬
трические аккумуляторы (от лат. слова аккумуля-
р е — накоплять). Простейший аккумулятор состоит из
двух свинцовых пластин (электродов), помещенных
в раствор серной кислоты.
Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо
зарядить. Для зарядки через аккумулятор пропускают
постоянный ток от какого-нибудь источника. В процессе
зарядки в результате химических реакций один электрод
становится положительно заряженным, а другой — отри¬
цательно. Когда аккумулятор зарядится, его можно
использовать как самостоятельный источник тока. По¬
люсы аккумуляторов обозначены знаками	и	«—».
При зарядке положительный полюс аккумулятора соеди¬
няют с положительным полюсом источника тока, отри¬
цательный — с отрицательным полюсом.
Кроме свинцовых, или кислотных, аккумуляторов
широко применяют железоникелевые, или щелочные,
аккумуляторы. В них используется раствор щелочи, а
пластины состоят одна из спрессованного железного
порошка, вторая — из пероксида никеля. На рисунке 47
изображена батарея из трех таких аккумуляторов.
Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное при¬
менение. Они служат для освещения железнодорожных
вагонов, автомобилей, для запуска автомобильного дви¬
гателя. Батареи аккумуляторов питают электроэнергией
а
Рис. 45
Рис. 46
69

Рис. 47
подводную лодку под водой. Радиопередатчики и научная
аппаратура на искусственных спутниках Земли также
получают электропитание от аккумуляторов, установлен¬
ных на спутнике.
На электростанциях электрический ток получают
с помощью генераторов (латинское слово, означает «соз¬
датель, производитель»). Этот электрический ток исполь¬
зуется в промышленности, на транспорте, в сельском
хозяйстве.
1. Что такое электрический ток? 2. Что нужно
создать в проводнике, чтобы в нем возник
и существовал ток? 3. Какие превращения
энергии происходят внутри источника тока?
4.	Как устроен сухой гальванический элемент?
5.	Что является положительным и отрица¬
тельным полюсами батареи? 6. Как устроен
аккумулятор? 7. С какими полюсами источни¬
ка тока соединяют полюсы аккумулятора при
его зарядке? 8. Где применяют аккумуляторы?
Задание 9
1.	Разберите старую батарейку из сухих эле¬
ментов. Найдите части, из которых она
состоит. Один из элементов разрежьте и
рассмотрите его устройство.
2.	Подготовьте доклад о применении аккуму¬
ляторов.
33. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
ЦЕПЬ
И ЕЕ СОСТАВНЫЕ
ЧАСТИ
Для того чтобы использовать энергию электрического
тока, нужно прежде всего иметь источник тока, его энер¬
гию используют в потребителях.
Электродвигатели, лампы, плитки, всевозможные
приборы называют приемниками или потребителями
электрической энергии.
Электрическую энергию нужно доставить к приемни¬
ку. Для этого приемник соединяют с источником электри¬
ческой энергии проводами.
Чтобы включать и выключать в нужное время при¬
емники электрической энергии, применяют ключи, ру¬
бильники, кнопки, выключатели, т. е. замыкающие и
размыкающие устройства.
Источник тока, приемники, замыкающие устройства,
соединенные между собой проводами, составляют про¬
стейшую электрическую цепь.
Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой,
т. е. состоять только из проводников электричества. Если
в каком-нибудь месте провод оборвется, то ток в цепи
70

прекратится. (На этом и основано действие выключате¬
лей.)
Чертежи, на которых изображены способы соединения
электрических приборов в цепь, называют схемами. При¬
боры на схемах обозначают условными знаками. Неко¬
торые из них даны на рисунке 48. На рисунке 49 изобра¬
жена схема простейшей электрической цепи.
Рис. 49
4
5
6
7
8
9
&
А
■С=>
1.	Каково назначение источника тока в элек¬
трической цепи? 2. Какие приемники, или
потребители, электрической энергии вы знае¬
те? 3- Из каких частей состоит электрическая
цепь? 4. Какую электрическую цепь называют
замкнутой? разомкнутой?
Упражнение 15
1. Рассмотрите устройство штепсельной вилки
настольной лампы. Из какого материала изго¬
товлены ее части?
2. Начертите схему цепи, содержащей один
гальванический элемент и два звонка, каждый
из которых можно включать отдельно.
3. Придумайте схему соединения элемента,
звонка и двух кнопок, расположенных так,
чтобы можно было позвонить из двух разных
мест.
4. На рисунке 50 дана схема соединения
лампы и двух переключателей. Рассмотрите
схему и подумайте, где можно применить
такую проводку.
5. Нарисуйте схему цепи карманного фонаря
(рис. 51) и назовите части этой цепи. Какие
элементы фонаря отмечены цифрами 1—3?
10'
11
4=1-
Рис. 48. Условные обо¬
значения, применяемые
на схемах:	1 — галь¬
ванический элемент или
аккумулятор, 2— ба¬
тарея элементов и ак¬
кумуляторов, 3—сое¬
динение проводов,
4— пересечение про¬
водов (без соедине¬
ния), 5—зажимы для
подключения какого-
нибудь прибора, 6 —
ключ, 7— электриче¬
ская лампа, 8— элек¬
трический звонок,
9—резистор (провод¬
ник, имеющий опре¬
деленное сопротивле¬
ние), 10— нагреватель¬
ный элемент, 11—плав¬
кий предохранитель.
71

34. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ТОК В МЕТАЛЛАХ
Металлы в твердом состоянии, как известно, имеют
кристаллическое строение. Частицы в кристаллах распо¬
ложены в определенном порядке, образуя пространствен¬
ную (кристаллическую) решетку.
В узлах кристаллической решетки металла располо¬
жены положительные ионы, а в пространстве между
ними движутся свободные электроны, т. е. не связанные
с ядрами своих атомов (рис. 52).
Отрицательный заряд всех свободных электронов по
абсолютному значению равен положительному заряду
всех ионов решетки. Поэтому в обычных условиях металл
Электрически нейтрален. Свободные электроны в нем
движутся беспорядочно. Но если в металле создать элек¬
трическое поле, то свободные электроны начнут двигаться
под действием электрических сил, возникнет электри¬
ческий ток. Беспорядочное движение электронов при
этом, конечно, сохраняется, подобно тому как сохраня¬
ется беспорядочное движение в стайке мошкары, когда
под действием ветра вся стайка перемещается в одном
направлении.
Итак, электрический ток в металлах представляет
собой упорядоченное движение свободных электронов.
Скорость движения самих электронов в проводнике
под действием электрического поля невелика — несколь¬
ко миллиметров в секунду, а иногда и еще меньше. Но
как только в проводнике возникает электрическое поле,
оно с огромной скоростью, близкой к скорости света
в вакууме (300 ООО км/с), распространяется по всей длине
проводника.
Одновременно с распространением электрического по¬
ля все электроны начинают двигаться в одном направле¬
нии по всей длине проводника. Так, например, при замы¬
кании цепи электрической лампы в упорядоченное дви¬
жение приходят и электроны, имеющиеся в спирали
лампы.
Понять это поможет сравнение электрического тока
с течением воды в водопроводе, а распространения элек¬
трического поля — с распространением давления воды.
При подъеме воды в водонапорную башню очень быстро
по всей водопроводной системе распространяется давле¬
ние (напор) воды. Когда мы открываем кран, то вода
72

уже находится под давлением и сразу начинает течь.
Но из крана течет та вода, которая была в нем, а вода
из башни дойдет до крана много позднее, так как дви¬
жение воды происходит с меньшей скоростью, чем рас¬
пространение давления.
Когда говорят о скорости распространения электри¬
ческого тока в проводнике, то имеют в виду скорость
распространения по проводнику электрического поля.
Электрический сигнал, посланный, например, по
проводам из Москвы во Владивосток (s = 8000 км), при¬
ходит туда примерно через 0,03 с.
#\ 1. Как объяснить, что в обычных условиях	представляет собой электрический ток в ме-
#	металл электрически нейтрален? 2. Что про-	талле? 4. Какую скорость имеют в виду, когда
исходит с электронами металла при возник-	говорят о скорости распространения электри-
новении в нем электрического поля? 3. Что	ческого тока в проводнике?
Мы не можем видеть движущиеся в металлическом
проводнике электроны. О наличии электрического тока
в цепи мы можем судить лишь по различным явлениям,
которые вызывает электрический ток. Такие явления
называют действиями тока. Некоторые из этих действий
легко наблюдать на опыте.
Тепловое действие тока можно наблюдать, например,
присоединив к полюсам источника тока железную или
никелиновую проволоку (рис. 53). Проволока нагрева¬
ется и, удлинившись поэтому, слегка провисает. Ее даже
можно раскалить докрасна. В электрических лампах,
например, тонкая вольфрамовая проволочка накалива¬
ется током до яркого свечения.
35. ДЕЙСТВИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
Рис. 53
73

Химическое действие тока состоит в том, что в неко¬
торых растворах кислот (солей, щелочей) при прохожде¬
нии через них электрического тока наблюдается выде¬
ление веществ, содержащихся в растворе, которые откла¬
дываются на электродах, опущенных в этот раствор.
Например, при пропускании тока через раствор медного
купороса (C11SO4) на отрицательно заряженном электроде
выделится чистая медь (Си). Этим пользуются для полу¬
чения чистых металлов (рис. 54).
Магнитное действие тока также можно наблюдать
на опыте. Для этого медный провод, покрытый изоля¬
ционным материалом, нужно намотать на железный
гвоздь, а концы провода соединить с источником тока
(рис. 55). Когда цепь замкнута, гвоздь становится маг¬
нитом (намагничивается) и притягивает небольшие же¬
лезные предметы: гвоздики, железные стружки, опилки.
С исчезновением тока' в обмотке (при размыкании цепи)
гвоздь размагничивается.
Рассмотрим теперь взаимодействие между проводни¬
ком с током и магнитом.
На рисунке 56 изображена висящая на нитях неболь¬
шая рамочка, на которую навито несколько витков тонкой
медной проволоки. Концы обмотки присоединены к по¬
люсам источника тока. Следовательно, в обмотке суще¬
ствует электрический ток, но рамка висит неподвижно.
Если эту рамку поместить теперь между полюсами маг¬
нита, то она станет поворачиваться (рис. 57).
Явление взаимодействия катушки с током и магнита
используют в устройстве прибора, называемого гальва¬
нометром.
На рисунке 58, а показан внешний вид школьно¬
го гальванометра, а на рисунке 58, б — его условное
изображение на схемах. Стрелка гальванометра связана
с подвижной катушкой, находящейся в магнитном поле.
Когда в катушке существует ток, стрелка отклоняется.
Таким образом с помощью гальванометра можно судить
о наличии тока в цепи.
Следует заметить, что из всех рассмотренных нами
действий электрического тока магнитное действие тока
наблюдается всегда, какой бы проводник тока ни был:
твердый, жидкий или газообразный.

1. Как можно наблюдать на опыте тепловое
Г действие тока? 2. Как можно наблюдать на
опыте химическое действие тока? 3. Где
используют тепловое и химическое действия
тока? 4. На каком опыте можно показать
магнитное действие тока? 5. Рассмотрите ри¬
сунок 55, на котором изображена установка
для наблюдения магнитного действия тока.
Что представляет собой каждая часть этой
установки? Расскажите, как протекает опыт.
6.	По рисункам 56 и 57 расскажите, как на
опыте наблюдают взаимодействие катушки
с током и магнита. 7. Какое действие тока
используют в устройстве гальванометра?
Рис. 57
Мы знаем, что электрический ток есть упорядоченное
движение заряженных частиц в проводнике. В металли¬
ческих проводниках электрический ток представляет
собой упорядоченное движение электронов — частичек,
обладающих отрицательным зарядом. В растворах кис¬
лот, солей, щелочей электрический ток обусловлен дви¬
жением ионов обоих знаков.
Движение каких же заряженных частиц в электри¬
ческом поле следовало бы принять за направление тока?
Так как в большинстве случаев мы имеем дело с элек¬
трическим током в металлах, то за направление тока
в цепи разумно было бы принять направление движения
электронов в электрическом поле, т. е. считать, что ток
направлен от отрицательного полюса источника к поло¬
жительному.
Однако вопрос о направлении тока возник в науке
тогда, когда об электронах и ионах еще ничего не было
известно. В то время предполагали, что во всех провод¬
никах могут перемещаться как положительные, так и
отрицательные электрические заряды. И за направление
тош условно приняли то направление, по которому дви¬
жутся (или могли бы двигаться) в проводнике положи¬
тельные заряды, т. е. направление от положительного
полюса источника тока к отрицательному. Это учтено
во всех правилах и законах электрического тока.
а
©
5
Рис. 58
36. НАПРАВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
\
75

^ 1. Направление движения каких частиц в про-	принято считать направление тока? 3. Пра-
• воднике принято за направление тока? 2. От	вильно ли показано стрелками направление
какого полюса источника тока и к какому	тока в рамках на рисунках 56 и 57?
37. СИЛА ТОКА.
ЕДИНИЦЫ СИЛЫ
ТОКА
Ампер Андре Мари
(1775—1836) — фран¬
цузский физик и ма¬
тематик. Он создал
первую теорию, кото¬
рая выражала связь
электрических и маг¬
нитных явлений. Ампе¬
ру принадлежит гипо¬
теза о природе магне¬
тизма, он ввел в фи¬
зику понятие «элек¬
трический ток».
Действия электрического тока, которые были описаны
в § 35, могут проявляться в разной степени — сильнее
или слабее. Опыты показывают, что интенсивность (сте¬
пень действия) электрического тока зависит от заряда,
проходящего по цепи в 1 с.
Когда свободная заряженная частица — электрон в
металле или ион в растворе кислот, солей или щелочей —
движется по электрической цепи, то вместе с ней происхо¬
дит и перемещение заряда. Чем больше частиц переме¬
стится от одного полюса источника тока к другому или
просто от одного конца участка цепи к другому, тем
больше общий заряд д, перенесенный частицами.
Электрический заряд, проходящий через поперечное
сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.
Значит, сила тока равна отношению электрического
заряда q, прошедшего через поперечное сечение провод¬
ника, ко времени его прохождения £, т. е.
где I — сила тока.
На Международной конференции по мерам и весам
в 1948 г. было решено в основу определения единицы
силы тока положить явление взаимодействия двух про¬
водников с током. Ознакомимся сначала с этим явлением
на опыте.
На рисунке 59 изображены два гибких прямых про¬
водника, расположенных параллельно друг другу. Оба
проводника подсоединены к источнику тока. При замы¬
кании цепи по проводникам протекает ток, вследствие
чего они взаимодействуют — притягиваются или оттал¬
киваются, в зависимости от направления токов в них.
Силу взаимодействия проводников с током можно
измерить. Эта сила, как показывают расчеты и опыты,
зависит от длины проводников, расстояния между ними,
среды, в которой находятся проводники, и, что самое
важное для нас, от силы тока в проводниках. Если одина¬
76

ковы все условия, кроме силы токов, то, чем больше сила
тока в каждом проводнике, тем с большей силой они
взаимодействуют между собой.
Представим теперь себе, что взяты очень тонкие и
очень длинные параллельные проводники. Расстояние
между ними 1 м, и находятся они в вакууме. Сила тока
в них одинакова.
За единицу силы тока принимают силу тока, при
которой отрезки таких параллельных проводников дли¬
ной 1 м взаимодействуют с силой 2 • 10 7 Н (0,0000002 Н).
Эту единицу силы тока называют ампером (обозна¬
чается А) в честь французского ученого Ампера.
Применяют также дольные и кратные единицы силы
тока: миллиампер (мА), микроампер (мкА), ки¬
лоампер (кА).
1 мА=0,001 А; 1 мкА = 0,000001 А; 1 кА = 1000 А.
Чтобы представить себе, что такое ампер, приведем
примеры: сила тока в спирали лампы карманного фо¬
наря 0,25 А = 250 мА.
В осветительных лампах, используемых в наших
квартирах, сила тока составляет от 7 до 400 мА (в за¬
висимости от мощности лампы).
Через единицу силы тока — 1 А определяется единица
электрического заряда — 1 Кл, о которой было сказано
в § 29.
Так как 1= -j-, то q=It. Полагая 1=1 A, t = 1 с,
получим единицу электрического заряда — 1 Кл.
или
Кулон равен электрическому заряду, проходящему
сквозь поперечное сечение проводника при силе тока
1 А за время 1 с.
Из формулы q — It следует, что электрический заряд,
проходящий через поперечное сечение проводника, за¬
ff
t
о
Рис. 59
q=It
77

t =
висит от силы тока и времени его прохождения. Напри¬
мер, в осветительной лампе, в которой сила тока равна
400 мА, сквозь поперечное сечение спирали за 1 мин
проходит электрический заряд, равный 24 Кл.
Электрический заряд имеет также другое название —
количество электричества.
▲
1.	От чего зависит интенсивность действий
электрического тока? 2. Какой величиной
определяется сила тока в электрической
цепи? 3. Как выражается сила тока через
электрический заряд и время? 4. Какое
явление положено в основу установления
единицы силы тока — ампера? 5. Что прини-
Упражнение 16
1.	Сила тока в цепи электрической плитки
равна 1,4 А. Какой электрический заряд
проходит через поперечное сечение ее спи¬
рали за 10 мин?
мают за единицу силы тока? Как называется
эта единица? 6. Какие дольные и кратные
амперу единицы силы тока вы знаете? 7. Как
выражается электрический заряд (количество
электричества) через силу тока, проходящего
сквозь поперечное сечение проводника, и
время его прохождения?
2. Сила тока в цепи электрической лампы
равна 0,3 А. Сколько электронов проходит
через поперечное сечение спирали за 5 мин?
3. Выразите в амперах силу тока, равную
2000 мА; 100 мА; 55 мА; 3 кА.
38. АМПЕРМЕТР.
ИЗМЕРЕНИЕ
СИЛЫ ТОКА
Силу тока в цепи измеряют прибором, называемым
амперметром. Амперметр — это тот же гальванометр,
только приспособленный для измерения силы тока, его
шкала проградуирована в амперах (рис. 60, а). На шкале
амперметра обычно ставят букву А. На схемах его изобра¬
жают кружком с буквой А (рис. 60, б).
При включении в цепь амперметр, как всякий изме¬
рительный прибор, не должен влиять на измеряемую
величину. Поэтому он устроен так, что при включении
его в цепь сила тока в ней почти не изменяется. Ампер¬
метр, используемый в школе для демонстрационных
опытов, изображен на рисунке 60, а, для лабораторных
работ — на рисунке 60, в. В технике используются ампер¬
метры с разной ценой деления, в зависимости от назна¬
чения. По шкале амперметра видно, на какую наиболь¬
шую силу тока он рассчитан; превышать эту силу тока
нельзя, так как прибор может испортиться.
При измерении силы тока амперметр включают в
цепь последовательно с тем прибором, силу тока в кото¬
ром измеряют.
78

Включают амперметр в цепь с помощью двух клемм,
или зажимов, имеющихся на приборе. У одной из клемм
амперметра стоит знак «плюс» (« + »), у другой—«ми¬
нус» (« —») (иногда знака «минус» нет). Клемму со зна¬
ком « + » нужно обязательно соединять с проводом, иду¬
щим от положительного полюса источника тока.
В цепи, состоящей из источника тока и ряда провод¬
ников, соединенных так, что конец одного проводника
соединяется с началом другого, сила тока во всех участ¬
ках одинакова. Это следует из того, что заряд, прохо¬
дящий через любое поперечное сечение проводников
цепи в 1 с, одинаков. Когда в цепи существует ток, то
заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, по¬
добно тому как нигде в отдельных частях трубы не
собирается вода, когда она течет по трубе. Поэтому при
измерении силы тока амперметр можно включать в лю¬
бое место цепи, состоящей из ряда последовательно соеди¬
ненных проводников, так как сила тока во всех точках
цепи одинакова. Если включить один амперметр в цепь
до лампы, другой после, то оба они покажут одинаковую
силу тока (рис. 61).
Сила тока — очень важная характеристика электри¬
ческой цепи. Работающим с электрическими цепями надо
знать, что для человеческого организма безопасной счи¬
тается сила тока до 1 мА. Сила тока больше 100 мА
приводит к серьезным поражениям организма.

\ 1. Как называют прибор для измерения силы
тока? 2. В каких единицах градуируют шкалу
амперметра? 3. Как включают амперметр
в цепь?
Упражнение 17
1. При включении в цепь амперметра так,
как показано на рисунке 62, а, сила тока
была 0,5 А. Каковы будут показания ампер¬
метра при включении его в ту же цепь так,
как изображено на рисунке 62, б?
2. Как можно проверить правильность пока¬
заний амперметра с помощью другого ампер¬
метра, точность показаний которого прове¬
рена?
3- Рассмотрите амперметры, данные на ри¬
сунках 60,	61. Определите цену деления
шкалы каждого амперметра. Какую наиболь¬
шую силу тока могут они измерять? Пере-
нН
Рис. 62
рисуйте шкалу амперметра (рис. 60, а) в
тетрадь и покажите, каково будет положение
стрелки при силе тока 0,3 А и 1,5 А.
4.	Имеется точный амперметр. Как, пользуясь
им, нанести шкалу на другой, еще не про¬
градуированный амперметр?
39.	электрическое Мы знаем, что электрический ток — это упорядочен-
НАПРЯЖЕНИЕ	ное	дВижение заряженных частиц. Оно создается электри¬
ческим полем, которое при этом совершает работу. Работу
сил электрического поля, создающего электрический ток,
называют работой тока. В процессе такой работы энергия
электрического поля превращается в другой вид энер¬
гии — механическую, внутреннюю и др.
От чего же зависит работа тока? Можно с уверен¬
ностью сказать, что она зависит от силы тока, т. е. от
электрического заряда, протекающего по цепи в 1 с.
В этом мы убедились, знакомясь с различными дейст¬
виями тока (см. § 35). Например, пропуская ток по же¬
лезной или никелиновой проволоке, мы видели, что чем
больше была сила тока, тем выше становилась темпе¬
ратура проволоки, т. е. сильнее было тепловое действие
тока.
Но не только от одной силы тока зависит работа тока:
она зависит еще и от другой величины, которую назы¬
вают электрическим напряжением или просто напря¬
жением.
Напряжение — это физическая величина, характери-
80

Рис. 63	Рис.	64
зующая электрическое поле, которое создает ток. Чтобы
ознакомиться с этой очень важной физической величи¬
ной, обратимся к опыту.
На рисунке 63 изображена электрическая цепь, в ко¬
торую включена лампочка от карманного фонарика.
Источником тока здесь служит аккумулятор. На рисун¬
ке 64 показана другая цепь, в нее включена лампа,
используемая для освещения помещений. Источником
тока в этой цепи является городская осветительная сеть.
Амперметры, включенные в указанные цепи, показывают
одинаковую силу тока в обеих цепях. Однако лампа,
включенная в городскую сеть, дает гораздо больше света
и тепла, чем лампочка от карманного фонаря. Объясня¬
ется это тем, что при одинаковой силе тока работа тока
на этих участках цепи при перемещении электрического
заряда, равного 1 Кл, различна. Эта работа тока и опре¬
деляет новую физическую величину, называемую элек¬
трическим напряжением.
Напряжение, которое создает аккумулятор, значитель¬
но меньше напряжения городской сети. Именно поэтому
при одной и той же силе тока лампа, включенная в цепь
аккумулятора, дает меньше света и тепла.
Зная работу тока А на данном участке цепи и весь
электрический заряд qf прошедший по этому участку,
можно определить напряжение U (так оно условно обозна-
81

чается), т. е. работу тока при перемещении электрического
заряда, равного 1 Кл:
Следовательно, напряжение равно отношению работы
тока на данном участке к электрическому заряду, про-
jj _	шедшему по этому участку.
Я	Электрический	ток	подобен	течению	воды	в	реках
и водопадах, т. е. подобен течению воды с более высокого
уровня на более низкий. Здесь электрический заряд
— ^	(количество электричества) соответствует массе воды,
протекающей через сечение реки, а напряжение — раз-
^	ности уровней, напору воды в реке. Работа, которую
Я = jj	совершает вода, падая, например, с плотины, зависит
от массы воды и высоты ее падения; работа тока зависит
от электрического заряда, протекающего через сечение
проводника, и от напряжения на этом проводнике. Чем
больше разность уровней воды, тем большую работу
совершает вода при своем падении; чем больше напря¬
жение на участке цепи, тем больше работа тока. В озерах
и прудах уровень воды всюду одинаков, и там вода не
течет; если в электрической цепи нет напряжения, то
в ней нет и электрического тока.
1. Расскажите содержание опыта, который	2. Что такое электрическое напряжение? Как
•	доказывает, что работа тока зависит не	можно определить его через работу тока и
только от силы тока, но и от напряжения.	электрический заряд?
40.	ЕДИНИЦЫ	Единица	напряжения	названа	вольтом (обознача-
НАПРЯЖЕНИЯ	 „V	А	т>
ется В) в честь итальянского ученого А. Вольта, создав¬
шего первый гальванический элемент.
Вольт равен такому электрическому напряжению на
концах проводника, при котором работа по перемещению
электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику
равна 1 Дж.
1 В = 1^-	1	в—	1	Дж
Кл	1	Кл	'
82

Кроме вольта применяют дольные и кратные ему еди¬
ницы: милливольт (мВ) и киловольт (кВ).
1 мВ=0,001 В; 1 кВ = 1000 В.
Высокое (большое) напряжение опасно для жизни.
Допустим, что напряжение между одним проводом высо¬
ковольтной линии передачи и землей 100 000 В. Если
этот провод соединить каким-нибудь проводником с
землей, то при прохождении через него электрического
заряда в 1 Кл будет совершена работа, равная 100 000 Дж.
Примерно такую же работу совершит груз массой 1000 кг
при падении с высоты 10 м. Он может произвести большие
разрушения. Этот пример показывает, почему так опасен
ток высокого напряжения.
Но осторожность надо соблюдать и в работе с более
низкими напряжениями: в зависимости от условий даже
напряжение в несколько десятков вольт может оказаться
опасным. Для работы в сыром помещении безопасным
считают напряжение до 12 В, в сухом помещении —
до 36 В.
В таблице 7 приведены напряжения в вольтах, встре¬
чающиеся на практике.
Таблица 7
Напряжение
на полюсах элемента Вольта
1Д
»
сухого элемента
1,5
*
щелочного аккумулятора (одного эле¬
мента)
1,25
*
кислотного аккумулятора (одного
элемента)
2
Напряжение
в осветительной сети
127 и 220
Напряжение в линии электропередачи
Волжская ГЭС им. XXII съезда КПСС — Москва
500 000
Напряжение
между облаками во время грозы
До 100 000 000
Вольта Алессандро
(1745—1827) — италь¬
янский физик, один из
основателей учения об
электрическом токе.
Вольта создал первый
гальванический эле¬
мент, чем положил
начало учению об элек¬
трическом токе.
Из таблицы видно, что гальванические элементы соз-
дают невысокое напряжение. Поэтому в осветительной
сети используется электрический ток от генераторов,
создающих напряжение 127 и 220 В, т.
щих значительно большую энергию.
1.	Что принимают за единицу напряжения?
• 2. Как эту единицу называют? В честь кого
названа единица напряжения? 3. Какое напря¬
жение используют в осветительной сети?
е. вырабатываю-
4.	Чему равно напряжение на полюсах сухого
элемента и кислотного аккумулятора? 5. Ка¬
кие единицы напряжения, кроме вольта, при¬
меняют на практике?
83

41. ВОЛЬТМЕТР.
ИЗМЕРЕНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ
а
©
Рис. 65
Для измерения напряжения на полюсах источника
тока или на каком-нибудь участке цепи применяют при¬
бор, называемый вольтметром.
Вольтметр, используемый в школьных опытах, пока¬
зан на рисунке 65, а, в лабораторных работах — на
рисунке 65, в.
Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи
на амперметры. Для отличия вольтметра от других
электроизмерительных приборов на его шкале ставят
букву V. На схемах вольтметр изображают кружком
с буквой V внутри (рис. 65, б).
Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра
ставят знак «плюс» («-}-»)• Этот зажим необходимо обяза¬
тельно соединять с проводом, идущим от положительного
полюса источника тока. Иначе стрелка прибора будет
отклоняться в обратную сторону, здесь также необходимо
учитывать направление .тока.
Вольтметр включают иначе, чем амперметр. На рисун¬
ке 66, а изображена электрическая цепь, в которую вклю¬
чены электрическая лампа, амперметр и вольтметр. На
рисунке 66, б показана схема такой цепи. Амперметром
в этой цепи измеряют силу тока в лампе, для этого он
включен в цепь последовательно с ней. Вольтметр должен
показывать напряжение, существующее на зажимах
лампы. Поэтому его включают в цепь не последовательно
с лампой, а так, как показано на рисунке 66, а и на
схеме (рис. 66, б). Зажимы вольтметра присоединяют
к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напря¬
жение. Такое включение прибора называют параллель-

ным. Параллельное соединение проводников будет рас¬
смотрено в § 49. Отметим только, что в отличие от ампер¬
метра вольтметр устроен так, что сила тока, проходящего
через него, мала по сравнению с силой тока в цепи,
поэтому вольтметр почти не изменяет напряжение между
теми точками, к которым его подключают.
Для измерения напряжения на полюсах источника
тока вольтметр подключают непосредственно к зажимам
источника тока, так, как показано на рисунке 67.
€\ 1. Как называют прибор для измерения на-
• пряжения? 2. Как включают вольтметр для
измерения напряжения на участке цепи?
3.	Как с помощью вольтметра измерить на¬
пряжение на полюсах источника тока? 4. Ка¬
кой должна быть сила тока, проходящего че¬
рез вольтметр, по сравнению с силой тока
в цепи?
Рис. 67
Упражнение 18
1. Рассмотрите шкалу вольтметра (рис. 65, а).
Определите цену деления. Перечертите в
тетрадь его шкалу и нарисуйте положение
стрелки для напряжений 1 В; 0,5 В; 2,6 В.
2. Определите цену деления шкалы вольт¬
метра, изображенного на рисунке 66, а. Какое
напряжение он показывает?
3.	Начертите схему цепи, состоящей из акку¬
мулятора, лампы, ключа, амперметра и вольт¬
метра, для случая, когда вольтметром изме¬
ряют напряжение на полюсах источника тока.
Различные действия тока, такие, как нагревание про¬
водника, магнитные и химические действия, зависят от
силы тока. Изменяя силу тока в цепи, можно регулиро
вать эти действия. Но чтобы управлять током в цепи,
надо знать, от чего зависит сила тока в ней.
Мы знаем, что электрический ток в цепи — это упоря¬
доченное движение заряженных частиц в электрическом
поле. Чем сильнее действие электрического поля на эти
частицы, тем, очевидно, и больше сила тока в цепи.
Но действие поля характеризуется физической вели¬
чиной — напряжением (§ 39). Поэтому можно предполо¬
жить, что сила тока зависит от напряжения. Установим
эту зависимость на опыте.
На рисунке 68, а изображена электрическая цепь,
состоящая из источника тока — аккумулятора, ампер¬
42. ЗАВИСИМОСТЬ
СИЛЫ ТОКА
ОТ НАПРЯЖЕНИЯ
85

метра, спирали из никелиновой проволоки, ключа и па-
I
раллельно присоединенного к спирали вольтметра. На
рисунке 68, б показана схема этой цепи (прямоугольни¬
ком условно обозначен проводник).
Замыкают цепь и отмечают показания приборов. Затем
присоединяют к первому аккумулятору второй такой же
аккумулятор и снова замыкают цепь. Напряжение на
спирали при этом увеличится вдвое, и амперметр покажет
вдвое большую силу тока. При трех аккумуляторах
напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько
же раз увеличивается сила тока.
Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз
увеличивается напряжение, приложенное к одному и
тому же проводнику, во столько же раз увеличивается
сила тока в нем. Другими словами, сила тока в проводнике
прямо пропорциональна напряжению на концах провод¬
ника.
На рисунке 69 показан график зависимости силы
тока в проводнике от напряжения между концами этого
проводника.
На графике в условно выбранном масштабе по
горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах,
а по вертикальной — сила тока в амперах.
1.	Как на опыте показать зависимость силы
тока от напряжения? 2. Как зависит сила тока
в проводнике от напряжения на концах про¬
водника? 3. Какой вид имеет график зависи¬
мости силы тока от напряжения? Какую зави¬
симость между величинами отражает он?
86

А Упражнение 19
1.	При напряжении на концах участка цепи,
равном 2 В, сила тока в проводнике 0,4 А.
Каким должно быть напряжение, чтобы в том
же проводнике сила тока была 0,8 А?
2.	При напряжении на концах проводника 2 В
сила тока в проводнике 0,5 А. Какой будет
сила тока в проводнике, если напряжение на
его концах увеличится до 4 В? если напряже¬
ние на его концах уменьшится до 1 В?
Включая в электрическую цепь какого-нибудь источ¬
ника тока различные проводники и амперметр, можно
заметить, что при разных проводниках показания ампер¬
метра различны, т. е. сила тока в данной цепи различна.
Так, например, если вместо железной проволоки АВ
(рис. 70) включить в цепь такой же длины и сечения
никелиновую проволоку CD, то сила тока в цепи умень¬
шится, а если включить медную EF, то сила тока зна¬
чительно увеличится.
Вольтметр, поочередно подключаемый к концам этих
проводников, показывает одинаковое напряжение. Зна¬
чит, сила тока в цепи зависит не только от напряжения,
но и от свойств проводников, включенных в цепь. Зави¬
симость силы тока от свойств проводника объясняется
тем, что разные проводники обладают различным элек¬
трическим сопротивлением.
Электрическое сопротивление — физическая величи¬
на. Обозначается оно буквой R.
43. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
СОПРОТИВЛЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ.
ЕДИНИЦЫ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Рис. 70
87

За единицу сопротивления принимают 1 Ом — сопро¬
тивление такого проводника, в котором при напряжении
на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. Кратко
это записывают так:
1 о**	1	®	1 Ом = 1 вольт или j Ом = 1 ** , или 1 Ом = 1-5-.
1 UM = 1 -д-	1 ампер	1 А	А
Применяют и другие единицы сопротивления: мил-
л и о м (мОм), к и л о о м (кОм), м е г а о м (МОм).
1 мОм =0,001 Ом; 1 кОм = 1000 Ом;
1 М0м = 1 000 000 Ом.
В чем причина сопротивления? Если бы электроны
в проводнике не испытывали никаких помех в своем
движении, то они, будучи приведены в упорядоченное
движение, двигались бы по инерции неограниченно долго.
В действительности электроны взаимодействуют с ионами
кристаллической решетки металла. При этом замедля¬
ется упорядоченное движение электронов и сквозь попе¬
речное сечение проводника проходит за 1 с меньшее
их число. Соответственно уменьшается и переносимый
электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока.
Таким образом, каждый проводник как бы противо¬
действует электрическому току, оказывает ему сопро¬
тивление.
Причиной сопротивления является взаимодействие
движущихся электронов с ионами кристаллической ре¬
шетки.
Разные проводники обладают различным сопротивле¬
нием из-за различия в строении их кристаллической
решетки, из-за разной длины и площади поперечного
сечения.
1. Как на опыте показать, что сила тока
; в цепи зависит от свойств проводника? 2- Что
принимают за единицу сопротивления провод-
^ Упражнение 20
1. Начертите схему цепи, изображенной на
рисунке 70, и объясните опыт, проведенный
по данному рисунку.
2. Выразите в омах значения следующих со-
ника? Как ее называют? 3. Какие единицы
сопротивления, кроме ома, используют? 4- В
чем причина сопротивления?
противлений: 100 мОм; 0,7 кОм; 20 МОм.
3.	Сила тока в спирали электрической лампы
0,5 А при напряжении на ее концах 1 В.
Определите сопротивление спирали.
88

В предыдущих параграфах были рассмотрены три
величины, с которыми мы имеем дело в любой электри¬
ческой цепи,— это сила тока, напряжение и сопротивле¬
ние. Эти величины связаны между собой. Зависимость
силы тока от напряжения мы уже установили в § 42.
В этом параграфе на основании опытов было показано,
что сила тока в проводнике прямо пропорциональна
напряжению на концах проводника.
Следует обратить внимание, что при проведении опыта
сопротивление проводника не менялось, одна и та же
спираль служила участком цепи, на котором измеряли
напряжение и силу тока.
При проведении физических опытов, в которых опре¬
деляют зависимость одной величины от другой, все
остальные величины должны быть постоянными, если
они будут изменяться, то установить зависимость будет
сложнее. Поэтому, определяя зависимость силы тока от
сопротивления, напряжение на концах проводника надо
поддерживать постоянным.
Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока
в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.
На рисунке 71 изображена электрическая цепь, источ¬
ником тока в которой является аккумулятор. В эту цепь
по очереди включают проводники, обладающие различ¬
ными сопротивлениями. Напряжение на концах провод¬
ника во время опыта поддерживается постоянным. За
этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи
измеряют амперметром.
Ниже в таблице приведены результаты опытов с тремя
различными проводниками:
44. ЗАКОН ОМА
ДЛЯ УЧАСТКА
ЦЕПИ
Ом Георг	(1787—
1854) — немецкий фи¬
зик. Он открыл теоре¬
тически и подтвердил
на опыте закон, выра¬
жающий связь между
силой тока в цепи, на¬
пряжением и сопро¬
тивлением.
№ опыта
Напряжение на
концах провод¬
ника, В
Сопротивление
проводника, Ом
Сила тока
в цепи, А
1
2
1
2
2
2
2
1
3
2
4
0,5
В первом опыте сопротивление проводника 1 Ом и сила
тока в цепи 2 А. Сопротивление второго проводника
2 Ом, т. е. в два раза больше, а сила тока в два раза
89

1А
U-постоянно
2
l
1.—r
-f
I
 1-
0,5 L
4
4
0	1	2	3	4R,0n
Рис. 72
меньше. И наконец, в третьем случае сопротивление цепи
увеличилось в четыре раза и во столько же раз уменьши¬
лась сила тока. Напомним, что напряжение на концах
проводников во всех трех опытах было одинаковое, рав¬
ное 2 В.
Обобщая результаты опытов, приходим к выводу:
сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопро¬
тивлению проводника.
Зависимость силы тока от напряжения на концах
участка цепи и сопротивления этого участка называется
законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открыв¬
шего этот закон в 1827 г.
Закон Ома читается так: сила тока в участке цепи
прямо пропорциональна напряжению на концах этого
участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
здесь I — сила тока в участке цепи, U — напряжение
на этом участке, R — сопротивление участка.
Закон Ома — один из основных физических законов.
На рисунке 72 зависимость силы тока от сопротивле¬
ния проводника при одном и том же напряжении на его
концах показана графически. На этом графике по гори¬
зонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены

сопротивления проводников в омах, по вертикальной —
сила тока в амперах.
Из формулы I— следует, что U=IR и R — . Сле-
ti	I
довательно, зная силу тока и сопротивление, можно по
закону Ома вычислить напряжение на участке цепи,
а зная напряжение и силу тока — сопротивление участка.
Сопротивление проводника можно определить по
формуле R = у-, однако надо понимать, что R — вели¬
чина постоянная для данного проводника и не зависит
ни от напряжения, ни от силы тока. Бели напряжение
на данном проводнике увеличится, например, в 3 раза,
то во столько же раз увеличится и сила тока в нем,
а отношение напряжения к силе тока не изменится.
€\ 1- О связи каких трех основных электрических
• величин говорится в законе Ома? 2. Пользуясь
рисунком 71, расскажите, как при помощи
опыта устанавливают зависимость силы тока
в участке цепи от сопротивления этого участ¬
ка. 3. Какова зависимость силы тока в про¬
воднике от сопротивления этого проводника?
Упражнение 21
1. Напряжение на зажимах электрического
утюга 220 В, сопротивление нагревательного
элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока
в нагревательном элементе?
2. Сила тока в спирали электрической лампы
0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Опреде¬
лите напряжение, под которым горит лампа.
3. Каким сопротивлением обладает вольт¬
метр, рассчитанный на 150 В, если сила тока
в нем не должна превышать 0,01 А?
4. Определите по графику (см. рис. 69)
сопротивление проводника.
4. Как формулируется закон Ома? 5. Как
записывается формула закона Ома? 6, Как
выразить напряжение на участке цепи, зная
силу тока в нем и его сопротивление? 7- Как
выразить сопротивление участка цепи, зная
напряжение на его концах и силу тока в
нем?
5. Рассмотрите рисунок 71 и таблицу резуль¬
татов опыта, выполняемого в соответствии
с этим рисунком. Что изменится в рисунке
и в схеме электрической цепи, когда будут
проводиться опыты № 2 и 3, указанные в
таблице?
6. По показаниям приборов (см. рис. 70)
определите сопротивление проводника АВ,
7. На рисунке 73 изображены графики зави¬
симости силы тока от напряжения для двух
проводников А и В. Какой из этих проводников
обладает ббльшим сопротивлением? Опреде¬
лите сопротивление каждого из проводников.
Повторите темы «Электрический ток»,
«Электрическое напряжение»,
«Электрическое сопротивление»,
«Закон Ома для участка цепи»
1.	Найдите в тексте учебника определе¬
ния электрических величин — силы тока и
напряжения и повторите их. Объясните, по¬
чему проводник оказывает току сопротив¬
ление.
2.	Рассмотрите схему электрической цепи,
изображенной на рисунке 70. Как включены
в эту цепь измерительные приборы? Какие
величины они измеряют? Каковы цена деле¬
ния и показания каждого прибора?
91

3. Прочитайте § 42 и 44, ответьте на
вопросы к ним. На вопрос 2 (к § 42) и вопросы
3 и 4 (к § 44) ответьте письменно.
4. Напишите формулу закона Ома для
участка цепи, укажите, какую физическую
величину обозначает каждая буква, входящая
в формулу, и в каких единицах выражается
каждая величина.
5. Расскажите содержание опытов, изоб¬
раженных на рисунках 68 и 70, и сформули¬
руйте выводы из этих опытов.
6. Решите задачу:
Телеграфный провод длиной 1 км имеет
сопротивление 5,6 Ом. Сила тока в проводе
7 мА. Каково напряжение на концах этого
провода? (Ответ: 17^0,04 В.)
Мы знаем, что причиной электрического сопротивле¬
ния проводника является взаимодействие электронов
с ионами кристаллической решетки металла (§ 43).
Поэтому можно предположить, что сопротивление про¬
водника зависит от его длины и площади поперечного
сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен.
На рисунке 74 изображена установка для проведения
такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают
различные проводники, например:
%
1) никелиновые проволоки одинаковой толщины, но
разной длины;
2) никелиновые проволоки одинаковой длины, но
разной толщины (разной площади поперечного сечения);
3) никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой
длины и толщины.
Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряже¬
ние — вольтметром.
Зная напряжение на концах проводника и силу тока
в нем, по закону Ома можно определить сопротивление
каждого из проводников.
Рис. 74
92
45. РАСЧЕТ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРОВОДНИКА.
УДЕЛЬНОЕ
СОПРОТИВЛЕНИЕ

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:
1) из двух никелиновых проволок одинаковой толщи¬
ны более длинная проволока имеет большее сопротив¬
ление;
2) из двух никелиновых проволок одинаковой длины
большее сопротивление имеет проволока с меньшим
поперечным сечением;
3) никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых
размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость сопротивления проводника от его разме¬
ров и вещества, из которого изготовлен проводник, впер¬
вые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротив¬
ление прямо пропорционально длине проводника, обратно
пропорционально площади его поперечного сечения и
зависит от вещества проводника.
Как учесть зависимость сопротивления от вещества,
из которого изготовляют проводник? Для этого вычисля¬
ют так называемое удельное сопротивление вещества.
Сопротивление проводника из данного вещества дли¬
ной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2 называется
удельным сопротивлением этого вещества.
Введем буквенные обозначения: р — удельное сопро¬
тивление, I — его длина, S — площадь поперечного сече¬
ния проводника. Тогда сопротивление проводника R
выразится формулой:
Из этой формулы можно определить единицу удель¬
ного сопротивления:
RS
Р— I '
Так как единицей сопротивления является 1 Ом, еди¬
ницей площади поперечного сечения — 1 м2, а единицей
длины — 1 м, то единицей удельного сопротивления
будет:
1 Ом -1м2	, л
  	,	или	1 Ом-м.
1 м
Удобнее выражать площадь поперечного сечения про¬
водника в квадратных миллиметрах, так как она чаще

всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопро¬
тивления будет:
1 Ом-мм2
X. ~ф
л-	2	м
^ Ом • мм
м	Этой	единицей	мы и будем пользоваться в дальнейшем.
В таблице 8 приведены значения удельных сопротив¬
лений некоторых веществ при 20°С. (Температура указа¬
на потому, что сопротивление проводника с изменением
температуры меняется.)
Таблица 8
v	Ом	•	мм2
У дельное электрическое сопротивление некоторых веществ,
м
(при t = 20 °С)
Серебро
0,016
Никелин
0,40
Нихром
1,1
Медь
0,017
(сплав)
(сплав)
Золото
0,024
Манганин
0,43
Фехраль
1,3
Алюминий
0,028
(сплав)
(сплав)
Вольфрам
0,055
Константан
0,50
Графит
13
Железо
0,10
(сплав)
Фарфор
1019
Свинец •
0,21
Ртуть
0,96
Эбонит
Ю20
Из всех металлов наименьшим удельным сопротив¬
лением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро
и медь — лучшие проводники электричества.
При проводке электрических цепей используют алю¬
миниевые, медные и железные провода.
Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие
большое сопротивление. Их изготавливают из специально
созданных сплавов — веществ с большим удельным со¬
противлением. Например, как видно из таблицы 8, сплав
нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз боль¬
шее, чем алюминий.
Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопро¬
тивление, что почти совсем не проводят электрический
ток, их используют в качестве изоляторов.
1.	Как зависит сопротивление проводника от
• его длины и от площади поперечного сече¬
ния? 2. Как показать на опыте зависимость
сопротивления проводника от его длины,
площади поперечного сечения и вещества, из
которого он изготовлен? 3. Что называется
удельным сопротивлением проводника? 4. По
какой формуле можно расе читывать сопро¬
тивление проводников? 5. В каких единицах
выражается удельное сопротивление провод¬
ника? 6. Из каких веществ изготавливают
проводники, применяемые в практике?
94

Пример 1. Длина медного провода, использованно¬
го в осветительной сети, 100 м, площадь поперечного
сечения его 2 мм2. Чему равно сопротивление такого
провода?
Дано:
I =100 м
S = 2 мм2
р =0,017
Ом-мм2
м
R — ?
Решение:
Д = р
s ’
Удельное сопротивление меди нахо¬
дим в таблице 8, тогда:
Г»	г\ч г, Ом-мм2	100 м Лое Л
R = 0,017	  г	=0,85	Ом.
М 2 мм2
Ответ: Д = 0,85 Ом.
Пример 2. Никелиновая проволока длиной 120 м
и площадью поперечного сечения 0,5 мм2 включена в
цепь с напряжением 127 В. Определить силу тока в про¬
волоке.
Дано:
I =120 м
S = 0,5 мм2
U = 127 В
Л . Ом-мм2
р =0,4
м
Решение:
Силу тока можно определить по закону
Ома:
1= —
R *
(1)
Неизвестное сопротивление — по фор¬
муле:
I
(2)
Подставляя значение величин в форму¬
лы (2) и (1), находим:
Д = 0,4
Ом*мм2	120 м
м
I =
127 В
96 Ом
Ответ: /=1,3 А.
0,5 мм2
1,3 А.
= 96 Ом.
Пример 3. Манганиновая проволока длиной 8 м
и площадью поперечного сечения 0,8 мм2 включена в
цепь аккумулятора. Сила тока в цепи 0,3 А. Определить
напряжение на полюсах аккумулятора.
46. ПРИМЕРЫ
НА РАСЧЕТ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРОВОДНИКА,
СИЛЫ ТОКА
И НАПРЯЖЕНИЯ
95

▲
Дано:
I =8 м
5=0,8 мм2
/=0,3 А
= 0,43
Ом-мм2
м
и
Упражнение 22
1. Длина одного провода 20 см, другого —
1,6 м. Площадь сечения и материал проводов
одинаковы. У какого провода сопротивление
больше и во сколько раз?
2. Рассчитайте сопротивления следующих про¬
водников, изготовленных:
а)	из алюминиевой проволоки длиной 80 см
и площадью поперечного сечения 0,2 мм2;
б)	из никелиновой проволоки длиной 400 см
и площадью поперечного сечения 0,5 мм2;
Решение:
Напряжение на полюсах аккумуля¬
тора равно напряжению на концах
проволоки. Это напряжение можно
найти по закону Ома:
U=IR.
Неизвестное сопротивление опреде¬
лим по формуле: R — pj-, тогда:
U=Ip±.
Подставляя значения величин в фор¬
мулу, получим:
Ом*мм2	8	м
£/ = 0,3 А.0,43
«1,3 В.
Ответ: £/=1,3 В.
м
0,8 мм2
в)	из константановой проволоки длиной 50 см
и площадью поперечного сечения 0,005 см2.
3. Спираль электрической плитки изготовлена
из нихромовой проволоки длиной 13,75 м
и площадью поперечного сечения 0,1 мм2.
Плитка рассчитана на напряжение 220 В. Опре¬
делите силу тока в спирали плитки.
4. Сила тока в железном проводнике длиной
150 мм и площадью поперечного сечения
0,02 мм2 равна 250 мА. Каково напряжение
на концах проводника?
47. реостаты	На	практике часто приходится менять силу тока в
цепи, делая ее то больше, то меньше. Так, изменяя силу
тока в динамике радиоприемника, мы регулируем гром¬
кость звука. Изменением силы тока в электродвигателе
швейной машины можно регулировать скорость его
вращения.
Во многих случаях для регулирования силы тока
в цепи применяют специальные приборы — реостаты.
Простейшим реостатом может служить проволока из
материала с большим удельным сопротивлением, напри-
96

Рис. 75
мер никелиновая или нихромовая. Включив такую про¬
волоку в цепь источника электрического тока через
контакты А и С последовательно с амперметром (рис. 75)
и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать
или увеличивать длину включенного в цепь участка АС.
При этом будет меняться сопротивление цепи, а следова¬
тельно, и сила тока в ней.
Реостатам, применяемым на практике, придают более
удобную и компактную форму. Для этой цели исполь¬
зуют проволоку с большим удельным сопротивлением.
Один из реостатов (ползунковый реостат) изображен на
рисунке 76, а, а его условное обозначение в схемах —
на рисунке 76, б. В этом реостате никелиновая проволока
намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта
тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки
ее изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен
металлический стержень, по которому может переме¬
щаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам
обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под
его контактами стирается, и электрический ток в цепи
проходит от витков проволоки к ползунку, а через него
в стержень, имеющий на конце зажим 1. С помощью
этого зажима и зажима 2, соединенного с одним из
концов обмотки и расположенного на корпусе реостата,
реостат подсоединяют в цепь.
/
5
2
Рис. 76
97

Ы—
Рис. 77
Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать
или уменьшать сопротивление реостата, включенного
в цепь.
Каждый реостат рассчитан на определенное сопротив¬
ление и на наибольшую допустимую силу тока, превы¬
шать которую не следует, так как обмотка реостата нака¬
ляется и может перегореть. Сопротивление реостата и
наибольшее допустимое значение силы тока указаны на
реостате.
Чтобы лучше понять устройство и действие реостата,
покажите на рисунке 76 путь тока по нему, если клеммы
1 и 2 включены в цепь.
1.	Для чего предназначен реостат? 2. Объяс¬
ните по рисунку 76, а, как устроен ползунко-
вый реостат. Как можно включать его в цепь?
3.	Почему в реостатах используют проволоку
с большим удельным сопротивлением? 4- Для
каких величин указывают на реостате их
допустимые значения? 5. Как на схемах
электрических цепей изображают реостат?
А
Упражнение 23
1. На рисунке 77 изображен реостат, с по¬
мощью которого можно менять сопротивле¬
ние в цепи не плавно, а ступенями — скачками.
Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как
действует такой реостат.
2. Если каждая спираль реостата (рис. 77)
имеет сопротивление 3 Ом, то какое сопро¬
тивление будет введено в цепь при положе¬
нии переключателя, изображенном на ри¬
сунке? Куда надо поставить переключатель,
чтобы с помощью этого реостата увеличить
сопротивление цепи еще на 18 Ом?
3. В цепь включены электрическая лампа и
ползунковый реостат. Нарисуйте в тетради
схему этой цепи. Куда надо передвинуть
ползунок реостата, чтобы лампа светилась
ярче?
4. Требуется изготовить реостат на 20 Ом из
никелиновой проволоки площадью сечения
3 мм2. Какой длины проволока потребуется
для этого?
48. ПОСЛЕДОВА¬
ТЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Электрические цепи, с которыми приходится иметь
дело на практике, обычно состоят не из одного приемника
электрического тока, а из нескольких различных, которые
могут быть соединены между собой по-разному. Зная
сопротивление каждого и способ их соединения, можно
рассчитать общее сопротивление цепи.
На рисунке 78, а изображена цепь последовательного
соединения двух электрических ламп, а на рисунке
78у б — схема такого соединения. Если выключить одну
лампу, то цепь разомкнется и другая лампа погаснет.
Последовательно соединены, например, аккумулятор,
98

лампа, два амперметра и ключ в цепи, изображенной
на рисунке 61 (см. § 38).
Мы уже знаем, что при последовательном соединении
сила тока в любых частях цепи одна и та же, т. е.
А чему равно сопротивление последовательно соеди¬
ненных проводников?
Соединяя проводники последовательно, мы как бы
увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление
цепи становится больше сопротивления одного провод¬
ника.
Общее сопротивление цепи при последовательном
соединении равно сумме сопротивлений отдельных про¬
водников (или отдельных участков цепи):
Напряжение на концах отдельных участков цепи
рассчитывается на основе закона Ома:
Ux=IRu U2 = IR2.
Отсюда видно, что напряжение будет большим на
проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила
тока везде одинакова.
Полное напряжение в цепи при последовательном
соединении, или напряжение на полюсах источника тока,
равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:
U=Ui+ZJ2.
Это равенство вытекает из закона сохранения энергии.
Ведь электрическое напряжение на участке цепи изме¬
ряется работой электрического тока, совершающейся при
прохождении по этому участку цепи электрического
заряда в 1 Кл. Эта работа совершается за счет энергии
электрического поля, и энергия, израсходованная на
всем участке цепи, равна сумме энергий, которые расхо¬
дуются на отдельных проводниках, составляющих уча¬
сток этой цепи.
тМь
Hg)—(gH
Рис. 78
4*
99

I —I | = / 2
r=r1-\-r,
U=U\+U2
Все приведенные закономерности справедливы для
любого числа последовательно соединенных проводников.
Пример. Два проводника сопротивлением R\=2 Ом,
#2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи
1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на
каждом проводнике и полное напряжение всего участка
цепи.
Дано:
#i=2 Ом
#2 = 3 Ом
/ =1 А
# -
Ur
Ur
U -
?
?
?
»
?
Решение:
Сила тока во всех последовательно соединен¬
ных проводниках одна и та же и равна силе
тока в цепи, т. е.:
Ii =12 = 1=1 А.
Общее сопротивление цепи:
# =# 1 -f-#2,
# = 2 Ом + 3 Ом = 5 Ом.
Напряжение на каждом из проводников най¬
дем по закону Ома:
U\ =IR\\	*7i=l А-2 Ом = 2 В;
С72=1#2;	U2 = 1 АЗ Ом = 3 В.
Полное напряжение в цепи:
сr=Ui+U2, ИЛИ U=IR.
U—2 В + 3 В = 5 В, или U = 1 А5 Ом = 5 В.
Ответ: # = 5 Ом, U\ =2 В, U2—S В, U=5 В.
fyi- Какое соединение проводников называют
; последовательным? Изобразите его на схеме.
2.	Какая электрическая величина одинакова
для всех проводников, соединенных последо¬
вательно? 3. Как найти общее сопротивление
цепи, зная сопротивление отдельных провод¬
ников, при последовательном соединении?
4.	Как найти напряжение участка цепи, со¬
стоящего нз последовательно соединенных
проводников, зная напряжение на каждом?
А Упражнение 24
1. Цепь состоит из двух последовательно
соединенных проводников, сопротивление ко¬
торых 4 и 6 Ом. Сила тока в цели 0,2 А.
Найдите напряжение на каждом из провод¬
ников и общее напряжение.
2. Для электропоездов применяют напряже¬
ние 3000 В. Как можно использовать для
освещения вагонов лампы, рассчитанные на
напряжение 50 В каждая?
3. Две одинаковые лампы, рассчитанные на
220 В каждая, соединены последовательно и
включены в сеть напряжением 220 В. Под
каким напряжением будет находиться каждая
лампа?
4. Электрическая цепь состоит из источника
тока — батареи аккумуляторов, создающей
в цепи напряжение 6 В, лампочки от карман¬
ного фонаря сопротивлением 13,5 Ом, двух
100

спиралей сопротивлением 3 и 2 Ом, ключа	цепи. Определите	силу тока в	цепи, напря-
и соединительных проводов. Все детали цепи	жение на концах	каждого из	потребителей
соединены последовательно. Начертите схему	тока.
Другой способ соединения проводников, применяемый
в практике, называется параллельным соединением. На
рисунке 79, а изображено параллельное соединение двух
электрических ламп, а на рисунке 79, б — схема этого
соединения. Обратите внимание на важные особенности
такого соединения.
При параллельном соединении все входящие в него
проводники одним своим концом присоединяются к одной
точке цепи А, а вторым концом к другой точке В (см.
рис. 79, б). Поэтому напряжение на участке цепи АВ
и на концах всех параллельно соединенных проводников
одно и то же:
U=Ui=U2.
Очень удобно поэтому применять параллельное соеди¬
нение потребителей в быту и в технике, так как все
потребители в этом случае изготавливаются в расчете
на одинаковое напряжение. Кроме того, при выключении
одного потребителя другие продолжают действовать,
ток в них не прерывается, так как цепь остается замкну¬
той.
При параллельном соединении ток в точке В (рис.
79, б) разветвляется на два тока 1\ и /2, сходящиеся
вновь в точке А, подобно тому как изображенный на
рисунке 80 поток воды в реке распределяется по двум
каналам, сходящимся затем вновь.
Понятно, что
1=11 -(-/г,
т. е. сила тока в неразветвленнои части цепи равна сумме
сил токов в отдельных параллельно соединенных про¬
водниках.
49. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Рис. 79
101

При параллельном соединении как бы увеличивается
площадь поперечного сечения проводника. Поэтому
общее сопротивление цепи уменьшается и становится
меньше сопротивления каждого из проводников, входя¬
щих в цепь. Так, например, сопротивление цепи Я, со¬
стоящей из двух одинаковых ламп сопротивлением R\
каждая, в два раза меньше сопротивления одной лампы:
В одну и ту же электрическую цепь параллельно
могут быть включены самые различные потребители
электрической энергии. На рисунке 81 показано парал¬
лельное включение электрических ламп, нагревательных
приборов и электродвигателя. Такая схема соединения
потребителей тока используется, например, в жилых
помещениях; в точках а и б провода осветительной сети
вводятся в квартиру.
Потребители, параллельно включаемые в данную сеть,
должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение,
равное напряжению в сети.
Напряжение в сети, используемое у нас для освещения
и в бытовых приборах, бывает 127 и 220 В. Поэтому
электрические лампы и различные бытовые электро¬
приборы изготовляют на 127 и 220 В.
В практике часто применяется смешанное (последо¬
вательное и параллельное) соединение проводников.
Зная сопротивления проводников, соединенных па¬
раллельно, и напряжение на этом участке цепи, можно
определить многие другие электрические величины этой

цепи. Для этого нужно использовать формулы: U=U\ =
= Z/2 и 1=1{-\-12, а также закон Ома для участка цепи.
Пример. В осветительную сеть комнаты включены
две электрические лампы, сопротивления которых 200
и 300 Ом. Напряжение в сети 120 В. Определить силу
тока в каждой лампе, силу тока в подводящих проводах
(т. е. силу тока до разветвления), общее сопротивление
участка, состоящего из двух ламп.
Дано:
R\ =200 Ом
Л2 = 300 Ом
U =120 В
/| — ?
/2 — ?
1—1
R — 1
Решени е:
Напряжение на каждой лампе равно
напряжению в сети, так как лампы
соединены параллельно, т. е. U | =
= С/2 = 120 В. Силу тока в каждой
лампе определяем, пользуясь зако-
и
ном Ома: /=
и
R
120 В
200 Ом
120 В
= 0,6 А.
= 0,4 А.
300 Ом
Сила тока в подводящих проводах равна сумме сил
тока в лампах:
/=/,+/2, 1 = 0,6 А+ 0,4 А = 1 А.
Общее сопротивление участка цепи, состоящего из
двух параллельно соединенных ламп, находим по закону
Ома:
и
Л = —,R=
120 В
1 А
= 120 Ом.
Ответ: /,=0,6 А, /2 = 0,4 А,
1=1 А, Л = 120 Ом.
Решив задачу, мы убедились, что общее сопротивле¬
ние участка цепи Л = 120 Ом, состоящего из двух парал¬
лельно соединенных проводников сопротивлением Л i =
= 200 Ом и Л2 = 300 Ом, меньше сопротивления каждого
проводника.
€у 1. Какое соединение проводников называют
• параллельным? Изобразите его на схеме.
2.	Какая из электрических величин одинакова
для всех проводников, соединенных парал¬
лельно? 3. Как выражается сила тока в цепи
до ее разветвления через силы токов в от¬
дельных ветвях разветвления? 4. Как изме¬
няется общее сопротивление разветвления
103

после увеличения числа проводников в раз¬
ветвлении? 5. Какое соединение проводников
Упражнение 25
1. Два проводника сопротивлением 10 и 15 Ом
соединены параллельно и подключены к на¬
пряжению 12 В. Определите силу тока в каж¬
дом проводнике и силу тока до разветвления.
2. Почему бытовые приборы в помещении
необходимо соединять параллельно? Какой
прибор в комнате соединен не параллельно,
а последовательно с потребителями?
3. Три потребителя сопротивлением 20, 40,
Повторите тему «Виды
1. Прочитайте § 48 и 49. Ответьте на
вопросы к этим параграфам. На вопросы 2,
3 и 4 (§ 48) и 2, 3 и 5 (§ 49) ответьте письменно.
2. Сравните последовательное и парал¬
лельное соединения проводников:
а) Какая величина одинакова для всех
проводников при последовательном соеди¬
нении? при параллельном соединении?
б) Как изменяется общее сопротивление
участка цепи при добавлении к нему еще
одного проводника, если этот проводник при¬
соединяется к участку последовательно? па¬
раллельно?
3. На рисунке 82 изображена схема сме¬
шанного соединения проводников, сопротив¬
ления которых такие: R\= 4 Ом, R2 = 6 Ом,
/?з = 12 Ом, i?4 = 2 Ом. Амперметр показы¬
вает силу тока 1 А. Определите напряжение
между точками В и С и силу тока во всех
проводниках.
Определите напряжение на концах про¬
водника 4. Почему напряжения на концах
проводников 2 и 3 одинаковы, а на концах
проводников 1 и 4 различны? Сопротивление
соединительных проводов не учитывать. (О т-
вет: UBC = 12 В; 12 = 2 А; 1\ =14 = 3 А;
UA= 6 В.)
4. Решите задачу:
Реостат изготовлен из нихромовой прово¬
локи длиной 3 м и площадью поперечного
сечения 0,5 мм2. Он соединен последовательно
со спиралью сопротивлением 4 Ом, и весь
этот участок цепи включен под напряжение
применяется в жилых помещениях? 6. Какие
напряжения используются для бытовых нужд?
24 Ом соединены параллельно. Напряжение•
на концах этого участка цепи 24 В. Опреде¬
лите силу тока в каждом потребителе, общую
силу тока в участке цепи и сопротивление
участка цепи.
4.	Два проводника имеют сопротивления —
один 5 Ом, другой 500 Ом. Почему при после¬
довательном соединении этих проводников
их общее сопротивление будет больше 500 Ом,
а при параллельном соединении меньше 5 Ом?
соединения проводников»
9 В. Определите силу тока в реостате, если
его движок установлен на середине обмотки,
напряжение на клеммах реостата и на концах
спирали. (Ответ:	/р	= 1,2 А; ^р = 4 В;
ис=5 В.)
5.	Каждый измерительный прибор устроен
так, чтобы при измерении физической вели-
104

чины он по возможности меньше влиял на
ее значение. Объясните, например, как это
предусмотрено в устройстве термометра;
Учитывая назначение амперметра и вольт¬
метра и способ включения этих приборов
в цепь, укажите, каково должно быть их
сопротивление по сравнению с сопротивле¬
нием цепи.
Как вычислить работу электрического тока? Мы уже	50.	работа
знаем» что напряжение на концах участка цепи численно	электрического
равно работе, которая совершается при прохождении по	тока
этому участку электрического заряда в 1 Кл. При про¬
хождении по этому же участку электрического заряда,
равного не 1 Кл, а, например, 5 Кл, совершенная работа
будет в 5 раз больше. Таким образом, чтобы определить
работу электрического тока на каком-либо участке цепи,
надо напряжение на концах этого участка цепи умножить
на электрический заряд (количество электричества),
прошедший по нему:
работа=напряжение X электрический заряд.
В виде формулы это можно записать так:
A = Uq
A = Uq,
где А ■— работа, U — напряжение, q — электрический
заряд. Электрический заряд, прошедший по участку
цепи, можно определить, измерив силу тока и время
его прохождения:
q =It.
Используя это соотношение, получим формулу работы
электрического тока, которой удобно пользоваться при
расчетах:
A = UIt
A = UIt.
Работа электрического тока на участке цепи равна
произведению напряжения на концах этого участка на
силу тока и на время, в течение которого совершалась
работа.
105

Работу измеряют джоулями, напряжение — воль¬
тами, силу тока — амперами и время — секунда¬
ми, поэтому можно написать:
Выходит, что для измерения работы электрического
тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы.
На практике работу электрического тока измеряют спе¬
циальными приборами — счетчиками. В устройстве счет¬
чика как бы сочетаются три названных выше прибора.
Счетчики электроэнергии сейчас можно видеть почти
в каждой квартире.
Пример. Какую работу совершает электродвигатель
за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А,
напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80%.
Дано:	Решение:
t =1 ч = 3600 с Полная работа тока A = UIt:
1 джоуль = 1 вольт XI ампер XI секунда
или 1 Дж = 1 В-А-с.
I = 5 А
£7 = 220 В
КПД = 80%
А = 220 В-5 А.3600 с =
= 3960000 В • А • с « 4 000 000 Дж.
Работа двигателя A i, т. е. полезная
работа тока, составляет 80% от всей
работы тока: А.1=А*КПД;
= 3,2-103 кДж.
Ответ: А[=3,2-103 кДж.
1.	Чему равно электрическое	напряжение на	тока на этом участке?	3.	Как выразить	работу
участке цепи? 2- Как через	напряжение и	тока через напряжение,	силу тока и	время?
электрический заряд, прошедший через уча-	4- Какими приборами	измеряют работу элек-
сток цепи, выразить работу	электрического	трического тока?
▲ Упражнение 26
спирали 14 Ом. Какую работу совершает ток
в лампочке за 5 мин?
2.	Напряжение на спирали лампочки от кар¬
манного фонаря равно 3,5 В, сопротивление
1, Какую работу совершает электрический
ток в электродвигателе за 30 мин, если сила
тока в цепи 0,50 А, а напряжение на клеммах
двигателя 12 В?
3.	Два проводника сопротивлением по 5 Ом
каждый соединены сначала последовательно,
а потом параллельно и в обоих случаях
включены под напряжение 4,5 В. В каком
случае работа тока за одно и то же время
будет больше и во сколько раз?
106

51. МОЩНОСТЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
P=Ul
и=*-
/
Мы знаем, что мощность численно равна работе, со¬
вершенной в единицу времени. Следовательно, чтобы
найти среднюю мощность электрического тока, надо его
работу разделить на время:
р-f.
где Р — мощность тока (механическую, мощность мы
обозначали буквой N).
Работа электрического тока равна произведению на¬
пряжения на силу тока и на время: A = UIt, следова¬
тельно,
p=A = un=UL
L	V
Таким образом, мощность электрического тока равна
произведению напряжения на силу тока, или
P = UI.
I— —	За	единицу мощности, как известно, принят 1 Вт,
^	Дж
равный 1 ——. Из формулы P = UI следует, что
О
1
1 ватт = 1 вольтXI ампер, или 1 Вт = 1 В*А.
Используют также единицы мощности, кратные ватту:
гектоватт, киловатт, мегаватт.
1 гВт = 100 Вт, 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт =1 000 ООО Вт.
Измерить мощность электрического тока можно с по¬
мощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить
искомую мощность, умножают напряжение на силу тока,
найденные по показаниям приборов.
Существуют специальные приборы — ваттметры, ко¬
торые непосредственно измеряют мощность электрическо¬
го тока в цепи.
В таблице 9 приведены мощности некоторых источни¬
ков и потребителей электрического тока.
Г) 1. Что называют мощностью? 2. Как рассчи-
• тать мощность? 3. Как выражается мощность
электрического тока через напряжение и силу
тока? 4- Что принимают за единицу мощно¬
сти? 5. Как выражается единица мощности
через единицы напряжения и силы тока?
6.	Какие единицы мощности используют в
практике?
108

Таблица 9
Мощность различных электрических устройств, кВт
Лампа карманного фонаря
«0,001
Холодильник домашний
0,110—0,16
Лампы осветительные (бытовые)
0,015—0,2
Электрический утюг
тН
СО
о
Стиральная машина
0,35—0,6
Электрическая плитка
0,6; 0,8; 1; 1,25
Электропылесос
ДО 0,6
Лампы в звездах башен Кремля
5
Двигатель электровоза ВЛ10
650
Электровоз ВЛ10
5200
Электродвигатель прокатного стана
6000—9000
Гидрогенератор Братской ГЭС им. 50-летия
Великого Октября
250 000
Турбогенератор
50 000—1 200 000
Упражнение 27
1. В цепь с напряжением 127 В включена
электрическая лампа, сила тока в которой
0,60 А. Найдите мощность тока в лампе.
2. Электроплитка рассчитана на напряжение
220 В и силу тока 3,0 А. Определите мощность
тока в плитке.
3. Пользуясь данными таблицы мощностей,
вычислите, какую работу совершает за 1 ч
электрический ток в лампе карманного фо¬
наря, осветительной лампе мощностью 200 Вт,
в лампе звезды башни Кремля.
4.	Рассмотрите один-два электроприбора, ис¬
пользуемые в квартире. Найдите по паспорту
приборов их мощность. Определите работу
тока в них за 10 мин.
В паспортах приемников тока — лампах, плитках,
электродвигателях — обычно указывают мощность тока
в них. По мощности легко определить работу тока за
заданный промежуток времени, пользуясь формулой
A = Pt.
Выражая мощность в ваттах, а время в секундах,
получим работу в джоулях:
1 Вт = 1	откуда 1 Дж = 1	Вт-с.
52. ЕДИНИЦЫ
РАБОТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В ПРАКТИКЕ
Однако эту единицу работы неудобно использовать
в практике, так как в потребителях электроэнергии ток
производит работу в течение длительного времени, напри¬
мер в бытовых приборах — в течение нескольких часов,
в электропоездах — по нескольку часов и даже суток,
а расчет израсходованной энергии по электросчетчику
1 Дж = 1 Вт • с
109

Джоуль Джеймс Пре¬
скотт (1818—1889) —
английский физик. Об¬
основал на опытах за¬
кон сохранения энер¬
гии. Установил неза¬
висимо от Ленца за¬
кон, определяющий
тепловое действие
электрического тока.
Вычислил скорость
движения молекул га¬
за и установил ее за¬
висимость от темпера¬
туры.
производится чаще всего за месяц. Поэтому при вычисле¬
нии работы тока или затрачиваемой и вырабатываемой
электрической энергии во всех этих случаях приходится
переводить эти отрезки времени в секунды, что услож¬
няет расчеты.
Поэтому в практике, вычисляя работу тока, гораздо
удобнее время выражать в часах, а работу тока не в
джоулях, а в других единицах:	ватт-час (Вт-ч),
гектоватт-час (гВт-ч), киловатт-час (кВт-ч).
1 Вт-4 = 3600 Дж;
1 гВт-ч = 100 Вт-ч=360 000 Дж;
1 кВт-4 = 1000 Вт• 4=3 600 000 Дж.
Пример. Имеется электрическая лампа, рассчи¬
танная на ток мощностью 100 Вт. Ежедневно лампа
горит в течение 6 ч. Найти работу тока за один месяц
(30 дней) и стоимость израсходованной энергии при
тарифе 4 к. за 1 кВт-ч.
Дано:
Р = 100 Вт
t =6 4-30 = 180 ч
Тариф = 4
К.
кВт-ч
А — ?
Стоимость — ?
Решение:
A=Pt.
А = 100 Вт -180 ч = 18 000 Вт -ч =
= 18 кВт-ч.
Стоимость = 4 —^—-18 кВт-ч =
кВт-ч
= 72 к.
Ответ: А = 18 кВт-ч, стоимость = 72 к.
П1. Какую величину обычно указывают в пас-
• портах приемников тока? 2. Как можно выра-
Упражнение 28
1- Мощность электрического утюга равна
0,6 кВт. Вычислите работу тока в нем за 1,5 ч.
Сколько при этом расходуется энергии?
2. В квартире имеются две электролампы по
60 Вт и две по 40 Вт. Каждую из них вклю¬
чают на 3 ч в сутки. Определите стоимость
энергии, израсходованной лампами за один
месяц (30 дней), при тарифе 4 к. за 1 кВт-ч.
3. Рассмотрите рисунок 81. Подсчитайте элек¬
троэнергию, расходуемую за 1 месяц (30 дней)
всеми показанными на схеме приборами, если
зить работу тока через мощность и время?
3.	Какие единицы работы тока используют?
известно, что напряжение в сети (между
точками а и б) равно 220 В, лампы имеют
мощность по 40 Вт каждая и включаются на
4 ч в день, электронагревательные приборы
имеют мощность 800 и 1000 Вт и включаются
на 1 ч и 0,5 ч в день соответственно, электро¬
двигатель пылесоса имеет мощность 600 Вт
и включается на 0,5 ч один раз в неделю.
Вычислите стоимость расходуемой энергии,
к.
Тариф 4	—.
кВт-ч
110

Щ| Задание 10
1. Узнайте мощности имеющихся у вас в
квартире электрических приборов и пример¬
ное время их работы в течение недели. Вы¬
числите стоимость израсходованной ими за
неделю энергии и сравните полученную вами
сумму с той, которая определяется по счет¬
чику.
2. По счетчику определите и запишите, какая
электроэнергия расходуется в вашей квартире
за неделю (или месяц). В течение следующей
недели (месяца) старайтесь экономить энер¬
гию— выключать, когда это возможно, элек¬
троприборы. Определите по счетчику, сколько
энергии вы сумели сэкономить.
Примечание. Значение экономии электро¬
энергии велико для народного хозяйства
страны. Например, 1 кВт*ч энергии позволяет
выплавить около 20 кг чугуна.
Электрический ток нагревает проводник. Это явление
нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные
электроны в металлах или ионы в растворах солей,
кислот, щелочей, перемещаясь под действием электри¬
ческого поля, взаимодействуют с ионами или атомами
вещества проводника и передают им свою энергию. В ре¬
зультате работы электрического тока внутренняя энергия
проводника увеличивается.
Опыты показывают, что в неподвижных металличе¬
ских проводниках вся работа тока идет на увеличение
их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает
полученную энергию окружающим телам, но уже путем
теплопередачи.
Значит, количество теплоты, выделяемое проводни¬
ком, по которому течет ток, равно работе тока.
Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле:
А = Ult.
Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно
сказанному выше Q=A, или Q = UIt.
Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты,
выделяемое проводником с током, выразить через силу
тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что
U=IR, получим: Q = IRIt,
т. е.
Q=I2Rt.
Количество теплоты, выделяемое проводником с то¬
ком, равно произведению квадрата силы тока, сопротив¬
ления проводника и времени.
53. НАГРЕВАНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ТОКОМ.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ —
ЛЕНЦА
Ленц Эмилий Христиа-
нович (1804—1865) —
русский физик, один
из основоположников
электротехники. С его
именем связано откры¬
тие закона, опреде¬
ляющего тепловые дей¬
ствия тока, и закона,
определяющего на¬
правление индукцион¬
ного тока.
in

Q—Ult	этому	же	выводу,	но на основании опытов впервые
пришли независимо друг от друга английский ученый
Джоуль и русский ученый Ленц. Поэтому сформули-
q _ /2д^	рованный	выше	вывод	называется законом Джоуля —
Ленца.
Как можно объяснить нагревание провод-
1 ника электрическим током? 2. По какой фор¬
муле можно рассчитать количество теплоты,
выделяемое проводником с током? 3. Как,
пользуясь законом Ома, можно выразить
А Упражнение 29
1. Какое количество теплоты выделится за
30 мин проволочной спиралью сопротивле¬
нием 20 Ом при силе тока 5 А?
2. С какой целью провода в местах соеди¬
нения не просто скручивают, а еще и спаива¬
ют? Ответ обоснуйте.
3. Спираль нагревательного прибора реф¬
лектора при помощи шнура и вилки соеди¬
няется с розеткой. Шнур состоит из прово¬
дов, подводящих ток к спирали, покрытых
изоляцией. Спираль и провода соединены
количество теплоты, выделяемое проводни¬
ком с током, через силу тока, сопротивление
проводника и время? 4- Как формулируется
закон Джоуля — Ленца? Почему он носит та¬
кое название?
последовательно. Как распределяется пода¬
ваемое от сети напряжение между проводами
и спиралью? Почему спираль раскаляется, а
провода почти не нагреваются? Какими
особенностями устройства спирали и прово¬
дов достигается эта разница?
4.	В цепь источника тока включены последо¬
вательно три проволоки одинакового сечения
и длины: медная, стальная и никелиновая.
Какая из них больше нагреется? Ответ обос¬
нуйте и по возможности проверьте в классе
на опыте.
54. ЛАМПА
НАКАЛИВАНИЯ.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ
ПРИБОРЫ
Основная часть современной лампы накаливания —
спираль из тонкой вольфрамовой проволоки. Вольфрам —
тугоплавкий металл, его температура плавления 3 387 °С.
В лампе накаливания вольфрамовая спираль нагревается
до 3 000° С, при такой температуре она достигает белого
каления и светится ярким светом. Спираль помещают
в стеклянную колбу, из которой выкачивают насосом
воздух, чтобы спираль * не перегорала. Но в вакууме
вольфрам быстро испаряется, спираль становится тоньше
и тоже сравнительно быстро перегорает. Чтобы предотвра¬
тить быстрое испарение вольфрама, современные лампы
наполняют азотом, иногда инертными газами — криптоном
или аргоном. Молекулы газа препятствуют выходу частиц
вольфрама из нити, т. е. препятствуют разрушению на¬
каленной нити.
На рисунке 83 изображена газонаполненная лампа
112

накаливания. Концы спирали 1 приварены к двум про¬
волокам, которые проходят сквозь стекло баллона 2 и
припаяны к металлическим частям цоколя 3 лампы:
одна проволока — к винтовой нарезке, а другая — к изо¬
лированному от нарезки основанию цоколя.
Для включения лампы в сеть ее ввинчивают в патрон.
Внутренняя часть патрона содержит пружинящий кон¬
такт 5, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую
нарезку 4, удерживающую лампу. Пружинящий контакт
и винтовая нарезка патрона имеют зажимы, к которым
прикрепляют провода от сети.
Промышленность выпускает лампы накаливания на
напряжение 220 и 127 В (для осветительной сети),
50 В (для железнодорожных вагонов), 12 и 6 В (для
автомобилей), 3,5 и 2,5 В (для карманных фонарей).
Пионерами электрического освещения являются рус¬
ский инженер А. Н. Лодыгини американский изобре¬
татель Т. Эдисон.
Тепловое действие тока используют в различных элек¬
тронагревательных приборах и установках. В домашних
условиях широко применяют электрические плитки, утю¬
ги, чайники, кипятильники. В промышленности тепловое
действие тока используют для выплавки специальных
сортов стали и многих других металлов, для электро¬
сварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического
тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы,
сушат зерно, приготовляют силос.
Основная часть всякого нагревательного электриче¬
ского прибора — нагревательный элемент. Нагреватель¬
ный элемент представляет собой проводник с большим
удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдер¬
живать, не разрушаясь, нагревание до высокой темпе¬
ратуры (до 1000—1200°С). Чаще всего для изготовления
нагревательного элемента применяют сплав никеля,
железа, хрома и марганца, известный под названием
«нихром». Удельное сопротивление нихрома р =
= 1,1—-мм , что примерно в 70 раз больше уде ль-
М
ного сопротивления меди. Большое удельное сопротив¬
ление нихрома дает возможность изготовлять из него
весьма удобные — малые по размерам — нагревательные
элементы.

В нагревательном элементе проводник в виде прово¬
локи или ленты наматывается на пластинку из жаро¬
устойчивого материала: слюды, керамики. Так, напри¬
мер, нагревательным элементом в электрическом утюге
(рис. 84) служит нихромовая лента, от которой нагре¬
вается нижняя часть утюга. На рисунке 85 показаны
кипятильник и электрическая плитка.
1. Пользуясь рисунком 83, расскажите, как
устроена современная лампа накаливания.
2. Из какого металла изготовляют проволоки
для спиралей ламп? 3. Зачем баллоны совре¬
менных ламп накаливания наполняют инерт¬
ным газом? 4. Как устроен патрон для вклю¬
чения лампы накаливания в сеть? 5. На какие
напряжения рассчитаны лампы накаливания,
выпускаемые нашей промышленностью? 6. На¬
зовите первых изобретателей электрического
Задание 11
Подготовьте доклады на темы:
1)	История развития электрического осве¬
щения.
освещения с помощью ламп накаливания.
7.	Приведите примеры использования тепло¬
вых действий тока. 8. Что представляет собой
нагревательный элемент электронагреватель¬
ного прибора? 9. Какими свойствами должен
обладать металл, из которого изготовляют
спирали или ленты нагревательного элемен¬
та? 10. Какие известные вам материалы обла¬
дают необходимыми для нагревательного
элемента свойствами?
2)	Использование теплового действия электри¬
ческого тока в устройстве теплиц и инкуба¬
торов.
Электрические цепи всегда рассчитаны на определен¬
ную силу тока. Если по той или иной причине сила
тока в цепи становится больше допустимой, то провода
могут значительно нагреться, а покрывающая их изоля¬
ция — воспламениться.
Причиной значительного увеличения силы тока в сети
может быть или одновременное включение мощных потре¬
бителей тока, например электрических плиток, или ко¬
роткое замыкание. Коротким замыканием называют
соединение концов участка цепи проводником, сопротив¬
ление которого очень мало по сравнению с сопротивле¬
нием участка цепи. Короткое замыкание может возник¬
нуть, например, при ремонте проводки под током (рис. 86)
или при случайном соприкосновении оголенных про¬
водов.
Сопротивление цепи при коротком замыкании незна¬
чительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока,
55. КОРОТКОЕ
ЗАМЫКАНИЕ.
ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Рис. 86
л

Рис. 87
е
а
провода при этом могут сильно накалиться и стать при¬
чиной пожара. Чтобы избежать этого, в сеть включают
предохранители.
Назначение предохранителей — сразу отключить ли¬
нию, если сила тока вдруг окажется больше допустимой
нормы. Рассмотрим устройство предохранителей, приме¬
няемых в квартирной проводке.
Главная часть предохранителя, изображенного на
рисунке 87, а,— проволока С из легкоплавкого металла
(например, из свинца), проходящая внутри фарфоровой
пробки 17. Пробка имеет винтовую нарезку Р и централь¬
ный контакт К. Нарезка соединена с центральным кон¬
тактом свинцовой проволокой. Пробку ввинчивают в
патрон, находящийся внутри фарфоровой коробки.
Свинцовая проволока представляет, таким образом,
часть общей цепи. Толщина свинцовых проволок рас¬
считана так, что они выдерживают определенную силу
тока, например 5, 10 А и т. д. Если сила тока превысит
116

допустимое значение, то свинцовая проволока распла¬
вится и цепь окажется разомкнутой.
Предохранители с плавящимся проводником назы¬
вают плавкими предохранителями.
На рисунке 87, б изображен плавкий предохранитель,
в котором перегоревшую деталь можно заменять.
Предохранители располагают на специальном щитке,
устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру.
В каждый из проводов последовательно включают от¬
дельный предохранитель (рис. 88).
На рисунке 89, а показан плавкий предохранитель,
применяемый в радиоприемниках. Тонкий проводник
натянут по оси стеклянной трубки, имеющей на концах
металлические наконечники. Трубка вставляется в спе¬
циальный держатель. На рисунке 89, б изображен предо¬
хранитель, действие которого основано не на плавлении,
а на тепловом расширении тел при нагревании.
#^1. Что может случиться с проводом, если	при	коротком	замыкании	сила	тока	в	цепи
• сила тока превысит допустимую норму? 2. Что	может достигнуть огромного значения? 5- Для
может служить причиной значительного уве-	какой цели служат предохранители, включае-
личения силы тока в сети? 3. В Чем причина	мые в сеть? 6- Как устроен плавкий предо¬
короткого замыкания? 4. Чем объяснить, что	хранитель?
Повторите тему «Работа и мощность тока»
1. Прочитайте § 50 и 51. Ответьте на
вопросы к этим параграфам, на вопросы 3
(§ 50) и 3 и 4 (§ 51) ответьте письменно.
2. Перечертите в тетрадь и заполните
таблицу:
Составьте такую же таблицу для величины
«мощность тока».
3.	На баллоне электрической лампы напи¬
сано: 220 В, 40 Вт. Какие величины указаны?
Определите силу тока в спирали лампы при
включении ее на предусмотренное напряже¬
ние и ее сопротивление.
Какова будет мощность тока в лам¬
пе, если две таких лампы соединить после¬
довательно и включить под напряжение
220 В? (Ответ: 1ж0,18 A; R& 1 200 Ом;
Р«10 Вт.)
4. Пользуясь рисунком 83, расскажите,
как устроена и как включается в сеть лампа
накаливания.
5. На плавком предохранителе написано,
что он рассчитан на силу тока 10 А. Если
предохранитель используется в сети напряже¬
нием 220 В, то каково может быть общее
минимальное сопротивление всех приборов,
включенных в сеть? (Ответ: R = 22 Ом.)
6. Повторите пример решения задачи,
рассмотренный в § 52.
Работа электрического тока
Обозначение величины
Формулы для ее расчета
Единицы величины
117

56. МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ
Рис. 90
118
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
56. Магнитное поле
57. Магнитное поле прямого тока.
Магнитные линии
58. Магнитное поле катушки с то¬
ком. Электромагниты и их
применение
59. Постоянные магниты. Магнит¬
ное поле постоянных магнитов
60. Магнитное поле Земли
61. Действие магнитного поля на
проводник с током. Электри¬
ческий двигатель '
В § 35 были описаны различные действия электри¬
ческого тока, в том числе и магнитное действие, которое
наблюдается всегда, когда существует электрический
ток. Проявляется магнитное действие, например, в том,
что между проводниками с током возникают силы взаимо¬
действия, которые называются магнитными силами. Что¬
бы изучить магнитное действие тока, воспользуемся
магнитной стрелкой (она, как известно, является главной
частью компаса). Напомним, что у магнитной стрелки
имеются два полюса: северный и южный. Линию, соеди¬
няющую полюсы магнитной стрелки, называют ее осью.
Магнитную стрелку ставят на острие, чтобы она могла
свободно поворачиваться.
Рассмотрим теперь опыт, показывающий взаимодей¬
ствие проводника с током и магнитной стрелки. Такое
взаимодействие впервые обнаружил в 1820 г. датский
ученый Эрстед. Его опыт имел большое значение для
развития учения об электромагнитных явлениях.
Расположим проводник, включенный в цепь источни¬
ка тока, над магнитной стрелкой параллельно ее оси
(рис. 90). При замыкании цепи магнитная стрелка откло¬
няется от своего первоначального положения (на рисунке
показано пунктиром). При размыкании цепи магнитная
стрелка возвращается в свое начальное положение. Это
означает, что проводник с током и магнитная стрелка
взаимодействуют друг с другом.
Выполненный опыт наводит на мысль о существова¬
нии вокруг проводника с электрическим током магнит¬
ного поля. Оно и действует на магнитную стрелку, откло¬
няя ее.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника
с током, г. е. вокруг движущихся электрических зарядов.
Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг
от друга.
Таким образом, вокруг неподвижных электрических
зарядов существует только электрическое поле, вокруг
движущихся зарядов, т. е. электрического тока, сущест¬
вует и электрическое, и магнитное поле. Магнитное поле
появляется вокруг проводника, когда в последнем возни¬
кает ток, поэтому ток следует рассматривать как источник
магнитного поля. В этом смысле надо понимать выра¬
жения «магнитное поле тока» или «магнитное поле,
созданное током».
Л 1. Какие явления наблюдаются в цепи, в ко-	состоит опыт Эрстеда? 4. Какая связь сущест-
; торой существует электрический ток? 2. Какие	вует между электрическим током и магнитным
магнитные явления вам известны? 3. В чем	полем?
Существование магнитного поля вокруг проводника
с электрическим током можно обнаружить различными
способами. Один из таких способов заключается в исполь¬
зовании мелких железных опилок.
В магнитном поле опилки — маленькие кусочки же¬
леза намагничиваются и становятся магнитными стре¬
лочками. Ось каждой стрелочки в магнитном поле уста¬
навливается вдоль направления действия сил магнитного
поля.
На рисунке 91 изображена картина магнитного поля
прямого проводника с током. Для получения такой кар¬
тины прямой проводник пропускают сквозь лист картона.
На картон насыпают тонкий слой железных опилок,
включают ток и опилки слегка встряхивают. Под дейст¬
вием магнитного поля тока железные опилки распола¬
гаются вокруг проводника не беспорядочно, а по кон¬
центрическим окружностям.
Линии, вдоль которых в магнитном поле располага¬
ются оси маленьких магнитных стрелок, называют маг¬
нитными линиями магнитного поля. Направление, ко¬
торое указывает северный полюс магнитной стрелки
в каждой точке поля, принято за направление магнитной
линии магнитного поля.
57. МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ
ПРЯМОГО ТОКА.
МАГНИТНЫЕ
ЛИНИИ
Рис. 91
119

Рис. 92
Цепочки, которые образуют в магнитном поле желез¬
ные опилки, показывают форму магнитных линий маг¬
нитного поля.
Магнитные линии магнитного поля тока представляют
собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
С помощью магнитных линий удобно изображать
магнитные поля графически. Так как магнитное поле
существует во всех точках пространства, окружающего
проводник с током, то через любую точку можно про¬
вести магнитную линию.
На рисунке 92, а показано расположение магнитных
стрелок вокруг проводника с током. (Проводник распо¬
ложен перпендикулярно плоскости чертежа, ток в нем
направлен от нас, что условно обозначено кружком с
крестиком.) Оси этих стрелок устанавливаются вдоль
магнитных линий магнитного поля прямого тока. При
изменении направления тока в проводнике все магнитные
стрелки поворачиваются на 180° (рис. 92, б; в этом
случае ток в проводнике направлен к нам, что условно
обозначено кружком с точкой). Из этого опыта можно
заключить, что направление магнитных линий магнит¬
ного поля тока связано с направлением тока в проводнике.
|1. Почему для изучения магнитного поля
можно использовать железные опилки? 2. Как
располагаются железные опилки в магнитном
поле прямого тока? 3. Что называют магнит¬
ной линией магнитного поля? 4. Для чего
вводят понятие магнитной линии поля? 5. Как
на опыте показать, что направление магнит¬
ных линий связано с направлением тока?
58. МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ КАТУШКИ
С ТОКОМ.
ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Наибольший практический интерес представляет со¬
бой магнитное поле катушки с током. На рисунке 93
изображена катушка, состоящая из большого числа вит¬
ков провода, намотанного на деревянный каркас. Когда
в катушке есть ток, железные предметы притягиваются
к ее концам, при отключении тока они отпадают.
Если катушку с током подвесить на тонких и гибких
проводниках, то она установится так же, как магнитная
стрелка компаса: один конец катушки будет обращен
к северу, другой — к югу. Значит, катушка с током, как
и магнитная стрелка, имеет два полюса — северный и
южный (рис. 94).
120

Вокруг катушки с током имеется магнитное поле,
его, как и поле прямого тока, можно обнаружить при
помощи опилок (рис. 95). Магнитные линии магнитного
поля катушки с током являются также замкнутыми
кривыми. Принято считать, что вне катушки они направ¬
лены от северного полюса катушки к южному (см.
рис. 95).
Катушки с током широко используют в технике в
качестве магнитов. Они удобны тем, что их магнитное
действие можно изменять (усиливать или ослаблять)
в широких пределах. Рассмотрим способы, при помощи
которых можно это делать.
На рисунке 93 изображен опыт, в котором наблю¬
дается действие магнитного поля катушки с током. Если
в этом опыте заменить катушку другой, с большим числом
витков проволоки, то она притянет больше железных
предметов, удержит больший груз. Значит, магнитное
действие катушки с током тем сильнее, чем больше число
витков в ней.
Включим в цепь, содержащую катушку, реостат
(рис. 96) и при помощи него будем изменять силу тока
в катушке. При увеличении силы тока действие магнит¬
ного поля катушки с током усиливается, при уменьше¬
нии — ослабляется.
Оказывается также, что магнитное действие катушки
с током можно значительно усилить, не меняя число
ее витков и силу тока в ней. Для этого надо ввести
внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо,
введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие
катушки (рис. 97).
Катушка с железным сердечником внутри называется
электромагнитом.
Электромагнит — одна из основных деталей многих
технических приборов. На рисунке 98 изображен дуго¬
образный электромагнит, удерживающий якорь (желез¬
ную пластинку) с подвешенным грузом.
Электромагниты широко применяют в технике благо¬
даря их замечательным свойствам: они быстро размаг¬
ничиваются при выключении тока, их можно изготавли¬
вать (в зависимости от назначения) самых различных
размеров, во время работы электромагнита можно регу¬
Рис. 93
Север
Рис. 94
Направление
магнитных линий
Рис. 95
121

Рис. 96
лировать его магнитное действие, меняя силу тока в
катушке.
Электромагниты, обладающие большой подъемной
силой, используют на заводах для переноски изделий
из стали или чугуна, а также стальных и чугунных
стружек, слитков (рис. 99).
На рисунке 100 показан в разрезе магнитный сепара¬
тор для зерна. В зерно подмешивают очень мелкие же¬
лезные опилки. Эти опилки не прилипают к гладким
зернам полезных злаков, но прилипают к зернам сорня¬
ков. Зерна 1 высыпаются из бункера на вращающийся
барабан 2. Внутри барабана находится сильный электро¬
магнит. Притягивая железные частицы 4, он извлекает
зерна сорняков из потока зерна 3 и таким путем очищает
зерно от сорняков и случайно попавших железных пред¬
метов.
Применяются электромагниты в телеграфном, теле¬
фонном аппаратах и во многих других устройствах.
Рис. 97
Q1. В каком направлении устанавливается ка-
£ тушка с током, подвешенная на длинных тон¬
ких проводниках? Какое сходство имеется
у нее с магнитной стрелкой? 2. Какими спосо¬
бами можно усилить магнитное действие
катушки с током? 3. Что называют электро¬
магнитом? 4. Для каких целей используют на
заводах электромагниты? 5. Как устроен маг¬
нитный сепаратор для зерна?
А
Упражнение 30
1. Нужно построить электромагнит, подъем¬
ную силу которого можно регулировать, не
изменяя конструкции. Как это сделать?
2. Что надо сделать, чтобы изменить магнит¬
ные полюсы катушки с током на противопо¬
ложные?
3. Как построить сильный электромагнит, если
конструктору дано условие, чтобы ток в элек¬
тромагните был сравнительно малым?
4. Используемые в подъемном кране электро¬
магниты обладают громадной мощностью.
Электромагниты, при помощи которых уда¬
ляют из глаз случайно попавшие железные
опилки, очень слабы. Какими способами дости¬
гают такого различия?
122

Задание 12
1. На рисунке 101 дана схема устройства элек¬
трического звонка. На ней буквами обозна¬
чено:	ЭМ	— дугообразный электромагнит,
Я — железная пластинка —якорь, М — моло¬
точек, 3 — звонковая чаша, К — контактная
пружина, касающаяся винта С. Рассмотрите
схему звонка и объясните, как он действует.
2. На рисунке 102 показана схема простейшей
телеграфной установки, позволяющей пере¬
давать телеграммы со станции А на станцию В.
На схеме цифрами обозначено:	1	— ключ,
2 — электромагнит, 3 — якорь, 4 — пружина,
5 — колесико, смазанное краской.
По схеме объясните работу установки.
3. В мощных электрических двигателях, при¬
меняемых в прокатных станах, шахтных
подъемниках, насосах, сила тока достигает
нескольких тысяч ампер. Так как в последо¬
вательно соединенных проводниках сила тока
одинакова, то такая же сила тока будет во
всех соединительных проводах этой цепи.
Это очень неудобно, особенно если потреби¬
тель тока находится на большом расстоянии
от пульта управления, где включается ток.
Рис. 98
Рис. 100
Рис. 101
Рис. 102
Рис. 103
123

Такие цепи можно включать при помощи
специального устройства — электромагнитно¬
го реле (рис. 103), приводя его в действие
малой силой тока. На схеме обозначено:
1 — электромагнит, 2 — якорь, 3 — контакты
рабочей, цепи, 4 — пружина, 5 — электродви¬
гатель, 6 — контакты цепи электродвигателя.
Объясните, как действует этот прибор.
59 ПОСТОЯННЫЕ
МАГНИТЫ.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
ПОСТОЯННЫХ
МАГНИТОВ
Рис. 104
Рис. 105
Рис. 106
Бели вставить в катушку с током стержень из зака¬
ленной стали, то в отличие от железного стержня он не
размагничивается после выключения тока, а длительное
время сохраняет намагниченность.
Тела, длительное время сохраняющие намагничен¬
ность, называются постоянными магнитами или просто
магнитами.
Французский ученый Ампер объяснял намагничен¬
ность железа и стали существованием электрических
токов, которые циркулируют внутри каждой молекулы
этих веществ. Во времена Ампера о строении атома еще
ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов
оставалась неизвестной. Теперь мы знаем, что в каждом
атоме имеются отрицательно заряженные частицы —
электроны, которые при своем движении вокруг ядра
атома создают магнитные поля, они и вызывают намаг¬
ниченность железа и стали.
На рисунке 104 изображены дугообразный и поло¬
совой магниты.
Те места магнита, где обнаруживаются наиболее
сильные магнитные действия, называют полюсами маг¬
нита (рис. 105). У всякого магнита, как и у известной
нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса:
северный (N) и южный (<S).
Поднося магнит к предметам, изготовленным из раз¬
личных материалов, можно установить, что магнитом
притягиваются очень немногие из них. Хорошо притяги¬
ваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые спла¬
вы, значительно слабее — никель и кобальт.
В природе встречаются естественные магниты (рис.
106) — железная руда (так называемый магнитный
железняк). Богатые залежи магнитного железняка име¬
ются на Урале, на Украине, в Карельской АССР, Курской
области и во многих других местах.
124

Железо, сталь, никель, кобальт и некоторые другие
сплавы в присутствии магнитного железняка приобре¬
тают магнитные свойства.
Магнитный железняк позволил людям впервые озна¬
комиться с магнитными свойствами тел.
Перечислим основные из этих свойств.
Если магнитную стрелку приблизить к другой такой
же стрелке, то они повернутся и установятся друг против
друга противоположными полюсами (рис. 107).
Так же взаимодействует стрелка и с любым магнитом.
Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно
заметить, что северный полюс стрелки отталкивается
от северного полюса магнита и притягивается к южному
полюсу. Южный полюс стрелки отталкивается от южного
полюса магнита и притягивается северным полюсом.
На основании описанных опытов можно сделать
следующее заключение: разноименные магнитные полю¬
сы притягиваются, одноименные отталкиваются. Это
правило относится и к электромагнитам.
Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг
любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное
поле одного магнита действует на другой магнит, и,
наоборот, магнитное поле второго магнита действует на
первый.
С помощью железных опилок можно получить пред¬
ставление о виде магнитного поля постоянных магнитов.
Рисунок 108 дает представление о картине магнит¬
ного поля полосового магнита, а рисунок 109 — о картине
магнитного поля дугообразного магнита. Как магнитные
линии магнитного поля тока, так и магнитные линии
магнитного поля магнита — замкнутые линии. Вне маг¬
нита магнитные линии выходят из северного полюса
магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита,
так же как магнитные линии катушки с током.
На рисунке 110, а показаны магнитные линии маг¬
нитного поля двух магнитов, обращенных друг к другу
одноименными полюсами, а на рисунке 110, б — двух
магнитов, обращенных друг к другу разноименными
полюсами.
Все указанные картины можно легко получить на
опыте.
Рис. 108
Рис. 109
Рис. 110
125

Гу 1. Какие тела называют постоянными магни-
• тами? 2. Как Ампер объяснял намагничивание
железа? 3. Как можно теперь объяснить мо¬
лекулярные токи Ампера? 4. Что называют
магнитными полюсами магнита? 5. Какие из
известных вам веществ притягиваются магни¬
том? 6. Как взаимодействуют между собой
полюсы магнитов? 7. Как с помощью магнит¬
ной стрелки можно определить полюсы у на¬
магниченного стального стержня? 8. Как мож¬
но получить представление о магнитном поле
магнита?
60. МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Рис. 111
С глубокой древности известно, что магнитная стрел¬
ка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси,
всегда устанавливается в данном месте Земли в опреде¬
ленном направлении (если вблизи нее нет магнитов,
проводников с током, железных предметов). Этот факт
объясняется тем, что вокруг Земли существует магнитное
поле и магнитная стрелка устанавливается вдоль его
магнитных линий. На этом и основано применение ком¬
паса (рис. 111), который представляет собой свободно
вращающуюся на оси магнитную стрелку.
Наблюдения показывают, что при приближении к
Северному географическому полюсу Земли магнитные
линии магнитного поля Земли все под большим углом
наклоняются к горизонту и около 75° северной широты
и 99° западной долготы становятся вертикальными,
входя в Землю (рис. 112). Здесь в настоящее время нахо¬
дится Южный магнитный полюс Земли, он удален от
Северного географического полюса примерно на 2100 км.
Северный магнитный полюс Земли находится вблизи
Южного географического полюса, а именно на 66,5°
южной широты и 140° восточной долготы. Здесь маг¬
нитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли.
Таким образом, магнитные полюсы Земли не совпа¬
дают с ее географическими полюсами. В связи с этим
направление магнитной стрелки не совпадает с направ¬
лением географического меридиана. Поэтому магнитная
стрелка компаса лишь приблизительно показывает на¬
правление на север.
Иногда внезапно возникают так называемые магнит¬
ные бури, кратковременные изменения магнитного поля
Земли, которые сильно влияют на стрелку компаса.
Наблюдения показывают, что появление магнитных
бурь связано с солнечной активностью.
126

В период усиления солнечной активности с поверхно¬
сти Солнца в мировое пространство, выбрасываются по¬
токи заряженных частиц, электронов и протонов. Маг¬
нитное поле, образуемое этими движущимися частицами,
изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную
бурю.
Магнитные бури — явление кратковременное. Но на
земном шаре встречаются области, в которых направле¬
ние магнитной стрелки постоянно отклонено от направ¬
ления магнитной линии Земли. Такие области называют
областями магнитной аномалии (лат. слово, означает
отклонение, ненормальность).
Одна из самых больших магнитных аномалий —
Курская магнитная аномалия. Причиной таких анома¬
лий являются огромные залежи железной руды на сравни¬
тельно небольшой глубине.
Земной магнетизм еще окончательно не объяснен.
Установлено только, что большую роль в изменении
магнитного поля Земли играют разнообразные электри¬
ческие токи, текущие как в атмосфере (особенно в верхних
слоях ее), так и в земной коре.
Большое внимание изучению магнитного поля Земли
уделяют при полетах искусственных спутников и косми¬
ческих кораблей.
Установлено, что земное магнитное поле надежно
защищает поверхность Земли от космического излучения,
действие которого на живые организмы разрушительно.
В состав космического излучения, кроме электронов,
протонов, входят и другие частицы, движущиеся в про¬
странстве с огромными скоростями.
Полеты межпланетных космических станций и косми¬
ческих кораблей на Луну и вокруг Луны позволили
установить отсутствие у нее магнитного поля. Исследо¬
вания, проведенные космическими кораблями, не обна¬
ружили магнитного поля у планеты Венера, у планеты
Марс слабое магнитное поле имеется.
Рис. 112
4^1. Чем объяснить, что магнитная стрелка
• устанавливается в данном месте Земли в
определенном направлении? 2. Где находятся
магнитные полюсы Земли? 3. Как показать,
что Южный магнитный полюс Земли находит¬
ся на севере, а Северный магнитный полюс —
на юге? 4- Чем объясняют появление магнит¬
ных бурь? 5. Что такое области магнитной
аномалии? 6. Где находится область, в которой
наблюдается большая магнитная аномалия?
127

Задание 13
1. Подготовьте доклад на тему «Компас,
история его открытия».
2. Поместите внутрь глобуса полосовой маг¬
нит. С помощью полученной модели озна¬
комьтесь с магнитными свойствами магнитно¬
го поля Земли.
61. ДЕЙСТВИЕ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ
НА ПРОВОДНИК
с током.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ДВИГАТЕЛЬ
Рис. 113
Мы знаем, что проводники с токами взаимодействуют
друг с другом с некоторой силой (§ 37). Это объясняется
тем, что на каждый проводник с током действует магнит¬
ное поле тока другого проводника.
Вообще магнитное поле действует с некоторой силой
на любой проводник с током, находящийся в этом поле.
На рисунке 113 изображен проводник АВ, подвешен¬
ный на гибких проводах, которые присоединены к источ¬
нику тока. Проводник АВ помещен между полюсами
дугообразного магнита, т. е. находится в магнитном поле.
При замыкании электрической цепи проводник приходит
в движение (рис. 114).
Направление движения проводника зависит от направ¬
ления тока в нем и от расположения полюсов магнита.
В данном случае ток направлен от А к В и проводник
отклонился влево; при изменении направления тока на
противоположное проводник переместится вправо. Точно
так же проводник изменит направление движения при
изменении расположения полюсов магнита.
Практически важное значение имеет вращение про¬
водника с током в магнитном поле.
На рисунке 115 изображен прибор, на котором можно
осуществить такое движение. В этом приборе легкая
прямоугольная рамка A BCD насажена на вертикальную
ось. На рамке уложена обмотка, состоящая из нескольких
десятков витков проволоки, покрытой изоляцией. Концы
обмотки присоединены к металлическим полукольцам 2:
один конец обмотки присоединен к одному полукольцу,
другой — к другому.
Каждое полукольцо прижимается к металлической
пластинке — щетке 1. Щетки служат для подвода тока
от источника к рамке. Одна щетка всегда соединена
с положительным полюсом источника, а другая — с отри¬
цательным.

Мы знаем, что ток в цепи направлен от положитель¬
ного полюса источника к отрицательному, следовательно,
в частях рамки AD и ВС он имеет противоположное
направление, поэтому эти части проводника будут пере¬
мещаться в противоположные стороны и рамка повер¬
нется. При повороте рамки присоединенные к ее концам
полукольца повернутся вместе с ней и каждое прижмет¬
ся к другой щетке, поэтому ток в рамкё изменит на¬
правление на противоположное. Это нужно для того,
чтобы рамка продолжала вращаться в том же направ¬
лении.
Вращение катушки с током в магнитном поле исполь¬
зуется в устройстве электрического двигателя.
В технических электродвигателях обмотка состоит
из большого числа витков проволоки. Эти витки укла¬
дывают в пазы (прорези), сделанные вдоль боковой по¬
верхности железного цилиндра. Этот цилиндр нужен
для усиления магнитного поля. На рисунке 116 изобра¬
жена схема такого устройства, оно называется якорем
двигателя. На схеме (она дана в перпендикулярном
сечении) витки проволоки показаны кружочками.
Магнитное поле, в котором вращается якорь такого
двигателя, создается сильным электромагнитом. Электро¬
магнит питается током от того же источника тока, что
и обмотка якоря.
Вал двигателя, проходящий по центральной оси же-
Рис. 115
5. Зак. 1832 А. В. Перышкии, 8 кл.
Рис. 116
129

Якоби Борис Семено¬
вич (1801—1874)—рус¬
ский физик, академик.
Прославился открыти¬
ем гальванопластики.
Построил первый элек¬
тродвигатель, телеграф¬
ный аппарат, печатаю¬
щий буквы.
лезного цилиндра, соединяют с прибором, который при¬
водится двигателем во вращение.
Внешний вид одного из современных двигателей
постоянного тока показан на рисунке (см. передний
форзац, рисунок справа). 1
Двигатели постоянного тока нашли особенно широкое
применение на транспорте (электровозы, трамваи, трол¬
лейбусы).
Есть специальные безыскровые электродвигатели,
которые применяют в насосах для выкачивания нефти
из скважин.
В промышленности применяют двигатели, работаю¬
щие на переменном токе (они будут изучаться в старших
классах).
Электрические двигатели обладают рядом преиму¬
ществ. При одинаковой мощности они имеют меньшие
размеры, чем тепловые двигатели. При работе они не
выделяют газов, дыма и пара и, следовательно, не за¬
грязняют воздух, им не нужен запас топлива и воды.
Электродвигатели можно установить в удобном месте:
на станке, под полом трамвая, на тележке электровоза.
Можно изготовить электрический двигатель любой мощ¬
ности: от нескольких ватт, например в электробритвах,
до сотен и тысяч киловатт на экскаваторах, прокатных
станах, кораблях.
Коэффициент полезного действия мощных электриче¬
ских двигателей достигает 98%. Такого высокого КПД
не имеет никакой другой двигатель.
В настоящее время ведутся работы по замене в авто¬
мобилях двигателей внутреннего сгорания электродвига¬
телями.
Один из первых в мире электрических двигателей,
пригодных для практического применения, был изобретен
русским ученым Б. С. Якоби в 1834 г.
Ol- Как показать, что магнитное поле дейст-
• вует на проводник с током, находящийся
в этом поле? 2. Пользуясь рисунком 113,
объясните, от чего зависит направление дви¬
жения проводника с током в магнитном поле.
3.	При помощи какого прибора можно осу¬
ществить вращение проводника с током в
магнитном поле? При помощи какого устрой¬
ства в рамке меняют направление тока через
каждые пол-оборота? 4. Опишите устройство
технического электродвигателя. 5. Где при¬
меняются электрические двигатели? Каковы
их преимущества по сравнению с тепловыми?
6.	Кто и когда изобрел первый электродви¬
гатель, пригодный для практического приме¬
нения?
130

Задание 14
Вращение рамки с током в магнитном поле
используется в устройстве электрических из¬
мерительных приборов. На рисунке 117 по¬
казана схема устройства одного из таких
приборов. Между полюсами постоянного
магнита (или электромагнита) располагается
легкая катушка К, внутри которой находится
неподвижный железный сердечник С. Катуш¬
ка расположена горизонтально. Ток в нее
поступает по металлическим пружинкам П.
При отсутствии тока пружинки удерживают
катушку в горизонтальном положении, а при¬
крепленную к ней стрелку — на нулевом де¬
лении шкалы. Объясните, как действует
прибор.
Рис. 117
Повторите тему «Электромагнитные явления»
1. Прочитайте § 56, 58, 60, 61. Ответьте
на вопросы к этим параграфам. На вопросы
3, 4 (§ 56), 1, 2 (§ 60) ответьте письменно.
2. Что вы знаете об электрическом поле?
о магнитном?
3. Перечертите в тетрадь схему устрой¬
ства электромагнитного реле (рис. 103). Объ¬
ясните по схеме действие прибора и его
назначение.
4. Объясните по схеме (см. рис. 116)
устройство электродвигателя.
5. На рисунке 118 изображен автомат,
с помощью которого включается звонок,
когда температура в помещении поднима¬
ется выше нормы. Назовите все части авто¬
мата. Объясните его действие. В каких слу¬
чаях целесообразно применять такие автома¬
ты? Приведите примеры.
там
Рис. 118
5*

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
62. Свет. Источники света
63. Распространение света
64. Отражение света. Законы от¬
ражения света
65. Плоское зеркало
66. Зеркальное и рассеянное отра¬
жение
67. Преломление света
68. Линзы
69* Изображения, даваемые линзой
70. Оптическая сила линзы
71. Способы измерения фокусного
расстояния и оптической силы
линзы
72. Фотоаппарат
73. Глаз и зрение
74. Близорукость и дальнозор¬
кость. Очки
62.	свет.	Свет... Его значение в нашей жизни очень велико,
источники света Трудно представить себе жизнь без света. Ведь все живое
зарождается и развивается под влиянием света и тепла.
Деятельность человека в начальные периоды его
существования — добывание пищи, защита от врагов,
охота — была зависима от дневного света. Потом человек
научился добывать и поддерживать огонь, стал освещать
свое жилище, охотиться с факелами. Но во всех случаях
его деятельность не могла протекать без освещения.
Свет, благодаря тому что орган зрения — глаз чело¬
века способен его воспринимать, является важнейшим
средством познания природы. Зрение позволяет нам
узнать об окружающем мире больше, чем все остальные
чувства, вместе взятые. Так, свет, посылаемый небесными
телами, позволил определить расположение и движение
Солнца, звезд, планет, Луны и других спутников. Иссле¬
дование световых явлений помогло создать приборы, при
помощи которых узнали о строении и даже составе не¬
бесных тел, находящихся от Земли на расстоянии мно¬
гих миллиардов километров. По наблюдениям в телескоп
и фотографиям планет изучили их облачный покров,
особенности поверхностей, скорости вращения. Можно
сказать, что наука астрономия возникла и развивалась
благодаря свету и зрению.
При помощи микроскопа удалось увидеть и изучить
клетки растений, бактерии, кровяные тельца, и благодаря
этому был сделан значительный шаг в развитии науки
биологии.
На изучении света основано создание искусственного
освещения, так необходимого человеку. Свет нужен везде:
132

безопасность движения транспорта связана с примене¬
нием фар, освещением дорог; в военной технике исполь¬
зуют осветительные ракеты, прожекторы; нормальное
освещение рабочего места способствует повышению про¬
изводительности труда; солнечный свет повышает сопро¬
тивляемость организма болезням, улучшает настроение
человека.
Что же представляет собой свет? Почему и как мы
его воспринимаем?
Наблюдения показывают, что свет нагревает тела, на
которые он падает. Значит, свет передает этим телам
энергию. Мы уже знаем, что существует вид передачи
энергии, который называется излучением (§ 6). Вспом¬
ним, что излучение может осуществляться в полном
вакууме, что оно получается за счет внутренней энергии
тела, что энергия излучения частично поглощается тела¬
ми, на которые оно падает, вследствие чего они нагре¬
ваются.
Все эти особенности присущи и свету. Свет — это
тоже излучение, но та лишь его часть, которая воспри¬
нимается глазом, поэтому свет называют еще видимым
излучением. Именно эту часть излучения мы и будем
изучать в разделе «Световые явления». Раздел науки,
посвященный изучению света, называют также оптикой
(греч. слово, означает видимый, зримый).
В этом разделе вы узнаете, как устроен глаз человека,
почему очки исправляют недостатки зрения, зачем при
фотографировании нужно перемещать объектив, когда
меняется расстояние до фотографируемого предмета,
и многое другое.
Световое (оптическое) излучение создается источни¬
ками света.
Существуют естественные и искусственные источники
света. К естественным источникам света относятся такие,
как Солнце, звезды, полярные сияния, молния, различные
светящиеся насекомые и растения; к искусственным —
лампы, свечи, экран включенного телевизора и т. п.
Источники света мы видим потому, что создаваемое
ими излучение попадает к нам в глаза. Но мы видим
также и тела, не являющиеся источниками света,— де¬
ревья, дома, стены комнаты, Луну, планеты и т. п. Однако

*
*
*
мы видим их только тогда, когда они освещены источни¬
ками света. Излучение, идущее от источников света,
упав на поверхность предметов, меняет свое направление
и попадает в глаза.
1. Каково значение света в жизни человека,
• в познании природы, в развитии наук? 2. Ка¬
кую связь имеет свет с видом передачи
энергии, называемым излучением? 3. Какое
излучение называют светом? 4. Какой раздел
науки называют оптикой? 5. Приведите при¬
меры естественных и искусственных источни¬
ков света. 6. В каком случае мы можем видеть
тела, не являющиеся источниками света?
Упражнение 31
1. Нагретый утюг и горящая электрическая
пампа являются источниками излучения. Чем
отличаются друг от друга создаваемые этими
приборами излучения?
2. Какие источники света, изображенные на
рисунке 119, относятся к естественным и
какие — к искусственным? Ответ обоснуйте.
Рис. 119
63.	распростра-	Оптика	—	одна	из	древнейших	наук. Она тесно свя-
НЕНИЕ СВЕТА
зана с потребностями практики, обязана ей своим раз¬
витием. Еще задолго до того, как узнали, что представ¬
ляет собой свет, его свойства использовались в практике.
На основе наблюдений и опытов были установлены
законы распространения света, при этом использовалось
понятие луча света.
Луч — это линия, вдоль которой распространяется
свет.
В практике для изучения света применяют узкие
пучки света, их получают при помощи экранов с не¬
большими отверстиями.
Ознакомимся с особенностями распространения света.
Закон прямолинейного распространения света.
Свет в прозрачной однбродной среде распространяется
прямолинейно.
134

Существует несколько опытных доказательств этого
закона.
Рассмотрим одно из них — образование тени.
Если мы хотим, чтобы свет от лампы не попадал
в глаза, мы можем загородиться от него: поместить между
лампой и глазами газету, руку или надеть на лампу
абажур. Если бы свет распространялся не по прямым
линиям, то он мог бы обогнуть края препятствия и по¬
пасть нам в глаза. Таким образом, описанный пример
показывает, что свет распространяется прямолинейно.
Рассмотрим это явление подробнее, на опыте.
Возьмем маленький источник света, например лам¬
почку от карманного фонаря S. Расположим на некото¬
ром расстоянии от нее экран Э. Лампа освещает экран,
т. е. в каждую его точку попадает свет. Поместим между
лампочкой и экраном непрозрачное тело, например ме¬
таллический шар Т. Теперь на экране мы увидим темный
круг (рис. 120), так как за шаром образовалась тень —
пространство, в которое не попадает свет от источника S.
Проведем прямую через точки S и А. На ней будет лежать
и точка В. Прямая SB — это луч света, который касается
шара в точке А. Если луч не был бы прямой линией,
то тень могла бы не образоваться или иметь другую
форму и размеры.
Но четко ограниченную тень, которая получена в
описанном опыте, мы видим в жизни не всегда. Такая
тень образовалась, потому что в качестве источника
света мы использовали лампочку, размеры спирали ко¬
торой много меньше, чем расстояние от нее до экрана.
Источник света, отвечающий этому условию, называют
точечным источником. Если в качестве источника света
взять большую лампу, размеры спирали которой сравни¬
мы с расстоянием от нее до экрана (рис. 121), то вокруг

тени на экране образуется частично освещенное прост¬
ранство — полутень.
Образование полутени не противоречит закону прямо¬
линейного распространения света, а, наоборот, подтверж¬
дает его. Ведь в данном случае источник света состоит
из множества точек и каждая из них испускает лучи.
Поэтому на экране имеются области, в которые свет от
одних точек источника попадает, а от других не попа¬
дает, там и образуется полутень (области А и В). В цент¬
ральную область экрана не попадает свет ни от одной
точки лампы, там наблюдается полная тень.
В грандиозных масштабах тень и полутень наблю¬
дают при солнечном и лунном затмениях. Во время сол¬
нечного затмения полная тень А, образуемая Луной,
падает на земную поверхность (рис. 122). Вокруг полной
тени находится полутень В. Солнечное затмение наблю¬
дается, когда Луна находится между Солнцем и Землей.
Если же Луна при своем обращении вокруг Земли попа¬
дает в тень, отбрасываемую Землей, то наблюдается
лунное затмение (рис. 123).
П р'и м е ч а н и е. На рисунке невозможно в одинаковом масштабе
изобразить размеры небесных тел и расстояние между ними. На самом
деле диаметр тени, отбрасываемой Луной на Землю, в 65—70 раз
меньше диаметра Земли.

Рис. 124
Рис. 125
Затмения, особенно солнечные, представляют исклю¬
чительный интерес для науки. Они, например, дают
возможность изучать свет от далеких звезд, проходящий
у края солнечного диска, наблюдать свечение солнечной
атмосферы (рис. 124), которое в обычных условиях не
видно из-за' яркого сияния Солнца. В свою очередь, по
свечению солнечной атмосферы определяют, например,
ее состав, узнают о некоторых процессах, происходящих
внутри Солнца.
Закон прямолинейного распространения света исполь¬
зовали еще древние египтяне для того, чтобы устанав¬
ливать по прямой линии колонны, столбы, стены. Они
располагали колонны таким образом, чтобы из-за бли¬
жайшей к глазу колонны не были видны все остальные
(рис. 125).
1^1. Что такое луч света? 2. В чем состоит закон
• прямолинейного распространения света? 3. Ка¬
кое явление служит доказательством прямо¬
линейного распространения света? 4. Поль¬
зуясь рисунком 120, объясните, как образу¬
ется тень. Почему образование тени служит
доказательством прямолинейности распрост¬
▲
Упражнение 32
1.	На рисунке 126 изображена схема опыта
по получению тени от двух источников света
S| и S2. Источник S| — маленькая лампочка
красного цвета, источник S2 — синего. Пере¬
чертите схему в тетрадь и раскрасьте рису¬
ранения света? 5- При каких условиях наблю¬
дается не только тень, но и полутень? 6- Поль¬
зуясь рисунком 121, объясните, почему в
некоторых областях экрана получается полу¬
тень. 7. При каких условиях возникают сол¬
нечные и лунные затмения? Что они дока¬
зывают?
нок. Объясните, почему опыт доказывает
прямолинейность распространения света.
2.	При солнечном затмении на Землю падает
тень и полутень от Луны (см. рис. 122). Видит
ли Солнце человек, находящийся в области
тени? полутени? Ответ обоснуйте.
137

Задание IS
1. В куске плотного картона сделайте отвер¬
стие диаметром 3—5 мм. Расположите этот
кусок картона на расстоянии примерно
Ю—15 см от стены, находящейся против
окна. На стене вы увидите уменьшенное,
перевернутое, слабо освещенное изображе¬
ние окна. Получение такого изображения
предмета через малое отверстие служит еще
одним доказательством прямолинейного рас¬
пространения света. Объясните наблюдаемое
явление.
2. Чтобы получить изображение предмета
при помощи малого отверстия, изготовьте
прибор, называемый «камера-обскура» (тем¬
ная комната). Для этого картонную или дере¬
вянную коробку обклейте черной бумагой,
в середине одной из стенок проделайте
маленькое отверстие (примерно 3—5 * мм
в диаметре), а противоположную стенку за¬
мените матовым стеклом или матовой бума¬
гой. Получите при помощи изготовленной
камеры-обскуры изображение хорошо осве¬
щенного предмета. Такие камеры раньше
использовали для фотографирования, но толь¬
ко неподвижных объектов, так как выдержка
должна была составлять несколько часов.
3.	Подготовьте доклад на тему «Солнечные
и лунные затмения».
64. ОТРАЖЕНИЕ
СВЕТА.
ЗАКОНЫ
ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА
В § 62 говорилось, что человек воспринимает свет,
испускаемый источником или отраженный от освещен¬
ного тела, в том случае, если лучи света направлены^
в глаза. Проделаем опыт, который подтверждает это.
Направим от источника S на экран пучок света. Экран
будет освещен, но между источником и экраном мы
i
ничего не увидим (рйс. 127, а). Если же между источ¬
ником и экраном поместить листок бумаги (или руку),
то он будет виден. Происходит это потому, что излучение,
достигнув поверхности листка, отражается, изменяет
свое направление и попадает в наши глаза. Весь пучок
света становится видимым, если запылить воздух между
экраном и источником света. В этом случае пылинки
отражают свет и направляют его в глаза Наблюдателя
(рис. 127, б).
Многие из вас, вероятно, наблюдали это явление,
когда лучи Солнца попадали в запыленный воздух ком¬
наты или в воздух, содержащий туман.
Этот опыт позволяет еще раз заметить, что отдельные
пылинки то становятся видимыми, то как будто исче¬
зают: двигаясь, они посылают лучи света в разных на¬
правлениях. Значит, свет отражается от поверхности тел
по определенным законам.
Рассмотрим эти законы на опытах.
Для этого воспользуемся специальным прибором,

называемым оптическим диском. Он состоит из белого
круга, по окружности которого нанесены деления. На
краю диска расположен подвижный осветитель — источ¬
ник света (яркая лампочка), помещенный в светонепро¬
ницаемый футляр. Через маленькое отверстие в футляре
тонкий пучок света падает на тело, закрепляемое в центре
диска (рис. 128).
Закрепим в центре диска стеклянную пластинку и
направим на нее пучок света. Мы увидим, что часть
пучка отразилась от стекла, часть прошла сквозь него
(см. рис. 128). Кроме того, стекло немного нагрелось.
Таким образом, при падении света на стекло происходят
три явления (одно из них мы не видим): отражение
света, прохождение его сквозь тело и поглощение света,
которое обнаруживается чаще всего по нагреванию тела.
Заменим стеклянную пластинку зеркалом, пластин¬
кой, поверхность которой большую часть энергии па¬
дающего света отражает, т. е. направляет в ту же среду,
из которой свет падал. Направим пучок света на поверх¬
ность зеркала в точку О так, чтобы луч АО лежал
в плоскости диска. Мы увидим, что отраженный луч ОВ
тоже лежит в этой плоскости (рис. 129). Передвигая
источник света по краю диска, будем менять направление
падающего луча, при этом будет изменяться и направ¬
ление отраженного луча, но оба они всегда остаются
лежать в плоскости диска. Таким образом, мы установили
первый закон отражения света:
Лучи падающий и отраженный лежат в одной пло¬
скости с перпендикуляром к отражающей поверхности,
восставленным в точке падения луча.
Проведенный опыт позволяет установить и второй
закон отражения света, а именно связь между направле¬
ниями падающего и отраженного лучей.
Но для этого полезно сначала изобразить эти лучи
на чертеже.
Пусть прямая MN — поверхность зеркала, АО — па¬
дающий и ОВ — отраженный лучи, ОС — перпендикуляр
к поверхности зеркала в точке падения луча (рис. 130).
Угол, образованный падающим лучом АО и перпенди¬
куляром ОС (т. е. /LAOC), называют углом падения.
Обозначают его буквой а («альфа» — буква греческого
Рис. 127

Рис. 129
алфавита). Угол, образованный отраженным лучом ОВ
и тем же перпендикуляром ОС (т.е. АСОВ), называют
углом отражения, его обозначают буквой р («бета» —
буква греческого алфавита).
Передвигая источник света по краю диска, мы изме¬
няли угол падения луча. Повторим опыт, но теперь будем
каждый раз отмечать угол падения и соответствующий
ему угол отражения. Наблюдения и измерения показы¬
вают, что при всех значениях угла падения сохраняется
равенство между ним и углом отражения.
Итак, установлен второй закон отражения света: угол
отражения равен углу падения.
Если луч света будет падать по направлению ВО
(см. рис. 129), то после отражения он пойдет в направле¬
нии ОА, лучи поменяются местами. Это свойство отра¬
женного и падающего лучей называют обратимостью
световых лучей.
1. Какой опыт доказывает, что глаз воспри-
• нимает лучи света, падающие прямо в него?
2. Рассмотрите рисунок 128. Какие явления
происходят при переходе света из одной
среды в другую? 3. Пользуясь рисунком 129,
расскажите содержание опытов, на основании
которых были установлены законы отражения
света. 4. Какой угол называют углом падения?
углом отражения? 5. Сформулируйте законы
отражения света. 6. Какое свойство лучей
называется обратимостью?
Упражнение 33
1. Угол падения луча на зеркало равен 45°.
Начертите отраженный луч. На этом же чер¬
теже покажите расположение лучей для слу¬
чая, когда угол падения равен 60°.
2. Угол падения луча на зеркало равен 0°.
Чему равен угол отражения?
3. Перечертите в тетрадь рисунок 131. По¬
стройте для каждого случая положение отра¬
женного или падающего луча.
4. Высота Солнца такова, что его лучи состав¬
ляют с горизонтом угол 40°. Сделайте чертеж
(рис. 132) и покажите на нем, как нужно
расположить зеркало АВ, чтобы «зайчик»
попал на дно колодца.

Зеркало, поверхность которого представляет собой	65-
плоскость, называется плоским зеркалом. Такими зерка¬
лами пользуются в домашнем обиходе. Когда предмет
находите^ перед зеркалом, то кажется, что за зеркалом
находится такой же предмет; то, что мы видим за зерка¬
лом, называется изображением предмета.
Как получается, что мы видим предмет там, где его
на самом деле нет?
Объясним сначала, как глаз воспринимает сам пред¬
мет, например свечу (рис. 133). От каждой точки свечи
во все стороны расходятся лучи света. Часть из них
расходящимся пучком попадает в глаз. Глаз видит (вос¬
принимает) точку в том месте, откуда исходят лучи,
т. е. в месте их пересечения, где на самом деле и нахо¬
дится точка.
Теперь рассмотрим, как получается изображение
точки в зеркале (рис. 134). Из множества лучей, па¬
дающих из точки S на зеркало MN, выделим для простоты
три луча: SO, SO) и SO2. Каждый из этих лучей отра¬
жается от зеркала по закону отражения света, т. е. под
таким же углом, под каким падает на зеркало: луч SO
падает и отражается под углом 0°; луч SOi отражается
под углом Pi, равным углу он, и луч SO2 отражается
под углом 02, равным углу аг. В глаз, расположенный
как показано на рисунке 134, попадает расходящийся
пучок света. Если продолжить отраженные лучи за зер¬
кало, то они сойдутся в точке S ]. Глаз воспринимает их
как бы исходящими из точки Si и видит там точку S.
На самом деле лучи в точке Si не сходятся, изображения
там нет, поэтому изображение в этом случае называют
мнимым изображением.
Глядя в зеркало, мы видим мнимое изображение
своего лица.
Пользуясь признаками равенства треугольников, по
рисунку 134 можно доказать, что S\0 = 0S, т. е. что
изображение предмета находится на таком же расстоянии
за зеркалом, на каком предмет находится перед зеркалом.
Чтобы узнать о других особенностях изображения,
даваемого плоским зеркалом, проделаем опыт (он под¬
твердит также указанное равенство расстояний S\0
и OS).
ПЛОСКОЕ
ЗЕРКАЛО
Рис. 133
141

I 1 Г Ч ' Ч ' г ч
0 12 3 4 5 6
Рис. 134
Рис. 135
Рис. 136
Расположим вертикально кусок плоского стекла — он
будет служить зеркалом (рис. 135). Но так как стекло
прозрачно, мы увидим и то, что находится за ним. По¬
ставим перед стеклом зажженную свечу. В стекле мы
увидим ее изображение. По другую сторону стекла (там,
где мы видим изображение) поставим такую же, но
незажженную свечу и будем передвигать ее до тех пор,
пока она не покажется зажженной. Это будет означать,
что изображение зажженной свечи находится там, где
стоит незажженная свеча.
Измерим расстояния от свечи до стекла и от стекла
до изображения свечи. Эти расстояния окажутся одина¬
ковыми.
Опыт также показывает, что высота изображения
свечи равна высоте самой свечи, т. е. размеры изобра¬
жения в плоском зеркале равны размерам предмета.
Напомним, что полученное изображение свечи мнимое
и если в изображение пламени поместить кусочек бумаги,
то он, конечно, не загорится.
Итак, опыт показывает, что изображение предмет
в плоском зеркале имеет следующие особенности: это
изображение мнимое, прямое, равное по размерам пред¬
мету, находится оно на таком же расстоянии за зеркалом,
на каком предмет расположен перед зеркалом.
У изображения в плоском зеркале есть еще одна
особенность. Посмотрите на изображение вашей правой
142

руки в плоском зеркале. Пальцы на изображении распо¬
ложены так, как будто это рука левая (рис. 136).
Все перечисленные особенности изображения предмета
в плоском зеркале позволяют сказать, что изображение
симметрично предмету.
Все перечисленные особенности изображения можно
проверить, глядя на себя в зеркало. Вы увидите, что
изображение имеет такие же размеры, какие имеет и ваше
тело. Отступите от зеркала или приблизьтесь к нему
на некоторое расстояние, и ваше изображение передви¬
нется на такое же расстояние. Возьмите в правую руку
расческу, и ваше изображение «возьмет» расческу в ле¬
вую руку.
Рис. 137
1. Пользуясь рисунком 134, объясните, как
• строится изображение точки в зеркале.
2. Почему изображение точки в плоском
зеркале называется мнимым? 3. Пользуясь
рисунком 135, расскажите содержание опыта,
поясняющего особенности изображения пред¬
мета в плоском зеркале. 4. Какие особен¬
ности имеет изображение предмета в плос¬
ком зеркале?
Упражнение 34
1. Используя рисунок 134, докажите, что
изображение точки расположено за зеркалом
на таком же расстоянии, на каком точка
находится перед зеркалом.
2. Для наблюдения за поверхностью моря
с подводной лодки, идущей на небольшой
глубине, или для наблюдения за местностью
из бункера используют прибор перископ
(греч. слово, означает смотрю вокруг, осмат¬
риваю). На рисунке 137 изображена схема
зеркального перископа. Объясните его дей¬
ствие. Изготовьте перископ и выполните с ним
наблюдения.
3. Объясните действия прибора (рис. 138).
Для чего его можно использовать?
4. На заднем колесе велосипеда имеется
устройство, отражающее падающий на него
свет (например, от фар идущего сзади авто¬
мобиля), его называют уголковым отражате¬
лем. Простейший отражатель, применяемый
для этой цели, может быть изготовлен из
Зеркало
двух плоских зеркал, расположенных под
углом 90° друг к другу.
Докажите, что падающие на такие зеркала
лучи отразятся в направлении, противополож¬
ном направлению их падения.
В промышленных уголковых отражателях
используют три плоских зеркала, располо¬
женных под углами 90° друг к другу.
Начертите схему такого отражателя.
143

66. ЗЕРКАЛЬНОЕ	В плоском зеркале мы видим изображение, мало
т» р a rpFflHHOF
Отражение	отличающееся	от самого предмета. Это объясняется тем,
что поверхность зеркала плоская и гладкая, и тем, что
зеркало отражает большую часть падающего на него
света (от 70 до 90% света). Но, например, снег и белая
бумага тоже отражают значительную часть света — до
85%. Однако они не дают изображения предмета, и,
глядя на эти тела, мы видим не свечу (или лампу),
освещающую их, а белую поверхность. Снег и бумага,
оштукатуренная стена не обладают другим свойством
зеркала — гладкой поверхностью.
Зеркальная поверхность отражает падающий на нее
пучок света направленно. Пусть, например, на зеркало
падает пучок параллельных лучей от Солнца. Лучи
отражаются также параллельным пучком (рис. 139, а).
Всякая незеркальная, т. е. шероховатая, негладкая,
поверхность рассеивает свет: отражает падающий на
нее пучок параллельных лучей по всем направлениям.
Объясняется это тем, что шероховатая поверхность со¬
стоит из большого числа очень маленьких плоских по¬
верхностей, расположенных беспорядочно, йод разными
углами друг к другу. Каждая маленькая плоская по¬
верхность отражает падающий на нее луч согласно за¬
кону отражения света в определенном направлении. Но
все вместе они направляют отраженные лучи в разные
стороны, т. е. рассеивают свет по разным направлениям
(рис. 139, б).
Рис. 139
144

1.	Почему в зеркале получается точное
изображение предмета? 2. Пользуясь рисун-
Упражнение 35
Изобразите шероховатую поверхность (см.
рис. 139) и несколько параллельных лучей,
ком 139, объясните, как создается рассеянное
отражение света.
падающих на нее. Для каждого луча постройте
отраженный луч и убедитесь, что они пойдут
по разным направлениям.
Ложка (или карандаш), опущенная в стакан с водой,
кажется переломленной на границе между водой и воз¬
духом (рис. 140). Это можно объяснить только тем, что
лучи света, идущие от ложки, имеют в воде другое на¬
правление, чем в воздухе.
Изучим на опыте, как меняется направление луча
при переходе его из воздуха в воду.
В стеклянный сосуд, имеющий форму прямоугольного
параллелепипеда, падает луч света (рис. 141, а). Воды
в сосуде нет, луч распространяется прямолинейно. На¬
льем в сосуд воду до половины его высоты (рис. 141, б).
Мы увидим, что на границе воздуха и воды луч света
изменит свое направление. Такое же явление наблюда¬
ется при переходе луча света из воздуха в стекло и из
воды или стекла в воздух, т. е. при переходе из одной
среды в другую (рис. 142).
Изменение направления распространения света при
его прохождении через границу раздела двух сред назы¬
вается преломлением света.
Сделаем чертеж и введем обозначения (рис. 143):
MN — граница воздуха и воды, АО — падающий на нее
луч света, CD — перпендикуляр к поверхности раздела
воздуха1 и воды, проведенный в точке падения луча,
О В — преломленный луч, Z. АОС — угол падения луча
(обозначен буквой a), Z. DOB, обозначенный буквой у
(гамма), называется углом преломления.
Опыт (см. рис. 141, 143) показывает, что при переходе
луча из воздуха в стекло или воду угол преломления
меньше угла падения, т. е. у < а. Кроме того, мы заме¬
чаем, что лучи падающий и преломленный лежат в одной
плоскости с перпендикуляром, проведенным к поверх¬
ности раздела двух сред в точке падения луча (точка О).
67. ПРЕЛОМЛЕНИЕ
СВЕТА
Рис. 141

D 5
Рис. 143
При переходе луча из стекла (илй воды) в воздух
угол преломления больше угла падения (см. рис. 142, б).
Обратимость световых лучей проявляется и при их
преломлении: если луч падает по направлению ВО (см.
рис. 143), то по выходе из воды он пойдет по направле¬
нию О А.
Способность преломлять лучи у разных сред различна.
Например, алмаз преломляет лучи света сильнее, чем
вода или стекло. Если на поверхность алмаза луч падает
из воздуха под углом 60°, то угол преломления луча
равен примерно 21°. При таком же угле падения луча
(60°) на поверхность воды угол преломления составляет
около 30°.
Таким образом, опыт показывает, что при переходе
луча из одной среды в другую происходит преломление
света. При этом выполняются следующие положения.
1. Лучи падающий и преломленный лежат в одной
плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке
падения луча к плоскости раздела двух сред.
2. В зависимости от того, из какой среды в какую
переходит луч, угол преломления может быть меньше
или больше угла падения.
Преломление света является причиной того, что глу¬
бина водоема (реки, пруда) кажется нам меньше, чем
на самом деле. Это нужно учитывать при прыжках в воду.
Из-за преломления света в атмосфере Земли мы видим
^	де их истинного положения на небе.
Упражнение 36
• рис. 141), когда в сосуд наливают воду? 2. Ка¬
кими прямыми образован угол падения луча?
угол преломления? 3. Какие выводы получены
из опытов по преломлению света (см.
рис. 141, 142)? 4. Какие положения выполня¬
ются при преломлении света?
2. Перечертите в тетрадь рисунок 144. Для
каждого случая начертите преломленный луч,
считая, что все изображенные тела изготов¬
лены из стекла.
1. Угол падения луча из воздуха в стекло
равен 0°. Чему равен угол преломления?
1.	Как меняется направление луча света (см.
Рис. 144
146

3. Положите на дно чайной чашки монету и
расположите глаз так, чтобы край чашки
закрывал ее. Если в чашку налить воду, то
монета станет видна (рис. 145). Почему?
4. На рисунке 146 изображено преломление
лучей при переходе их из воздуха в воду
при разных углах падения. Если подсчитать
для каждого случая отношение угла падения
к углу преломления и сравнить полученные
отношения, то они не будут равны между
собой. Проверьте, будет ли постоянным отно¬
шение синусов этих углов для всех трех
случаев.
5. В оптике часто приходится иметь дело
с прохождением света сквозь тело, имеющее
форму призмы, клина (рис. 147, а). Луч,
падающий на призму (например, на ее боко¬
вую грань), преломляется дважды: при входе
в призму и при выходе из нее.
Перечертите в тетрадь изображенное на
рисунке 147, б сечение призмы (треугольник)
и падающий на ее грань луч. Постройте ход
луча сквозь призму. Покажите, что при про¬
хождении сквозь треугольную призму такой
луч отклоняется к основанию треугольника.
6. В каждой из трех закрытых коробок (они
показаны на рисунке 148 в виде черных
квадратов) находится одна или две треуголь¬
ные призмы; показан ход лучей через эти
призмы. Нарисуйте расположение призм в
этих коробках.
Рис. 145
Вода
601
Рис. 146
О
В
Рис. 147
Рис. 148
Отражение и преломление света используют для того,
чтобы изменять направление лучей или, как говорят,
управлять световыми пучками. На этом основано созда¬
ние специальных оптических приборов, таких, например,
как прожектор, лупа, микроскоп, фотоаппарат и другие.
Главной частью большинства из них является линза.
68. линзы
147

Например, очки — это линзы, заключенные в оправу.
Уже этот пример показывает, какое значение имеет для
человека применение линз.
В оптике чаще всего используют сферические линзы.
Такие линзы представляют собой тела, изготовленные
из оптического или органического стекла, ограниченные
двумя поверхностями, обычно сферическими (рис. 149,
.	на нем показаны сечения этих линз). Первая линза,
I	изображенная на рисунке, называется выпуклой, вто-
/	рая — вогнутой. Прямая, проходящая через центры С\ и
Сг сферических поверхностей, ограничивающих линзу,
называется оптической осью линзы. Точку О, лежащую
на оптической оси в центре указанных линз, называют
оптическим центром линзы.
Ход лучей света в выпуклой и вогнутой линзах раз¬
личен.
Рассмотрим сначала свойства выпуклой линзы.
2^\ Закрепим линзу в оптическом диске и направим на
нее лучок лучей, параллельных ее оптической оси
(рис. 150). Мы увидим, что лучи дважды преломляются —
при переходе из воздуха в линзу и при выходе из нее
в воздух. В результате этого они изменят свое направ¬
ление и пересекутся в одной точке, лежащей на опти¬
ческой оси линзы; эту точку называют фокусом линзы F.
Расстояние от оптического центра линзы до этой точки
называют фокусным расстоянием линзы; его также
обозначают буквой F.
Как видно из опыта, выпуклая линза преобразует
пучок параллельных лучей в сходящийся, собирает его

в одну точку. Выпуклую линзу называют поэтому соби¬
рающей линзой.
У всякой линзы два фокуса — по одному с каждой
стороны.
Рассмотрим теперь свойства вогнутой линзы. Закре¬
пим ее в том же приборе и направим на нее пучок лучей,
параллельных ее оптической оси (рис. 151). Мы увидим,
что лучи, преломившись на границах воздуха и стекла,
выйдут из линзы расходящимся пучком. Вогнутую линзу
называют поэтому рассеивающей линзой. Но и у вогну¬
той (рассеивающей) линзы есть фокус, только он мнимый.
Если расходящийся пучок лучей, выходящих из такой
линзы, продолжить в сторону, противоположную их
направлению, то продолжения лучей пересекутся в
точке F, лежащей на оптической оси с той же стороны,
с какой падает свет на линзу. Эта точка называется
мнимым фокусом рассеивающей линзы (см. рис. 151).
Мнимым он называется потому, что в нем пересекаются
не лучи, прошедшие сквозь линзу, а прямые, продол¬
жающие их.
Наблюдая ход лучей в линзах, обратите внимание
на то, что луч, проходящий через оптический центр
линзы, не меняет своего направления.
Для упрощения рисунка мы в дальнейшем не будем
изображать преломление луча на каждой из поверхностей
линз, а будем показывать лишь общее изменение его
направления в результате этих двух преломлений.
Мы рассмотрели линзы, ограниченные сферическими
поверхностями с двух сторон. Но изготавливают и при¬
меняют также линзы, ограниченные с одной стороны
сферической, а с другой плоской поверхностью, а также
вогнуто-выпуклые линзы (рис. 152). Но линзы бывают
либо собирающими, либо рассеивающими. Если средняя
часть линзы толще, чем ее края, то она собирает лучи,
а если тоньше, то рассеивает.
Рис. 152
#^ 1. Что представляет собой сферическая лин-
• за? 2. Пользуясь рисунком 150, расскажите,
как меняется направление лучей при прохож¬
дении сквозь собирающую линзу. 3. Какую
точку называют фокусом линзы? 4. Что такое
фокусное расстояние линзы? 5. Как изменя¬
ется направление лучей, параллельных опти¬
ческой оси вогнутой линзы, после прохожде¬
ния сквозь нее? 6. Почему вогнутую линзу
называют рассеивающей? 7. Почему фокус
рассеивающей линзы называется мнимым?
8.	По какому признаку можно узнать: соби¬
рающая эта линза или рассеивающая, если
судить только по ее форме?
149

▲ Упражнение 37
1. Измерьте по рисунку 150 фокусное рас¬
стояние линзы. Выразите его в метрах.
2. Солнце находится от Земли так далеко,
что его лучиг падающие на линзу, параллель¬
ны друг другу. Можно ли при помощи сол¬
нечных лучей определить фокусное расстоя¬
ние собирающей линзы? Как это сделать?
3-	На клетчатой или миллиметровой бумаге
нарисуйте собирающую линзу с фокусным
расстоянием 30 см (в масштабе 1:10). Све¬
тящаяся точка S находится на расстоянии 60 см
от линзы выше ее оптической оси. Начертите
ход трех лучей, прошедших сквозь линзу,
если первый падает на нее параллельно опти¬
ческой оси, второй проходит через ее центр,
а третий — через фокус линзы.
4. Склеив два выпуклых стекла от часов,
можно получить воздушную выпуклую линзу.
Если такую линзу поместить в воду, то будет
ли она собирающей линзой?
69.	изображения,	Мы узнали, что при помощи линз можно управлять
даваемые	световыми	лучами.	Например, поместив источник света
линзои	в	фокусе	собирающей	линзы,	мы	преобразуем	пучок
расходящихся лучей в параллельный, который хорошо
освещает удаленные предметы. Однако при помощи линз
можно не только собирать и рассеивать лучи света, но
и получать разнообразные изображения предметов.
Именно благодаря этой способности линз они Широко
используются в практике. Так, линза в киноаппарате
дает увеличенное в сотни раз изображение маленького
кинокадра, а в фотоаппарате такая же линза дает умень¬
шенное изображение фотографируемого предмета. Как
получаются столь различные изображения?
Проделаем опыт с собирающей линзой.
Расположим линзу вертикально (рис. 153). Вспомним,
что по обе стороны от линзы, на ее оптической оси
находятся точки, называемые фокусами линзы F. По¬
местим свечу (или электрическую лампу) между линзой
и ее фокусом и посмотрим на свечу сквозь линзу. С той
же стороны от линзы, где находится свеча, мы увидим
увеличенное изображение свечи, это изображение прямое.
Будем перемещать свечу, удаляя ее от линзы. Когда
свеча окажется за фокусом линзы, то изображение про¬
падет. Но по другую сторону от линзы, далеко от нее,
на стене (или экране) появится новое изображение: оно
будет увеличенным и перевернутым по отношению к
свече.
Передвинем свечу еще дальше так, чтобы она нахо-
150

дилась за двойным фокусным расстоянием линзы. Изо¬
бражение останется по ту же сторону от линзы, что и во
втором случае, будет тоже перевернутым, но уменьшен¬
ным и расположится теперь близко от линзы, около ее
фокуса.
Изображения менялись потому, что свечу передвигали
относительно линзы. Изображение зависело от того, где
находилась свеча: между линзой и ее фокусом, между
фокусом и двойным фокусом, за двойным фокусом.
Прежде чем показать, почему получаются разные
изображения, обратим внимание на следующий прием
построения изображений. Мы знаем, что от каждой
точки предмета исходит расходящийся пучок лучей, но
начертить ход каждого из них — очень трудоемкая зада¬
ча. Кроме того, для построения точки достаточно всего
двух лучей. Поэтому выбирают два таких луча, ход
которых известен. Это луч, параллельный оптической
оси линзы, и луч, проходящий через ее центр. Первый
луч, пройдя сквозь линзу, пересечет ее оптическую ось
в фокусе, второй пройдет сквозь линзу, не меняя своего
направления. Пользуясь этим указанием, рассмотрим
условия, при которых возникает то или иное изображе¬
ние, и свойства каждого из них.
1.	Предмет АВ находится между линзой и ее фоку¬
сом F (рис. 154).
Обозначим расстояние от линзы до предмета буквой d.
Для рассматриваемого случая dcF.
Построим изображение точки А, выбрав для этого
указанные выше лучи: АС — параллельный оси линзы
и АО — луч, идущий через ее центр (см. рис. 154). Пройдя
151

сквозь линзу, эти лучи пойдут по направлениям СС i и
ОЕ, т. е. разойдутся. Следовательно, изображение точки А
будет лежать на пересечении их продолжений, т. е.
в точке А\. Мы уже знаем, что такое изображение явля¬
ется мнимым.
Такое же построение хода лучей можно сделать для
всех точек предмета, которые находятся между А и В.
Изображения этих промежуточных точек будут лежать
между А\ и В1. Таким образом, А\В\—изображение
предмета АВ.
Итак, если предмет находится •между линзой и ее
фокусом, то его изображение — увеличенное, мнимое,
прямое, и расположено оно по ту же сторону от линзы,
что и предмет, и дальше, чем предмет.
Такое изображение получают, когда пользуются лупой
(♦увеличительным стеклом») при сборке часов, чтении
мелкого текста и т. п. Во всех этих случаях необходимо
получать именно увеличенное изображение, и поскольку
оно прямое, то его удобно рассматривать.
2.	Предмет находится между фокусом линзы и ее
двойным фокусом, т. е. F<.d<2F (рис. 155).
Для построения изображения опять воспользуемся
двумя лучами: лучом АС, параллельным оптической
оси линзы, и лучом АО, проходящим через ее центр.
Эти лучи после прохождения сквозь линзу пересекутся
в точке А\. Поэтому в этой точке А\ получится действи¬
тельное изображение точки А. Изображение А\В\ пред¬
мета АВ тоже будет действительным. Его можно обна¬
ружить, поместив экран или листок белой бумаги там,
где пересекаются преломленные линзой лучи. Изобра¬
жение будет видно на экране, что невозможно в случае
мнимого изображения.
152

Итак, если предмет находится между фокусом и двой¬
ным фокусом линзы, то линза дает его увеличенное,
перевернутое, действительное изображение; оно располо¬
жено по другую сторону от линзы по отношению к пред¬
мету, за двойным фокусным расстоянием.
Такое изображение используют в проекционном аппа¬
рате, в киноаппарате. Чтобы изображение на экране
получилось прямым, диапозитивы или киноленту уста¬
навливают в аппарате в перевернутом виде.
3.	Предмет находится за двойным фокусным рас¬
стоянием линзы, т. е. d > 2F. В этом случае линза дает
уменьшенное, перевернутое, действительное изображение
предмета, лежащее по другую сторону линзы между ее
фокусом и двойным фокусом (рис. 156).
Такое изображение используют в фотоаппарате
(устройство этого прибора будет рассмотрено дальше).
Итак, вид изображения, его место зависят от взаим¬
ного расположения предмета и линзы. Например, дейст¬
вительное, увеличенное изображение предмета можно
получить только тогда, когда предмет расположен между
фокусом и двойным фокусом линзы (второй случай).
При этом увеличение будет тем больше, чем ближе к фо¬
кусу находится предмет. Поэтому при помощи линз
можно получать изображения q небольшим и с очень
большим увеличением. Точно так же, помещая предмет
за двойной фокус, ближе или дальше от него, можно
получать изображения с разным уменьшением.
Такие разнообразные изображения дает двояковыпук¬
лая, собирающая линза.
Рассмотрим теперь изображения, даваемые рассеива¬
ющей линзой.
Заранее можно сказать, что рассеивающая линза не
дает действительных изображений, так как лучи, про¬
шедшие сквозь нее, расходятся. Действительно, по рисун¬
ку 157 видно, что лучи АС и АО, идущие от точки А
предмета, пройдя сквозь линзу, расходятся.
Опыт показывает, а построение подтверждает, что
рассеивающая линза при всех положениях предмета
дает уменьшенное, мнимое, прямое изображение, лежа¬
щее по ту 5ice сторону от линзы, что и предмет (см.
рис. 157).

1. Какое свойство линз позволяет широко
• использовать их в оптических приборах?
2. В зависимости от чего меняются изобра¬
жения, даваемые собирающей линзой? 3. По
рисунку 154 расскажите, как строилось изобра¬
жение предмета и каковы свойства этого
изображения. 4. По рисунку 155 расскажите,
как построено изображение предмета. Ка¬
ковы свойства изображения? Где оно распо¬
ложено? 5. Пользуясь рисунком 156, расска-
^ Упражнение 38
1. Постройте изображение предмета, находя¬
щегося в двойном фокусе собирающей линзы.
Укажите свойства этого изображения.
2. Постройте изображение предмета, распо¬
ложение которого показано на рисунке 158.
3. Постройте изображение предмета, распо-
жите, при каких условиях линза дает умень¬
шенное, действительное изображение пред¬
мета. 6. Почему изображение предмета на
рисунке 154 называется мнимым, а на рисун¬
ках 155 и 156 — действительным? 7. Приведи¬
те примеры использования линз в оптических
приборах. 8. Почему вогнутая линза не дает
действительного изображения? 9. По рисун¬
ку 157 расскажите, как строится изображение
в рассеивающей линзе. Каким оно бывает?
ложенного от собирающей линзы на расстоя¬
нии 4 F и 3 F.
4.	Предмет расположен на расстоянии 4F от
собирающей линзы. Его передвигают, прибли¬
жая к линзе. Как будет меняться изображе¬
ние предмета? Куда оно будет перемещаться?
Указание к упражнению 38
Чтобы научиться правильно строить изобра¬
жение предмета, даваемое линзой и более
сложными оптическими приборами, чертеж
нужно выполнять в такой последовательности:
1. Изобразить линзу и начертить ее оптиче¬
скую ось.
2. По обе стороны от линзы отложить ее
фокусные расстояния и двойные фокусные
расстояния (на чертеже они имеют произволь¬
ную длину, но по обе стороны от линзы
одинаковую).
3. Изобразить предмет там, где это указано
в задании.
4. Начертить ход (по крайней мере) двух
Рис. 158
лучей, исходящих от точки предмета (удобнее
это сделать для крайней точки предмета).
5. По расположению точки пересечения лу¬
чей, прошедших сквозь линзу (действительной
или мнимой), нарисовать изображение пред¬
мета.
6. Сделать вывод: какое изображение полу¬
чено и где оно расположено.
70.	оптическая	Линза	с	более	выпуклыми	поверхностями преломляет
СИЛА ЛИНЗЫ	  „	.
лучи сильнее, чем линза с меньшей кривизной (рис.
159, а). Поэтому фокусное расстояние первой линзы
меньше, чем второй. Положим эти линзы на страницу
книги. Линза, у которой короче фокусное расстояние,
создает большее увеличение, чем длиннофокусная линза
(рис. 159, б). Можно сказать, что она «оптически силь¬
нее» второй линзы.
154

За еДИН ИцХсопРотивления ПРИ
такого/ провод! 1ика,в котором п
1 В силЛ ТОКЭ^равна 1 А
Рис. 159	и
Преломляющую способность линзы характеризует
величина, называемая оптической силой линзы.
Сравнив рисунки 159, а и 159, б, можно сделать
вывод, что оптическая сила больше у той линзы,» у ко¬
торой фокусное расстояние короче. Поэтому величину,
обратную фокусному расстоянию линзы, условились
называть оптической силой этой линзы.
Обозначим оптическую силу линзы буквой D. Тогда
°=т-
За единицу оптической силы принята диоптрия
(1 дптр).
1 диоптрия — это оптическая сила такой линзы, фо¬
кусное расстояние которой равно 1 м.
Следовательно, при определении оптической силы
фокусное расстояние нужно выражать в метрах.
Оптическая сила линз, фокусное расстояние которых
меньше 1 м, будет больше 1 дптр. Например, оптическая
сила линзы с фокусным расстоянием 0,5 м равна:
1
Рм- сопротивл
нии на концах
D =
0,5 м
= 2 дптр.
Оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой
больше 1 м, будет меньше одной диоптрии. Например,
оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 2,5 м
равна:
1
D =
2,5 м
= 0,4 дптр.
1 дптр =
1 м
155

Оптическую силу линзы измеряют опытным путем.
При помощи прибора (см. рис. 128) определяют поло¬
жение фокуса линзы и измеряют ее фокусное расстояние.
Затем по формуле D = 4- вычисляют оптическую силу
г
линзы.
Мы знаем, что у рассеивающей линзы фокус мнимый.
В этом случае фокусное расстояние условились считать
отрицательной величиной. Оптическая сила рассеиваю¬
щей линзы, как величина, обратная фокусному расстоя¬
нию, тоже будет отрицательной.
Таким образом, оптическую силу собирающей линзы
условились считать положительной, а оптическую силу
рассеивающей линзы — отрицательной величиной.
Например, выражение «оптическая сила линзы рав¬
на минус 2,5 диоптрии» означает, что речь идет о рас¬
сеивающей линзе с фокусным расстоянием, равным ми¬
нус 0,4 м.
1)1- Как по внешнему виду линз можно узнать,
щ у какой из них короче фокусное расстояние?
2. Какая из двух линз, имеющих разные фо¬
кусные расстояния, дает большее увеличение?
3. Какую величину называют оптической силой
Упражнение 39
1. По рисунку 159, а определите оптические
силы изображенных на нем линз.
2. Измерения показывают, что общая опти¬
ческая сила двух линз, сложенных вместе,
равна сумме оптических сил этих линз. Зная
это, решите следующие задачи:
а) Определите оптические силы систем линз,
изображенных на рисунке 160.
б) Собирающая линза дает на экране уве¬
личенное изображение лампы. Какими спо¬
собами можно еще увеличить это изобра¬
жение?
в) Изображение, даваемое собирающей лин¬
зой, оказалось расположенным за экраном.
Как, не передвигая линзу, экран и предмет,
получить изображение на этом экране? Решите
эту же задачу для случая, когда изображение
оказалось перед экраном.
3. Оптическая сила линзы равна —1,6 дптр.
Каково фокусное расстояние этой линзы?
линзы? 4. Как называется единица оптической
силы? 5. Оптическая сила какой линзы при¬
нимается за единицу? 6. Чем отличаются друг
от друга линзы, оптическая сила одной из
которых равна + 2,5 дптр, а другой —2,5 дптр?
В1 = 1дптр
D2=1,5дптр
5 Fl’iM
Можно ли с ее помощью получить действи¬
тельное изображение?
156

Можно измерить фокусное расстояние собирающей
линзы, получив на экране уменьшенное, действительное
изображение какого-нибудь удаленного предмета (дерева,
дома). Расстояние от линзы до изображения и будет
равно фокусному расстоянию линзы, но лишь прибли¬
женно, потому что изображение предмета находится в
этом случае не в самом фокусе линзы, а близко от него.
Чем дальше расположен предмет от линзы, тем точнее
будет измерено ее фокусное расстояние, а изображение
Солнца располагается в точке, находящейся от линзы
почти точно на фокусном расстоянии.
Можно воспользоваться и уменьшенным изображе¬
нием окна, полученным на противоположной стене боль¬
шой комнаты.
Рассмотрим еще один способ измерения фокусного
расстояния и оптической силы линзы. Он основан на
следующем наблюдении.
Расположим лампу на двойном фокусном расстоянии
от линзы на ее оптической оси. По другую сторону от
линзы поместим экран.
Будем передвигать экран до тех пор, пока не получим
на нем четкое изображение лампы. В этом месте экран
закрепим и измерим расстояние от изображения до
линзы. Оно окажется равным двойному фокусному рас¬
стоянию (рис. 161). Кроме того, мы увидим, что размеры
изображения равны размерам лампы.
Значит, если на экране получено перевернутое, дей¬
ствительное и равное изображение предмета, то предмет
и его изображение находятся в двойном фокусе линзы.
Следовательно, получив на экране четкое изображение,
равное предмету, надо измерить расстояние от него до
71. СПОСОБЫ
ИЗМЕРЕНИЯ
ФОКУСНОГО
РАССТОЯНИЯ
И ОПТИЧЕСКОЙ
силы линзы
Рис. 161
157

линзы (или от линзы до предмета). Половина этого рас¬
стояния равна фокусному расстоянию линзы.
По фокусному расстоянию легко вычислить оптиче¬
скую силу линзы.
{\ 1. Расскажите, как можно измерить оптиче-
; скую силу линзы при помощи изображения
удаленного предмета (например, дерева, окна
комнаты). 2. На каком расстоянии от линзы
находится изображение предмета, если пред-
ц Задание 16
— 1. При помощи собирающей линзы получите
уменьшенное, действительное изображение
окна на противоположной стене большой
комнаты. Сделайте необходимые измерения
и вычислите оптическую силу линзы. Почему
этот способ дает приближенный результат?
2.	Измерьте фокусное расстояние от одной
и той же собирающей линзы способами,
описанными в § 71. Сравните полученные
мет помещен в двойной фокус линзы? Каковы
размеры этого изображения? 3. Расскажите
содержание опыта (см. рис. 161), при пом'ощи
которого измеряют фокусное расстояние и
оптическую силу собирающей линзы.
значения фокусных расстояний, вычислите
среднее значение величины.
3.	На миллиметровой бумаге (или на бумаге
в клетку) постройте изображен ие предмета,
находящегося на двойном фокусном расстоя¬
нии от собирающей линзы. Измерьте на
чертеже расстояния от предмета до линзы
и от линзы до изображения; сравните эти
расстояния. Измерьте и сравните размеры
изображения и предмета.
72. фотоаппарат По назначению фотоаппарата нетрудно догадаться,
что в нем используется действительное, уменьшенное
изображение, даваемое собирающей линзой.
Экраном в фотоаппарате служит пленка (или пластин¬
ка) небольшого размера, следовательно, изображение
должно быть уменьшенным. Оно должно быть обяза¬
тельно действительным, так как мнимое изображение
не может воздействовать на светочувствительный состав
пленки.
Мы знаем (§ 69), что нужное нам изображение полу¬
чается тогда, когда предмет находится за двойным фоку¬
сом линзы; лежит это изображение между ее фокусом
и двойным фокусом.
Изображение должно располагаться близко от линзы,
так как расстояние между пленкой и линзой ограниче¬
но размерами фотоаппарата. Поэтому в фотоаппа¬
рате используют короткофокусную линзу. Обычно фо¬
кусное расстояние линзы фотоаппарата составляет
30—60 мм.
158

Основной частью фотоаппарата является объектив —
линза или система линз (рис. 162). Он помещается в пе¬
редней части светонепроницаемой камеры. Объектив
можно плавно перемещать относительно пленки для
получения на ней четкого изображения предмета, кото¬
рый может быть расположен на разных расстояниях
от фотоаппарата.
Во время фотографирования объектив открывают
при помощи специального затвора и изображение попа¬
дает на светочувствительную пленку. Под действием
света состав пленки изменяется и изображение запечат¬
левается на ней. Оно остается невидимым до тех пор,
пока пленку не опустят в специальный раствор — про¬
явитель. Под действием проявителя темнеют те места
пленки, на которые падал свет. Чем больше было осве¬
щено какое-нибудь место пленки, тем темнее оно будет
после проявления. Полученное изображение называется
негативом (лат. слово, означает отрицательный), на нем
светлые места предмета выходят темными, а темные —
светлыми.
Чтобы это изображение под действием света не изме¬
нялось, проявленную пленку погружают в другой ра¬
створ — закрепитель. В нем растворяется и вымывается
светочувствительный слой тех участков пленки, на кото¬
рые не подействовал свет. Затем пленку промывают
и сушат.
С негатива получают позитив (лат. слово, означает
положительный), т. е. изображение, на котором темные
места расположены так же, как и на фотографируемом
предмете. Для этого негатив прикладывают к бумаге,
тоже покрытой светочувствительным слоем (к фотобу¬
маге), и освещают. Затем фотобумагу опускают в прояви¬
тель, потом в закрепитель, промывают и сушат. Полу¬
чение изображения на светочувствительном слое, его
проявление и закрепление — примеры химических явле¬
ний.
Фотографирование было изобретено в начале прошло¬
го века. В 1840 г. была впервые сфотографирована Луна,
в 1842 г.— Солнце.
В современной жизни, науке и технике фотография
очень широко используется. Усовершенствованы фото-
159

аппараты и способы съемки, освоено цветное фотографи¬
рование. Получают снимки молекул и атомов, планет
и звезд, производят съемки под водой и из космоса.
До 1959 г. человечество не знало, какой вид имеет
обратная, не видимая с Земли сторона Луны. Она была
впервые сфотографирована при помощи советской авто¬
матической межпланетной станции, стартовавшей 4 ок¬
тября 1959 г.
В сентябре 1968 г. из космоса была сфотографирована
наша планета — Земля. Фотографирование осуществля¬
лось с советской автоматической станции «Зонд-5».
|1. Какие изображения может давать соби¬
рающая линза? Какое из них нужно получать
в фотоаппарате? Почему? 2. Почему в фото¬
аппаратах используют обычно короткофокус¬
ную линзу? 3. По рисунку 162 расскажите, как
устроен фотоаппарат. 4. Как получают нега¬
тив и позитив? 5. Приведите примеры исполь¬
зования фотографии.
V// /)/ ///	4
▲
Рис. 163
Упражнение 40
1. Фокусное расстояние объектива фотоаппа¬
рата 58 мм. Какова его оптическая сила?
2. В современных фотоаппаратах используют
светочувствительную пленку, размер кадра
которой равен 24X36 мм. Поэтому при полу¬
чении позитива пользуются фотоувеличите¬
лями. На рисунке 163 изображена схема про¬
стейшего увеличителя. Он состоит из источ¬
ника света 1, линз 2 и 3, укрепленных на
вертикальной стойке. Линзы и негатив 4 мож¬
но перемещать вверх и вниз до получения
четкого изображения негатива на фотобума¬
ге 5. Линзу 2 используют для равномерного
освещения негатива.
Пользуясь схемой, объясните действие фото¬
увеличителя. Ответьте на вопросы:	а) Как
нужно расположить источник света и линзу 2,
чтобы из нее выходил пучок лучей, равно¬
мерно освещающих негатив 4? б) Почему
негатив помещают между F и 2F линзы 3?
3. На матовом стекле фотоаппарата получи¬
ли изображение цветка в натуральную вели¬
чину. Расстояние от стекла до изображения
60 см. Чему равно фокусное расстояние объек¬
тива?
160

73. ГЛАЗ И ЗРЕНИЕ
Глаз иногда называют живым фотоаппаратом, так
как оптическая система глаза, дающая изображение,
сходна с объективом фотоаппарата, но она значительно
сложнее.
Глаз человека (и многих животных) имеет почти
шарообразную форму (рис. 164), он защищен плотной
оболочкой, называемой склерой. Передняя часть скле¬
ры — роговая оболочка 1 прозрачна. За роговой оболоч¬
кой (роговицей) расположена радужная оболочка 2,
которая у разных людей может иметь разный цвет. Меж¬
ду роговицей и радужной оболочкой находится водя¬
нистая жидкость.
В радужной оболочке есть отверстие — зрачок 3,
диаметр которого в зависимости от освещения может
изменяться примерно от 2 до 8 мм. Меняется он потому,
что радужная оболочка способна раздвигаться.
За зрачком расположено прозрачное тело, по форме
похожее на собирающую линзу,— это хрусталик 4,
он окружен мышцами 5, прикрепляющими его к
склере.
За хрусталиком расположено стекловидное тело 6.
Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза.
Задняя часть склеры — глазное дно — покрыто сетчатой
оболочкой (сетчаткой). Сетчатка 7 состоит из тончайших
волокон, которые как ворсинки устилают глазное дно.
Они представляют собой разветвленные окончания зри¬
тельного нерва, чувствительные к свету.
Как получается и воспринимается глазом изобра¬
жение?
Свет, падающий в глаз, преломляется на передней
поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловид¬
ном теле (т. е. в оптической системе глаза), благодаря
чему на сетчатке образуется действительное, уменьшен¬
ное, перевернутое изображение рассматриваемых предме¬
тов (рис. 165).
Свет, падая на окончания зрительного нерва, из кото¬
рых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздра¬
жения по нервным волокнам передаются в мозг, и чело¬
век получает зрительное впечатление, видит предметы.
Процесс зрения корректируется мозгом, поэтому предмет
мы воспринимаем прямым.
162

А каким образом создается на сетчатке четкое изобра¬
жение, когда мы переводим взгляд с удаленного предмета
на близкий или наоборот?
В оптической системе глаза в результате его эволюции
выработалось замечательное свойство, обеспечивающее
получение изображения на сетчатке при разных поло¬
жениях предмета.
Что же это за свойство?
Кривизна хрусталика, а значит, и его оптическая сила
могут изменяться. Когда мы смотрим на дальние пред¬
меты, то кривизна хрусталика сравнительно невелика,
потому что мышцы, окружающие его (рис. 164, 5) рас¬
слаблены. При переводе взгляда на близлежащие пред¬
меты мышпы сжимают хрусталик, его кривизна, а сле¬
довательно, и оптическая сила увеличиваются.
Способность глаза приспосабливаться к видению как
на близком, так и на далеком расстоянии называется
аккомодацией глаза (лат. слово, означает приспособле¬
ние). Предел аккомодации наступает, когда предмет
находится на расстоянии 12 см от глаза. Расстояние
наилучшего видения (это расстояние, при котором детали
предмета можно рассматривать без напряжения) для
нормального глаза равно 25 см. Это следует учитывать,
когда пишете, читаете, шьете и т. п.
Какое преимущество дает зрение двумя глазами?
Во-первых, мы видим большее пространство, т. е.
увеличивается поле зрения. Во-вторых, зрение двумя
глазами позволяет различать, какой предмет находится
ближе и какой — дальше от нас. Дело в том, что на
сетчатках правого и левого глаза получаются отличные
друг от друга изображения, мы как бы видим предметы
слева и справа. Чем ближе предмет, тем заметнее это
различие, оно и создает впечатление разницы в расстоя¬
ниях, хотя, конечно, изображения сливаются в нашем
сознании в одно. Благодаря зрению двумя глазами мы
видим предмет объемным, не плоским.
1.	Пользуясь рисунком 164, расскажите об
i устройстве глаза и назначении составляющих
его частей. 2. Благодаря чему на сетчатке
глаза получается изображение рассматривае¬
мых предметов? Какое это изображение?
3.	Как передается изображение предмета
в мозг? 4. Почему при разных расстояниях
до предмета его четкое изображение всегда
получается на сетчатке? 5. Какое преимуще¬
ство дает зрение двумя глазами?
6*
163

^ Упражнение 41
1. Аккомодация глаза рыбы осуществляется
не изменением кривизны хрусталика, а пере¬
мещением глаза вперед или назад. Куда пере¬
двигается глаз, когда рыба приближается
к рассматриваемым предметам?
2. Поместите перед глазами два карандаша,
один ближе к лицу, другой дальше. Рассмат¬
ривая карандаш, помещенный ближе к лицу,
обратите внимание на особенности изображе¬
ния удаленного карандаша. Затем рассмотри¬
те карандаш, помещенный дальше от лица.
Объясните наблюдаемое явление.
74. БЛИЗОРУКОСТЬ
И ДАЛЬНОЗОР¬
КОСТЬ. ОЧКИ
близорукий глаз
б
Дальнозоркий глаз \
в
Рис. 166
Благодаря аккомодации изображение рассматривае¬
мых предметов получается как раз на сетчатке глаза.
Это выполняется, если глаз нормальный.
Глаз называется нормальным, если он в ненапряжен¬
ном состоянии собирает параллельные лучи в точке,
лежащей на сетчатке (рис. 166, а). Наиболее распростра¬
нены два недостатка глаза — близорукость и дально¬
зоркость.
Близоруким называется такой глаз, у которого фокус
при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри
глаза (рис. 166, б). Близорукость может быть обуслов¬
лена большим удалением сетчатки от хрусталика по
сравнению с нормальным глазом. Если предмет распо¬
ложен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, то
изображение предмета получится не на сетчатке (как
у нормального глаза), а ближе к хрусталику, впереди
сетчатки. Чтобы изображение оказалось на сетчатке,
нужно приблизить предмет к глазу. Поэтому у близо¬
рукого глаза расстояние наилучшего видения меньше
25 см.
Дальнозорким называется глаз, у которого фокус
при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за
сетчаткой (рис. ' 166, в). Дальнозоркость может быть
обусловлена тем,, что * сетчатка расположена ближе к
хрусталику по сравнению с нормальным глазом. Изобра¬
жение предмета получается за сетчаткой такого глаза.
Если предмет удалить от глаза, то изображение попадает
на сетчатку, отсюда и название этого недостатка — даль¬
нозоркость.
Разница в расположении сетчатки даже в пределах
одного миллиметра уже может приводить к заметной
близорукости или дальнозоркости.
164

Люди, имевшие в молодости нормальное зрение,
в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это
объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик,
ослабевают и способность аккомодации уменьшается.
Происходит это и из-за уплотнения хрусталика, теряю¬
щего способность сжиматься. Поэтому изображение полу¬
чается за сетчаткой.
Близорукость и дальнозоркость устраняются приме¬
нением линз. Изобретение очков явилось великим благом
для людей, имеющих недостатки зрения.
Какие же линзы следует применять для устранения
этих недостатков зрения?
У близорукого глаза изображение получается внутри
глаза впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на
сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу прелом¬
ляющей системы глаза. Для этого применяют рассеиваю¬
щую линзу (рис. 167, а).
Оптическую силу системы дальнозоркого глаза нуж¬
но, наоборот, усилить, чтобы изображение попало на
сетчатку. Для этого используют собирающую линзу
(рис. 167, б).
Итак, для исправления близорукости применяют очки
с вогнутыми, рассеивающими линзами. Если, например,
человек носит очки, оптическая сила которых равна
— 0,5 дптр (или — 2 дптр, —3,5 дптр), то, значит, он
близорукий.
В очках для дальнозорких глаз используют выпук¬
лые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, напри¬
мер, оптическую силу +0,5 дптр, +3 дптр, +4,25 дптр.
Рис. 167
1.	Каких два основных недостатка зрения вы
знаете? 2. Какой глаз называется близору¬
ким? 3. Как смещено относительно сетчатки
изображение предмета при близорукости?
4.	Какой глаз называется дальнозорким? 5. Ка¬
кими очками устраняется близорукость? даль¬
нозоркость? 6. Что можно сказать об опти¬
ческой силе линз, которые используются в
очках для близорукого глаза? для дально¬
зоркого?
^ Упражнение 42
1.	В магазине в отделе «Оптика» выставлены
очки. Около них находятся таблички с надпи¬
сями:	+ 2 дптр, —0,25 дптр, —4 дптр,
+ 1,5 дптр. Какие недостатки зрения исправ¬
ляют эти очки? Линзы каких очков имеют
наибольшее (по абсолютному значению) фо¬
кусное расстояние?
2. При помощи очков мальчик получил
изображение окна на стене комнаты. Какими
очками он пользовался?
3. Определите фокусное расстояние линз
очков, имеющихся в вашем доме.
165

Повторите тему «Световые явления»
1. а) Найдите в § 62 ответы на вопросы
2, 3, 4 к этому параграфу. Повторите мате¬
риал, содержащийся в ответах.
б) Найдите и прочитайте в учебнике от¬
веты на вопросы 2 и 3 (к § 63), 2, 4Г 5 (к § 64),
2 и 4 (к § 65).
в) Выпишите из § 63, 64, 65 законы прямо¬
линейного распространения света и законы
отражения света.
г) Рассмотрите свое изображение в плос¬
ком зеркале и перечислите все особенности
этого изображения.
2. а) Ответьте на вопросы 2 и 4 (к § 66)
и 3 и 4 (к § 67). На последние два вопроса
ответьте письменно.
6)	Перечертите в тетрадь рисунок 143,
объясните его. Выпишите положения, выпол¬
няющиеся при переходе луча света из одной
среды в другую.
3. а) Нарисуйте собирающую и рассеива¬
ющую линзы. Объясните, почему они так
называются. Начертите ход лучей, падаю¬
щих на эти линзы параллельно их оптической
оси.
б) Ответьте письменно на вопросы 3 и 4
к § 68.
в) Постройте изображение предмета, да¬
ваемое собирающей линзой для случаев:
dCF\ F<d<2F; d>2F.
г) Ответьте на вопросы 3, 4 и 5 к § 70.
4. а) Перечислите все виды изображений,
даваемых сферическими линзами. Приведите
примеры каждого из них.
б) Начертите схемы фотоаппарата, глаза.
Сравните их устройства.
в) Найдите в тексте § 74 ответы на
вопросы к этому параграфу, повторите этот
материал.

Ответы к упражнениям и задачам
Материал для дополнительного для повторения
чтения
Задачи для повторения
Предметно-именной указатель
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
1.	СРАВНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВ ТЕПЛОТЫ
ПРИ СМЕШИВАНИИ ВОДЫ РАЗНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Цель работы: определить количество теплоты, отдан¬
ное горячей водой и полученное холодной при тепло¬
обмене, и объяснить полученный результат.
Приборы и материалы:	калориметр, измерительный цилиндр
(мензурка), термометр, стакан.
Примечание. Калориметр — прибор, применяемый во многих
опытах по тепловым явлениям.
Калориметр состоит из двух сосудов, разделенных воздушным
промежутком. Дно внутреннего сосуда отделено от внешнего деревян¬
ной подставкой. Такое устройство позволяет уменьшать теплообмен
содержимого внутреннего сосуда с внешней средой.
Указания к работе
1. Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г,
а в стакан — столько же холодной. Измерьте темпера¬
туры холодной и горячей воды.
Указание. Горячую воду нужно наливать во внут¬
ренний сосуд калориметра, вставленный во внешний
сосуд.
2. Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей
водой, помешайте термометром полученную смесь и из¬
мерьте ее температуру.
3. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей
водой при остывании до температуры смеси, и количество
теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании
до этой же температуры.
Результаты измерений и вычислений запишите в
таблицу:
167

Масса горячей
воды т, кг
Начальная темпе¬
ратура горячей
воды t, °С
о. и
а *2
® S
в 1
0) *4
&н О
Количество теплоты,
отданное горячей
водой, Q, Дж
Масса холодной
ВОДЫ ТЛи КГ
Начальная темпе¬
ратура холодной
воды 11, °С
Количество теплоты,
полученное холод¬
ной водой, Qi, Дж
4. Сравните количество теплоты, отданное горячей
водой, с количеством теплоты, полученным холодной
водой, и сделайте соответствующий вывод.
2.	ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Приборы и материалы: стакан с водой, калориметр, термометр,
весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой.
Указания к работе
1. Налейте в калориметр воду массой 100—150 г
комнатной температуры. Измерьте температуру воды.
2. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Из¬
мерьте ее температуру (эта температура и будет началь¬
ной температурой цилиндра). Затем опустите его в кало¬
риметр с водой.
3. Измерьте температуру воды в калориметре после
опускания цилиндра.
4. С помощью весов определите массу алюминиевого
цилиндра, предварительно обсушив его.
5. Все данные измерений запишите в таблицу:
Масса во¬
ды в кало¬
риметре
ТПи кг
Начальная
температура
воды tи °С
Масса
цилиндра
1712, кг
Начальная
температура
цилиндра
и, °с
Общая тем¬
пература воды
и цилиндра
t, °С
6.	Рассчитайте:
а)	Количество теплоты Qi, которое получила вода при
нагревании:
Q\ =am\(t — ti)y

с I — удельная теплоемкость воды.
б)	Количество теплоты Q2, отданное металлическим
цилиндром при охлаждении:
Q2=C2Tn2(t2 — t),
С2 — удельная теплоемкость вещества цилиндра, зна¬
чение которой надо определить.
Зная, что количество теплоты, полученное водой при
нагревании, равно количеству теплоты, отданному ци¬
линдром при охлаждении, можно записать:
Q,=Q2, или c\m\(t — t\) = C2m2(t2 — t).
В полученном уравнении неизвестной величиной явля¬
ется удельная теплоемкость Сг. Подставив в уравнение
значения величин, измеренных на опыте, вычислите
С2 — удельную теплоемкость вещества, из которого изго¬
товлен цилиндр. Сравните ее с табличным значением.
3.	СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ И ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА
В ЕЕ РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ
Цель работы: убедиться на опыте, что сила тока в
различных последовательно соединенных участках цепи
одинакова.
Приборы и материалы: батарея из трех элементов (или аккуму¬
ляторов), низковольтная лампа на подставке, ключ, амперметр, соеди¬
нительные провода.
Указания к работе
1.	Соберите цепь по рисунку 168, а. Запишите пока¬
зание амперметра.
С2 =
C|7?l|(t—f |)
m2{t2—t)
а
Рис. 168
169

2. Затем включите амперметр так, как показано на
рисунке 168, б, а потом так, как на рисунке 168, в.
3. Сравните все полученные показания амперметра.
Сделайте вывод.
4. Нарисуйте в тетради схемы соединения приборов.
Внимание! Нельзя присоединять амперметр к зажимам источ¬
ника без какого-либо приемника тока, соединенного последовательно
с амперметром. Можно испортить амперметр!
4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Цель работы: измерить напряжение на участке цепи,
состоящем из двух последовательно соединенных спира¬
лей, и сравнить его с напряжением на концах каждой
спирали.
Приборы и материалы: источник тока, спирали-резисторы — 2 штп
низковольтная лампа на подставке, вольтметр, ключ, соединительные
провода.
Указания к работе
1. Соберите цепь из источника тока, спиралей, лампы
и ключа, соединив все приборы последовательно. Замкни¬
те цепь.
2. Измерьте напряжения U\t С/2 на концах каждой
спирали и напряжение U на участке цепи, состоящем
из двух спиралей.
3. Вычислите сумму напряжений	на	обеих
спиралях и сравните ее с напряжением U. Сделайте вывод.
4. Начертите схему собранной вами цепи и покажите
на ней, куда подключается вольтметр при измерении
напряжения на каждой спирали и на двух спиралях
вместе.
5. (Дополнительно.) Измерьте напряжение на полю¬
сах источника тока и на зажимах лампы. Сравните эти
напряжения.
5. РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА РЕОСТАТОМ
Цель работы: научиться пользоваться реостатом для
изменения силы тока в цепи.
Приборы и материалы: батарея элементов (или аккумуляторов),
ползунковый реостат, амперметр, ключ, соединительные провода.
170

Указания к работе
1. Рассмотрите внимательно устройство реостата и
установите, при каком положении ползунка сопротивле¬
ние реостата наибольшее.
2. Составьте цепь (рис. 169), включив в нее последо¬
вательно амперметр, реостат на полное сопротивление,
источник тока и ключ.
3. Замкните цепь и отметьте показание амперметра.
4. Уменьшайте сопротивление реостата, плавно и
медленно передвигая его ползунок (но не до конца!).
Наблюдайте за показаниями амперметра.
5. После этого увеличивайте сопротивление реостата,
передвигая ползунок в противоположную сторону. На¬
блюдайте за показаниями амперметра.
Внимание! Реостат нельзя полностью выводить, так как сопро¬
тивление его при этом становится равным нулю, и если в цепи нет
других приемников тока, то сила тока может оказаться очень большой
и амперметр испортится.
6.	ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
ПРИ ПОМОЩИ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА
Цель работы:	научиться	измерять	сопротивление
проводника при помощи амперметра и вольтметра. Убе¬
диться на опыте, что сопротивление проводника не за¬
висит от силы тока в нем и напряжения на его концах.
Приборы и материалы: батарея из трех элементов .(или аккуму¬
ляторов), исследуемый проводник (небольшая никелиновая спираль),
амперметр и вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.
Указания к работе
1.	Соберите цепь, соединив последовательно батарею
элементов, амперметр, спираль, реостат, ключ.
Рис. 169
171

2. Измерьте силу тока в цепи.
3. К концам исследуемого проводника присоедините
вольтметр и измерьте напряжение на проводнике.
4. С помощью реостата измените сопротивление цепи
и снова измерьте силу тока в цепи и напряжение на
исследуемом проводнике.
5. Результаты измерений занесите в таблицу:
№ опыта
Сила тока
/, А
Напряже¬
ние и, В
Сопротив¬
ление
R, Ом
Проводник
1
2
6. Используя закон Ома, вычислите сопротивление
проводника по данным каждого отдельного измерения.
7. Результаты вычислений занесите в таблицу.
7.	ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И РАБОТЫ ТОКА
В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПЕ
Цель работы: научиться определять мощность и ра¬
боту тока в лампе, используя амперметр, вольтметр и
часы.
Приборы и материалы: батарея из трех элементов (или аккуму¬
ляторов), низковольтная лампа на подставке, вольтметр, амперметр,
ключ, соединительные провода, секундомер (или часы с секундной
стрелкой).
Указания к работе
1. Соберите цепь из источника тока, лампы, ампер¬
метра и ключа, соединив все последовательно (см. рис. 68).
2. Измерьте вольтметром напряжение на лампе.
3. Начертите в тетради схему собранной цепи и запи¬
шите показания приборов.
4. Вычислите мощность тока в лампе.
5. Заметьте время включения и выключения лампы.
По времени ее горения и мощности определите работу
тока в лампе.
6. Проверьте, совпадает ли полученное значение мощ¬
ности с мощностью, обозначенной на лампе. Если значе¬
ния не совпадают, объясните причину этого.

8.	ИЗМЕРЕНИЕ КПД УСТАНОВКИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
НАГРЕВАТЕЛЕМ
Приборы и материалы: сосуд с водой, внутренний сосуд от кало¬
риметра, спираль, весы или измерительный цилиндр (мензурка), термо¬
метр, часы, источник тока, амперметр, вольтметр.
Указания к работе
1. В сосуд от калориметра налейте воду массой 100—
150 г комнатной температуры и измерьте эту температуру.
Затем опустите в воду спираль, включите ток и нагре¬
вайте воду до 30—35°С. Заметьте время, в течение кото¬
рого нагревалась вода. Определите показания амперметра
и вольтметра, подсоединенного к клеммам спирали.
2. Результаты всех измерений занесите в таблицу:
3
fct
о
га
га
о
о
га
s
аз
а
р
Л
О*
С о
S £
8 ~
о?
аз
8
Л
ч
as
V
03
И
3
ес
с
га
аз
a
>>
€б
§• о
8
о?
га
га
га
ё
о
К
Я
ч
о
га
га
га
га
ф
a
га
га
га
S
ф
a
га
га
га
га
га
о
ф
га
га
I
га
a
га
га
К
К
га
га
8
га
о
о
га
а.
§
га
§«
I а?
о*
Я
3.	Используя данные таблицы, вычислите:
а) мощность тока в спирали, зная силу тока и напря¬
жение на ней;
б) работу тока, зная мощность спирали и время нагре¬
вания;
в) количество теплоты, полученное водой;
г) тепловую отдачу нагревателя.
Тепловой отдачей нагревателя называют отношение
количества теплоты, полученного водой, к работе, совер¬
шенной током-
9.	СБОРКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА И ИСПЫТАНИЕ ЕГО ДЕЙСТВИЯ
Цель работы: собрать электромагнит из готовых дета¬
лей и на опыте проверить, от чего зависит его магнитное
действие.
173

Приборы и материалы: батарея из трех элементов (или аккуму¬
ляторов), реостат, ключ, соединительные провода, компас, детали для
сборки электромагнита.
Указания к работе
1. Составьте электрическую цепь из батареи, катушки,
реостата и ключа, соединив !все последовательно. Замкни¬
те цепь и с помощью компаса определите магнитные
полюсы у катушки.
2. Отодвиньте компас вдоль оси катушки на такое
расстояние, на котором действие магнитного поля ка¬
тушки на стрелку компаса незначительно. Вставьте же¬
лезный сердечник в катушку и пронаблюдайте действие
электромагнита на стрелку. Сделайте вывод.
3. Изменяйте с помощью реостата силу, тока в цепи
и наблюдайте действие электромагнита на стрелку. Сде¬
лайте вывод.
4. Соберите дугообразный магнит из готовых деталей.
Катушки электромагнита соедините между собой после¬
довательно так, чтобы на их свободных концах получи¬
лись разноименные магнитные полюсы. Проверьте по¬
люсы с. помощью компаса. Определите с помощью ком¬
паса, где расположен северный, а где — южный полюс
магнита.
10.	ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА (НА МОДЕЛИ)
Цель работы: ознакомиться с основными деталями
электрического двигателя постоянного тока на модели
этого двигателя.
Приборы и материалы: дугообразный магнит, подвижная часть
электродвигателя с контактными полукольцами, щетки, деревянная
подставка, стойки-подшипники, источник тока, соединительные провода.
Указания к работе
1. Соберите электродвигатель.
2. Подключите к нему источник тока и приведите
электродвигатель во вращение. Если двигатель не рабо¬
тает, найдите причины и устраните их.
3. Измените направление вращения подвижной части
электродвигателя, изменив направление тока в цепи.
Примечание. Подвижная часть электродвигателя называется
якорем. Электромагнит, создающий магнитное поле, в котором враща¬
ется якорь, называется индуктором.

11. ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ЛИНЗЫ
Цель работы: научиться получать различные изобра¬
жения при помощи собирающей линзы.
Приборы: собирающая линза, экран, лампа с колпачком, в котором
сделана прорезь, измерительная' лента.
Указания к работе
1. При помощи линзы получите изображение окна
на экране. Измерьте расстояние от линзы до изображе¬
ния — это будет приблизительно фокусное расстояние
линзы F. Оно будет измерено тем точнее, чем дальше
находится экран от окна.
2. Последовательно располагайте лампу на различных
расстояниях d от линзы: 1) d<CF, 2) F C.d<c2F, 3) d>2F.
Каждый раз наблюдайте полученное на экране изобра¬
жение прорези лампы.
Сравните каждое изображение с вычерченным на
рисунках 154, 155, 156.
Запишите в таблицу, каким будет изображение в каж¬
дом из указанных случаев.
№ опыта
Фокусное рас¬
стояние F, см
Расстояние от
лампы до линзы
d, см
Вид изобра¬
жения
Сформулируйте и запишите вывод о том, как меняется
изображение прорези на колпачке лампы при удалении
предмета (лампы) от линзы.
Дополнительное задание
Поместите лампу примерно на двойном фокусном
расстоянии от линзы. Перемещая экран, получите на
нем изображение, равное прорези лампы (оно будет дей¬
ствительным и перевернутым). Слегка передвигая лампу
и экран, добейтесь наиболее четкого изображения про¬
рези. В этом случае и лампа и экран будут находиться
в двойном фокусе линзы. Вычислите фокусное расстояние
и оптическую силу линзы. Собирающая линза дает разно¬
образные изображения предмета. Приведите примеры
использования разных видов изображений.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ЭНЕРГИИ СОЛНЦА
НА ЗЕМЛЕ
Рис. 170
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО
ЧТЕНИЯ
Источником большей части энергии, которой пользу¬
ется человек, является Солнце. За счет солнечной энергии
поддерживается средняя годовая температура на Земле
около 15 °С. Поток тепла и света, идущий от Солнца,
обусловливает саму возможность жизни на нашей пла¬
нете.
Мощность солнечного излучения, падающего на всю
земную поверхность, так велика, что для ее замены пона¬
добилось бы около 30 миллионов мощных электро¬
станций.
Стоит только представить себе, что произошло бы
на Земле, если бы Солнце каждый день не освещало
Землю! Мы знаем такие места на Земле, которые слабо
нагреваются Солнцем. Это Арктика и Антарктика. Там
лютый холод, вечный лед и снег.
Великий непрерывный круговорот воды на Земле
совершается за счет энергии Солнца: вода морей, озер
и рек испаряется, поднявшись вверх, пар сгущается в
облака, переносится ветром в разные места Земли и вы¬
падает в виде осадков. Эти осадки питают реки, которые
снова текут в моря и океаны.
Вследствие неравномерного нагрева поверхности Зем¬
ли Солнцем возникают ветры. Под действием ветров и
приносимой ими влаги постепенно разрушаются огром¬
ные горные массивы. Энергия рек используется человеком
для получения электроэнергии, передвижения судов,
энергия ветра — в ветряных двигателях.
Все, что происходит на Солнце, самым непосредствен¬
ным образом сказывается на Земле.
Вся жизнь на Земле — жизнь растений и животных —
зависит от Солнца. В растениях происходит превращение
солнечной энергии в химическую энергию. Чтобы понять
это, обратимся к опыту.
Перевернутая воронка помещена в стакан с водой.
В воронке находится лист растения, окруженный возду¬
хом. Если растение освещать солнцем, то можно обнару¬
жить, что из воронки будет выходить кислород (рис. 170).
Как объяснить наблюдаемое явление?
В зеленый лист растения проникают молекулы оксида
176

углерода (IV), которые всегда находятся в воздухе. В ре¬
зультате химической реакции, в которой участвуют оксид
углерода (IV) и вода, содержащаяся в листе, образуются
молекулы кислорода и органическое вещество. Кислород
выделяется в окружающий воздух, а органическое веще¬
ство, содержащее углерод, остается в листе растения.
Но мы знаем, что для разложения молекулы на атомы
нужно затратить энергию (§ 11). Откуда берется эта
энергия? Бели описанный выше опыт производить, не
освещая лист растения солнцем, то химической реакции
не произойдет. Значит, разложение оксида углерода (IV)
в зеленом листе растения происходит благодаря солнеч¬
ной энергии.
Каменный уголь, являющийся пока еще одним из
основных наших источников энергии, представляет собой
окаменевшие в земле остатки лесов, когда-то буйно рос¬
ших на больших пространствах Земли. Значит, и в нем
запасена энергия Солнца.
В болотах из отмирающих растений образуются пла¬
сты торфа, широко используемого как топливо.
Энергия животных, питающихся растениями, и энер¬
гия человека — все это преобразованная солнечная
энергия.
Лишь недавно человечество научилось использовать
дополнительный источник энергии на Земле — атомную
энергию, непосредственно не связанную с Солнцем.
Все шире используется непосредственное преобразо¬
вание энергии солнечного излучения в электроэнергию.
На поверхности космических кораблей устанавливают
солнечные батареи, которые улавливают солнечную энер¬
гию и при помощи фотоэлектрических преобразователей
превращают ее в электроэнергию, которая поступает
в единую систему электропитания корабля. Общая по¬
лезная помощь солнечной батареи достигает нескольких
десятков квадратных метров.
В областях нашей страны, где велико число ясных
солнечных дней в году, солнечное излучение используют
непосредственно для нагревания воды, получения водя¬
ного пара. В некоторых жарких странах уже используют
электромобили — автомобили, движущиеся за счет сол¬
нечной энергии.

2. АМОРФНЫЕ
ТЕЛА.
ПЛАВЛЕНИЕ
АМОРФНЫХ
Существует особый вид тел, который принято также
называть твердыми телами. Это аморфные тела. В есте-
ТЕЛ ственных условиях они не обладают правильной геомет¬
рической формой.
К аморфным телам относятся: твердая смола (вар,
канифоль), стекло, сургуч, эбонит, различные пласт¬
массы.
По многим физическим свойствам, да и по внутрен¬
нему строению аморфные тела стоят ближе к жидкостям,
чем к твердым телам.
Кусок твердой смолы от удара рассыпается на осколки,
т. е. ведет себя как хрупкое тело, но вместе с тем обнару¬
живает и свойства, присущие жидкостям. Твердые куски
смолы, например, медленно растекаются по горизонталь¬
ной поверхности, а, находясь в сосуде, со временем при¬
нимают его форму. По описанным свойствам твердую
смолу можно рассматривать как очень густую и вязкую
жидкость.
Стекло обладает значительной прочностью и твердо-
•4
стью, ,т. е. свойствами, характерными для твердого тела.
Однако стекло, хотя и очень медленно, способно течь,
как смола.
В отличие от кристаллических тел в аморфных телах
атомы или молекулы расположены беспорядочно, как
в жидкостях.
Кристаллические твердые тела, как мы видели (§ 14),
плавятся и отвердевают при одной и той же строго опре¬
деленной для каждого вещества температуре. Иначе
ведут себя аморфные вещества, например смола, воск,
стекло. При нагревании они йостепенно размягчаются
и разжижаются и, наконец, превращаются в жидкость.
Температура их при этом изменяется непрерывно. При
отвердевании аморфных тел температура их также пони¬
жается непрерывно.
В аморфных твердых телах, как и в жидкостях, мо¬
лекулы могут свободно перемещаться друг относительно
друга. При нагревании аморфного тела скорость движе¬
ния молекул увеличивается, увеличиваются расстояния
между молекулами, а связи между ними ослабевают.
В результате аморфное тело размягчается, становится
текучим.
178

Изучение электромагнитных явлений показывает, что
вокруг электрического тока всегда существует магнитное
поле. Электрический ток и магнитное поле неотделимы
друг от друга.
Но если электрический ток «создает» магнитное поле,
то не существует ли обратного явления? Нельзя ли с по¬
мощью магнитного поля «создать» электрический ток?
Такую задачу в начале XIX столетия поставил перед
собой английский ученый Фарадей. Почти 10 лет упор¬
ной работы потребовалось Фарадею для ее решения.
Чтобы понять, как Фарадею удалось «превратить
магнетизм в электричество», выполним некоторые опыты
Фарадея, используя современные приборы.
На рисунке 171 изображен проводник, концы кото¬
рого присоединены к гальванометру. Если этот проводник
вдвигать внутрь магнита или удалять из него так, чтобы
он пересекал магнитные линии, то в проводнике возни¬
кает и существует во время движения электрический
ток. Это видно по отклонению стрелки гальванометра.
Явление возникновения электрического тока в провод¬
нике, пересекающем магнитные линии, называется элек¬
тромагнитной индукцией (лат. слово, означает наведе¬
ние, возбуждение). А возникающий при этом ток —
индукционным током.
На явлении электромагнитной индукции основано
устройство и действие мощных источников тока — гене¬
раторов.
Модель генератора показана на рисунке 172. Когда
рамка вращается в магнитном поле, в ее обмотке возни¬
кает ток.
3. ЯВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТ¬
НОЙ ИНДУКЦИИ.
ГЕНЕРАТОР
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
Рис. 172
179

Устройство технического генератора значительно
сложнее. При помощи этих генераторов вырабатывается
ток на электростанциях.
Для приведения во вращение подвижной части гене¬
ратора используют двигатели внутреннего сгорания,
паровые турбины и гидротурбины.
При работе генераторов энергия топлива (угля, нефти,
газа) или воды (на гидроэлектростанциях) превращается
в энергию электрического тока, которая используется
в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве
и в быту.
4.	скорость света Почти до конца XVII столетия многие ученые считали,
что свет распространяется мгновенно. Это означает, что,
как только, например, зажгли фонарь, в то же мгновение
его свет будет виден на любом расстоянии. Другие ученые,
в том числе Галилео Галилей, считали, что свет имеет
какую-то'определенную скорость, хотя и очень большую.
Для решения спора Галилей предложил провести
опыт. Два человека становятся на некотором расстоянии
друг от друга. Каждый из них имеет фонарь, снабжен¬
ный заслонкой, которую можно быстро открыть. Наблю¬
датели договариваются, что сначала один из них откры¬
вает заслонку фонаря, посылает световой сигнал и за¬
мечает этот момент времени. Второй открывает свой
фонарь, как только получит сигнал от первого. Получив
ответный световой сигнал, первый наблюдатель отмечает
момент его прихода. Таким образом будет измерено
время прохождения светом двойного расстояния между
наблюдателями. Зная время и расстояние, легко вычис-
21
лить скорость света: с = —.
Неизвестно, провел ли Галилей или кто-нибудь дру¬
гой такой опыт, но в то время из него нельзя было
сделать правильного вывода из-за чрезвычайно большой
скорости света. На каком бы расстоянии в пределах
Земли ни находились друг от друга наблюдатели, время
прохождения светом этого расстояния несоизмеримо
меньше времени, в течение которого они могли среагиро¬
вать на сигнал, открыть заслонку, заметить время.
180

Однако за Галилеем остается заслуга первой поста¬
новки этой проблемы в экспериментальном плане.
Первое измерение скорости света было осуществлено
в 1676 г. почти по замыслу Галилея.
В 1672 г. астроном Кассини изучал движение
спутников Юпитера. Один из них — Ио — движется
вокруг Юпитера в той же плоскости, в которой располо¬
жена орбита Земли. Поэтому с Земли хорошо наблюда¬
ются затмения этого спутника. Было точно определено
время вхождения спутника в конус тени планеты и время
его выхода из тени (рис. 173). Когда Юпитер перемес¬
тился из положения а в положение б, затмение повто¬
рилось. За это время Земля передвинулась по своей
орбите из точки Т в точку Т \, т. е. почти на противо¬
положную сторону орбиты. Кассини заметил, что во
втором случае затмение запоздало. Спутник Ио (он
обозначен на рисунке буквой М) и зашел в тень, и вышел
из нее позднее, чем в первом случае. Этот астрономи¬
ческий факт казался необъяснимым.
Датский ученый Ремер исследовал это явление и
пришел к выводу: затмение запаздывает потому, что
в первом случае свет проходит расстояние М7\ а во
втором (когда Юпитер переместился в положение б,
а Земля — в Ti) он затрачивает дополнительное время
на прохождение расстояния ТТ\. По рисунку видно, что
это дополнительное расстояние примерно равно диаметру
орбиты Земли. По подсчетам Ремера получалось, что
на прохождение этого расстояния свет затрачивает
181

22 мин. Зная расстояние и время запаздывания, можно
вычислить скорость, разделив расстояние на время. Ремер
вследствие неточного знания радиуса орбиты Земли и
малой точности измерений получил для скорости значе¬
ние, равное 215 ООО км/с. По современным данным рас¬
стояние от Земли до Солнца составляет около 150 ООО ООО км,
а время запаздывания затмения спутника Ио равно
16 мин 36 с (примерно 1000 с). По этим данным скорость
света:
300 000 000 км о 1 г\5	/	о	1	п8	/
с = 	——	=3-10 км/с = 3• 10 м/с.
1000 с
Значит, свет за 1 с проходит 300 000 км. Скорость
света так велика, что ее почти невозможно себе пред¬
ставить. За 1 с свет может 7 раз обежать вокруг эква¬
тора Земли; от Земли до Луны он идет 1,3 с, от Солнца —
8 мин. Только при космических расстояниях время про¬
хождения света выражается относительно большими
числами. Например, от Полярной звезды до Земли свет
идет 44 года. Если бы Полярная звезда исчезла, то еще
44 года можно было бы пользоваться ее светом для
определения широты места, например в навигации.
ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
1. Броуновское движение (движение мел¬
ких крупинок краски, растворенной в воде)
является одним из примеров теплового дви¬
жения. Какие признаки его свидетельствуют
об этом?
2. В теплую комнату внесли с улицы
бутыль, закрытую пробкой. Через некоторое
время пробка выскочила из бутыли. Почему?
3. Резиновый мяч упал с некоторой вы¬
соты. После удара о землю он подскочил
вверх. Какие превращения энергии произо¬
шли при этом? Почему мяч подскочил не
до того уровня, с которого он упал?
4. Почему при обработке детали на¬
пильником деталь и напильник нагреваются?
5. Почему ватные пальто и меховые
шапки предохраняют тело человека и от
мороза, и от сильной жары? При какой при¬
мерно температуре имеет смысл надевать
такую одежду в жару?
6. Почему вспаханное поле сильнее на¬
гревается солнечным излучением, чем зеле¬
ный луг? Как перемещаются конвекционные
потоки воздуха на границе этих участков
земли?
7. Почему лицо человека, сидящего пе¬
ред открытой топящейся печью, сразу ощу¬
щает прохладу, если закрыть дверцу печки?
8. Вычислите (устно) количество тепло¬
ты, необходимое для нагревания на 1°С
воды, масса которой 3; 4 и 10 кг.
9. Какое количество теплоты необходи¬
мо для нагревания от 20 до 1120°С сталь¬
ной детали массой 30 кг?
182

10. В ведро налито 5 л воды, темпера¬
тура которой 9°С. Сколько кипятку нужно
долить в ведро, чтобы температура воды
стала 30°С?
11. Грелку обычно наполняют горячей
водой, но можно наполнить ее и другой го¬
рячей жидкостью или горячим песком. Ука¬
жите причины, по которым вода в этом
случае лучше всего отвечает назначению
грелки. Какую из причин вы считаете глав-
и О
НОИ г
12. В алюминиевой кастрюле, имеющей
массу 400 г, находится 2 л воды при темпе¬
ратуре 20°С. Какое количество теплоты не¬
обходимо для нагревания воды в кастрюле
до 100°С?
13. Металлический цилиндр массой 200 г
нагрели в кипящей воде до 100 °С и затем
опустили в воду массой 400 г, имеющую тем¬
пературу 22 °С. Через некоторое время тем¬
пература воды и цилиндра стала равной
25 °С. Какова удельная теплоемкость метал¬
ла, из которого изготовлен цилиндр? (По¬
тери теплоты не учитывать. Как бы изме¬
нился результат, если бы потери были
учтены?)
14. Во время работы стальное сверло
нагрелось на 100 °С. Какое количество теп¬
лоты отдало сверло при охлаждении до преж¬
ней температуры, если масса сверла равна
90 г? За счет чего увеличивалась, а затем
уменьшалась внутренняя энергия сверла?
15. При обработке стальной детали на
шлифовальном станке была совершена меха¬
ническая работа, равная 575 кДж. 40% этой
работы пошло на нагревание детали, масса
которой 10 кг. На сколько градусов нагре¬
лась деталь?
16. Пользуясь таблицей, в которой дана
теплота сгорания различных видов топлива,
подсчитайте (устно), какое количество теп¬
лоты выделится при сгорании: а) 2 кг дров,
б) 1,5 кг древесного угля, в) 1 т антрацита
и г) 500 г бензина.
17. Для нагревания воды в баке нужно
затратить 4,2 ■ 107 Дж энергии. Сколько для
этой цели нужно сжечь: а) древесного угля,
б) природного газа, в) керосина?
18. Какое количество теплоты нужно
затратить, чтобы превратить 2 кг льда,
взятого при температуре 0°С, в воду темпе¬
ратурой 40°С?
19. Какое количество теплоты потребу¬
ется для расплавления: а) бруска олова мас¬
сой 2 кг, температура которого 12°С; б) ку¬
сочка льда массой 50 г, имеющего темпера¬
туру —10°С?
20. Почему после дождя становится не¬
много прохладнее?
21. Почему в прорезиненной одеж¬
де труднее переносить жару, чем в обыч¬
ной?
22. Температура куска льда массой 200 г
равна 0°С. Какое количество теплоты нужно
затратить, чтобы лед расплавить, а получен¬
ную воду нагреть до кипения?
23. Водяной пар, температура которого
100 °С, конденсируется, и образовавшаяся из
него вода остывает до 0°С. Какое количество
теплоты выделяется при этом? Масса пара
1 кг.
24. Почему цилиндр двигателя внутрен¬
него сгорания требует во время работы
охлаждения, а цилиндр, .в который поме¬
щают паровую турбину, нет?
25. Тепловоз ТЭ-3 в течение 1 ч произ¬
водит работу 8 000 000 кДж. За это время
он расходует дизельное топливо массой
800 кг, теплота сгорания которого равна
дж
4-107	.	Определите	КПД двигателя теп-
кг
ловоза.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
26. На рисунке 174, а изображен самый
простой самодельный электроскоп, на рисун¬
ке 174, б — более совершенный. Изготовьте
электроскоп, используя стеклянную банку Б,
металлический стержень С, изогнутый на
конце, тонкую полоску металлической фоль¬
ги П, пластмассовую крышку К (для второго
электроскопа). Испытайте действие электро¬
скопа при помощи наэлектризованного тела.
Какие опыты вы можете показать, используя
электроскоп?
27. Рассмотрите схему строения атома
лития (рис. 40). Почему, несмотря на то что
183

п
Y
Рис. 174	и
его ядро имеет электрический заряд, атом
в целом нейтрален?
28. Ядро атома кислорода содержит
8 протонов и 8 нейтронов. Сколько электро¬
нов содержится в атоме кислорода? В каком
случае атом кислорода обращается в отрица¬
тельный ион?
29. Два электроскопа соединены метал¬
лическим стержнем, в середине которого есть
ручка из изолятора (рис. 39, б). Как, имея
в распоряжении одну заряженную палочку,
зарядить эти электроскопы разноименными
зарядами? Опишите, как будут двигаться
электроны во время зарядки электроскопов.
30. Можно ли получить гальванический
элемент, опустив в раствор кислоты или соли
две цинковые пластинки?
31. На рисунке 175 изображена электри¬
ческая цепь. Начертите схему этой цепи.
В каком направлении движутся электроны
по этой цепи?
32. Начертите схему электрической цепи,
состоящей из батареи и двух ламп, каждую
из которых можно включать независимо от
второй.	'
33. В больнице в комнате дежурной сест¬
ры находится электрический звонок. Начер¬
тите схему цепи, которая позволяет вклю¬
чать звонок больным, лежащим в трех раз¬
ных палатах.
34. Рассмотрите электрическую цепь,
изображенную на рисунке 176. Ответьте на
вопросы: а) Каково направление тока в цепи
и направление движения электронов в ней?
б)	Чему равна цена деления амперметра и
какова сила тока в цепи?
35. Перечертите в тетрадь изображенные
на рисунке 177 шкалы амперметров. Изобра¬
зите на каждой шкале разными цветами
положение стрелок прибора, соответствующее
значениям силы тока, написанным под ри¬
сунками.
36. Определите, в какой из электриче¬
ских цепей, изображенных на рисунке 178,
сила тока больше.
37. Определите цену деления каждого
из амперметров, изображенных на рисун¬
ке 179. Определите показания амперметров.
38. Найдите в таблице удельное сопро¬
тивление железа. Подсчитайте (устно), чему
равно сопротивление железной проволоки
сечением 1 мм2, имеющей длину: а) 2 м,
б)	10 м, в) 100 м.
39. На специальном станке проволоку
протягивают так, что она становится длин¬
Рис. 175
184
Рис. 176

0 500
А
гпА
:Г А
о
о
Л о
/,= 1А
1
/, = 180 м А
/, = 5 А
12= 15 А
12=Ь50мА
12 = 6,2 А
Рис. 177
нее и тоньше в два раза. Как изменится ее
сопротивление?
40. Вычислите и сравните сопротивления
алюминиевого и нихромового проводников,
если каждый имеет длину 10 м и сечение
0,2 мм2.
41. Сколько метров никелиновой прово¬
локи сечением 0,2 мм2 потребовалось для
изготовления ползункового реостата, имею¬
щего сопротивление 30 Ом?
42. В одну и ту же сеть включают раз¬
личные бытовые приборы: лампу, плитку,
вентилятор и др. Почему сила тока в этих
приборах различная?
43. В сеть напряжением 120 В включены
электрический чайник и настольная лампа.
Сопротивление спирали чайника 22 Ом, со¬
противление нити накала лампы 240 Ом.
Чему равна сила тока в том и другом при¬
боре?
44. Электрическая лампа, сопротивление
которой 240 Ом, горит полным накалом при
силе тока 0,5 А. Чему равно напряжение
на зажимах лампы?
45. Определите напряжение на концах
телеграфной линии протяженностью 200 км,
если провода линии, изготовленные из же¬
леза, имеют сечение 12 мм2, а сила тока
в проводах 0,01 А.
46. Две лампы сопротивлением по 240 Ом
каждая соединены последовательно и вклю¬
чены в сеть напряжением 220 В. Чему равна
сила тока в каждой лампе?
47. Для елочной гирлянды взяты лам-
%
почки, каждая из которых имеет сопротив- -
ление 20 Ом и рассчитана на силу тока 0,3 А.
Рис. 178
Рис. 179
185

Сколько таких лампочек нужно соединить
последовательно в гирлянду, чтобы ее можно
было включить в сеть напряжением 220 В?
48. Две электрические лампы сопротив¬
лением 200 и 300 Ом соединены параллель¬
но. Определите силу тока во второй лампе,
если в первой сила тока равна 0,6 А.
49. Почему спираль электрической плит¬
ки нагревается сильнее в том месте, где она
тоньше?
50. Реостат изготовлен из никелиновой
проволоки длиной 40 м и площадью попе¬
речного сечения 0,5 мм2. Напряжение на
зажимах реостата равно 80 В. Чему равна
сила тока, проходящего через реостат?
51. Два проводника сопротивлением 5 и
20 Ом соединены параллельно и включены
в цепь напряжением 40 В. Определите силу
тока в каждом проводнике, силу тока во всей
цепи и общее сопротивление участка цепи.
52. Определите мощность тока в электри¬
ческой лампе, если при напряжении 220 В
сила тока в ней 0,25 А.
53. На две электрические лампы мощно¬
стью 100 и 25 Вт, соединенных параллельно,
подается напряжение 220 В. Чему равна сила
тока в каждой лампе? У какой из ламп
больше сопротивление нити накала?
54. Определите стоимость работы тока
в течение 1 ч в следующих бытовых электри¬
ческих приборах: а) в утюге мощностью
300 Вт; б) в лампе мощностью 60 Вт; в) в те¬
левизоре мощностью 220 Вт. Стоимость
1 кВт-ч равна 4 к.
55. Какое количество теплоты выделится
за 20 мин в электрическом чайнике сопро¬
тивлением 100 Ом, включенном в сеть на¬
пряжением 220 В? Какова масса воды, на¬
литой в чайник, если она нагрелась за это
время от 20 °С до кипения?
56. Электрическая лампа мощностью
100 Вт рассчитана на напряжение 110 В.
Определите: 1) какова сила тока в лампе,
если она включена в сеть напряжением 110 В;
2)	какое добавочное сопротивление и как
надо присоединить к этой лампе, чтобы
можно было подключить ее к сети напряже¬
нием 220 В; 3) какова длина проволоки
добавочного сопротивления, если оно изго¬
товлено из манганиновой проволоки сече¬
нием 2 мм2; 4) какое количество теплоты
выделится в добавочном сопротивлении за
10 ч; 5) стоимость работы тока в лампе за
30 суток при тарифе 4 к. за 1 кВт-ч, если
лампа будет гореть по 10 ч в сутки.
57. Как при помощи магнита отделить
железные опилки от медных? Почему это
можно сделать? "
58. Из двух стальных игл одна намагни¬
чена. Как узнать, какая игла намагниче¬
на, имея в распоряжении только эти две
иглы?
59. Как будут вести себя эти иглы, если
их поместить на пробки, плавающие в воде?
60. Стрелка компаса отклоняется от сво¬
его первоначального положения, если к ней
поднести магнит. Будет ли она отклоняться,
если к ней поднести железный брусок? мед¬
ный брусок?
61. Пользуясь рисунками 111, 112, от¬
ветьте на вопросы: а) Какой магнитный по¬
люс Земли лежит вблизи ее Северного геог¬
рафического полюса? б) Почему магнитные
линии Земли направлены в сторону ее Се¬
верного географического полюса?
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
62. Используя зажженную электриче¬
скую лампу (удобно взять круглую матовую
лампу), маленький шарик, подвешенный на
нити (его можно сделать из пластилина), и
глобус, проделайте опыт, моделирующий
затмение Солнца и Луны (рис. 180).
63. Дерево, освещенное солнцем, отбра¬
сывает тень длиной 36 м, а человек ростом
1,75 м — длиной 3 м. Найти высоту дерева.
Пользуясь решением данной задачи,
объясните, как в солнечный день определить
высоту вертикально стоящего предмета (те¬
леграфного столба, дерева, дома), имея в
своем распоряжении рулетку. Проделайте
это на опыте.
64. Рассмотрите рисунок 129. Определи¬
те, какому углу соответствует каждое деле¬
ние шкалы изображенного на рисунке опти¬
ческого диска. Чему равен угол падения лу¬
ча? угол его отражения? На сколько граду-
186

o
в
Рис. 180
В
Рис. 181
Рис. 182
Рис. 183
сов и в какую сторону надо сместить источ¬
ник света, чтобы угол между отраженным
лучом и падающим (угол АОВ) увеличился
на 40°?
65. На рисунке 181 изображены два
взаимно перпендикулярных зеркала АО и
OB. CD — луч, падающий на зеркало OB',
DE и EF — дальнейший ход этого луча. До¬
кажите, что луч EF параллелен лучу CD при
любом угле падения луча CD.
66. Мальчик рассматривает камень, ле¬
жащий на дне водоема, и хочет дотронуться
до него концом палки. Точно прицелившись,
он опускает палку в воду, но конец ее попа¬
дает не в камень, а в другую точку дна.
Объясните почему.
67. Луч света проходит через тонкое
плоское стекло (рис. 182). Пользуясь зна¬
ниями о преломлении света и об обратимости
светового луча, покажите, что луч АВ выхо¬
дит из стекла под таким же углом, под каким
он падал на стекло, но смещается в сторону.
На основании этого вывода объясните, по¬
чему луч света, проходящий через середину
тонкой линзы, не меняет своего направления.
68. Найдите оптическую силу линз, фо¬
кусные расстояния которых равны +5 см,
4-20 см, —2 м. Для первой из линз сделайте
построение изображения предмета, находя-
щегося между фокусом и двойным фокусом
линзы, в масштабе 1:5.
69. Оптическая сила фотоаппарата мар¬
ки «Зенит» равна 18 дптр. Определите фо¬
кусное расстояние объектива фотоаппарата.
Постройте изображение, даваемое объекти¬
вом, если предмет находится за его двойным
фокусом; в его двойном фокусе.
70. Каким недостатком зрения обладает
человек, носящий очки, изображенные на
рисунке 183? Нижняя часть очков — выпук¬
лые стекла, верхняя часть — плоские.
71. Одни очки имеют оптическую силу
-f-4 дптр, другие оптическую силу —2 дптр.
Что можно сказать о зрении людей, носящих
эти очки? Что бы вы увидели, положив эти
очки на страницу книги?

ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ
ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ
Упр. 5. 3. а) 162 кДж; б) 3 220 Дж;
в)	75 ООО кДж. 4. 4 200 кДж.
Упр. 6. 2. 5 • 108 Дж; 5,4-106 Дж. 3. 7,4 X
X Ю7 Дж. 4. 5 кг.
Упр. 9.	1.	У первого. У второго. Не одина¬
ковы. 4. 1 360 кДж. 5. 500 кДж; 1 340 кДж.
Упр. 11. 3. «345 кДж. 4. «1,36-Ю7 Дж.
5.	«8,4-Ю5 Дж; «5,4-106 Дж.
Упр. 12. 2. «4-109 электронов.
Упр. 13. 1. 6 протонов и 6 нейтронов.
Упр. 16. 1. 840 Кл. 2. 5,6-1020 электронов.
3.	2 А; 0,1 А; 0,055 А; 3 000 А.
Упр. 17.	3.	0,5 А; 0,2 А; 3 А.
Упр. 18.	1.	0,5 В. 2. 1 В; 3,5 В.
Упр. 19.	1.	4 В. 2. 1 А; 0,25 А.
Упр. 20.	3.	2 Ом.
Упр. 21.	1.	4,4 А. 2. 217 В. 3.	15	кОм.
Упр. 22.	1.	Сопротивление второго	провод¬
ника в 8 раз больше, чем сопротивление
первого, 2. а) 0,112 Ом; б) 3,2 Ом; в) 0,50 Ом.
ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
8. 12,6 кДж; 16,8 кДж; 42 кДж.
9. 16 500 кДж.
10.	1,5 кг.
12. 70 кДж.
13. 336 Дж/(кг-°С)
14. «4,5-103 Дж.
15. «46°С.
16. а) «2-107 Дж; б) «5,1-Ю7 Дж;
в)	«ЗЮ10 Дж; г) 2,2-107 Дж.
17. а) «1,24 кг; б) «0,95 кг; в) «0,91 кг.
18. «106 Дж.
19. а) «2,2-Ю5 Дж; б) «1.8-104 Дж.
22. «1,5-105 Дж.
23. 2,7 • 106 Дж.
25.	25%.
38. а) 0,2 Ом; б) 1 Ом; в) 10 Ом.
39. Увеличится в 4 раза.
40. 1,4 Ом и 55 Ом.
41. 15 м.
3. «1,5 А. 4. «0,20 В.
Упр. 23. 4. 150 м.
Упр. 24. 1.	0,8	В; 1,2	В; 2 В. 3. 110	В.
4. «0,324 А;	«4,4	В; «1 В; «0,6	В.
Упр. 25. 1. 1,2 А; 0,8 А; 2 А. 3. 1,2 А;
0,6 А; 1 А; 2,8 А; «8,6 Ом.
Упр. 26. 1.	10,8	кДж.	2. 262,5 Дж.
Упр. 27. 1.	76,2	Вт. 2.	660 Вт. 3. 3,6 кДж;
720 кДж; 18 000 кДж.
Упр. 28. 1. 0,9 кВт-ч. 2. 72 к. 3. «60 кВт-ч;
2 р. 40 к.
Упр. 29. 1. 900 кДж.
Упр. 33.	2.	0°.
Упр. 39.	2.	а) —1,5 дптр;	+2,5	дптр.
Упр. 40.	1.	+17	дптр.
Упр. 41.	1.	Глаз	перемещается	внутрь	глаз¬
ного углубления.
Упр. 42. 1. Очки 1 и 4 предназначены для
дальнозоркого глаза, очки 2 и 3 — для
близорукого глаза.
43. «5,5 А; 0,5 А.
44. 120 В.
45. «17 В.
46. I\ =h~ 0,5 А.
47. 37 штук.
48. 0,4 А.
50. 2,5 А.
51. 8 А; 2 А; 10 А; 4 Ом.
52. 55 Вт.
53. «0,5 А; «0,1 А.
54. а) 1,2 к.; б) 0,24 к.; в) 0,88 к.
55. «580 кДж; «1,7 кг.
56. 1) «0,9 А; 2) «122 Ом; 3) «567,5 м;
4) «3558 кДж; 5) «120 к.
63. 21 м.
64. На 20°, против часовой стрелки.
66.	Из воздуха камень кажется лежащим
на продолжении преломленного луча.
68. 20 дптр; 5 дптр; —0,5 дптр.
69. «55 мм.
70. Дальнозоркостью.
188

ПРЕДМЕТНО-ИМЕННОИ УКАЗАТЕЛЬ
Аккумулятор 69, 70
Ампер 76
Амперметр 78, 79
Атом 62, 63
Близорукость 164
Вольта 83
Вольтметр 84
Гальванометр 74
Глаз 162
Дальнозоркость 164
Двигатели внутреннего сго¬
рания 45—47
— электрические 129
Движение тепловое 4
Джоуль 111
Единицы количества тепло¬
ты 20
— оптической силы 155
— электрического заря¬
да 60, 77
— силы тока 77
— удельной теплоемко¬
сти 21
— электрического на¬
пряжения 82
 сопротивления 88
Закон Джоуля — Ленца
111, 112
— Ома 90
— отражения света 139
— прямолинейного рас¬
пространения света 134
— сохранения и превра¬
щения энергии 28
Заряд электрический 54
Зеркало плоское 141
Излучение 14, 15
— видимое 133
Ион 63, 64
Иоффе А. Ф. 61
Испарение 38, 39
Источник электрического то¬
ка 67—69
Кипение 41, 42
Количество теплоты 19
Конвекция 11—13
Конденсация 40
Коэффициент полезного дей¬
ствия 51
Кулон 60
Лампа накаливания 112, 113
Ленц Э. X. 111
Линза собирающая 148, 149
— рассеивающая 149
Лодыгин А. Н. 113
Луч света 134
Магнит постоянный 124
Магнитные линии 119
Мощность электрического
тока 108
Напряжение электрическое
80—82
Нейтрон 63
Ом Г. 89
Оптическая сила линзы 155
Отвердевание (кристаллиза¬
ция) 32
Очки 165
Плавление 31
Поле магнитное 118, 119
 Земли 126
 катушки с током 120,
121
 постоянного магнита
125
— электрическое 58
Полюс магнитный 118
Предохранитель плавкий
116
Преломление света 146
Прибор электронагреватель¬
ный 113
Проводник электричества 57
Протон 63
Работа электрического то¬
ка 105
Резерфорд Э. 62
Реле электромагнитное 124
Реостат 96, 97
Свет 133
Сила тока 76
Соединение проводников па¬
раллельное 101
  последовательное 98,
99
Сопротивление электриче¬
ское 87
 удельное 93
Состояние агрегатное 30
Схема электрической цепи
71
Температура кипения 42
— отвердевания 42
— плавления 31, 32
Теплоемкость удельная 21,
22
Теплопередача 8
Теплопроводность 9, 10
Теплота сгорания топлива
удельная 26
— удельная парообра¬
зования 43, 44
— плавления 34, 35
Ток электрический 67
 действия 73, 74
  направление 75
Турбина паровая 51
Фокус линзы 148, 149
Фотоаппарат 158, 159
Цепь электрическая 70
Электризация тел 54, 64, 65
Электромагнит 121
Электрон 61
Электроскоп 56, 57
Элемент гальванический 68,
69
Энергия внутренняя 5—8
Эрстед 118
Ядро атома 62
Якоби Б. С. 130

ОГЛАВЛЕНИЕ
Тепловые явления
1.	Тепловое движение	 3
2.	Внутренняя энергия	 4
3. Способы изменения внутренней
энергии тела	 7
4.	Теплопроводность	 9
5.	Конвекция	 11
6. Излучение 	 14
7. Примеры теплопередачи в при¬
роде и технике	 15
8. Количество теплоты. Единицы
количества теплоты	 19
9. Удельная теплоемкость	...	21
10. Расчет количества теплоты, не¬
обходимого для нагревания тела
или выделяемого им при охлаж¬
дении 	 23
11. Энергия топлива. Удельная теп¬
лота сгорания топлива ....	25
12. Закон сохранения и превраще¬
ния энергии в механических и
тепловых процессах	 27
Изменение агрегатных состояний вещества
13. Агрегатные состояния вещества 30
14. Плавление и отвердевание крис¬
таллических тел	 31
15. График плавления и отвердева¬
ния кристаллических тел .' .	.	33
16. Удельная теплота плавления .	.	34
17. Испарение	 38
18. Поглощение энергии при испа¬
рении жидкости и выделение ее
при конденсации пара ....	40
19. Кипение	 41
20. Удельная теплота парообразова¬
ния и конденсации	 43
21. Работа газа и пара при расши¬
рении 	 46
22. Двигатель внутреннего сгорания	47
23. Паровая турбина	 49
24. КПД теплового двигателя ...	50
Электрические явления
25. Электризация тел	 53
26. Два рода зарядов. Взаимодейст¬
вие заряженных тел	 55
27. Электроскоп. Проводники и не¬
проводники электричества .	.	56
28. Электрическое поле	 57
29. Делимость электрического заря¬
да. Электрон	 59
30. Строение атомов	 62
31. Объяснение электрических явле¬
ний 	 64
32. Электрический ток. Источники
электрического тока	 67
33. Электрическая цепь и ее состав¬
ные части	 70
34. Электрический ток в	металлах	72
35. Действия электрического тока	73
36. Направление электрического	тока	75
37. Сила тока. Единицы силы	тока	76
38. Амперметр. Измерение силы	тока	78
39. Электрическое напряжение	.	.	80
40. Единицы напряжения	....	82
41. Вольтметр. Измерение	напряже¬
ния 	 84
42. Зависимость силы тока от напря¬
жения 	 85
43. Электрическое сопротивление про¬
водников. Единицы сопротивления 87
44. Закон Ома для участка цепи	89
45. Расчет сопротивления проводни¬
ка. Удельное сопротивление .	.	92
46. Примеры на расчет сопротивле¬
ния проводника, силы тока и
напряжения	 95
47. Реостаты	 96
48. Последовательное соединение
проводников	 98
49. Параллельное соединение про¬
водников 	101
50. Работа электрического тока .	.	105
51. Мощность электрического тока	108
52. Единицы работы электрического
тока, применяемые в практике	109
190

53. Нагревание проводников элек¬
трическим током. Закон Джо¬
уля — Ленца	111
54. Лампа накаливания. Электриче¬
ские нагревательные	приборы	112
55. Короткое замыкание. Предохра¬
нители 	115
Электромагнитные явления
56. Магнитное поле	118
57. Магнитное поле прямого тока.
Магнитные линии	119
58. Магнитное поле катушки с то¬
ком. Электромагниты и их при¬
менение 	120
59. Постоянные магниты. Магнит¬
ное поле постоянных	магнитов	124
60. Магнитное поле Земли	....	126
61. Действие магнитного поля на
проводник с током. Электриче¬
ский двигатель	128
Световые явления
62. Свет. Источники света	....	132
63. Распространение света	....	134
64. Отражение света. Законы отра¬
жения света	138
65. Плоское зеркало	141
66. Зеркальное и рассеянное отра¬
жение 	144
67. Преломление света	145
68. Линзы	  147
69. Изображения, даваемые линзой 150
70. Оптическая сила	линзы ...	154
71. Способы измерения фокусного
расстояния и оптической силы
линзы	157
72. Фотоаппарат	158
73. Глаз и зрение	162
74. Близорукость и дальнозоркость.
Очки	164
Приложение
Лабораторные работы	167
Материал для дополнительного чтения	176
Задачи для повторения	182
Ответы к упражнениям и задачам
для повторения	188
Предметно-именной указатель	.	.	189

Сведения о пользовании учебником
№
Фамилия и имя ученика
Учебный
год
Состояние учебника
в начале
-года
в конце
года
1
2
3
4
Учебное издание
Перышкин Александр Васильевич
Родина Надежда Александровна
ФИЗИКА
Учебник для 8 класса средней школы
Зав. редакцией В. А. Обменина
Редактор Л. С. Мордовцева
Переплет художника С. Ф. Лухана
Художники: В. С. Давыдов, В. А. Сайчук, В. Я. Сиднин, О. М. Шмелев
Художественный редактор В. М. Прокофьев
Технический редактор Г. В. Субочева
Корректоры И. А. Корогодина, Г. И. Мосякина, Е. Г. Чапюк
ИБ № 11397
Сдано в набор 02.04.88. Подписано к печати 02.12.88. Формат 70X90'/i6. Бум. офсетная № 1.
Гарнит. школьная. Печать офсетная. Уел. печ. л. 14,04+форз. 0,44. Уел. кр.-отт. 30,2.
Уч.-изд. л. 11,64+форз. 0,39. Тираж 3 900 000 (1-й завод 1 — 1 000 000 экз.). Заказ 1832.
Цена 50 коп. Цена с припрессовкой пленки 60 коп.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Просвещение» Государственного
комитета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 129846,
Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Смоленский полиграфкомбинат Росглавполиграфпрома Государственного комитета РСФСР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 214020, Смоленск, ул. Смольяни-
нова, 1.