Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №12

Электрическая энергия, создаваемая источником электричества в цепи, переносится ко всем ее компонентам перемещающимся зарядом. Часть этой энергии теряется из-за внутреннего сопротивления. Электродвижущей силой (ЭДС) источника электрической энергии называется количество энергии, необходимой для перемещения единичного заряда вдоль цепи. Потерянной разностью потенциалов источника из-за внутреннего сопротивления называется потерянная электрическая энергия на единицу заряда внутри источника. Зависит она от силы тока и внутреннего сопротивления источника.

Для источника с ЭДС Е и внутренним сопротивлением r, подключенного к проводнику с сопротивлением R, разность потенциалов источника падает по мере увеличения силы тока I, так как IR = Е — Ir. Поэтому выходная разность потенциалов источника электрической энергии (в том числе блока питания) также падает, если увеличивать силу тока, подаваемого с его помощью. В старых домах, например, при включении электронагревателя могут мигать лампочки.

См. также статью «Разность потенциалов и мощность».

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 1 — ПРИНЦИПЫ

Относительностью движения называется представление о том, что всякое движение определяется системой координат и что невозможно определить абсолютное движение. В 1905 году Альберт Эйнштейн разработал основы теории относительности, известной сейчас как специальная (частная) теория относительности, с помощью которых объяснил невозможность абсолютного движения. Ниже приведены два постулата специальной теории относительности Эйнштейна:

• скорость света с в вакууме всегда постоянна и не зависит от скорости источника света или наблюдателя;

• все физические законы, выраженные с помощью формул, могут быть выражены в одинаковой форме для любой инерциальной системы координат. Инерциальной системой координат называется такая система, в которой покоящееся тело продолжает находиться в состоянии покоя при условии, что на него не действуют никакие силы.

С самого начала Эйнштейн предположил, что скорость света постоянна. Он рассмотрел две системы координат: одна из них (O') движется со скоростью v вдоль оси х другой системы координат (О). Когда начала координат совпадают, из этой точки испускается свет.

• Расстояние r, пройденное световой волной за время t в системе координат О, r = ct, где r = х² + у

² + z², следовательно:

х² + у² + z² = c²t².

• Расстояние r, пройденное световой волной за время t' в системе координат O', r' = rct', где r'² — х'² + у'² + z'², следовательно:

х'² + у²

+ z² = c'²t'²~.

Поскольку движение О' относительно О происходит вдоль оси х, то координаты у и z остаются неизменными; у = у' и z = z' следовательно:

y² + z² = c²t²- x² = c'²t'

² - x'².

Исходя из того, что с²t² — х² = c'²t'² — x'², Эйнштейн получил:

х' = γ(х — vt) и t' = γ(t — vx/c²),

где лоренц-фактор γ = (1 — v²/c²)^-1/2.

Эти уравнения называются уравнениями преобразований Лоренца. Из них следуют замедление времени, сокращение длины, относительность массы и Е

= mс².

См. также статьи «Специальная теория относительности 2 и 3».

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 2 СОКРАЩЕНИЕ ДЛИНЫ И ЗАМЕДЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ

С помощью преобразований Лоренца можно доказать, что:

• наблюдаемая длина l движущегося стержня равна l₀/γ, где γ — лоренц-фактор, равный (1 — v²/c²)^-1/2; v — скорость стержня; l₀ — собственная длина стержня, измеренная покоящимся относительно его наблюдателем. Так как для любого движущегося тела у больше единицы, наблюдаемая длина движущегося тела всегда меньше длины покоящегося;

• промежуток времени t между двумя событиями, измеряемый наблюдателем, движущимся с постоянной скоростью v относительно событий, растягивается или «замедляется» в соответствии с формулой t = γt₀, где t₀ — собственный промежуток времени, измеряемый наблюдателем, находящимся в состоянии покоя относительно этих событий. Так как для любого движущегося тела у больше единицы, то наблюдаемый промежуток времени всегда больше собственного.