2. Свойства заряда и потенциала.

Прежде всего необходимо подчеркнуть, что в общей теории существование зарядов постулируется. Поэтому они, как и элементарные формы движения, не могут быть выбраны теоретически, а устанавливаются только из опыта. Приводимые ниже правила выбора должны быть дополнены кратким описанием заряда и потенциала. К этому описанию следует прибегать в сомнительных случаях, особенно при изучении вновь обнаруженных элементарных форм движения, чтобы иметь возможность сказать решительное слово в пользу той или иной величины. Напомним, что многие важные свойства заряда и потенциала изложены в исходном постулате. Начнем с обсуждения свойств заряда.

Заряд однозначно характеризует качество и количество данной формы движения. Он является параметром состояния системы. Заряд обладает способностью притягиваться и отталкиваться от других зарядов, а также перемещаться в направлении уменьшения сопряженного с ним потенциала, т.е. служит объектом и количественной мерой переноса. Перенос заряда сопровождается эффектом диссипации. В некоторых случаях величина этого эффекта крайне незначительна и его трудно обнаружить. На уровне микромира заряд проявляет свои дискретные свойства. Существуют микроскопические заряд и антизаряд. Во всех процессах действует закон сохранения заряда. Величина любого заряда, кроме термического (но он уже известен), всегда должна оставаться неизменной. Если в каком-либо процессе обнаруживается изменение обсуждаемого заряда, то это значит, что он выбран неправильно. При дроблении системы, т.е. при дроблении величины некоторых эталонных зарядов, например, таких, как масса или объем, данный заряд, находящийся в системе, также должен дробиться (свойство аддитивности заряда).

Остановимся теперь на свойствах потенциала. Потенциал характеризует активность данной формы движения. разность потенциалов есть движущая сила процесса переноса сопряженного с нею заряда. Потенциал не обладает свойством аддитивности, т.е. при дроблении системы он не дробится вместе с нею, а сохраняет одно и то же значение у всех частей раздробленной системы. Однако потенциалу присуще свойство, отдаленно напоминающее аддитивность. Это свойство проявляется при заряжании системы, его ни в коем случае нельзя смешивать с истинной аддитивностью, проявляющейся при дроблении системы.

Способность потенциала суммироваться при заряжании системы может быть проиллюстрирована на следующем примере. Предположим, что к системе первоначально подводится заряд в количестве Е’. При этом его потенциал изменяется на величину Р’ [формула (103)]. Вторичный (независимый от первого) подвод заряда в количестве Е” изменяет потенциал системы на величину Р”. Суммарный потенциал системы может быть найден по следующей аддитивной формуле:

Р = Р’ + Р”.

Как видим, аддитивность заряжания ничего общего не имеет с аддитивностью дробления системы.

Надо уметь хорошо различать свойства заряда и потенциала, ибо на практике часто возникают подобного рода проблемы.

3. Правила выбора.

Если некоторой системе приписывается определенное число степеней свободы, но полученные теоретические результаты не соответствуют экспериментальным, то это может указывать на то, что не учтено влияние некоторой дополнительной формы движения. При выборе заряда для этой формы движения должны приниматься во внимание все законы, которым подчиняется каждая элементарная форма движения.

Произведение заряда на потенциал должно давать работу и быть равным изменению энергии системы, т.е. [формулы (2) и (17)]

dU = dQ = РdЕ дж.

Заряд, потенциал и энергия связаны соотношениями (103), (140), (170) и (176)

dР = АdЕ;

Р = АЕ;

U = (1/2)АЕ² = (1/2)РЕ = (1/2)КР² дж;

U = Ае_кв² = Ре_кв = КР² дж.

Сила взаимодействия между зарядами (например, точечными) определяется уравнением (710)

Р_х = k_шарЕ’Е”/r² н.

Перенос заряда подчиняется закону (227)

W = ВV.

При переносе заряда выделяется или поглощается теплота диссипации (483)

dQ_д = - dР_дdЕ дж.

Кроме того, заряд должен подчиняться всем остальным закона общей теории.

Если заряд выбран неверно, то это с первых же шагов приведет к противоречиям и ошибкам. При этом не будут соблюдаться перечисленные выше требования. Их вполне достаточно для всестороннего испытания свойств любого заряда, даже если некоторые из свойств проявляются пренебрежимо слабо.