III.5. Измерение электрических и магнитных величин.

Принципиально так же можно измерять силы, обусловленные действием полей (гравитационного, электрического и магнитного).

Точно так же при помощи динамометров можно измерять силы взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами, прикрепив к двум заряженным телам динамометры и подобрав растяжение динамометров так, чтобы тела покоились. Эти же измерения позволяют определять величину зарядов (по силам взаимодействия зарядов) и установить единицу электрического заряда. (+ закон Кулона). ………. Как показано в опытах ????? при помощи двух разноименно заряженных параллельных пластин, находящихся на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии друг от друга (плоский конденсатор), можно создать электрическое поле, напряженность которого почти во всем пространстве между пластинами практически одинакова по величине и направлению, т. е. создать однородное электрическое поле. Измеряя при помощи динамометров силу, действующую на известный электрический заряд, мы можем определить напряженность электрического поля в любой точке пространства.

Как уже указывалось, величину зарядов можно измерять по силе взаимодействия между ними, т. е. также при помощи динамометров. Таким образом, при помощи динамометров, используя соотношение

F = eE (10)

мы можем определить силу, действующую на электрически заряженное тело со стороны электрического поля.

Так как в случае однородного электрического поля напряженность поля Е связана с напряжением U между двумя точками, расположенными на прямой, совпадающей с направлением поля, соотношением

U = El (11)

где l - расстояние между точками, то напряжение на плоском конденсаторе также выражается указанным соотношением. Поэтому в случае однородных полей измерение напряженности поля может быть заменено измерением напряжения, например, при помощи электростатических приборов - электрометров, электростатических вольтметров, представляющих собой в принципе также динамометры, измеряющие силы взаимодействия между электрическими зарядами на электродах прибора (величина же этих зарядов пропорциональна приложенному к прибору напряжению).

Принципиально так же решаются задачи измерения напряженности магнитных полей и сил, действующих со стороны этих полей на движущиеся электрические заряды.

Частным случаем движения зарядов является электрический ток в металлических проводниках. То есть, при помощи динамометров можно измерять и силы взаимодействия между электрическими токами, текущими в жестких отрезках проводов, но только для этого нужно прикрепить динамометры к отрезкам проводов. (+ закон Ампера, Ленца). …………

Поместив в магнитное поле, созданное электромагнитом, жесткий отрезок провода и пропуская по нему ток определенной силы можно, при помощи прикрепленных к отрезку провода динамометров, определить величину и направление силы F, действующей на ток со стороны магнитного поля. При этом нужно проводники, подводящие ток к отрезку провода, взять достаточно мягкими и расположить их так, чтобы с их стороны на жесткий отрезок провода не действовали упругие силы. Длину жёсткого провода следует взять достаточно малой, то есть такой, чтобы магнитное поле, действующее на все точки провода, можно было считать одинаковым). Эту силу, обусловленную движением электрических зарядов в отрезке провода, можно выразить через величину и скорость зарядов, образующих ток I.

F = e[vH] (12)

Выражение получено из рассмотрения частного случая движения электрических зарядов в металлическом проводнике.

Если электрический заряд движется в пространстве, где одновременно существуют и электрическое и магнитное поля, то на него действуют одновременно две силы: со стороны электрического поля и со стороны магнитного поля. Следовательно, результирующая сила, действующая на заряд,

(13)

Это  сила Лорентца.??? Такое объединение двух сил, действующих со стороны электрического и магнитного полей, в единую силу Лорентца не является формальным. Сила, определяемая этим выражением, является по своей природе единой силой, и, наоборот, разделение ее на две силы, из которых одна действует со стороны электрического, а другая  со стороны магнитного поля, носит условный характер.

Изучая движение электронов в магнитных полях, можно установить связь между ускорением и силой, действующей на электрон со стороны магнитного поля.

При помощи подобных опытов можно определить удельный заряд электрона и других электрически заряженных частиц, например протонов (ядер водорода), -частиц (ядер гелия). В этих опытах вместо электронно-лучевой трубки нужно пользоваться источниками, испускающими соответственно протоны или -частицы с не слишком большими скоростями. Отметим, кстати, что опыты по определению удельного заряда различных частиц являются одним из важнейших методов определения природы этих частиц (так называемая, масс-спектрография).

III.6. Измерение тепловых величин.

III.7. Измерение акустических величин

(звукового давления, объемной скорости, интенсивности звука).

III.8. Измерение световых величин и величин электромагнитных излучений

(силы света, светового потока, освещённости, яркости, энергии излучения, потока излучения, яркости)

III.9. Измерение величин физической оптики

(оптических параметров и характеристик теплового излучения)

III.10. Измерение периодических величин

(частоты, периода, амплитуды, мощности, энергии)

III.11. Измерение величин ионизирующих излучений

(активности нуклида радиоактивного источника, дозы поглощённого излучения)

III.12. Измерение физических, химических и молекулярных величин

(молярной массы, молярного объема, химического потенциала,

теплопроводности, количества вещества, концентрации)

III.13. Измерение качественных характеристик

(по видам контроля разрушающий и неразрушающий: акустический,

вихретоковый, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновой,

тепловой, электрический, визуальный)

III.14. Измерение прочих величин и характеристик

(технического состояния, работоспособности, надёжности, числа, расхода и т.д.)