Номер 1, страница 187, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 47. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 1, страница 187.

Условие.

• Развитие представлений об электрических явлениях.

Решение.

Древний мир и Средневековье: Первые наблюдения

Первые задокументированные наблюдения электрических явлений относятся к Древней Греции. Философ Фалес Милетский в VI веке до н.э. обнаружил, что янтарь (по-гречески – «электрон», ἤλεκτρον), потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы, такие как пушинки или соломинки. В течение многих веков эти знания оставались разрозненными и не имели практического применения или теоретического объяснения. Явление считалось уникальным свойством янтаря. В Средние века интерес к электричеству был незначительным, и оно часто связывалось с магией или алхимией.

Ответ: На начальном этапе знания об электричестве сводились к наблюдению статического электричества на янтаре без систематического изучения и понимания природы явления.

XVII–XVIII века: Начало систематических исследований

Научный подход к изучению электричества начался в XVII веке. Английский ученый Уильям Гильберт в своем труде «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 г.) впервые разделил электрические и магнитные явления. Он обнаружил, что способностью притягивать предметы после натирания обладают и другие вещества (алмаз, стекло, сера), и ввел сам термин «электричество». В середине XVII века Отто фон Герике создал первую электростатическую машину, которая позволяла получать значительные электрические заряды. В XVIII веке были сделаны ключевые открытия: Стивен Грей обнаружил передачу электричества на расстояние, разделив вещества на проводники и непроводники (изоляторы). Шарль Дюфе открыл два рода электричества, которые он назвал «стеклянным» (положительным) и «смоляным» (отрицательным). Бенджамин Франклин ввел современные обозначения «+» и «–», предположил, что электричество является своего рода «флюидом» (жидкостью), и сформулировал закон сохранения электрического заряда. Его знаменитый опыт с воздушным змеем доказал электрическую природу молнии. Важнейшим изобретением стал «лейденская банка» (1745 г.) — первый конденсатор, способный накапливать и хранить электрический заряд.

Ответ: В этот период были заложены основы учения об электричестве: введено само понятие, открыты два вида зарядов, проводники и изоляторы, сформулирован закон сохранения заряда и создан первый накопитель энергии — конденсатор.

Конец XVIII – начало XIX века: Количественные законы и электрический ток

Этот период ознаменовался переходом от качественных наблюдений к точным количественным измерениям. В 1785 году Шарль Кулон с помощью крутильных весов экспериментально установил закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия двух точечных зарядов прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$. Революционным стало открытие электрического тока. В конце XVIII века споры между Луиджи Гальвани, изучавшим «животное электричество» на лапках лягушек, и Алессандро Вольта привели к величайшему открытию. Вольта доказал, что электрический ток возникает при контакте двух разнородных металлов, помещенных в электролит, и создал в 1800 году первый источник постоянного тока — «вольтов столб». Это изобретение открыло дорогу для исследования действия тока и его практического применения.

Ответ: Были открыты фундаментальный количественный закон взаимодействия зарядов (закон Кулона) и изобретен первый химический источник постоянного тока, что позволило начать изучение электрического тока.

XIX век: Электромагнетизм и теория поля

XIX век стал золотым веком в изучении электричества и магнетизма. В 1820 году Ханс Кристиан Эрстед случайно обнаружил, что электрический ток, протекающий по проводу, создает вокруг себя магнитное поле, отклоняя стрелку компаса. Это открытие, связавшее электричество и магнетизм, вдохновило целую плеяду ученых. Андре-Мари Ампер создал первую теорию, описывающую взаимодействие токов. Георг Ом экспериментально установил закон, связывающий силу тока, напряжение и сопротивление в цепи (закон Ома: $I = \frac{U}{R}$). Майкл Фарадей совершил прорыв, открыв в 1831 году явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него. На основе этого явления были созданы первые электродвигатели и генераторы. Фарадей также ввел фундаментальное понятие электромагнитного поля как материального носителя взаимодействий. Венцом классической электродинамики стала теория Джеймса Клерка Максвелла. В 1860-х годах он обобщил все известные на тот момент законы в виде системы из четырех уравнений (уравнения Максвелла). Из его теории следовало, что в пространстве могут существовать электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света. Максвелл пришел к выводу, что свет — это и есть вид электромагнитных волн. В 1887 году Генрих Герц экспериментально подтвердил существование этих волн, заложив основы радиосвязи.

Ответ: В XIX веке была установлена неразрывная связь между электричеством и магнетизмом, открыты законы Ома и электромагнитной индукции, введена концепция поля и создана единая теория электромагнетизма Максвелла, предсказавшая существование электромагнитных волн.

Конец XIX – XX век: Электрон и квантовая природа

К концу XIX века стало ясно, что электрический заряд не является непрерывной субстанцией. В 1897 году Джозеф Джон Томсон, изучая катодные лучи, открыл электрон — первую элементарную частицу, носитель минимального отрицательного заряда. Это открытие доказало дискретную (прерывистую) природу электрического заряда. В начале XX века Роберт Милликен в своих знаменитых опытах с каплями масла с высокой точностью измерил величину элементарного заряда. Дальнейшее развитие физики было связано с созданием квантовой механики. Она позволила объяснить такие явления, как фотоэффект (испускание электронов веществом под действием света), природу электропроводности металлов и полупроводников, сверхпроводимость (исчезновение электрического сопротивления при очень низких температурах). Стало понятно, что электрические и магнитные явления на микроуровне подчиняются квантовым законам. Развитие физики твердого тела привело к созданию транзистора, интегральных схем и всей современной микроэлектроники, которая коренным образом изменила цивилизацию.

Ответ: Была доказана дискретность электрического заряда с открытием электрона, измерен его заряд, а квантовая механика объяснила электрические свойства веществ на атомном уровне, что послужило основой для современной электроники.