Експериментальна перевірка закону Кулона. Теоретичне обґрунтування досліду Кавендіша.

Він взяв заряджений металеву кульку і помістив його в середину порожньої металевої кульки, утвореної двома півкулями. Зовнішня порожня кулька спочатку була не заряджена.

Потім внутрішня кулька тонким дротом з'єднувалася з зовнішньою кулькою, для чого було зроблено в останній маленький отвір. Через деякий час півкулі роз'єднали і звільнили внутрішню кульку. Після цього з'єднали його з електроскопом. Що показував електроскоп? Якщо правильне припущення, що сили взаємодії між зарядами (в даному випадку сили відштовхування) обернено пропорційні квадрату відстані між ними, то електроскоп покаже відсутність заряду. Дійсно, як тільки внутрішню кульку з'єднали дротом з півкулями, то заряд перетік з кулі по дроту на півкулі, рівномірно розподілившись на них. Адже між зарядами, що знаходяться на кульці, діяла сила відштовхування, але поки кулька ізольована, заряди не могли її покинути. Потрапивши ж на зовнішню кульку, заряди рівномірно розподілялися на його поверхні, і їх дія на заряд, що знаходиться всередині кулі, припинилася. Перетікання зарядів з внутрішньої кульки на зовнішню буде відбуватися до тих пір, поки вони всі не залишать внутрішню кульку. Звідси Кавендиш і зробив висновок про те, що сили взаємодії між електричними зарядами обернено пропорційні квадрату відстані між ними.

Таким чином, ми повинні сказати, що Кавендиш перший експериментально встановив закон взаємодії електричних зарядів. Однак він не оприлюднив свого відкриття. І ця робота залишалася за його життя невідомою. Про неї дізналися набагато пізніше, тільки в середині минулого століття, після того, як Максвелл опублікував її. Звичайно, до цього часу вона мала вже суто історичну цінність.

Температурна залежність намагніченості феромагнетиків. Закон Кюрі - Вейсса.

У феромагнетиків магнітна сприйнятливість із зростанням температури збільшується, досягаючи різкого максимуму поблизу точки Кюрі. При температурі T нижче точки Кюрі Q феромагнетики володіють спонтанною намагніченістю і певною магнітно-кристалічною симетрією. У точці Кюрі (T = Q) інтенсивність теплового руху атомів феромагнетика виявляється достатньою для руйнування його спонтанної намагніченості ( «магнітного порядку») і зміни симетрії, в результаті феромагнетик стає парамагнетиком. Закон Кюрі-Вейсса описує магнітну сприйнятливість ферромагнетика в області температур вище точки Кюрі (тобто в парамагнітної області).

χ- магнітна сприйнятливість, C - постійна Кюрі, що залежить від речовини, T - абсолютна температура в кельвінах, Tc - температура Кюрі, К.

При T = Tc магнітна сприйнятливість прямує до нескінченності. При зниженні температури до точки Кюрі і нижче виникає спонтанна намагніченість речовини. У багатьох речовинах закон Кюрі - Вейса непридатний в околі точки Кюрі, оскільки він заснований на наближенні середнього поля. У цих випадках критичне поведінка описується формулою

з критичним індексом Однак при температурах з закон Кюрі - Вейса виконується, хоча в цьому випадку представляє температуру дещо більше дійсної точки Кюрі.

Труднощі теорії Друде-Лоренца.

Класична теорія Друде-Лоренца говорить визначає відношення теплопровідності металу до довжини вільного пробігу

Труднощі в цій теорії з’явились в питанні теплоємності електронного газу в результаті використання статистики Больцмана для електронів в металах. Ці труднощі були подолані застосуванням статистики Фермі-Дірака.

На відміну від класичної квантова статистика бере до уваги, що частка або система часток, що здійснює фінітного рух в заданому силовому полі, може перебувати лише в цілком певних квантових станах, яким відповідають певні значення енергії. Ці значення називаються енергетичними рівнями системи. При фінітному русі енергетичні рівні дискретні, тобто відокремлені один від одного кінцевими інтервалами. У моделі ідеального електронного газу фінітність і квантування руху обумовлені великими силами відштовхування, що діють на електрони поблизу поверхні тіла. Ці сили відіграють роль непроникних стінок, що не дозволяють електронного газу виходити за межі займаного ним об’єму. При відсутності таких «стінок» рух електронів був б інфінітним і неквантованим.