Маємо три однакові металеві кульки, підвішені на однакових шовкових нитках. Заряд однієї з них (–2 нКл), другої – 10 нКл, третьої – (–5 нКл). Кульки зіткнули і розвели. Який заряд матимуть кульки після цього?
8. Середня відстань між двома хмарами 20 км. Електричні заряди їх відповідно дорівнюють 20 Кл і 20 Кл. З якою електричною силою взаємодіють хмари?
9. До атома Оксигену приєднався один електрон. Як називається утворена частинка?
Практикум з фізики. Розв’язання задач. Частина 1: Фізичні основи механіки. Молекулярна фізика і термодинаміка. Електростатика. Постій- ний струм. Електромагнетизм: навчальний посібник для студентів інже- нерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів / Т.П. Лумпієва, Н.М. Русакова, О.Ф. Волков Донецьк: ДВНЗ «ДонН- ТУ», 2014. – 248 с.
ISBN 978-966-377-186-1
ISBN 978-966-377-187-8 (Частина 1)
«Практикум з фізики. Розв’язання задач. Частина 1» є доповненням до виданого в 2009 році навчального посібника «Курс фізики» у двох томах цих же авторів. В посібнику наведені стисли теоретичні зведення за розділами курсу фізики, розглянута методика розв’язування задач, наведені приклади розв’язання задач с детальним аналізом, а також приведені задачі для самостійного розв’язання. Розділи «Практикуму» відповідають розділам навчального посібника. Є необхідний довідковий матеріал. Приведений словник термінів ви- користовуваних в даній книжці.
Посібник призначений для самостійної роботи студентів інженерно-технічних спеціа- льностей вищих навчальних закладів. Може бути використаний початкуючими викладачами при проведенні практичних занять.
Термоядерные реакции
Thermonuclear reactions
Термоядерные реакции − реакции слияния (синтеза) лёгких ядер, протекающие при высоких температурах. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т.е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах. Избыточная суммарная энергия связи нуклонов при этом освобождается в виде кинетической энергии продуктов реакции. Название “термоядерные реакции” отражает тот факт, что эти реакции идут при высоких температурах (>107–108 К), поскольку для слияния лёгкие ядра должны сблизиться до расстояний, равных радиусу действия ядерных сил притяжения, т.е. до расстояний ≈10-13 см. А вне зоны действия этих сил положительно заряженные ядра испытывают кулоновское отталкивание. Преодолеть это отталкивание могут лишь ядра, летящие навстречу друг другу с большими скоростями, т.е. входящие в состав сильно нагретых сред, либо специально ускоренные.
Ниже приведены несколько основных реакций слияния ядер и указаны для них значения энерговыделения Q. d означает дейтрон − ядро 2Н, t означает тритон − ядро 3Н.
d + d → 3He + n + 4.0 МэВ,
d + d → t + p + 3.25 МэВ,
t + d → 4He + n + 17.6 МэВ,
3He + d → 4He + p + 18.3 МэВ.
Реакция слияния ядер начинается тогда, когда сталкивающиеся ядра находятся в области их взаимного ядерного притяжения. Чтобы так сблизиться, сталкивающиеся ядра должны преодолеть их взаимное дальнодействующее электростатическое отталкивание, т.е. кулоновский барьер. Скорость реакции слияния крайне мала при энергиях ниже нескольких кэВ, но она быстро растет с ростом кинетичской энергии ядер, вступающих в реакцию. Соответствующие эффективные сечения реакций в зависимости от энергии дейтрона приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость эффективных сечений реакции слияния
от энергии дейтрона.
Самоподдерживающиеся термоядерные реакции являются эффективным источником ядерной энергии. Однако осуществить их на Земле сложно, так как для этого нужно удерживать высокие концентрации ядер при огромных температурах. Необходимые условия для протекания самоподдерживающихся термоядерных реакций имеются в звёздах, где они являются главным источником энергии. Так внутри Солнца, где находятся ядра водорода при плотности ≈100 г/см3 и температуре 107 К, идёт цепочка термоядерных реакций превращения четырёх протонов (ядер водорода) в ядро гелия-4 (4Не). При каждом таком превращении выделяется энергия 26.7 МэВ. Эта цепочка реакций (называемая протон-протонной) начинается с реакции (1) и приведена на рисунке.

Протон-протонная цепочка.
На Земле самоподдерживающиеся термоядерные реакции с выделением огромной энергии осуществлялись в течение очень короткого времени (10-7–10-6 сек) при взрывах водородных бомб. Одной из основных термоядерных реакций, обеспечивающих энерговыделение при таких взрывах, является реакция слияния двух тяжёлых изотопов водорода (дейтерия и трития) в ядро гелия с испусканием нейтрона:
2Н + 3Н  4Не + n.
При этом освобождается энергия 17.6 МэВ.
В настоящее время ведутся работы по созданиютермоядерного реактора, где ядерную энергию в промышленных масштабах предполагается получать за счёт управляемого термоядерного синтеза