Электростатика 3 страница

Иірілмелі таразы	1785 ж. француз ғалымы Кулон тәжірибесінен

Вакуумда екі нүктелік зарядтардың өзара әсерлесу күштері, зарядтардың модульдарының көбейтіндісіне тура пропорционал және арақашықтығының квадратына кері пропорционал. Күштер зарядтардың центрлерінің арасын қосатын түзу бойымен қарама-қарсы бағытталады.

Табиғатта зарядталған нүктелік денелер болмайды, алайда денелердің арақашықтығы олардың өздерінің өлшемінен көптеген есе үлкен болса, онда зарядталған денелердің пішіні де, өлшемдері де, олардың өзара әсерлесуіне ықпалын тигізбейді. Бұл жағдайда денелерді нүктелік заряд деп қарастыруға болады.

k – пропорционалдық коэффицент.	Әрқайсысы 1 Кл-ға тең екі нүктелік зарядтардың 1 м арақашықтықта өзара әсерлесу күшіне тең
ɛо – электрлік тұрақтылық
		ε – ортаның диэлектрлік өтімділігі. Вакуумдағы Fk – күші ортадағы Fk – күшінен қанша есе көп екенін көрсетеді.

Электр өрісі

Электр өрісі - электрленген дененің айналасында пайда болады, зарядтардың өзара әсерлесуін жүзеге асырады (зарядтар туғызады, зарядтарға әсер етеді).

Электр өрісінің кернеулігі - электр өрісінің күштік сипаттамасы болатын векторлық физикалық шама. Өрістің нүктелік зарядқа әсер ететін күшінің сол зарядқа қатынасына тең.

+ зарядттан сыртқа бағытталған - зарядқа қарай бағытталған. оң зарядқа әсер ететін күшпен бағыттас -Нүктелік зарядтың өріс кернеулігі.

Q – өріс туғызатын заряд. qo – өріс әсер ететін сынақ заряды (+)

Нүктелік q зарядтан r қашықтықтағы өріс кернеулігін анықтайтын формула

- Шексіз жазықтықтың электростатикалық өрісінің кернеулігі

Зарядтың тығыздығы [Кл/м²]; S – беттің ауданы

- Жазық конденсатордың электростатикалық өрісінің кернеулігі

Өрістің суперпозиция принципі

Электр өрісінің графиктік бейнесі

Электр өрісі кернеулігінің сызықтары (күш сызықтары)

Кезкелген нүктеге жүргізілген жанаманың бағыты сол нүктедегі кернеу векторының бағытымен сәйкес келеді

1) Сызықтар оң зарядтан басталып, теріс зарядта аяқталады. 2) Ешқашан қиылыспайды. 3) Бірлік ауданды тесіп өтетін сызық саны шартты түрде кернеулік векторының модуліне тең

Нүктелік зарядтардың және қарама-қарсы зарядтармен зарядталған параллель өткізгіштердің күш сызықтары(а-г суреттер):

а)

б)

в)

г)

д)

Біртекті электр өрісі:

Кернеулігі кеңістіктің барлық нүктелерінде бірдей өріс – біртекті өріс деп аталады (д, е). Нүктелік зарядтың электр өрісі біртекті емес (а, б, в, г - суреттер).

Электр өрісінің жұмысы

Біртекті электростатикалық өрісте нүктелік заряд орын ауыстырғанда атқарылатын жұмысты электр өрісініңжұмысы дейді.

Жоғарыда көрсетілгендей қарама-қарсы зарядтармен зарядталған, вертикаль орналасқан екі өткізгіштердің арасындағы біртекті электростатикалық өрісте нүктелік заряд орын ауыстырғанда атқарылатын жұмыс төмендегідей формуламен анықталады.

а) Кулондық күштің жұмысы – зарядтар орын ауыстырғанда траекторияның ұзындығына және формасына тәуелді емес   б) Заряд тұйық контур бойымен қозғама, өрістің жұмысы нольге тең.

Біртекті электростатикалық өріс зарядқа, Жердің өз бетіне жақын жатқан тасқа ауырлық күшімен әсер ететіні сияқты, F=qE күшімен әсер етеді. Егер жұмыс дененің траекториясының пішініне тәуелсіз болса, онда ол теріс таңбамен алынған дененің потенциялдық энергиясының өзгерісіне тең.

- өрістің берілген нүктесіндегі зарядтың потенциалдық энергиясы. d=0 – нольдік деңгей (теріс пластина)

Потенциал j [Дж/Кл]- электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы болатын физикалық скаляр шама. Өрістің берілген нүктесіндегі бірлік оң зарядтың потенциалдық энергиясына тең.

- ек электр өрісіне тәуелді [B].

Нүктелік зарядтың потенциалы

Потенциал үшін суперпозициясы принципі:

Кеңістіктің кез келген қорытқы өрістің потенциялы,сол нүктеде туғызған әр зарядтың потенциялдарының алгебралық қосындысына тең.

Потенциялдар айырымы U[B]

немесе кернеу

Потенциялдар айырымы бірлік электр зариядын бір нүктеден екінші нүктеге орынауыстырудағы Колундық күштің жұмысымен анықталады.

Кернеулік пен потенциалдар айырымы арасындағы байланыс

Егер біртекті өрістегі 1 метр қашықтықта орналасқан екі нүктенің поренциалдар айырымы 1 В-қа тең болса, электр өрісінің кернеулігі 1 В/м, бұл электр кернеулігінің Х.Б. жүйесіндегі өлшем бірлігі.

Эквипотенциал бет (Э. П. Б.) егер А=0: күш сызықтарына

Барлық нүктелердің потенциялдары бірдей беттер

Электростатикалық өрістегі кезкелген өткізгіштің беті эквипотенциал, өйткені өрістің күш сызықтары өткізгіш бетіне перпендикуляр. Мұнда тек өткізгіштің беті ғана емес, сонымен бірге оның ішіндегі нүктелердің бәрінде потенциал бірдей. Өрістің кернеулігі өткізгіш ішінде нөлге тең, яғни потенциалдар айырымы да нөлге тең.

Электростатикалық өрістегі өткізгіштер мен диэлектриктер

Өткізгіштер – электр тогын өткізетін және еркін (бос) зарядтары (электрондар, иондары) бар заттар. Бұларға металдар жатады.

Өткізгіш ішіндегі электрондарға күш әсер еткендіктен − тең болғанша қысқа мерзімді ток пайда болады. сыртқы өріс кернеулігі, зарядтардың қайта бөлініп орналасуы кезінде туатын кернеулік.

Диэлектрик - электр тогын өткізбейтін, байланысқан зарядтары бар заттар. Бейтарап атомдардағы электр зарядтары (зарядталған бөлшектер: электрондар мен ядролар) бір-бірімен байланысқан болады да, заттың бүкіл көлемінде, өткізгіштердегі еркін зарядтар сияқты өріс әсерінен орын ауыстыра алмайды.

Полярлы диэлектриктер	Полярсыз диэлектриктер

	Электр өрісінде диполдар күш сызықтары бойымен бағдарланады. Диэлектриктер поляризацияланады. Байланысқан зарядтар диэлектрик ішінде сыртқы электр өрісін әлсірететін өріс туғызады.		Күш сызықтардың бойымен бағдарланған дипольдар түзіледі. Диэлектриктер поляризацияланады

ішкі өріс тудырады өткізгіш ішінде өріс әлсірейді.

Заттың диэлектрик өтімділігі

-вакуумдегі электр өрісінің кернеулігі диэлектрик ішіндегі электр өрісінің кернеулігі.

Диэлектрик ішінде электр өрісінің кернеулігі қанша есе азайғанын көрсетеді.

Дата добавления: 2014-11-25