Емтихан билеті №24 -30

1.Қандай шама ЭҚК-нің өздік индукциясын береді, түсіндіріңіз.

Қандайда бір тұйық контур арқылы ток жүрсе, оның магнит өрісі осы контур мен шектелген ауданды қиып өтеді. Контурдағы токтың шамасы өзгерсе, онда оның контуры арқылы өтетін магнит ағыны да өзгереді. Сондықтан контурда индукциялық ток пайда болады. Осындай контур арқылы жүретін ток өзгергенде, контурда индукциялық токтың пайда болуын өздік индукция құбылысы деп атайды. Ол электромагниттік индукцияның бір түрі. Катушкада ток өзгергенде оның магнит өрісі де өзгереді, демек катушканың өзінде ЭҚК пайда болады. Оны өздік индукциялық ЭҚК деп атайды. Био-Савар-Лаплас заңы бойынша екенін білеміз, олай болса магнит ағыны да тоққа тура пропорционал, яғни

(1.24)

Мұндағы -пропорционалдық коэффициент, оны контурдың индуктивтілігі немесе индукция коэффициенті деп атайды. Өлшем бірлігі . Шексіз ұзын соленоидтың индуктивтілігін табайық. Соленоидтан өтіп жатырған магнит ағыны мынаған тең: , -бірлік ұзындықтағы орамдар саны. Бұл формуланы (3.6) қойып, индуктивтілікті табамыз:

(1.25)

Соленоидтың индуктивтілігі орам санына, оның ұзындығына, көлденең қимасының ауданына және сонымен қатар соленодттың өзекшесі жасалған заттың магниттік өтімділігіне байланысты. Контурдың индуктивтілігі, өткізгіштің кедергісі сияқты контурдың геометриялық пішініне, өлшеміне және сонымен қатар ортаның магниттік өтімділігіне байланысты.

Өздік индукция құбылысына Фарадей заңын пайдалана отырып, өздік индукцияның ЭҚК анықтаймыз: . Егер контур деформацияланбаса және магниттік өтімділігі өзгермесе, онда

(1.26)

мұндағы минус Ленц ережесімен түсіндіріледі. Егер ток артса онда кемиді. Өздік индукция тогы контурдағы негізгі токқа қарсы бағытталады да,оның өсуін баяулатады. Ал болса, онда болады. Бұл жағдайда индукция тогы негізгі токпен бағыттас болады да, кемуін баяулатады. Өздік индукция тогын экстра ток дейді.

2. Электр өрісіндегі зарядтың орын ауыстыруы кезіндегі жұмысты анықтауды түсіндіріңіз.

Егер нүктелік зарядтың электростатикалық өрісінде 1-ші нүктеден 2-шіге күштік сызықтың бойымен басқа нүктелік заряд орын ауыстырса, зарядқа әсер етуші күш жұмыс атқарады.

элементар орын ауыстыруындағы күшінің атқаратын жұмысы

.

Сонда зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы атқарылатын

(7.6)

өріс күштерінің жұмысы жолдың траекториясына тәуелсіз болады да, бастапқы 1 және соңғы 2 нүктелердің орындарымен ғана анықталады.

Бұл қорытынды кез келген электростатикалық өріс үшін орындалады.

Демек, электростатикалық өріс потенциалды өріс болып табылады.

Күштің потенциалдық өрісінде орналасқан дене потенциалдық энергияға ие болады да, соның есебінен өріс күштері жұмыс атқарады.

Өріс күштерінің атқаратын жұмысы потенциалдық энергияның кемуіне тең:

.

Демек, зарядының электр өрісінде орналасқан зарядының иеленетін потенциалдық энергиясы:

.

Константаның мәні зарядты шексіздікке алыстатқанда (яғни, ), оның потенциалдық энергиясы нөлге тең болатындай етіп таңдап алынады. Бұл жағдайда

Өрістің берілген нүктесіндегі өріс потенциалы деп аталатын

(7.7)

скалярлық шама, кернеулік векторымен қоса, электр өрісін сипаттау үшін пайдаланылады. Сонда зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы электростатикалық өріс күштерінің атқаратын жұмысын мына түрде жазуға болады

.

Электростатикалық өрістің 1 және 2 нүктелерінің потенциалдар айырмасы бірлік оң зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы өріс күштерінің атқаратын жұмысына тең:

. (7.8)

Потенциалдың өлшем бірлігі – вольт (В): 1Кл зарядтың 1Дж потенциалдық энергияны иеленетін өріс нүктесінің потенциалы 1В-қа тең деп алынады.

Зарядтар жүйесінің өріс потенциалы әр жеке зарядтың туғызатын өріс потенциалдарының алгебралық қосындысына тең:

(7.9) Электростатикалық өрісте электр зарядын кез-келген тұйық контур бойымен орын ауыстырғандағы атқарылатын жұмыс нөлге тең: .

Егер сыншы заряд Кл тең болса, онда

. (7.10)Электростатикалық өрістің кернеулік векторының кез келген тұйық контур бойымен алынған циркуляциясы нөлге тең.

Электростатикалық өріс кернеулігі мен потенциал арасындағы байланыс мына теңдеумен өрнектеледі:

немесе . (7.11)

Барлық нүктелеріндегі потенциалдың мәндері бірдей беттерді эквипотенциалды беттер деп атайды.

Кернеулік сызықтар эквипотенциалды беттерге үнемі нормаль бағытталады.

Өріс кернеулігі мен потенциалдың арасындағы байланысты белгілі өріс кернеулігі арқылы өрістің кез келген екі нүктесінің потенциалдар айырмасын анықтау үшін пайдалануға болады.

Кернулігі біртекті электр өрісінде орналасқан жазық бет арқылы өтетін кернеулік векторының ағыны деп

(7.12)

скалярлық шаманы атайды. Мұндағы - кернеулік векторымен бетке жүргізілген нормаль арасындағы бұрыш, - векторының нормальға түсірілген проекциясы.

Біртекті емес өрісте орналасқан кез-келген аудан арқылы өтетін кернеулік векторының ағыны мынаған тең

(2)

Макроскопиялық зарядтарды қарастырғанда олардың дискретті (үздікті) құрылымына көңіл аудармайды да, оларды кеңістіктің әр нүктесінде шектелген тығыздықпен үздіксіз түрде таралады деп есептейді.

Зарядтың сызықтық тығыздығы деп дененің бірлік ұзындығына келетін зарядты атайды: , Кл/м.

Зарядтың беттік тығыздығы деп аудан бірлігіне келетін зарядты атайды: , Кл/м². (16.4)

Зарядтың көлемдік тығыздығы деп дененің бірлік көлеміне келетін зарядты атайды: , Кл/м³

3-Есеп. Ұзындығы 50 см және массасы 480 г жіңішке стержень, ортасынан перпен­дикуляр өткен ось бойымен айналып тұр. Стерженнің инерция моментін табыңыз

Дата добавления: 2014-12-27