Гравитациялык және электрстатикалық өрістерді салыстыру

Негізгі сипаттамалар	Өріс түрлері
	Гравитациялық	Электрстатикалық
Өзара әсерлесу нысаналары	Барлық денелер және бөлшектер	Зарядталған денелер және бөлшектер
Күш формуласы
Кернеулік
Потенциалдар айырымы
Дене мен зарядтың орын ауыстырудағы жұмысы
Тұйықталған траек-ториядағы жұмыс	0	0

7-кесте

Ілгерілмелі қозғалыс	Айналмалы козғалыс	Электрмагниттік шамалар
Ығысу x	Бұрыштық ығысу	Зарядq
Жылдамдық	Бұрыштық үдеу	Токтың өзгеріс жылдамдығы q
Үдеу	Бұрыштық үдеу	Токтың өзгеріс жылдамдығы
Масса m	Инерция моменті j	Индуктивтік L
Созылу кезіндегі қатаңдық k	Айналу кезіндегі қатаңдық k	Электр сыйымдылығының кері шамасы
Күш F	Күш моменті M	Кернеу U
Сұйықтың үйкеліс коэффициенті	Сұйықтық үйкеліс коэффициенті r	Кедергі R
Импульс m∙v	Импульс моменті j∙	Магнит индукция ағыны Li
Жұмыс dA=F∙x’dt	Жұмыс dA=M∙dt	Жұмыс dA=U∙q’dt
Қуат P=F∙x’	Қуат P=M∙’	Қуат P=U∙’
Кинетикалық энергия	Кинетикалық энергия	Магнит өрісінің энергиясы
Потенциалдық энергия	Потенциалдық энергия	Электр өрісінің энергиясы
Еркін тербелістің периоды	Еркін тербелістің периоды	Еркін тербелістің периоды
Толқындық кедергі	Толқындық кедергі	Толқындық кедергі

3. 
   Электрдинамика бұл электрлік зарядталған денелердің немесе бөлшектердің арасында өзара әсер туғызатын материяның ерекше бір түрінің, электрмагниттік өрістің сырын ашатын заңдылықтармен қасиеттері туралы ғылым.
   

Электр заряды өзгермейді, абсолютті бар және санақ жүйесін таңдауға байланысты емес. Қазіргі кезде бұл экспериментте дәделденген. Атомдар мен молекулалардың электрлік бейтарап екендігі бізге мәлім. Атом қабықшасындағы электронның және ядродағы заряд шамалары бір-біріне тең, таңбалары қарама-қарсы, ал электрондар мен ядроның қозғалыстары мүлдем басқаша. Химиялық реакция кезінде атом қабықшаларындағы электрондардьщ қозғалысы өзгереді. Егерде заряд бөлшектің қозғалыс жылдамдығына байланысты болса, онда химиялық реакция кезінде артық заряд шамасы пайда болып табылар еді.

Электр заряды ұғымын талдағанда, электрон туралы қарастырылып, оның теріс зарядты, әрі одан ары бөлінбейтін ең кіші бөлігі ретінде алынады.

Зарядтың бөлінгіштігі мен дискреттілігін көрсеткенде электрон ұғымы енгізіледі. Зарядтың бөлінгіштігін негізгі мектептің 8 сыныбыңца оқушылар зарядталған денеден зарядталмаған екінші денеге бөлініп зарядталуынан біледі. Бұл тәжірибелер қарапайым әрі оны оқушылар жақсы түсінеді.

Электр зарядының дискреттілігі Иоффе және Милликен тәжірибелерінде дәлелденеді, бірақта бүл тәжірибені мектепте көрсетуге мүмкіндік жоқ. Ғылымда Иоффе және Милликен тәжірибесі жоқ. Зарядтың дискреттілігін Иоффе металл тозаңын, ал Милликен май тамшысын алып зарядталған конденсатор астарларындағы электр өрісінде қозғалысын микроскоп арқылы зерттеп, зарядтың бөліну шегі бар екенін, зарядтың дискреттілігінанықтайды.

Иоффе тәжірибесіиде зарядтың секірмелі түрде өзгеретінін, яғни

дискреттілігін дәлелдейді.

Ал, Милликен тәжірибесінде элементар зарядтың бар екенін, оныңшамасын (е =1,6∙10^-19 Кл) электронның зарядын анықтайды. Компьютерде көбінесе Милликен тәжірибесінің үлгісі жасалады.

Жалпы алғанда әр нүктедегі электрмагниттік өріс алты шамамен

сипатталады ( және векторларының координат остеріне проекциялары): Е_х, Е_у, Е_z ,В_x,В_y, В_z, бұлардың араларында өзара байланыс бар. Заттағы электрмагнитгік өріс үшін тағы да екі вектор:

- электрлік ығысу (электрлік индукция), - магнит өрісінің кернеулілігі қолданылады. Өрісклассификациясы 1.4-сұлбадакелтірілген.

1.4 -сұлба

Жоғары сынып оқушыларына Максвеллдің идеясын қазіргі кезге сәйкес түсінуге оңай түрде жеткізу қажет. Электрмагниттік өріс -дегеніміз зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуінен болатын материяның ерекше бір формасы. Оқушыларға негізгі мектеп бөлімінен белгілі, электр және магнит өрістері, осы электрмагниттік өрістің жеке жағдайлардағы білінуі болып табылатынын жеткізу керек.

Электр және магнит өрістерінің бір-бірімен байланысын оқушыларға электрмагниттік индукция құбылысын мысалға алып түсіндіруге болады.

Электрмагниттік өрісті электр зарядына әсері арқылы анықтауға болады. Қозғалыстағы зарядқа электр және магнит өрісі тарапынан күш әсер етеді эм = э+м (бұл күш Лоренц күші деп аталады). Тыныштықтағы зарядқа электрмагниттік өрістің тек электрлік құраушы күші ғана әсер етеді. Бұл жағдайда эм=э. Демек электрмагниттік өрісте орналасқан нүктелік зарядқа әсер ететін векторы - арқылы анықталады.

Электрмагниттік өрістің магниттік құраушысының күштіксипаттамасы магнит индукциясының векторы - болып табылады. Магнит өрісі тек қозғалыстағы зарядқа әсер етеді. Қозғалыстағы зарядқа электрмагниттік өрістің электрлік құраушысы да әсер етеді.

Электрмагниттік өрістің зарядқа әсер ететін күштік сипатгамасынан басқа да қасиеттері бар (белгілі энергия қоры бар, инерттік және гравитациялық массасы және т.б.). Кейбір қасиеттері затқа ұқсаса, басқа өрістерден айыруға болатан айырмашылығы да бар. Электрмагниттік өрістің қатысуымен өтетін барлық процестерде келесі негізгі заңдылықтар: импульстың сақталу заңы және импульс моментінің сақталу заңы; электр зарядының сақталу заңы (электрмагниттік өріске ғана тән заң); масса және энергияның өзара байланыс заңы орындалады.

Зат және өріске қатысты сақталу заңдарының орындалуы олардың ішкі бірлігін көрсетеді. Материяның бұл екі түрінің ортақ белгілерібар:

1) зат және өріс материяның екі түрі біздің санамызға байланыссызөмір сүреді;

2) заттың және өрістің энергиясы бар;

3) оларға толқындық және корпускулалық қасиет тән;

4) өрісте өтетін барлық процестер негізгі сақталу заңдарына бағынады;

5) затжәне өріс бір-біріне әсер ете алады. Мысалы, өріс заттың қасиетін өзгертеді (поляризация, магниттелу), ал зат өріске әсер етеді (диэлектрлік және магниттік өтімділіктер);

6) затпен өрістің бір-біріне айналуы (фотонның есесінен электрон-позитрон жұбының пайда болуы және керісінше процесте электрон-позитрон бірігіп екі гамма кванты түзіледі).

Бірақта электрмагнитгік өріс пен затты ажырататын да қасиеттербар:

1) заттан тұратын нысаналар бір-бірімен тікелей әсерлесе ашайды, әсерлесу бөлшек-өріс-бөлшек сұлбасы арқылы жүреді. Кернеулік үлкен болғанда, өрістің өзара әсерлесетінін қазіргі кездегі теория түсіндіріп, эксперимент дәлелдеп отыр;

2) затқа қарағанда өрістің белгілі бір тарау аймағын көрсету мүмкін емес;

3) белгілі аймақта бір мезгілде екі зат болды мүмкін емес, ал белгілі бір аймақта бірнеше өрістер бола алады;

4) затпен салыстырғанда өрістің энергиясының, тығыздығының, массасының шамасы өте аз;

5) заттың тыныштық массасы бар, ал фотонның (электрмагнитгік өрістің кванты) тыныштық массасы нольге тең;

6) зат бөлшектері вакуумдағы жарық жылдамдығынаназ, кез-келген жылдамдықпен қозғала алады, ал электрмагниттік өріс үшін күшті гравитациялық өріс жоқ болса екі жыддамдық: стационар өріс үшін нольге тең де, еркін өріс (электрмагниттік өріс) үшін жарық жылдамдығына тең болады;

7) өріс затпен салыстырғанда санақ жүйесі бола алмайды, себебі оның тарау жылдамдығы қозғалыстағы және тыныныштықтағы нысана үшін тұрақты шама болып табылады.

Электрмагниттік өрісті шартты түрде еркін және байланысқан деп бөледі. Байланысқан өріс бүл электр зарядынан бөліп алуға болмайтын өріс, ал еркін өріс зарядтан бөлініп кеңістікте электрмагниттік толқын ретінде тарайтын өріс.

Қорытындысындаэлектрдинамикадакелесікүштерқарастырылады:

1. Тыныштықтағызарядтардыңөзараәссрлесукүші

(вакуум үшін); ол центрлік күштерге жатады, әрізарядтардың арақашықтығына байланысты, ал жылдамдығына тәуелді емес.

2. Токтың магнит тілшесіне әсер күші (Эрстед тәжірибесі), ол тек әсерлесетін нысаналардың ара қашықтығына ғана емес, ток күшіне, сондай-ақ ток күшінің өзі зарядқа және оның қозғалыс жылдамдығына да байланысты болады.

3. Тоғы бар екі параллель өткізгіштердің өзара әсерлесу күші, ол центрлік күш емес. Бұл күш өткізгіштегі ток күшіне (демек зарядқа және оның қозғалыс жылдамдығына) және олардың ара қашықтығына кері пропорционал болады.

4. Қозғалыстағы зарядқа магнит өрісі тарапынан әсер ететін күш. Ол заряд шамасына және заряд жылдамдығына байланысты, бірақта центрлік күш емес.

Көріп отырсыздар, электрдинамикада тек қана арақашықтыққа байланысты өзгеретін күштер ғана емес, таңдап алған санақ жүйесіндегі зарядтың қозғалыс жылдамдығына да байланысты өзгеретін күштер қарастырылады. Оқушылардың алған білімдерін жалпылап жүйеге түсіру үшін 10-кестені пайдалануға болады.

Негізгі ұғымдарға және сұрақтарға ғылыми талдау жасай отырып, қазіргі кездегі "Элсктрдинамика" физика ғылымында релятивистік бөліміне жатады. Әдетте релятивистік эффектілер нысананың жылдамдығы жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен()қозғалған кезде білінеді. Бірақ-та релятивистік эффектілер электрдинамикада жылдамдығы болғанда да қарастырылады.

	Күш атауы	Күш нені сипаттайды	Күштің матема-тикалық өрнегі	Күш бағыты
Іргелі күштер	Кулон күші (электро-статикалық)	Электр зарядының электростатикалық өзара әсерлесуі
	Электр күші	Нүктелік электр заряды	F=dE
	Лоренц күші	Қозғалыстағы электр зарядына магнит өрісінің әсері
	Ампер күші	Тоғы бар өткізгішке магнит өрісінің әсері

Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар

1. "Электрдинамика" бөлімінің құрылымын көрсетіңіз

2. "Электрдинамика" бөлімінің ерекшеліктерін айтып беріңіз

3."Электрдинамика" бөліміндегі негізгі ұғымдарға ғылыми-әдістемелік талдау жасаңыз.

Қарастырылатын сұрақтар (дәріс жоспары):

1. 
   «Электромагниттік өріс» ұғымын қалыптастыру
   
2. 
   «Электромагниттік тербелістер» ұғымын қалыптастыру
   
3. 
   «Электромагнитік толқындар» ұғымдарын меңгерту әдістемесі