І тарау. Физика және астрономия –табиғаты туралы ғылымдар

Өрісті сипаттайтын айрықша шама – электр өрістің кернеулігі деп атап, Е

жүктеу/скачать 0,91 Mb. бет 8/14 Дата 27.05.2022 өлшемі 0,91 Mb. #145271

Бұл бет үшін навигация:

• Е = F/q с .

Өрісті сипаттайтын айрықша шама – электр өрістің кернеулігі деп атап, Е әрпімен таңбалайды. Электр өрісінің кернеулігі деп кулондық күштің өріске енгізілген кез келген нүктелік зарядқа қатынасымен анықталатын физикалық шаманы айтады: Е = F/qс . Халықаралық бірліктер жүйесінде кернеулік Ньютонның кулонға қатынасымен (Н/Кл) өлшенеді. Кулон күшімен бағыттас Е кернеулік векторын электр өрісінің күштік сипаттамасы деп атайды. Электр өрісінің кернеулік векторының бағыты мен шамасы өзгермесе, ондай өріс біртекті (тұрақты) өріс деп аталады. Вакуумдағы нүктелік зарядтың электр өрісінің кернеулігі мына формуладан табылады: Е = F /qс = q /4ε0r2 . Сонымен, вакуумдағы нүктелік зарядтың электр өрісінің кернеулігі өрісті туғызатын зарядтың модуліне тура пропорционал және өріс көзінен кернеулігі анықталатын нүктеге дейінгі арақашықтықтың квадратына кері пропорционал шама болып табылады. Е = Е1 + Е2 + ... + Еn. Мұндай векторлық қосынды электр өрістерінің суперпозиция (қабаттасу) принципі деп аталады. Кернеулігі Е электр өрісіне енгізілген q нүктелік зарядқа да немесе зарядталған кез келген денеге де өріс F = qЕ күшпен әрекет етеді. Осы күштің әрекетінен дене бір орыннан екінші орынға жылжиды. Ендеше, электр өрісі жұмыс істеуге қабілетті өріс болып табылады. Эксперименттік зерттеулер нәтижесінде электр өрісінің мынадай тамаша қасиеті анықталды: біртекті электрстатикалық өрісте зарядтың орын ауыстырғанда істелген жұмыс заряд қозғалысының траекториясына тәуелді емес, тек жолдың бастапқы және соңғы нүктелерінің орналасуларына ғана тәуелді. Мұндай қасиет байқалатын кез келген өріс потенциалдық өріс деп аталады. Ендеше, жердің төңірегіндегі тарту өрісі сияқты зарядтың төңірегіндегі әрекеттесу өрісі де потенциалдық өріс болып табылады. Сондықтан потенциалдық өрістерде атқарылатын жұмыстар да бір-біріне ұқсас формулалармен сипатталады. 7-сыныпта Жердің потенциалдық өрісінде атқарылған А жұмыс потенциалдық энергияның өзгерісіне (айырымына) тең болатынын төмендегі формуламен көрсеткен едік: А = Еп1 – Еп2. Бұл формуладағы Еп1 = mgh1 мен Еп2 = mgh2 шамалары массасы m дененің Жер бетінен h1 және h2 биіктіктегі потенциалдық энергиясы болатынын айтқанбыз. Кернеу деп зарядты орын ауыстырғанда электр өрісінің атқарған жұмысының осы зарядтың модуліне қатынасын айтады: U = А/q. W/q түріндегі қатынастарды өрістің потенциалы деп атап, j әрпімен белгілейді. Өрістің потенциалы деп өріске енгізілген оң бірлік зарядтың потенциалдық энергиясын айтады: φ = W /q. Формуладан көрініп тұрғандай, потенциал өрістің энергетикалық сипаттамасы болып табылады. W1 /q – W2/q түріндегі қатынастар айырымын өрістің 1 және 2-нүктелері арасындағы потенциалдар айырымы немесе кернеу деп атайды. Электр өрісінің екі нүктесі арасындағы (потенциалдар айырымын U = ∆φ немесе ∆φ = φ1 – φ2 таңбаларымен белгілейді. Өрістің потенциалдар айырымы деп бірлік зарядқа келетін өрістің потенциалдық энергиясының өзгерісін айтады: А/q = φ1 – φ2. Халықаралық бірліктер жүйесінде потенциалдар айырымы вольтпен (В) өлшенеді: 1 вольт = 1 джоуль/1 кулон; 1 В = 1 Дж/1 Кл. U = φ1 – φ2 немесе А = q(φ1 – φ2) = qU. Бұдан мынадай қорытынды туындайды: зарядты бір нүктеден екінші нүктеге ауыстырғанда электрстатикалық өрістің атқарған жұмысы осы зарядтың сан шамасын екі нүкте арасындағы потенциалдар айырымына көбейткенге тең. Сонымен, электр өрісі екі физикалық шамамен: электр өрісінің кернеулігімен және потенциалдар айырымымен сипатталады. Электр өрісінің кернеулігі (Е = F/q) – векторлық шама; ол өрістің күштік сипаттамасы болып табылады. Электр өрісінің потенциалдар айырымы (j1 – j2 = А/q) – скалярлық шама; ол өрістің энергетикалық сипаттамасы болып табылады. Қозғалған q заряд 2-нүктеге жеткен кездегі өрістің істеген жұмысын мына формуламен табамыз: А = Fd, мұндағы F = Еq. Бұл формулалардан атқарылған жұмысты өрістің Е кернеулігі арқылы анықтаймыз: А = Еqd. Екінші жағынан, өрістің істеген жұмысы ∆j = j1 – j2 потенциалдар айырымы арқылы да анықталады: А = q (φ1 – φ2) = qU. Жоғарыдағы екі теңдіктің сол жақтары өзара тең. Ендеше, олардың оң жақтары да тең болады: Еqd = q(φ1 – φ2) = qU немесе Е = φ1 – φ2 /d = ∆φ/d =U/d . Конденсатор – аралары диэлектрикпен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйе. Өткізгіштердің пішіндеріне қарай конденсаторлар жазық, цилиндрлік, сфералық деп аталады. Потенциалдар айырымы потенциометрмен өлшенеді. q1/U1 = q2/U2 = q3/U3 = const. Зерттеп отырған нақты конденсаторды сипаттайтын осы тұрақты қатынасты конденсатордың сыйымдылығы деп атайды да, С әрпімен белгілейді. Конденсатордың электр сыйымдылығы деп конденсатор зарядының оның астарлары арасындағы кернеуге (потенциалдар айырымына) қатынасымен анықталатын физикалық шаманы айтады: С = q/U , мұндағы: q – конденсатордың бір астарындағы (өткізгішіндегі) зарядтың абсолют шамасы, U = φ1 – φ2 = ∆φ – астарлар арасындағы кернеу (потенциалдар айырымы). Халықаралық бірліктер жүйесінде конденсатордың электр сыйымдылығы фарадпен (Ф) өлшенеді: 1 фарад = 1 кулон/1 вольт; 1 Ф = 1 Кл/1 В. Кез келген өткізгіштің электр сыйымдылығы деп өткізгіш зарядының оның потенциалына қатынасымен анықталатын физикалық шаманы айтады: С = q /φ . Жазық конденсатордың электр сыйымдылығы оның астарының ауданына және астарлар арасындағы ажыратқыш заттың диэлектриктік өтімділігіне тура пропорционал, ал астарлардың арақашықтығына кері пропорционал: С = εε0S/d , мұндағы: ε – ажыратқыш заттың диэлектриктік өтімділігі (кестелерден табылады); ε0 – электр тұрақтысы; S – бір астардың ауданы; d – астарлардың арақашықтығы. жүктеу/скачать 0,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу: