Лекциялар жинағы Физика 1 бөлімі бойынша 050704 мамандығының қазақ бөлімінде сырттай оқитын студенттерге арналған



жүктеу/скачать 2,93 Mb.
бет20/27
Дата21.10.2019
өлшемі2,93 Mb.
#50323
түріЛекция
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   27
Байланысты:
Лекция Физика 1-каз


Газдарды сұйылту
Газдарды сұйылту үшін төмендегі әдістер пайдаланылады:

  1. Джоуль-Томсон эффектісі. 2. Газдың сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқаруы. 3. Сұйықтарды буландыру

Джоуль-Томсон эффектісі арқылы газды суыту алғаш рет Линде машинасында жүзеге асырылды.



Суретте К –компрессор, Х – суытқыш, ТО – жылу алмастыратын камера, Др


– дроссель, СД – Дьюар ыдысы (термос).



  1. лекция


ЭЛЕКТРОСТАТИКА
11.1 Электростатика. Электостатикалық өрістің кернеулігі мен потенциалы.
Табиғатта электр зарядының екі ғана түрі бар: оң (теріге ысқыланған шыныдағы) және теріс таңбалы (жүнге ысқыланған эбониттегі). Электр заряды дискретті, яғни кез-келген денедегі заряд e 1.6 10 19 Кл элементар электр зарядының бүтін еселігі болып табылады:
q Ne ,
мұндағы N бүтін сан.
Оң және теріс элементар зарядын тасушы элементар бөлшектер – протон ( mp 1.67 10 27 кг) және электрон ( me 9.11 10 31 кг).
Әр түрлі таңбалы зарядтар бір-бірін жойады. Зарядталудың кез келген процесі зарядтың ажырауы арқылы жүзеге асады. Соның нәтижесінде

денелердің біреуінде (дененің бір бөлігінде) артық оң заряд, ал екіншісінде (дененің басқа бөлігінде) – артық теріс заряд пайда болады.



Зарядтың сақталу заңы: тұйық жүйедегі электр зарядтарының алгебралық қосындысы өзгермейді.
Электр заряды – релятивистік-инвариантты шама.
Нүктелік заряд деп әрекеттесетін басқа зарядталған денеге дейінгі ара қашықтықпен салыстырғанда өлшемдері әлде-қайда кіші болатын зарядталған денені атайды.
Кулон заңы: екі тыныштық күйдегі нүктелік зарядтың F өзара әсерлесу күші зарядтардың q1 және q2 шамаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың r ара қашықтығының квадратына кері пропорционал:


  1. k q1q2 . r 2

Күш өзара әрекеттесетін зарядтарды жалғайтын түзудің бойымен



бағытталады.




















































Кулон заңының векторлық түрі:


























































q1q2




r12


































F

k





































r 2




r ,































12


















































































мұндағы F




- q зарядтың

q

2

зарядқа әсер етуші күші,

r

- q зарядты q

2

12

1


































12

1







зарядпен жалғайтын радиус-вектор.

























1







СИ бірліктер жүйесінде пропорционалдық коэффициент k

,










мұндағы 0

8.85 10 12 Ф/м – электр тұрақтысы. Сонда







4 0


































F

1




q1q2





















































































4 0




r 2 .























































Жақыннан әсер етуші теорияға сәйкес оқшауланған денелердің арасындағы күштік өзара әсерлесулер денелерді қоршайтын кейбір ортаның бар болуы арқасында ғана таралады. Күштік өзара әсерлесулер сол ортаның бір бөлігінен екіншісіне бірте-бірте шектелген жылдамдықпен таралады. Тыныштық күйдегі зарядтардың арасындағы әсер етуші күштердің пайда болуын және берілуін түсіндіру үшін электростатикалық өріс ұғымы еңгізіледі. Электростатикалық өріс тыныштық күйдегі зарядтардың өзара әрекеттесуін қамтамасыз ететін материяның ерекше түрі болып табылады.
Электростатикалық өрістің негізгі касиеттері:

  1. электростатикалық өріс кез келген электр зарядының айналасында пайда болады,




  1. сол өрісте орналасқан кез келген басқа зарядқа белгілі күш әсер етеді.

Электростатикалық өрістің күштік сипаттамасы ретінде берілген нүктедегі электр өрісінің кернеулік векторы алынады:
F E q0 ,

мұндағы F - өрістің сол нүктесінде орналасқан сыншы q0 зарядқа әсер етуші


күш.
Вакуумдегі нүктелік заряд өрісінің кернеулігі:
1




q




r




1

E



















немесе E




4 0




r

2




r

4 0

















q

r 2 .


Электр өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі – В/м.
Электр өрістерінің суперпозиция принципі: зарядтар жүйесінің өріс кернеулігі жүйеге кіретін жеке зарядтардың өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең:
n

  1. Ei .




    1. 1

Егер q нүктелік зарядтың электростатикалық өрісінде 1-ші нүктеден 2-шіге


күштік сызықтың бойымен басқа q0 нүктелік заряд орын ауыстырса, зарядқа әсер етуші күш жұмыс атқарады.
dr элементар орын ауыстыруындағы F күшінің атқаратын жұмысы








1




qq

0




dA Fdr

Fdr










dr

4 0




r 2










.

Сонда q0 зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы атқарылатын




r2

qq0

r 2



















qq0










dr




1










A12 dA










qq0


































4

0

r 2

4

0

r

r

r




r










1




2




1







1



























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:

A12 Wp1 Wp2 .
Демек, q зарядының электр өрісінде орналасқан q0 зарядының иеленетін потенциалдық энергиясы:


Wp




1




qq0

const

4 0




r










.

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


Wp

1




qq0
















4 0




r .










Өрістің берілген нүктесіндегі өріс потенциалы деп аталатын
Wp
q0

скалярлық шама, E кернеулік векторымен қоса, электр өрісін сипаттау үшін пайдаланылады. Сонда q0 зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы электростатикалық өріс күштерінің атқаратын жұмысын мына түрде жазуға болады



A12 Wp1 Wp 2 q0 1 2 .
Электростатикалық өрістің 1 және 2 нүктелерінің потенциалдар айырмасы бірлік оң зарядты 1-ші нүктеден 2-шіге орын ауыстырғандағы өріс күштерінің атқаратын жұмысына тең:
1 2 A12


q0 .
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:


n

1




n

qi




i










4




ri .

i 1

0 i 1

Электростатикалық өрісте электр зарядын кез-келген L тұйық контур бойымен орын ауыстырғандағы атқарылатын жұмыс нөлге тең:

dA 0


  1. .

Егер сыншы заряд q0 1Кл тең болса, онда


EdlEl dl 0
L L .
Электростатикалық өрістің кернеулік векторының кез келген тұйық контур бойымен алынған циркуляциясы нөлге тең.

Электростатикалық өріс кернеулігі мен потенциал арасындағы байланыс мына теңдеумен өрнектеледі:












E grad немесе E




i




j




k .
















x

y

z












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.


  1. 2 Электростатикалық өрістерді есептеу


Кернеулік сызықтары деп әр нүктесінде жүргізілген жанамалары өрістің сол нүктесіндегі E кернеулік векторымен бағыттас болатындай етіп жүргізілген сызықтарды атайды. Кернеулік сызықтарын оларға перпендикуляр орналасқан бірлік бет арқылы өтетін сызықтар саны сол жердегі өріс кернеулігінің E модуліне тең (немесе пропорционал) болатындай қоюлықпен жүргізеді. Электростатикалық өрістің кернеулік сызықтары зарадтан басталып шексіздікке кетеді (оң заряд үшін), немесе, шексіздіктен келіп зарядта аяқталады (теріс заряд үшін).
Егер өрістің кез келген нүктесінде кернеулік векторының модулі және
бағыты бірдей болса E const , ондай өріс біртекті деп аталады. Біртекті өрістің кернеулік сызықтары біркелкі қоюлықпен жүргізілген өзара параллель сызықтар болып табылады.
Кернулігі E біртекті электр өрісінде орналасқан S жазық бет арқылы өтетін кернеулік векторының ағыны деп
N ES cos En S ES
скалярлық шаманы атайды. Мұндағы - кернеулік E векторымен бетке
жүргізілген n нормаль арасындағы бұрыш, En - E векторының n нормальға түсірілген проекциясы.
Біртекті емес өрісте орналасқан кез-келген аудан арқылы өтетін кернеулік векторының ағыны мынаған тең

N En dS EdS
S S

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:

dq

dl , Кл/м.

Зарядтың беттік тығыздығы деп аудан бірлігіне келетін зарядты атайды:
dq , Кл/м2. dS

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

жүктеу/скачать 2,93 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   27



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет