Электростатикалық өрістегі өткізгіштер. Конденсаторлар

Өткізгіштегі заряд тасушылары қандай да болмасын аз күштің әсерінен қозғала алады. Сондықтан, өткізгіштегі зарядтардың тепе-теңдігін қамтамасыз ету үшін мына екі шарт орындалу қажет:

1. 
   Өткізгіштің ішіндегі кез-келген нүктеде өріс кернеулігі нөлге тең болуы
   

тиіс
E_і 0.

2. 
   Өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі әр нүктеде бетке жүргізілген нормаль бойымен бағытталуы тиіс
   

Зарядталмаған өткізгішті электр өрісіне еңгізгенде заряд тасушылары қозғала бастайды: оң таңбалы тасушылар E векторымен бағыттас қозғалса, теріс таңбалы тасушылар – кері бағытта қозғалады. Соның нәтижесінде

өткізгіштің ұштарында, индукцияланған заряд деп аталатын, таңбалары қарама-қарсы зарядтар пайда болады. Бұл процесс өткізгіштегі зарядтар тепе-теңдігінің (1,2) шарттары орындалғанда ғана тоқтайды.Сыртқы электростатикалық өрістегі өткізгіш зарядтарының қайта таралуы электростатикалық индукция құбылысы деп аталады.
Оқшауланған өткізгіштің потенциалы оның зарядына пропорционал:

17. 
    C .
    

Потенциал мен заряд арасындағы C пропорционалдық коэффициенттін өткізгіштің электр сыйымдылығы деп атайды. Сыйымдылық сан жағынан өткізгіштің потенциалын бір өлшемге арттыру үшін өткізгішке берілетін зарядқа тең:

Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі - фарад (Ф): 1Кл заряд берілгенде потенциалын 1 В-қа өзгертетін оқшауланған өткізгіштің сыйымдылығы 1Ф-қа тең деп алынады.

C		q		4 0R.
		q
		4 0 R

Өлшемдері шамалы және қоршаған денелермен салыстырғанда потенциалы азғантай болғанымен, өздерінде едәуір зарядты жинақтай алатын құрылғыны конденсатор деп атайды. Конденсатор бірінен-бірі диэлектрик қабатымен бөлінген қос өткізгіштен (астарлардан) тұрады. Өріс конденсатордың ішінде ғана жинақталады, ал кернеулік сызықтары оның бір астарларынан басталып екіншісінде аяқталады.

мұндағы q – астарлардың біреуіндегі заряд, _{1 2} - конденсатор астарларының арасындағы потенциалдар айырмасы.

• 
  
  
• 
  ₀
  

қатынасын диэлектриктің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі деп атайды.

1. 
   Жазық конденсатордың сыйымдылығы
   

C0		q			S			0 S	,
	12							d
						d
					0

ал диэлектрикпен толтырылған жазық конденсатордың сыйымдылығы

3. 
   0 ^S _. d
   

2. 
   Цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығы
   

C0			q					l						2		l
															0			,
		1		2					ln	r				ln	r
										2					2
										r1					r1
							2 0

ал диэлектрикпен толтырылған цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығы

ln

3. 
   Сфералық конденсатордың сыйымдылығы
   

C0				q							q							4 0				,
			1		2			q			1			1				1		1
								4						r						r
									0	r							r
											1		2					1		2

C		4 0
		1		1	.
				r
	r
		1		2

1. 
   Конденсаторларды параллель жалғау ^CCi
   

1. 
   1
   

0. 
   ⁿ 1
   
1. 
   Конденсаторларды тізбектей жалғау _СCi ._i1
   

Тыныштық күйдегі n заряд үшін нүктелік зарядтар жүйесінің өзара әрекеттесу энергиясы

1 <sup>n

W</sup>p _{2 i 1} ^qi i ,

мұндағы _i – жүйенің i -ші зарядынан басқа, барлық зарядтарының q_i заряды орналасқан нүктедегі тудыратын потенциалы:

Wp	1		qU	q2		CU 2
							.
						2
	2			2C

Wp

q2

q 2

Fx

x

.

2

0 S

x

x

2 0 S

		CU 2			0	SU 2			0	U			2		0	E 2
Wp													Sd				V ,
					2d										2
	2						2			d

Әр нүктедегі электр өрісі энергиясының тығыздығын біле тұра, кез келген V көлеміндегі электр өрісінің энергиясын табуға болады:

13. 
    лекция.
    

Электр зарядтарының реттелген (бағытталған) қозғалысы электр тогы деп аталады. Электр тогы пайда болуы үшін екі қажетті шарттың орындалуы тиіс:

1. 
   қарастырылып отырған денеде токтың еркін тасушыларының, яғни бүкіл дене шегінде қозғала алатын зарядталған бөлшектердің бар болуы;
   

2. 
   дененің ішінде электр өрісінің бар болуы.
   

Токтың бағыты ретінде шартты түрде оң зарядтардың қозғалыс бағыты алынған.

Ток күші I – бірлік уақыт ішінде өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін электр зарядымен анықталатын физикалық шама:

Егер токтың күші және бағыты уақытқа орай өзгермесе, мұндай ток тұрақты деп аталады. Тұрақты ток үшін

Ток күшінің өлшем бірлігі – ампер (А).

dS dt _.
Тоқтың тығыздығы зарядтардың реттелген қозғалысының (дрейфінің) v жылдамдығына байланысты:

j qn v



,