Электр өрісіндегі өткізгіштер.Электр өрісіндегі диэлектриктер.
Сабақ/ оқу мақсаттары:
Білімділігі – Студенттердің топтық жұмыс түрінде түрлі деңгейдегі электр өрісіндегі өткізгіштер тақырыбы, формула қорыту икемділігі мен дағдыларын қалыптастыру, сыни тұрғыдан ойлауын дамыту.
Потенциалдың вольт (В) деп аталатын СИ бірлігі үшін 1 кулонға тең зарядты шексіздіктен осындай нүктеге алып келгенде 1дж жұмыс істеу қажет болатын потенциалы алынады: 1дж=1к*1 В бұдан 1 В = .
Нүктелік заряд өрістің потенциалы:
Потенциалы болатын өрістің нүктесіндегі зарядтың потенциалдық энергиясы:
Өріс күштерінің зарядқа істеген жұмысы зарядшамасын бастапқы және ақырғы нүктелердегі потенциалдар айырмасына көбейткенге тең:
3
Жаңа сабақты (материалды) түсіндіру
Тақырыбы: Электр өрісіндегі өткізгіштер.Электр өрісіндегі диэлектриктер.
Жоспары:
1.Электр өрісіндегі өткізгіштер.
2.Диэлектриктердегі электр өрісі.
1. Электр өрісіндегі өткізгіштер. Өткізгіштердің электрлік қасиеттері олардағы еркін зарядталған бөлшектердің болуымен сипатталады. Мысалы, металлдарда еркін электрондар болады. Электр өрісіне өткізгішті енгізгенде ондағы еркін зарядтар ығысып, қайта таралып орналасады. Зарядтардың бұл қайта таралып орналасуы өткізгіш ішіндегі электр өрісі нольге тең болғанша жүреді.
Электр өрісіндегі зарядтардың қайта таралып орналасуын электростатикалық индукция құбылысы деп атайды, ал өткізгіш бетінде пайда болатын теңеспеген зарядтарды индукцияланған зарядтар деп атайды.
Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштерде келесі шарттар орындалады:
1. Электр өрісіндегі өткізгіштің ішіндегі электр өрісінің кернеулігі нольге тең, ;
2. Өткізгіш бетіндегі кез келген нүктедегі электр өрісінің кернеулігі өткізгіш бетіне нормаль бағытталады, ;
3. Өткізгіш беті эквипотенциал бет болып табылады;
4. Өткізгіштің ішіндегі кез-келген көлем үшін Остроградский-Гаусс теоремасы келесі түрде жазылады:
;
5. Өткізгіш бетіндегі кез-келген тұйық бет үшін Остроградский-Гаусс теоремасы мына түрде жазылады:
Ығысу векторы өткізгіш бетіндегі еркін зарядтардың беттік тығыздығына тең болады:
екенін ескерсек, өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі өрнегімен анықталады. Мұндағы өткізгішті қоршаған ортаның диэлектриктік өтімділігі.
2. Диэлектриктер - электр өткізбейтін заттар оң зарядтар мен теріс зарядтары тең мөлшерде болып келетін молекулалардан немесе диэлектрик ішінде емін еркін қозғала алмайтын иондардан тұрады.
Сыртқы электр өрісі болмаған кезде оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір-біріне қатысты дәл келуі де немесе ығысқан болуы да мүмкін. Соңғы жағдайда молекула электр дипольге эквивалентті болады да полярлық деп аталады. Полярлық молекуланың меншікті электрлік моменті: Р=ql. Өлшем бірлігі: .
Өріс жоқ болғанда әр таңбалы зарядтардың ауырлық центрлері біріккен, меншікті электрлік моменттерге ие болмайтын молекулалар полюссіз деп аталады. Сыртқы электр өрісінің әсерінен полюссіз молекулалардағы зарядтар бір–бірімен салыстырғанда оң зардтар өріс бағытымен, терістері өріске қарсы ығысады. Рационалданған системада пропорционалдық коэффицентті түрінде жазамыз, мұндағы -электрлік тұрақты, ал -молекуланың полюстену қабілеті. p мен E бағыттары дәл келетіндігін ескере отырып былай жазуға болады: Р = .
Полюсті емес молекуланың полюстену процесі молекуланың оң және теріс зарядтары өз ара серпімді күштермен байланысқандағыдай болады. Сондықтан полюсті емес молекула сыртқы өрісте өзін серпімді диполь сияқты көрсетеді.
Полюстік молекулаға сыртқы өрістің әсері негізінде молекуланы оның электрлік моменті өріс бағыты бойынша орналасатындай бұруға тырысады. Электрлік моменттің шамасына сыртқы өріс іс жүзінде әсер етпейді. Демек, полюстік молекула сыртқы өрісте өзін қатаң диполь ретінде ұстайды.
Дипольдің моменті мынаған тең: .
Диэлектриктердегі өріс.Вакуумда әр аттас зарядталған шексіз екі жазықтық туғызған өрісті қарастыралық. Өріске біртекті диэлектрик пластинканы орналастыратын болсақ, қорытқы өріс мынаған тең болады: Өрістің әсерінен диэлектрик поляризацияланады да оның бетінде тығыздығы байланысқан зарядтар пайда болады. Бұл зарядтар пластинканың ішінде кернеулігі -ге тең болатын біртекті өрісті туғызады. Сондықтан: Өрістің кернеулігі шамасына тең. Бұдан,
.
4
Өтілген сабақты(материалды) бекіту
.
Қосымша сұрақтар мен тест тапсырмаларын орындаймыз.
Төменде көрсетілген заттардың қайсысы артық :
А,Темір Ә,Резеңке Б,Ағаш С,Жібек
Диэлектрикті электростатикалық өріске орналастырып, одан кейін оны екі бөлікке бөлді. Алынған бөліктер қандай?
А,Әр аттас зарядталған Ә,Аттас зарядталған Б,Бейтарап С,Жауап беру мүмкін емес
Вакуумдағы электр өрісінің кернеулігі 20 кН/Кл. Осы өрістің диэлектрлік өтімділігі 2-ге тең керосиндегі кернеулігі қандай ?
