Сабақтың басында “История электричества” филь- мін көру.
сабақтың ортасы 30 мин
Ньютон механикасындағы дененің гравитациялық массасы сияқты, электродинамикада заряд тұжы- рымдамасы — негізгі тұжырымдама. Электр заря- ды — бөлшектердің немесе денелердің қасиеттерінің электромагниттік күш әсеріне енуін сипаттайтын физикалық өлшем. Электр заряды q немесе Q әріптерімен белгіленеді. Барлық белгілі тәжірибелік фактілердің жиынтығы келесі қорытындыларды жасауға мүмкіндік береді.
Оң және теріс деп шартты түрде аталатын екі түрлі электр заряды бар. Зарядтар бір денеден екіншісіне (мысалы, тікелей байланыс кезінде) берілуі мүмкін. Дене массасына қарағанда электрлік заряды нақты дененің бөлінбес бөлшегі болып табылады.
Аттас зарядтар тебіледі, әр аттас зарядтар тарты- лады. Бұл сондай-ақ электромагниттік күштер мен гравитациялық күштер арасындағы негізгі айырмашылықты көрсетеді. Табиғаттың негізгі заңдарының бірі болып – тәжірибемен анықталған электрлік зарядтың сақталу заңы болып табылады. Оқшауланған жүйеде барлық зарядтардың алгеб- ралық қосындысы тұрақты:
q1 + q2 + q3 + ... + qn = const.
Заманауи тұрғыдан заряд тасымалдаушылар болып қарапайым бөлшектер болып табылады. Барлық қарапайым денелер оң зарядталған про- тондар, теріс зарядталған электрондар және бей- тарап бөлшектер — нейтронды қамтитын атом- дардан тұрады. Протондар мен нейтрондар атом ядроларының бір бөлігі болып табылады, электрон- дар атомдардың электрон қабығын құрайды. Протон мен электронның электр зарядтары модуль бойынша е қарапайым зарядтармен бірдей және тең.
Бейтарап атомда ядродағы протон саны қабықтағы электрондардың санына тең. Бұл сан атом нөмірі деп аталады. Заттың атомы бір немесе бірнеше электрон- нан айырылып қалуы, болмаса қосымша электронды алуы мүмкін. Мұндай жағдайларда бейтарап атом
оң немесе теріс зарядталған ионға айналады.
Қарапайым зарядтардың бүтін санынан тұрағанда ғана заряд бір денеден екіншісіне ауыса алады. Осы- лайша, дененің электр заряды — дискретті мәнге ие: q = ne, n = 1, 2, 3…
Көптеген тәжірбелер негізінде Кулон заңы тұжырым- далды.
Қозғалыссыз зарядтардың өзара әсерлесу күштері заряд модульдері өнімі бойынша тікелей пропор- ционалды және олардың арасындағы қашықтыққа
кері пропорционалды: F
k q1
q2 .
r2
Өзара әсерлесетін күштер Ньютонның үшінші заңына бағынады.
Қозғалыссыз электрлік зарядтардың өзара байла- нысын электростатикалық немесе кулондық байла- ныс деп атайды. Кулондық байланысты оқытатын электродинамиканың бөлімін электростатика деп атайды.
Кулон заңы нүктелік зарядталған денелер үшін тиімді. Егер зарядталған денелердің мөлшері олар- дың арасындағы қашықтыққа қарағанда әлдеқайда аз болған жағдайда Кулонның заңы орындалады. Кулон заңындағы k коэффициенті бірліктер жүйе- сінің таңдауына байланысты болады. Халықаралық бірліктер жүйесінде зарядтық өлшем бірлігі — ку- лон (Кл).
Кулон — 1с ішінде 1А күші бар өткізгіш көлденең қимасы арқылы өтетін заряд. Ток күші (ампер) бірлігі ұзындық, уақыт және масса өлшем бірлік- терімен бірге негізгі өлшем бірлік болып табылады. k коэффициентін ХБ жүйесінде келесі түрде жазы-
лады: k 1 4 0 о
, мұндағы = 8,85·10–12Кл2/(Н·м2) –
электр тұрақтысы.
ХБ жүйесінде заряд e мынаған тең: e 1,6·10–19 Кл. Кулондық өзара әсерлесу күштері суперпозициялар принципіне бағынады.
Егер зарядталған дене бірнеше зарядталған дене- лермен бір мезгілде өзара әсерлессе, онда осы де- неге әсер ететін қорытқы күш осы дененің барлық басқа жүктелген денелерінен келетін күштердің векторлық қосындысына тең.
Төмендегі суретінде суперпозициялар принципін үш зарядталған дененің электрстатикалық өзара әсерлесу мысалымен түсіндіріледі.
Барлық денелерде берілген (тіркелген) зарядтар- ды бөлу кезінде кез келген екі дене арасындағы электростатикалық өзара әсерлесу күші басқа зарядталған денелердің болуына байланысты емес екенін суперпозиция принципінде бағынады.
