Тақырып: Кіріспе. Электр өрісінің негізгі сипаттамалары

Жоспар:

1. Электр өрісі анықтамасы

2. Электр өрісінің кернеуі

3. Электр өрісінің негізгі сипаттамалары

4. Электр өрісінің потенциалы

Зарядтар тек электрленген денелер жанасқанда ғана емес, сонымен бірге бұл денелер бір-бірінен қашықтықта болған кезде де әрекеттеседі. Қашықтағы электр зарядтарының өзара әрекеттесуі жүзеге асырылатын заттың түрі электр өрісі деп аталады .

Электр өрісі әрқашан электр зарядының айналасында болады және екі сипаттамаға ие: күш (берілген нүктедегі электр өрісінің күші) және энергия (берілген нүктедегі электр өрісінің потенциалы).

Кез келген нүктедегі электр өрісінің E күші өріс осы нүктеде орналасқан бірлік оң нүкте q зарядына әсер ететін F күшімен өлшенеді :

E = F / q.

Электр өрісінің кернеулігі - векторлық шама. Кернеу векторының бағыты күш векторының бағытымен сәйкес келеді F , оң зарядтың берілген нүктесінде әрекет етеді.

Берілген нүктедегі электр өрісінің потенциалы деп осы нүктеде орналасқан бірлік оң нүктелік зарядтың потенциалдық энергиясының мәніне сандық түрде тең шаманы айтады.

Оң зарядталған дененің электр өрісінің нүктелерінің потенциалдары оң және денеден қашықтығына қарай азаяды, ал теріс зарядталған дененің электр өрісінің нүктелерінің потенциалдары теріс және денеден қашық болған сайын артады.

Электрленген өткізгіштің потенциалы оған көбірек электр тогы берілген сайын артады.

Егер электр өрісі кеңістіктің әртүрлі нүктелерінде орналасқан бірнеше зарядтармен жасалса, онда өрістің әрбір нүктесіндегі потенциал осы нүктедегі барлық зарядтардың өрістерінің потенциалдарының алгебралық қосындысына тең болады.

Потенциалдық айырмашылық ( ϕ ₁ - ϕ ₂ ) электр өрісінің екі нүктесі арасындағы кернеу ( U ) деп аталады . Кернеу сандық жағынан бір оң заряд q екі нүктенің арасында қозғалғанда электрлік күштердің әсерінен пайда болатын А жұмысына тең :

U = ϕ ₁ - ϕ ₂ = A / q.

SI жүйесінде бір вольт (1 В) потенциалдар айырымы (бірлік кернеу) ретінде қабылданады - электр өрісінің екі нүктесі арасындағы потенциалдар айырымы, бұл кезде өріс күштері бір кулон электр энергиясын бір нүктеден жылжытады. екіншісі, бір джоульдегі жұмысты орындау.

Егер электр өрісі біркелкі болса, яғни. өрістің барлық нүктелеріндегі қарқындылық шамасы мен бағыты бойынша тұрақты болса, онда өріс күші мен потенциалдар айырмасы арасында байланыс болады:

E = - U / L, мұндағы L - біркелкі электр өрісінің күш сызығының ұзындығы.

SI жүйесінде электр өрісінің күші вольт/метр (В/м) бірліктерімен өлшенеді. 1 В/м – осындай біркелкі электр өрісінің күші, ол үшін 1 м күш сызығының ұштарындағы потенциалдар айырымы 1 В.
Электр зарядтарын қоршап тұрған, оған енгізілген электр зарядтарына әсер ететін күштер көрінетін кеңістік электр өрісі деп аталады .

Электр өрісіндегі заряд өріс жағынан оған әсер ететін күш бағытымен қозғалады. Мұндай зарядтың тыныштық күйі электр өрісінің күшін теңестіретін зарядқа қандай да бір сыртқы (сыртқы) күш әсер еткенде ғана мүмкін болады.

Сыртқы күш пен өріс кернеулігі арасындағы тепе-теңдік бұзылған кезде заряд қайтадан қозғала бастайды. Оның қозғалысының бағыты әрқашан үлкен күштің бағытымен сәйкес келеді.

Түсінікті болу үшін электр өрісі әдетте электр өрісінің күш сызықтары деп аталады. Бұл сызықтар электр өрісінде әрекет ететін күштердің бағытымен сәйкес келеді. Сонымен қатар, сызықтарға перпендикуляр орнатылған аумақтың әрбір 1 см2 үшін олардың саны сәйкес нүктедегі өрістің кернеулігіне пропорционалды болатындай етіп, соншалықты көп сызықтар салу келісілді.

Өріс бағыты шартты түрде берілген өріске орналастырылған оң зарядқа әсер ететін өріс кернеулігінің бағыты ретінде қабылданады. Оң зарядтар оң зарядтармен итеріліп, теріс зарядтарға тартылады. Демек, өріс оң зарядтардан теріс зарядтарға бағытталған.

Күш сызықтарының бағыты сызбаларда көрсеткілер арқылы көрсетілген. Электр өрісінің күш сызықтарының басы мен соңы болатынын, яғни өздігінен тұйықталмайтынын ғылым дәлелдеді. Өрістің қабылданған бағытына сүйене отырып, күш сызықтары оң зарядтардан (оң зарядталған денелер) басталып, теріс зарядтармен аяқталатынын анықтаймыз.

Сурет. 1. Күш сызықтарын қолданатын электр өрісінің кескінінің мысалдары: а - бір оң зарядтың электр өрісі, б - бір теріс зарядтың электр өрісі, в - қарама-қарсы екі зарядтың электр өрісі, d - екі электр өрісі. алымдар сияқты