1. Диэлектриктегі электростатикалық өріс. Электр өрісіндегі диполь. Поляризацияланғыштық. Ығысу векторы, диэлектриктер өтімділік
жүктеу/скачать 2,69 Mb.
|
1. Диэлектриктегі электростатикалы ріс. Электр рісіндегі дипо
- Бұл бет үшін навигация:
- 22 ЕМТИХАН БИЛЕТІ
| Ығысу тогы
Максвелл айнымалы электр өрісі электр тогы секілді магнит өрісінің көзі болады деп болжай келе, толық ток заңын толықтырды[1]. Айнымалы электр өрісінің «магниттік әсерінің» сандық түрде сипаттау үшін ығысу тогы деген ұғым енгізілді. Тұрақты ток тізбегінде конденсатор үзіліс болып табылады, ал айнымалы токтың мұндай тізбекте өтетіндігі белгілі. Тізбектің барлық тізбектей жалғанған элементерінде де өткізгіштік квазистационар ток күші бірдей болады. Конденсаторда электрондардың қозғалысымен байланысты өткізгіштік токтың болуы мүмкін емес, себебі конденсатор астарларының арасы диэлектрикпен толтырылған. Бұдан шығатын қорытынды, конденсаторда өткізгіштік токты тұйықтайтын қандай да бір процесс өтеді, бұл – ығысу тогы. Айнымалы ток тізбегінде (2.1 суретті қара) конденсатор астарлары 2.1 Сурет арасында кернеулігі электр өрісі бар. Бұл формулада - астардағы зарядтың беттік тығыздығы, - астарлар арасындағы заттың диэлектрік өтімділігі. Заряды және пластиналардың ауданы конденсатор астарлары арасындағы электр ығысуы . Тізбектегі ток күші , бұдан , (2.4) яғни конденсатор астарлары арасындағы электр ығысуының өзгеру жылдамдығы тізбектегі токты тұйықтайтын процесс болып табылады. Онда астарлар арасындағы кеңістіктегі ығысу тогының тығыздығы Максвелдің теориясына сәйкес (екінші тұжырымы), ығысу тогы өткізгіштік ток сияқты құйынды магнит өрісінің көзі болып табылады ( 2.1 суретті қара). Максвелдің екінші теңдеуін мына түрде жазуға болады , (2.6) мұндағы - толық ток тығыздығы. (2.6) теңдеу электромагниттік өріске ойша енгізілген кез-келген қозғалмайтын тұйық контур бойынша алынған магнит өрісінің кернеулік векторының циркуляциясы беттен өтетін өткізгіштік және ығысу токтарының алгебралық қосындысына тең болатынын көрсетеді. Жұмыс, физикада – күштің сан шамасы мен бағытына және оның түсу нүктесінің орын ауыстыруына тәуелді күш әсерінің өлшемі. Күштің жұмысы деп те аталады. Егер күштің (F) сан шамасы мен бағыты тұрақты, ал дененің орын ауыстыруы (M0M1) түзу сызықты болса (1-сурет), онда Жұмыс (А) мынаған тең: A=FҺsҺ Һcosa, мұндағы a – күштің бағыты мен дененің орын ауыстыруы арасындағы бұрыш, ал s=M0M1. Егер a<90° болса, күштің Ж-ы оң, 180°a>90° болса күштің Жұмысы теріс, ал a=90° болғанда (яғни күштің бағыты дененің орын ауыстыруына перпендикуляр) күштің Жұмысы нөлге тең (A=0) делінеді. Жұмыстың Бірліктердің халықаралық жүйесіндегі (СИ) өлшеу бірлігі – джоуль. Жұмыстың бұдан да басқа эрг (1 эрг=10–7Дж) және килограмм-күш-метр (1 кгкҺм=9,81 Дж) сияқты өлшеу бірліктері бар. Күштің Жұмысын жалпы түрде есептеу үшін элементар жұмыс (dA) деген ұғым ендіріледі: dA=FҺdsҺcosa, мұндағы ds – дененің элементар орын ауыстыруы, a – күштің бағыты мен сол күштің түсу нүктесінің траекториясына жүргізілген жанамасы (нүктенің орын ауыстыру бағытымен бағыттас) арасындағы бұрыш (2-сурет). Бұл жағдайда декарттық координаттар жүйесіндегі элементар Жұмыс былайша өрнектеледі: dA=Fxdx+Fydy+Fz dz (1) мұндағы Fx, Fy, Fz – күштің координат осьтеріндегі проекциялары, x, y, z – күштің түскен нүктелерінің координаттары. Ал жалпыланған координаттардағы элементар Жұмыс былайша өрнектеледі: dA = (2) мұндағы qі – жалпыланған координаттар, Qі – жалпыланған күштер. Қозғалмайтын осі бар денеге әсер ететін күштердің Жұмысы: dA=Mzdj, мұндағы Mz – z айналу осімен салыстырғандағы моменттердің қосындысы, j – бұрылу бұрышы. Айнымалы тоқ тізбегіндегі бөлінетін қуат.Қуаттың лездік мәні кернеу мен тоқтың лездік мәндерінің көбейтіндісіне тең болады. P(t)= UI= (1) Тригонометриялық қатынасты пайдаланып бұл формуланы P(t)= ( 𝟂tcos𝞿 + sin𝟂tcos𝟂tsin ) түрінде жазамыз.Практикалық мәні бар шама қуаттың тербеліс периоды ішіндігі орташа қуат.(cos2 𝟂t)= ½, (sin 𝟂tcos𝟂t)=0 екендіктерін ескере отырып (P)= /2 cos 𝞿 (2) деп аламыз.Бұл өрнекті, егер векторлық диаграммадан =RIm болатындығын ескерсек, басқа түрде келтіруге болады.Сондықтан (P)= ½ (3) Дәл осындай қуатты I=Im/ ,U=Um/ (4) шамалары тоқ пен кернеудің әсерлік мәндері деп аталады.Барлық ампирметрлер мен вольтметрлер тоқ кернеудің әсерлік мәндері бойынша градуирленген.Қуаттың орташа мәнің (2) өрнегі тоқ пен кернеудің әсерлік мәндері арқылы (P)=Uicos𝞿 (5) болып жазылады, мұндағы cos𝞿 көбейткіш қуат коэффициенті деп аталады.Сонымен тізбекте бөлінетін қуат тек кернеу мен тоқ күшіне ғана тәуелді емес,сонымен қатар тоқ пен кернеу арасындағы фазалар ығысуына да тәуелді болады екен. 2. Абрам Федорович Иоффе мен Роберт Милликен элементар бөлшектердің бар екенін және олардың зарядын тәжірибе жүзінде анықтады. Ғалымдар тәжірибені мына қондырғымен жүргізді. Суретте қондырғының схемасы берілген. Ауасы жоғарғы вакуумға дейін сорылған, жабық ыдыста екі металл пластина орналасқан. А камерасынан О тесік арқылы мырыш ұнтағын жібереді. Бұл ұнтақтарды микроскоп арқылы бақлап отырған. Мырыштың ұнтағы теріс зарядталған деп жорамалдайық, ауырлық күшінің әсерінен ол төмен түседі. Бірақ ұнтақты ауырлық күшіне қарамай ауада ұстап тұраламыз деді Иоффе, егер пластиналарды оң және теріс етіп зарядтап қойсақ. Бұл жағдайда зарядталған пластиналар арасындағы мырыш ұнтағына ауырлық күшімен қатар электр күшіде әсер етеді. Егер ауырлық күші электр күшіне тең болса, онда ұнтақ тепетеңдік қалпында ауада қалықтап тұрады. Тепетеңдік қалпында тұрған мырыш ұнтағына ультракүлгін сәулемен әсер еткенде, оның заряды азайып, ол құлай бастайды. Себебі ұнтаққа әсер етіп тұрған электр күші азайды. Бұл процесті бірнеше рет қайталап ғалым мынадай қорытындыға келеді: ұнтақ заряды үнемі екі зарядқа кеміп отырған. Соңында ұнтақ заряды зат бөлігімен кетеді. Бұдан табиғатта ең кіші одан әрі бөлінбейтін заряд шығады. Ол электрон. Ағылшын ғалымы Роберт Милликен тәжірибені май тамшыларымен жүргізді. Ол май тамшыларының электр өрісінде қозғалыс жылдамдығын өлшей келе, электрон зарядын анықтай білді. Фотоэффект — заттан электромагниттік сәуленің әсерінен электрондардың ш ығу құбылысы. Фотоэффектіні 1887 ж. неміс ғалымы Г. Герц ашқан. Жарық фотондарының жұтылуынан электрондар сәулеленетін денеден сыртқа, вакуумға шығатын Фотоэффект сыртқы Фотоэффект деп аталады. Металл емес қатты денеде (шалаөткізгіште, диэлектрикте) Фотоэффект бірқалыпты емес заряд тасымалдаушылардың пайда болуына әкеледі. Бүл жағдайда шалаөткізгіштердің және диэлектриктердің өткізгіштігі өзгереді (өседі) немесе фазааралық шекараларда (мысалы, р-п өткелінде) фотоэлектр қозғаушы күші (фотоЭҚК) пайда болады. Бұл құбылыс ішкі Фотоэффект деп аталады. Фотоэффект негізінде жұмыс істейтін шалаөткізгіш аспаптар (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор және т.б) электрондық техникада жиі қолданылады. Екі түрлі шалаөткізгіштердің немесе шалаөткізгіш пен металл беттері түйіскен жерге (сыртқы электр өрісі жоқ болған жағдайда) жарық түскенде электр қозғауыш күшінің (фото ЭҚК) пайда болуы вентильдік фотоэффект (ішкі фотоэффектің бір түрі) құбылысы деп аталады. Вентильдік фотоэффект күн энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіру үшін күн батареяларында қолданылады. № 22 ЕМТИХАН БИЛЕТІ жүктеу/скачать 2,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|