Электростатика
Бөгде күштер. Электр қозғаушы күш
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
| Бөгде күштер. Электр қозғаушы күш. Электр тогының пайда болуы және өмір сүруі үшін қажетті шарттар :
1). Реттеліп қозғалуға қабілетті еркін ток таситын –зарядталған бөлшектердің болуы. 2). Энергия толтырылып отыратын қандайда бір электр өрісінің болуы. Егер тізбекте тек электростатикалық өрістің әсері болса, онда тасушылардың бұлай орын ауыстыруы нәтижесінде барлық нүктедегі потенциалдар теңеседі де, электр өрісі жоғалады. Тұрақты токтың өмір сүруі үшін тізбекте тегі электростатикалық емес күштің есебінен потенциалдар айырымын тудыруға қабілетті және ұстап тұратын қондырғы керек. Мұндай қондырғыны ток көзі деп атайды. Тегі электростатикалық емес, ток көзі тарапынан зарядқа әсер ететін күшті бөгде күш деп атайды. Бөгде күштің сандық сипаты бөгде күштің өрісі және оның оң бірлік зарядқа әсер ететін бөгде күштермен анықталатын кернеулігі Еб болып табылады. Бөгде күштің табиғаты әр түрлі болуы мүмкін. Мысалы гальваникалық элементке ол электродтар мен электролиттердің арасындағы химиялық реакцияның энергиясы есебінен пайда болады, генераторда генератор роторының айналуының механикалық энергиясы есебінен, күн батареясында фотон энергиясының есебінен т.б. пайда болады. Электр тізбегіндегі ток көзінің ролі, гидравликалық жүйедегі сұйықтың ағынының ұсталып тұруы үшін керекті насостың қызметі сияқты. Бөгде күштердің әсерінен ток көзі ішінде электр өрісінің бағытына қарсы электр зарядтары қозғалады, соның әсерінен тізбек ұштарында потенциалдар айырымы ұсталып тұрып, тізбекпен тұрақты ток жүреді. Сонымен осы уақытқа дейін біз өткізгіште жүріп тұратын тұрақты ток алу үшін оның ұштарында потенциалдар айырымы белгілі бір ток көздері арқылы жүзгеге асыруға болатынын айттық.. Олай болса, осы ток көзінің роліне және оның негізгі сипаттамаларына тоқталайық. 2-сурет 3-сурет Кез келген ток көзінің ішкі кедергісі (r) болады. Ток көзінің екі полюсі болады, оның жоғарғы потенциалы оң, төмендегі потенциалы теріс деп аталады. Осы полюстердің арасында потенциалдар айырымы болады. Сонда ток көздерінің полюстеріндегі кернеу (2 – сурет): (19) Әдетте, электр өрісі өткізгіште потенциалдың кемуі жағына қарай бағытталған ток туғызады. Электр кернеуінің бағыты да осы потенциалдың кему жағына бағытталады. Егер ток көзінің ішінде электрлік кернеуліктен басқа ешқандай әсер болмаса, онда зарядтар қозғалысы оң полюстен теріс полюске бағытталып, ішкі кедергі арқылы ток жүрер еді де, потенциалдары теңескеннен кейін токтың жүруі тоқтар еді. Ал шын мәнінде ток көзі сыртқы тізбекке қосылмағандықтан, оның кернеуі ұзақ сақталады, сөйтіп онда ешқандай ток болмайды. Өйткені біз сөз етіп отырған ток көзінде өзінің табиғаты жөнінен электростатикалық күштерден басқа күштер, яғни бөгде күштер деп аталатын күштер бар. Сондықтан тізбекке қосылмаған ток көзінде электр өрісі осы бөгде күштермен теңесіп тұрады. Сөйтіп электр өрісі күштерінің оң заряды q оң полюстен теріс полюске тасымалдау жұмысы А шама жағынан бөгде күштердің тең де, бағыты жағынан қарама-қарсы болады (3-сурет). Зарядтарды тасымалдау жұмысын жасайтын бөгде күштерді, әдетте электр қозғаушы күштер (э. қ. к.) деп атайды. Сонымен ток көздерін э.қ.к көздері дейді де, оны әрпімен белгілейді. =A∕q (20) Э. қ. к. өлшемі кернеу (потенциал) өлшеміндей, яғни 1 Кл зарядты тасымалдау үшін істелетін жұмыс 1 Дж болатын э.қ.к өлшеміне 1 В алынады: 1В=1Дж/1Кл. q зарядына әсер ететін бөгде күшті келесі түрде жазса болады:, мұндағы Е' – бөгде күштің өріс кернеулігі. Тұйық тізбек бойындағы зарядқа әсер етуші бөгде күштің жұмысы: (21) Жұмыстың осы мәнін q заряд шамасына бөлсек, әсер етуші э.қ.к.: (22) Сөйтіп, тұйықталған тізбектегі әсер етуші э.қ.к. бөгде күштер өрісінің кернеулік векторының циркуляциясы ретінде анықталуы мүмкін. Зарядқа бөгде күштерден басқа электростатикалық өріс күші де әсер етеді. Демек, тізбектің әрбір нүктесіндегі зарядқа әсер ететін қорытқы күш: F=F+F=q(Е+Еб) Ал осы күштің тізбектің l бөлігіндегі жұмысы: (23) Тұйық тізбек үшін электрстатикалық күштің жұмысы нөлге тең, сондықтан А=q жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|