Г г ъ 7 ъ Қазақстан республикасы бшім және ғылым министрлігі павлодар мемлекеттпс педагогичкалық институты қ.Қ. Қайырбаев жалпы физика курсы оқулық


§1.  Элекгр  өрісіндегі  зарядтардың  қозгалысы.  Электр  тогы



Pdf көрінісі
бет22/26
Дата10.01.2017
өлшемі8,69 Mb.
#1554
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   26
§1.  Элекгр  өрісіндегі  зарядтардың  қозгалысы.  Электр  тогы. 
Тізбектін бөлігі үш ін Ом заны.  Өткізгіш тің кедергісі.
Электр  тогы  зарядталған  белш ектердің  орнын  ауыстыруынан 
пайда  болады.  Егер  өткізгіште  электр  өрісін  тудыратын  болсақ,  онда 
заряд  тасуш ы  бөлшектер  реттелген  қозғалыска  келеді.  Оң  зарядтар 
өткізгішке  бағытгас,  теріс  зарядтар  оған  қарама-қарсы  қозғалады. 
Сонда,  электр  тогы  деп-  зарядтардың  реттелғен  қозғалысын  айтады. 
Оны  ток  күшімен  сипаттайды.  Ток  күші  деп-  қарастырылган  бет 
арқылы  бірлік уақытта өтетін  заряд  мөлшеріне тең скалярлық  шаманы 
айтады.
Егер  ёі  уақытта  сія  заряд  мөлшері  тасылатын  болса,  онда  ток 
күші  анықтамасы  бойынша мынаған тең болады:
(100)
аі
Электр 
тогы 
оң 
заряд 
тасушылардың 
да, 
теріс 
заряд 
тасуш ылардың  да  қозғалысы 
әсерінен болуы 
мүмкін. Токтың
бағытына  оң  зарядты  тасуш ылардың  орын  ауыстырғандағы  бағытын 
алады.  Электр  тогы  өзі  өткен  бет  бойынша  біркелкі  таралмауы  да 
мүмкін.  Сондықтан  электр  тогын  ток  тыгы здыгы нын  векторы   
арқылы  да  сипаттауға  болады.  Бүл  вектор  сан  жағынан  берілген 
нүктедегі  заряд  тасуш ылардың  бағытына  перпендикуляр  <18  аудан 
арқылы  өткен  ск  тоқ  күшінің,  осы  ауданға  қатынасына  тең  шаманы 
айтады,
' - § •  
(101)
у  векторының  багытына 
оң  зарядты тасуш ылардың 
ретті
қозгалысының жылдамдық векторының бағыты  апынады.
Ө ткізгіштің  эрбір  нүктесіндегі  ток  тығыздығының  векторын 
біле  отырып,  кез-келген  5  беттен  өткен  і  ток  күшін  былай  табуға 
болады:
' -  
(
1 0 2
)
$
Уақытқа  байланысты  өзгермейтін  токты  түрақты  ток  деп 
атайды.  Тұрақты  емес  ток  үшін  і  белгісін  қолданамыз.  Тұрақты  ток 
күшін  I  әрпімен  белгілейміз,
1 = 1 .  
(103)
Ток күшінің өлшем бірлігі -  Ампер.
[/] = 
І А м п е р  
[а ]
XX. ТА РА У . Т Ұ Р А Қ Т Ы   Т О К
256



Ю і
  3  10 
С Г С Э

а
------------------------
врші
-  _
 з  ю ’ СГСЭ  - ток  күшінщ бірлігі.
1с 
Ісек
(104)
Енді,  ең  алдымен  бірінші  текті  өткізгіш тегі  ток  күбылысын 
қарастырайық.  Бірінші  текті  өткізгіш терге  металлдар  жатады.
Өткізгіш  ішінде  ток,  оның  ішінде  потенциалдары  эр  түрлі  облыстар 
болса  ғана  болады.  Сонда  пайда  болған  ток  өткізгіш   бөліктерінің 
потенциалдары  теңгерілгенге  дейін  ғана  жүреді.  Егер  өткізгіш 
бөліктерінің  үштарындағы  V,  -  У2  тұракты  болып  түрса,  онда  осы 
бөлікте  гана  түрақты  ток  жүріп  түрады.  Біртекті  еткізгіш   бөлігінде 
агатын  ток  күші  /,  Омның  тэж ірибе  жүзінде  тағайындаған  заңы 
бойынша, осы  өткізгішке түсірілген кернеуге пропорционал болады.
! і - - .  
(105)
Тосын  күштер  әсер  етпейтін  өткізгіш  біртекті  өткізгіш  деп
аталады.  Бүл  жағдайда  біздің  байкауымызша,    кернеуі  өткізгіштің 
үштарьшдағы 
Қ
  -  К2  потенциалдар айырмасына тең болады.
(105)-  өрнектегі  К  өткізгіштің  электрлік  кедергісі  деп  аталады. 
Кедергінің  бірлігіне кернеуі  1  Вольт  болғанда,  бойымен  1 Ампер  ток
өтетін 
өткізгіштің кедергісіне  тең  шама  Ом  алынады. Гаусс  жүйе-
сіндегі
СГСЭкғда,пНРтп
І С Г С Э ^ ^ ,   - 9   Ю"Ом. 
(106)
Өткізгіш  кедергісі  өткізгіштің  материалына,  формасына  жэне 
өлшеміне байланысты.  Біртекті  цилиндр тэрізді  өткізгіш үшін
* - р | -  
(Ю7)
мүндагы,  С-өткізгіштің үзындыгы;
8
-оның көлденең кимасының ауданы; 
р -өткізгіштің меншікті  электрлік кедергісі.
Егер  С=1,  8=1  болса,  онда К = р .  БХЖ  жүйесінде  р - н ы ң   өлшем 
бірлігі -   Ю м  м.
[ р ]- 
1 ° м   ^
  .
257

§2.  Тосын  күштер  және  электр  қозгаушы  күш.  Ом  занынык 
дифференциалды к түрі.
Егер  еткізгіш те электр өрісін туғызсақ ж эне оны  сақтауға эрекет 
жасамасақ,  онда  заряд тасуш ьш ардық  қозғалысы  өткізгіш  бойындағы 
өрістің тоқтауына эсер етеді. Демек, ток жүрмейді.
Токты 
үзақ
V  > V
уақыт  үс-тап  түру  үшін 
1
 
1
токты  та-сыған  зарядтарды 
г '
өткіз-гіштің  потенциалы  аз 
^ '
үш ы-нан  оның  потенциалы 
-------- _ © ----------
жо-ғары 
үш ына 
үздіксіз
беріп  түруы  қажет.  Басқаша 
-с>-р?т
ай-тқанда  зарядтар  үздіксіз  түйық  жолмен  қозғалатындай  етіп, 
зарядтарды  шыр  айналдырып  түруымыз  қажет.  Электростатикалық 
өрістің  Е  векторының  (ЗО)-өрнек  бойынша  циркуляциясы  нольге  тең. 
Сондықтан  түйық  тізбекте  оң  зарядтардың  потенциалдың  азаю 
жагына  қарай  бағыттала  қозғалған  учаскесімен  қатар,  оң  зарядтардын 
потенциалдың  өсу  бағытына  қарай,  яғни  электростатикалық  өріс 
күшіне  қарсы,  (30-суретте  пунктирмен  көрсетілгендей)  қозғалатын 
учаскесі  болу  керек.  Осы  учаскедегі  заряд  тасушылардың  орын 
ауыстыруы  тосы н  күштер  деп  аталатын,  электростатикалық  емес 
тектегі  күштің әсерінен  болады.  Сөйтіп, тоқты үстап түру үшін  немесе 
тізбектің  барлық  бойына,  не  оның  жеке  учаскесіне  әсер  ететін  тосын 
күш  қажет.  Тосын  күштерді,  олардың  тізбектегі  зарядтардың  орын 
ауыстырғанда жасаған жүмысы арқылы сипаттауга болады.
Тізбекте  немесе  оның  учаскесіне  эсер  ететін  бір  өлшем  оң 
зарядқа келетін тосын  күштердің жүмысына тең  шама,  электр  қозгау- 
шы күші деп аталады да оны  е  әрпімен белгілейді.
Демек,  <у  зарядына  тосын  күштердің  істеген  жүмысы  А  болса, 
жоғарыда айтылган анықтама бойынша
£  = - .  
(108) 
я
(108)-өрнекпен  (37)-өрнекті  салыстырудан  электр  қозғаушы 
күштің  өлшемі  потенциалдың  елш емімен  бірдей  екендігін  көреміз.  ц 
зарядына эсер ететін тосын күшті  / т  м ына түрде жазуға болады:
/ ,   -  Е'я
Е '-   тосын  күш  өрісінің  кернеулігі  деп  аталады.  Түйық  тізбек 
бойынш а я  зарядқа істеген тосын күштің жүмысы
А=  / т,сі1 = Ч  Е]Ш.
258

Осы  жұмысты  ц  зарядка  бөліп  тізбекке  әсер  ететін  электр 
қозғаушы  күшті былай табамыз:
Е -   Е ',а . 
(109)
Сөйтіп  тұйы қ тізбектегі  эсер  етуші  электр  қозғаушы  күш  тосын 
күштер  өрісінін  кернеулік  векторының 
Е ’
  циркуляциясы  ретінде 
анықталуы  мүмкін.  Сонда  1—*2 учаскесі үшін
2
Е п  
-  
Е \ Л .
 
(110)
і
Тосын  күштерден  басқа,  зарядқа  электростатикалық  өріс  күші 
әсер етеді;
/
е
  ш   я Е   ■
Сондықтан  тізбектің  эрбір  нүктесіндегі  зарядка  әсер  ететін 
қорытқы  күш:
? - 7 я + ? е - Я  
е
\
е
  . 
(
111
)
Осы  күштердің тізбектің  1—♦ 2 учаскесінде істеген жүмысы
А п = Я  
ЕІ<Л + ч  Е,<11-ч(Еп  + ?(К ,-Г 2)). 
(112)

1
Түйық  тізбек  үшін  электростатикалық  күштің  жүмысы  нольге 
тең,  ендеше
А - ЧЕ .
Сондықтан,  бірлік  оң  зарядты  орын  ауыстырғанда  сан  жағынан 
электростатикалық  және  тосын  күштердің  жүмысына  тең  шама, 
кернеудің түсуі  немесе жай  ғана тізбектің осы  бөлігіндегі  кернеуі деп 
аталады да, Іі  эрпімен белгіленеді. Сонда (1 12)-өрнек бойынша
1/п - Һ - Е  + (У,-У2). 
(113)
я
Егер тосын 
күштер  болмаған  кезде  кернеу потенциалдар
айырмасына тең болады.
Енді  Ом  занын 
днфференцналдык 
түрде  жазуды  қара- 
стырайық. 
Ол  үшін 
ойша  өткізгіштің  ішін- 
дегі 
қандай 
да  бір
нүктесінің  айналасынан 
жасаушылары  мен  бе- 
рілген  нүктеде  токтың 
тығыздық 
векторына
параллель болып  келетін элементарлық көлем  алайық (31-сурет).

Цилиндрдің  көлденең  қимасы  арқылы  күші 
шамасындағы 
ток етеді.  Цилиндрге түсірілген  кернеу  ЕМ  шамасына тең.  Мұндагы  Е 
берілген  орындағы  өріс  кернеулігі.  Сонда  (107)-ориек  бойынша 
цилиндрдің  кедергісі
я - е “ .
<18
Осы  мэндерді (105)-өрнекке қойсақ
/<18-—   Е<1(
'  
рМ
Әрбір  нүктеде  заряд  тасушылар 
Е 
векторына  бағыттас 
қозғалады.  Сонда  ]  және  Е  векторларының багытгары бірдей болады. 
Сейтіп жоғарыдағы теңцеуді былай жазуға болады:
' і - ~ Е - а Е .  
(114)
Р
с т - —- 
электр  өткізгіш тік  коэффициенті 
немесе 
мате-
Р
риялдыц  өткізгіш тігі  деп  атапады.  Осы  (114)  формуланы  Ом 
заңының дифференциалды к өрнегі деп аталады.
§3.  Электр  козгаушы  күші  бар  түйы к  тізбек  үшін  Ом  заны 
(Біртекті  емес тізбек учаскесіне арналган Ом  зацы).
(105)-  өрнек  түрінде  Ом  заңы  біртекті 
»  и  >  о)
тізбек  учаскесі  үшін  яғни,  электр  қозғаушы
күші  эсер  етпейтін  тізбек  үшін  орынды. 
32-сурет
Электр  қозғаушы  күші  бар  түйы қ  тізбек
үшін,  Ом  заңының  өрнегін  алу  үш ін  энергияның  сақталу  заңына 
сүйенеміз.Учаскенің  үштарындағы  потенциалдар  айырмасы  V,  -  Уг 
болсын (32-сурет).
Учаскеге  эсер  ететін  электр  қозғаушы  күшін  Еп  деп  белгілейік. 
Белгілі бір  бағытта  ток  пен  электр қозғаушы күшін  алгебралық шама 
ретінде  қарастыруга  болады.  Стрелкамен  бағыттас  токты  оң  деп,  ал 
оған  қарама-қарсы  токты  теріс  деп  есептейміз.  Осы  сияқты  электр 
қозгаушы  күштерді  де  солай  есептейік.  Егер  тізбектің  учаскесін  қү- 
райтын  өткізгіштер  қозгалмайтын  болса,  онда ток  өткізгішті  қыздыру 
нәтижесінен  гана  жүреді.  Сондықтан,  зарядтарды  тасымалдайтын 
барлық  күштердің,  ягни  электростатикалық  жэне  тосын  күштердің 
істейтін  жүмысы,  өткізгіш  қызған  кездегі  бөлініп  шыгатын  жылуға 
тең.
260

<ІІ  уақыт  ішінде  өткізгіштен  Лц = Ыі  заряд  өтеді.  Сонда  (112)  - 
өрнек бойынша осы зарядты тасымалдауга кеткен  жұмыс:
ал  сіі уакыт аралыгында  бөлініп  шыгатын жылу:
<1<2- І 2ІЫі -  т(Ыі) -  ІМц
Сонда
<ІА-сІ<2  болгандықтан  І К -  Еп + (У,  - У 2). 
(115)
Осыдан 
,  _ (у> - уг) + Еп  _ 
(116)
/?
Осы  (115)  жэне  (116)  формулалары 
тізбектің  біртекті  емес 
учаскесіне арналған Ом заңын өрнектейді.
Еп  = 0  болганда (105)  теңдеуге ұксас,  V,  -  V,  болса, тұйы қ тізбек 
үшін Ом  заңын былай  жазамыз.
/ - 1 .  
(117)
Мұндағы  Е  - тізбекке эсер ететін электр қозгаушы күші
К- 
тізбектің 
барлық 
бөлігіндегі 
кедергінің
қосындысы.
Сыртқы  күштердің  барында  Ом  заңының  (1 14)-өрнегінің 
дифференциал түрі  былай жазылады:
] - а   Ё + Т   . 
(118)
*
§4.Тұракгы  тоқтын  жұмысы  мен  куаты.  Джоуль-Ленц  зацы 
және  оныц днфференциалдык түрі.
Өткізгіштің  бойымен  ток  жүргенде  өткізгіш  кызады  да  жылу 
бөлініп  шығатындығы  белгілі.  Осы  жылудың  бөлінуі  зарядтардың 
тасылуымен  жэне  сондай-ақ,  осы  зарядты  тасуға  кететін  электр 
күшінің жұмысымен  байпанысты.
Ө гкізгіштің  кимасынан  I  уақы т  ішінде  ц  заряд  ағып  етеді  дейік. 
Сонда,
д -  Іі  ( /  -тұрақты).
Осы  ^  заряд  өткізгіш  бойымен  орын  ауыстырғанда  I  уақыт 
ішінде  қандай  да  бір  V,  -  У2  потенциалдар  айырмасын  өтеді.  Сонда 
электростатикалық  күштер  (29)-өрнекке  сэйкес  мынадай  жұмыс 
істейді;
А - ч(У,-Уг) .І і ( У , - У г) - І 2Кі 
(119)
261

Өріс  күштерінің  жүмысы  (119)  -өрнектегі  токты  көбейтпейді, 
тек  қана  өткізгішті  жы лытуга  кетеді,  А = б   Ом  заңына  сәйкес,  ягни
(105)-ернекті  пайдаланып
А-<2 = І 2Кі( Дж). 
(120)
Бнді  өткізгіш тен  бөлініп  шыгатын  жы лудын  сан  мәнін 
есептеп  шыгарайык. 1=1 А   болғанда, ал К =ІОм,  1=1  сек,  А = д  = 
1
 Дж. 
Расында д а  1  секунд ішінде  1  Ампер ток жүргенде  1  Кулонга тең, ягни
3  10
9СГСЭ  бірлікке  тең  электр  мөлшері  тасымалданады.  Егер  осы 
электр  мөлшері,  потенциалдар  айырмасы  1В  болатын  екі  нүктенің 
арасында тасымалданатын  болса,  онда  істелетін жүмыс
А = 3  10
9
  — эрг = 10
7
 эрг = \Д ж .
300

Джоуль = 0,24  каллорияға  эквивалентті  екені  бізге  белгілі. 
Сондықтан берілген жылу  мөлшері үшін
б= .0,24/2Л/(кал). 
(121)
Егер  тоқ  күші  уақытқа  байланысты  өзгереді  десек,  (ток  күші 
түрақгы емес болса), онда (
1 2 0
)-өрнекті  былай  жазуга болады:
е - ' л »
2
л .  
(
1 2 2
)
0
Сонымен  (120),  (121),  (122)  формулалары  Джоуль-Ленц  заңын 
өрнектейді. 
Енді  жылу 
қуатынын  тыгыздыгы  деген 
үғым 
енгізейік. Оны былай белгілейтін боламыз  №.
Ж ылу  куатынын  тыгыздыгы  №  деп  бірлік  уақыт  ішінде 
өткізгіштің  бірлік  көлемінде  бөлінетін  жылу  санымен  өлшенетін 
шаманы  айтады.
Ұзындығы  Д£,  көлдеңен  қимасы 
8
  цилиндр  тэріздес  өткізгішті 
алатын болсақ,  онда
ЗМі
(
1 2 0
)-өрнекті  пайдаланып:
/ 2Л
V/
  -------- ,

яғни  я  = р —  = ——   және  — -   /  болғандықтан

а   3 
3
* - - / -
0
2. 
(123)
сг
Осы  өрнекті  },  Е,  р, а   араларындагы  катыстарды  сипат- 
тайтын  (114) өрнекті  пайдаланып  мына түрге  келтіруге болады:
и> =  = аЕ1. 
(124)
262

Осы  (123)  және  (124)  өрнектері  дифференциал  түрдегі  Джоуль- 
Ленц заңын өрнектейді.
§5. Тармақталган тізбек.  Кирхгоф  заны.
( 1 15)-формуламен  өрнектелген  Омның  толыктырылған  заңы 
кандай  да  бір  тізбекті  есептеуге  мүмкіндік  береді.  Сөйтсе  де  тармак- 
талган  тізбектерді  тікелей  есептеу  киынға  согады.  Егер  Кирхгоф 
берген  екі  теңдеулер  жүйесін  пайдалансак  әлгі  қиындық  едәуір  жеңіл- 
денеді.
Тармақталган  тізбек  -   оның  бөліктерінде 
жүретін  ток 
күштерімен, 
бөліктердің 
кедер- 
гілерімен  және  осы  бөліктерге  тіркелген  электр 
козгаушы  күштерімен  сипатталады.  Осы  шамалар 
бір-біріне  байланысты  да  олардың  біреуі  арқылы 
басқаларын  табуга  болады.  Кирхгоф  заңдарын 
жеке-жеке  карастырайык.  М үндай  заңдар  екеу.
Олардың  біріншісі  тізбек  түйініне  арналған.  Түйін 
деп  екіден  көп  өткізгіштер  жинактапатыи  нүктені 
айтады.  (33-суретгің 
0
 нүктесі).
Түйінге  карай  ағып  келе  жатқан  токты  бір  таңбамен  +  немесе 
ал  түйіннен  шыгатын  токты  баска  таңбамен,  керісінше  -   жэне  +  деп 
санайтын  боламыз.
Сонымен  Кирхгофтын бірінш і  заңы:
Түйінге  жинақталган  ток  күштерінің  алгебралық  қосындысы 
нольге тең.
/*  - 0 .  
(125)
ЗЗ-сури
263

(125)-теңдеуді  тізбектің  әрбір    түйіні  үшін  жазуға  болады. 
Бірақта  тәуелсіз  тек N-1  тендігі  ғана,  ал  Л'-ші  осының  садцары  болып 
табылады.  Берілген тармақталған тізбектің  ішінен ойш а қалауымызша 
бір  тұйық  контур  бөліп  аламыз  (мына  34-суреттегі  1,  2,  3,  4,  1 
контуры).  Енді  орағыту  бағытын  тандап  алу  керек,  яғни  контурды 
айналып  ету  бағыты.  Мысалы,  34-суретте  көрсетілгендей  сагат тілінің 
оң бағыты жэне контурдың эрбір тармакталған учаскелеріне Ом заңын 
пайдаланамыз, ягни,
/,/?,  = К , - Ғ 2+£,
І 2К2 - У 2 - Ү 3+е2
І , К , - У , - У 4+е,
Осы  өрнектерді  қоссақ,  потенциалдар  қысқарады  д а  мынадай 
тендеу  аламыз:
І кЯк  -  
ек 
(126)
осы (126) ернекпен  Кирхгофтың екінші заңы өрнектеледі.
(126) 
теңдеуі  берілген  тар- 
мақталған  тізбектен  ойша  бөліп 
алған  барлық  тұйық  контурлар  үш- 
ін  құрылуы  керек.  Бірақ  тэуелсіз 
тендеулерді  баска контурларды бір- 
бірімен  бетгестіру  арқылы  алуға 
болмайтын  контурлар  үшін  құруға 
болады.  М ысалы,  35-суретте  кес- 
кінделген  тізбек  үшін  үш  тендеу 
құруға болады.
1)  1-2-3-6-1
2)  3-4-5-6-3
3)  1-2-3-4-5-6-1
Соңғы  контур  бірінші  жэне  екінші  контурды  беттестірудің 
салдарынан  алынады.  Демек,  көрсетілген  теңцеу  тэуелсіз  болмайды. 
Тэуелсіз теңцеулер  қатарына осы  үш  теңцеудің  кез  келген  екеуін  ғана 
алу  керек.  Кирхгофтың  екінші  ережесініц  тендеуін  құрғанда  ток  пен 
электр  қозғаушы  күшіне  токтың  айналып  өтуіндегі  тандап  алынған 
бағытпен сәйкес  келетін таңбаны есептеу  керек.
Кирхгофтың  бірінші  жэне  екінші  ережелеріне  сэйкес  кұрылған 
тәуелсіз  тендеулердің  саны  тармакталған тізбектерден  өтетін  эр  түрлі 
токтардың санына тең  болады  екен.  Сондықтан,  егер электр  қозғаушы 
күші  жэне  барлық  тармақталмаган  учаскелердің  кедергілері  берілсе, 
онда  барлық  токтарды  есептейтін  боламыз.  35-суретте  кескінделген 
тармақталған  тізбекті  есептеудегі  мынадай  мысалдарды  қарастыра-
һ  
4
---
---
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
-
Е
3
II
<
ч
=   2  
Ом
= 4  
Ом
1
+
0
0
II

нІ
4
:  і
3 5 - с у р е т
264

йық.  М ына  суреттегі  К„  К2,  К„  £,, 
е „
 
/ 2
  -  берілген.  Ал  /,,  /,, 
е 2
  табу 
керек.  Тізбекте  екі  түйін  бар  3  және 
6
.  Одан  3  ток  өтеді  /,,  / 2,  /, .  
Сондықтан  3  тәуелсіз  теңдеулер  болуы  керек.  Ток  бағытгары  суретте 
стрелкамен  көрсетілгендей  болсын. Сонда 3-түйін үшін,
0
Ал, 
6
 түйіні үшін  / , - / 2 + / ,   = 0  
(*)
Бүл  теңдеулер  тэуелсіз,  осы  теңдеулердің  біреуінің  таңбасын 
қарама-қарсыға 
өзгертсек 
екіншісін 
алуға 
болады, 
сондықтан 
келешекте  осылардың  біріншісін  алатын  боламыз.  Келесі  түйіндер 
үшін 
1

2
 - 3 - 
6
 
- 1
  контуры үшін
-/,Я ,  - І 2К2  - - е ,   - е 2 
3-4-5-6-3  контуры үшін  /,/?,  + І 2К2  - е , + е 2 
(**)
35-суретте  көрсетілген  шамаларды  (*)  жэне  (**)  теңдеулеріне 
қойып, төмендегідей түрде жазуға болады.
- / ,   + 1 - / , - 0 ,  
/ , + / , - + 1 ,  
/ , - ! - / ,
- 2 / , - 4  + £2 - - 8 ,  
- 2 1 ,   + е г - - 4 ,
 
- 2 /,  +3/,  = -3
3/,  + 4 -  £2  -  5, 
3/,  -  £2  -  1.
Осыларды шешіп  мына өрнектерді табамыз:
-  2/,  + 3(і -  /,) -  - 3 , 
- 2 1 ,
  + 3 -3 /,  = -3 , 
- 5 / , - 6 .
Осыдан  /,  -
1
,
2
а  екендігін  кореміз.  Қалған  белгісіздерді  былай 
табамыз: 

/,  = 1 - / ,   =-0,2
а ,  
е г
  - 3 / , - 1 - - 0 , 6 - 1 - - 1 , 6 в .
Біз 
£ 2
  = -
1
,
6
в  теріс  мэнін  алдық.  М үның  өзі 
е г
  бағытының  35- 
суретге  кескінделгендегідей  бағытпен  карама-карсы  алыну  керек 
екенін  керсетеді.  Сондай-ақ  /,  ток  суретте  көрсетілгендегідей  3-4 
бағыты  мен емес, оған қарама-қарсы бағытта ағады.
265

XXI. 
ТАРАУ.  ҚАТТЫ ДЕН ЕЛ ЕРДІҢ ЭЛЕКТР 
ӨТКІЗГІШ ТІГІ
§1. 
М еталдардагы 
токты 
тасуш ылардын 
табигаты. 
Папалекси 
ж зне 
М андельш там, 
Стюарт 
және 
Толмен 
тәжірибелері.
М еталдардағы  токты  тасушылардың  табиғатын  аныктау  үшін 
біркатар тәжірибелер жасапынған.  Солардың бірі  1901  жылы  жасалған 
Рикке  тэжірибесі.  Бүл  тәжірибе  бойынша  мыс-аплюминий-мыс  үш 
цилиндрді  біріктіріп  өткізғіш  жасап  бір  жыл  бойы  үздіксіз  ток 
жүрғенде  осы  уакыт  ішін  де  цилиндр  аркылы  3,5* 10б  Кл-ға тең  заряд 
өткенде  осы  цилиндрдің  сапмағында  ешқандай  өзғеріс  болмаған, 
түйіскен  жерінде  бір  металдың  екінші  метапға откендігі  байкалмаған, 
ешқандай  химиялык  өзгеріс  болмаған.  Рикке  тәжірибесінің  нэтижесі 
металдағы  зарядтарды  тасымалдаушы  атом  мен  молекулалар  емес, 
барлык  металдардың 
қүрамына  кіретін 
қандай  да  бір  басқа 
бөлшектермен  жүзеге  асатындығын дәлелдеді.
Мүндай  бөлшек  1897  жылы  Томсон  ашқан  электрондар болды. 
М еталдардагы  токты  тасуш ылардың  электрондар  екендігін  дәлелдеу 
үшін  осы  ток  тасуш ылардың  танбасы  мен  меншікті  зарядынын 
шамасын  анықтау  керек.  Осындай  мақсатпен  қойылган  тәжірибелер 
мынандай  пікірлерге  негізделген.
Егер  металда  оңай  арапасатын  зарядталған  бөлшектер  болса, 
онда  метал  өткізгіштерді  тежеген  кезде  бүл  бөлшектер біршама уакыт 
инерциясы  бойынша  қозғала  беруге  тиіс.  Осының  нәтижесінде 
өткізгіште  ток  импульсы  пайда  болады  да  қандай  да  бір  заряд 
тасылатын  болады.
Ө ткізгіш  ең  алдымен 
жылдамдықпен 
қозгалатын болсын (36-сурет).  Оны  н>  үдеумен 
тежей  бастайық.  Инерция  бойынша  қозғала 
берген  зарядты  тасушылар  өткізгішке  қатысты 
(-«') 
үдеуіне 
ие 
болады. 
Қозғалмайтын 
өткізгіште  де  зарядты  тасуш ыларға  осындай 
үдеу  беруге  болады.  Ол  үшін  өткізгіште
кернеуі  Е -  - —   болатын  электр өрісін  тудыру  керек, ягни  еткізгіштің
е'
үш тарына  V  - ІЕ  = - — /  потенциалдар  айырмасын  түсіру  керек,  бүл
е'
жагдайда өткізгіштің бойымен күші
266

, = 
£
'  ~  К
болатын  ток  ағады.  Демек,  <і(  уакыты  ішінде  өткізгіштің  эрбір 
кимасы аркылы мынадай  заряд өтеді,
сіц = ісіі = 
=
 
Ьий 
=  
сііА = 
- — <1и.
е К 
е'К
Б арлы қтеж елу уақыты  ішінде мынандай заряд өтеді:
мұндағы  ц,1,і>0  жэне  К  шамалары  тэжірибе  жүзінде  өлшеуге 
болатын  шамалар.  Сонымен,  тез  қозғалып  келе  жатқан  өткізгішті 
тоқтата  қойып  жэне  осы  кезде  тізбектен  өтетін  зарядты  өлшеп,
бағыты заряд тасушылардың таңбасын береді.
Үдемелі  қозгалатын  өткізгіште  электр  тогының  пайда  болуын 
1913-14  жылдары  бакылаған  орыс  физиктері  Л.  И.  Мандельштам  мен
Н.  Д.  Папалекси.  Олар үзын  сым  оралган  катушканы  өзінің симметрия 
есінен  айналдыра  шапшаң  иіріп,  тербеліске  келтірген.  Сымның 
үштарына  телефон  жапғап  тындағанда,  катушкада  пайда  болатын 
токтың  эсерінен  дыбыс  естілген.  Осы  сиякты  сапалы  нәтижені  1916 
жылы  Толмен  мен  Стюарт  алған.  Олар  үзындыгы  500  м  сым  оралған 
катушканы  айналыска  келтіргенде,  орамдардың  сызыктық  жылдам- 
дығы  ЗООм/с  болған.Сонан  кейін  олар  катушканы  кенеттен  тежеген 
жэне  баллистикапық гальванометрдің  көмегімен тежелген уақыт  ішін- 
дегі  тізбектен  ағып  өткен  зарядты  өлшеген.Ол  (127)  өрнек  бойынша 
есептеп  шығарган  зарядтың  мэні  мен  шамалас  болған.  Сонда  заряд-
тарды  тасушылардың  меншікті  зарядының  —  мэніне  өте  жакын  бо-
лып  шыққан.  Сөйтіп,  метапдағы  токты   тасушылар  электрон  екендігі 
тэжірибе жүзінде дәлелденген.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   26




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет