І. Электрстатик а
Электр өрісіндегі өткізгіштер. Өткізгіштерде зарядтың тарап орналасуы
жүктеу/скачать 1,99 Mb.
|
І. Электрстатик а
| 1.12. Электр өрісіндегі өткізгіштер. Өткізгіштерде зарядтың тарап орналасуы
Егер зарядталған бөлшектер, мысалы, электрондар дененің ішінде айтарлықтай еркін қозғала алатын болса, онда мұндай заттардың электр тоғын еркін өткізу қабілеті болады. Қозғалыс барысында электр тоғын туғызатын заряд тасымалдаушылар тек электрондар ғана емес, иондар, яғни өздерінен бір немесе бірнеше электрондарды жоғалатқан немесе қосып алған атомдар (молекулалар) да болуы мүмкін. Электр тоғын өткізу қабілетіне сәйкес барлық заттар - өткізгіштер, шала өткізгіштер (жартылай өткізгіштер) және диэлектриктер (немесе изоляторлар) болып бірнеше топқа бөлінеді. Идеал изоляторлар табиғатта болмайды. Барлық заттар болмашы аз дәрежеде болса да электр тоғын өткізеді. Мысалы, диэлектриктер токты өткізгіштерге қарағанда есе нашар өткізеді. Өткізгіштерге барлық металдар, сондай-ақ электролиттер және иондалған газдар жатады. Ал слюда, шыны, эбонит, фарфор, таза су диэлектриктерге жатады. Енді электр өрісінде өткізгіштер қандай “мінез-құлық” көрсететінін көрейік. Кернеулігі Солдан оңға қарай бағытталған біртекті электрстатикалық өріске өткізгіш орналасты делік. Электрстатикалық индукция арқылы өткізгіш электрленеді: оның бос зарядтары өткізгіштің бетіне қарай - оң таңбалары өріс бағытымен, ал терістері - өріске қарсы бағыттарда орын ауыстырады. Сонымен, өткізгіштің бір жағында оң зарядтар, ал екінші жағында теріс зарядтар басым келеді. Өткізгіштің қарама-қарсы жағындағы зарядтар-индукцияланған зарядтар деп аталады. Бұл индукцияланған зарядтар туғызатын қосымша өріс қос, сыртқы өріске қарсы бағытталған. Зарядтардың таралып орналасуы қосымша өріс сыртқы өріспен өткізгіштің ішіндегі барлық нүктелерде теңескенше жүре береді. Олар теңескен кезде өткізгіштің ішінде қосынды өріс нөлге тең: (1.40) Бұдан (1.33) өрнегін пайдаланып, мынаны аламыз: яғни Өткізгіштің барлық нүктелеріндегі потенциалдар бір-біріне тең, бірдей екенін көреміз, яғни өткізгіштердің беттері эквипотенциалды беттер екен, кернеулік сызықтары өткізгіштердің беттеріне перпендикуляр болып бағытталады. Енді электрстатикалық өріске орналасқан өткізгіштің ішінде заряд болмайтынын, зарядтар оның беттеріне орналасатынын дәлелдейік. Өріске тұйықталған өткізгішті орналастырайық. Остроградский-Гаусс теоремасына сәйкес (жоғарыдағы (1.19) өрнегін еске алайық), өткізгіштің бетінен өтетін кернеулік векторының ағыны мынаған тең:
яғни өткізгіштің ішінде және зарядтар оның бетінде орналасқан. Ал электр өрісіне орналастырылған өткізгіштің ішінде өрістің болмауы техникада әртүрлі электрлік құралдарды, өткізгіштерді сыртқы электр өрістерінің әсерінен электрстатикалық әдіспен қорғау үшін кеңінен қолданылады. Өткізгішке жақындаған сайын эквипотенциал беттер өткізгіш беттеріне (оның формасына) анағұрлым ұқсас бола береді. Дөңес беттердің маңында эквипотенциал беттер жиі орналасады, демек, мұндағы өріс кернеулігі де көп. Бұдан Остроградский-Гаусс теоремасына сәйкес зарядтардың тығыздығы, әсіресе, дөңес жерлерінде аса көп болады. Өткізгіштің ойыс жерлерінде (терендіктерде) эквипотенциал беттер сирегірек орналасқан. Осыған сәйкес бұл жерлерде өрістің кернеулігі мен зарядтардың тығыздығы азырақ болады. Зарядтардың тығыздығы, әсіресе, сүйір ұштарда көп болады. Сондықтан, мұндай сүйір ұштар маңында өріс кернеулігінің көп болатыны соншалық, өткізгішті қоршайтын газ молекулаларының ионизациясы өтеді. Өткізгіш зарядының таңбасына қарсы иондар оған тартылады да, оның зарядың нейтралдайды. Таңбалары өткізгіш зарядының таңбасындай иондар газдың нейтраль молекулаларын өздерімен бірге ілестіріп, өткізгіштен сыртқа қарай қозғала бастайды. Мұның нәтижесінде “электр желі” деп аталатын газдың қозғалысы байқалады. Өткізгіштің заряды азаяды, ал сүйір ұштан ағып шығып, желмен айдалып кететін сияқты. сондықтан, мұндай құбылыс зарядтың сүйір ұштан ағуы деп аталады. жүктеу/скачать 1,99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|