Microsoft Word Лекциялар жинағы Физик doc

мұндағы q – астарлардың біреуіндегі заряд, ϕ₁  ϕ₂
арасындағы потенциалдар айырмасы.
- конденсатор астарларының

Вакуумді конденсатордың сыйымдылығы
C₀ , ал астарлары арасындағы

кеңістік біртекті диэлектрикпен толтырылған сол конденсатордың сыйымдылығы C болсын. Сонда
^С  ε
С₀

C₀  _{ϕ  ϕ} 
q

τl _ ^{2πε 0l}
τ ^{r r}
,

1 2 _ln ²
_ln 2

2πε ₀ r₁ r₁
ал диэлектрикпен толтырылған цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығы
_{C } 2πεε ₀l .
ln ^r2
r₁

3. 
   Сфералық конденсатордың сыйымдылығы
   

C  ^q  ^q

_ 4πε ₀

⁰ ϕ  ϕ
q ^ 1
1 ^{ } 1
1 ^{ ,}

1 2 _
4πε _{0 } r₁
 ^
r2 

 ^r1
 ^
r2 

ал диэлектрикпен толтырылған сфералық конденсатордың сыйымдылығы
_{C } 4πεε ₀

^ 1 1 ^{ .
}  ^
r r
 1 2 
Берілген кернеу үшін керекті сыйымдылықты алу мақсатында конденсаторларды бір-бірімен батарея құрып жалғайды.
n

1. 
   Конденсаторларды параллель жалғау
   

C  _C_i
i1

_ n ₁
C

1

2. 
   Конденсаторларды тізбектей жалғау _С
   

_ .
^{i 1} i

Өткізгіштің ішкі бөліктерінде зарядтың болмауы Гаусс теоремасының салдары болып табылады. Ал Гаусс теоремасының өзі Кулон заңына негізделген.

Бір бірінен r ара қашықтықта орналасқан нүктелік
q₁ және
q₂ зарядтардың

өзара потенциалдық энергиясын q₂ зарядының өрісінде орналасқан q₁

зарядының потенциалдық энергиясы, немесе q₁
зарядының өрісінде орналасқан

q₂ зарядының потенциалдық энергиясы деп қарастыруға болады:

W  ¹
q₁q₂
 q ϕ
 q ϕ
 ¹ q ϕ

• 
  q ϕ _,
  

^p 4πε r
0

1 1 2 2
₂ 1 1 2 2

мұндағы ^{ϕ }
1 q₂
және ^{ϕ }
1 q₁
-

q заряды орналасқан нүктедегі q

¹ 4πε r ^{2 4πε r 1 2}
0

0

заряды тудыратын және потенциалдарға сәйкес.
q₂ заряды орналасқан нүктедегі q₁
заряды тудыратын

Тыныштық күйдегі n заряд үшін нүктелік зарядтар жүйесінің өзара әрекеттесу энергиясы

W_p 
₁ n
² i 1


^qi^ϕi ,

мұндағы ϕ_i

• 
  жүйенің i -ші зарядынан басқа, барлық зарядтарының
  

q_i заряды

орналасқан нүктедегі тудыратын потенциалы:

ϕ_i 
1
4πε ₀

k 1,k i
n

q_{k .}
^rik

Оқшауланған өткізгіштің беті эквипотенциалды болып табылады,

яғниϕ  const . Өткізгіш бетіндегі q зарядты қарастыруға болады. Сонда
q_i нүктелік зарядтар жүйесі деп

W_p 
₁ n
² i 1


ϕq_i
 ¹ ϕ n q
² i 1


i

 ¹ ϕq
2
.

Өткізгіш бетіндегі зарядпен оның потенциалының арасындағы байланысты ескере отырып, зарядталған өткізгіштің энергиясы үшін төмендегідей өрнектерді жазуға болады:
1 q ² Cϕ ²
W_p  ϕq   _.
2 2C 2

Заряды + q конденсатор астарының потенциалы астарының потенциалы ϕ₂ –ге тең болды делік. Сонда
ϕ₁ -ге, ал заряды - q

W  ¹  qϕ
p ₂ 1
  qϕ ₂
  ¹ qϕ
₂ 1
 ϕ ₂
  ¹ qU _.
2

Конденсатор астарларындағы заряд пен олардың арасындағы потенциал айырмасының байланысын ескере отыра зарядталған конденсатор энергиясы үшін мына өрнектерді жазуға болады:

F_x  
W_p
x
_{ }  ^ q ²
 εε


_ 2
x ^   _.
q

x _ 2
0 ^S 
2εε ₀ S

Зарядталған конденсатордың энергиясы оның электр өрісінде, яғни оның астарларының арасындағы кеңістікте шоғырланған. Конденсатордың энергиясын оның электр өрісін сипаттайтын шамалар арқылы өрнектеуге болады. Жазық конденсатор үшін мына өрнекті жазуға болады:

CU ²
εε SU ^2
εε  ^U 2
εε E ²

W   ⁰  ⁰ _{ } Sd  ⁰ V _,

^p 2 2d 2 _ d _ 2

мұндағы
^{Sd  V} - өрістің алып отырған көлемі.

Егер өріс біртекті болса, онда оның ішіндегі энергия кеңістікте тұрақты тығыздықпен таралады:
ω  ¹ εε ²
E

₂ 0 .
Әр нүктедегі электр өрісі энергиясының тығыздығын біле тұра, кез келген V көлеміндегі электр өрісінің энергиясын табуға болады:

W  _
V
ωdV
 ¹ εε
_V 2


0

E ²dV

13 лекция.
ТҰРАҚТЫ ЭЛЕКТР ТОГЫ

Электр зарядтарының реттелген (бағытталған) қозғалысы электр тогы деп аталады. Электр тогы пайда болуы үшін екі қажетті шарттың орындалуы тиіс:

1. 
   қарастырылып отырған денеде токтың еркін тасушыларының, яғни бүкіл дене шегінде қозғала алатын зарядталған бөлшектердің бар болуы;
   
2. 
   дененің ішінде электр өрісінің бар болуы.
   

Токтың бағыты ретінде шартты түрде оң зарядтардың қозғалыс бағыты алынған.
Электр тогының сандық сипаттамасы ретінде екі шама пайдаланылады: ток күші және ток тығыздығы.

• 
  dq
  

dt
 _ j_n dS _.
S

Егер өткізгіштің күйі өзгермесе, онда әр өткізгіш үшін оның ұштарындағы
потенциалдар айырмасы мен оның бойындағы ток күші арасында I  f U 
бірмәнді тәуелділік орын алады. Оны өткізгіштің вольтамперлік сипаттамасы деп атайды.
Металдар үшін бұл тәуелділікті алғаш рет эксперименталды түрде неміс физигі Г. Ом анықтаған болатын.
Тізбек бөлігі үшін Ом заңы бойынша ток күші түсірілген кернеуге пропорционал болады, яғни

сондай-ақ бірқатар қоспаларда байқалған. Кедергі жоғалатын T_c
температура

кризистік температура деп аталады. 1933 ж. неміс физигі В. Мейсснер асқын

өткізгіштердің екінші фундаменталды қасиетін ашты: T_c
мәнінен төмен

температурада магнит өрісі үлгінің қалың қабатынан итеріліп шығатыны анықталды (Мейсснер эффекті).

1986 жылы T_c
кризистік температуралары қалыпты атмосфералық

қысымдағы сұйық азоттың қайнау температурасынан (77К) асатын металоксидті жоғары температуралық асқын өткізгіштер (ЖТАӨ) ашылды.

2. 
   Токтың жұмысы мен қуаты.
   

Егер өткізгіште электр өрісін тудырып, бірақ оны сақтап тұру үшін ешқандай шара қолданбаса, онда ток тасушыларының тасымалдануы тез арада өткізгіштің ұштарындығы потенциалдардың теңестірілуіне әкеледі де ток жоғалады. Токты мейлінше ұзақ уақыт ұстап тұру үшін, ток тасушы зарядтарды (оң зарядты тасушылар үшін) өткізгіштің потенциалы аз ұшынан үздіксіз

Э.қ.к.-ң өлшем бірлігі – вольт (В) . q₀
түрде жазуға болады:
зарядына әсер ететін
F_б күшін мына

F  E^*q _,
б

0

мұндағы
^{E *} - бөгде күштер өрісінің кернеулігі. Тізбектің 1-2 бөлігіндегі бөгде

күштердің ^q0
зарядына істелінетін жұмысы :

2 2

→

→

→

→

12 _ б 0 _

A  F dl  q
1
E ^*dl _.
1
_ε → _* ^→
2

Сонда тізбектің 1-2 бөлігіндегі әсер етуші э.қ.к:

Тұйықталған тізбекте әсер етуші э.қ.к:

₁₂  _ E dl
1

ε  _ E ^*dl _,
яғни, тұйықталған тізбекте әсер етуші э.қ.к.-ті бөгде күштер кернеулігі

векторының циркуляциясы деп анықтауға болады.
нүктесінде әсер ететін қорытқы күш мынаған тең:
^q0 зарядына тізбектің әр

F  F_е  F_б  q₀ E  E _,
*

мұндағы
^F_е - электрлостатикалық өрістің күштері.

Тізбектің 1-2 бөлігіндегі қорытқы күштің зарядқа істелінетін жұмысы мына өрнектің көмегімен анықталады:
² → ^{→ 2} → ^→

^A12
 q_{0 }
1
Edl
 q_{0 }
1
E ^*dl
 q₀
ϕ₁

• 
  ϕ ₂
  

  q₀ε_{12 .}

^U12
 ϕ₁  ϕ ₂
 ε_{12 .}

Бойында бөгде күштер әсер етпейтін тізбек бөлігін біртекті тізбек бөлігі деп атайды. Бойында ток тасушыларға бөгде күштер әсер ететін бөлікті біртекті емес тізбек бөлігі деп атайды.
Тізбектің біртекті бөлігі үшін кернеу потенциалдар айырмасымен бірдей болады:

^U12
^{ ϕ1  ϕ 2} .

жүктеу/скачать 0,56 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: