Магнетизм

14
М
.
Қ
.
 Досболаев
 
1-
сурет
.
Милликен
қондырғысының
алғашқы
нұсқасы
 
Жұмыстың
 
мақсаты
. 
Милликен
əдісі
көмегімен
(
май
тамшылар
əдісі
) 
электр
жəне
гравитациялық
өрістердегі
зарядталған
май
тамшы
-
ларының
қозғалысын
зерттеу
жəне
зарядтың
дискретті
тізбектелген
мəн
қабылдайтынын
көрсету
, 
яғни
: 
0, e, 2e, 3e,... e
Q
n





мұндағы
e
– 
электрон
заряды
. 
 
Қысқаша
 
теориялық
 
мəліметтер
 
 
Біртекті
электр
өрісіне
енгізілген
майдың
зарядталған
там
-
шысына
төмендегідей
күштер
əсер
етеді
(2-
ə
сурет
): 

ауырлық
күші
: 

Электр жəне магнетизм
15
 
Vg
mg
F
1
1



,
(1) 
мұндағы
m
– 
тамшының
массасы
;
2
м
/
с
9.81
g

; 
3
4 / 3
V
r



– 
тамшының
көлемі
; 
3
3
1
/
10
03
.
1
м
кг




– 
майдың
тығыздығы
; 

ауа
тарапынан
болатын
ығыстырушы
күш
(
Архимед
күші
): 
Vg
g
m
F
2
0
2



, (2) 
мұндағы
3
2
/
293
.
1
м
кг


– 
ауаның
тығыздығы
; 

ауа
тарапынан
əсер
ететін
үйкеліс
күші
. 
Стокс
заңы
бойынша
ол
мынаған
тең
болады
: 


r
F
6
3

, (3) 
мұндағы
r
– 
тамшы
радиусы
; 

– 
ауаның
тұтқырлығы
, 
с
м
кг




/
10
82
.
1
5

; 

– 
тамшының
жылдамдығы
. 
 
Ескерту
:
 
Стокс
 
формуласы
 
радиусы
 
молекулалардың
 
еркін
 
жүру
 
жолының
 
ұзындығынан
 
көп
 
үлкен
, 
газда
 
қозғалатын
 
сфералық
 
шар
 
үшін
 
қолданылуға
 
жарамды
. 
Милликен
 
тəжірибесінде
 
тамшы
 
ра
-
диусы
 
өте
 
кішкентай
 
осы
 
себептен
 
есептеулерде
 
түзетулер
 
енгізу
 
қажет
 
болады
. 
Бұдан
 
басқа
, 
тамшы
 
радиусы
 
тамшы
 
бетіне
 
адсор
-
бцияланған
 
ауа
 
молекулаларының
 
қалыңдығына
 
шамалас
 
болғанда
 
тамшының
 
тиімді
 
тығыздығы
 
тамшы
 
құрайтын
 
заттың
 
тығы
-
здығынан
 
өзгеше
 
болуы
 
мүмкін
, 
осылайша
, 
бұл
 
жағдайды
 
да
 
ескеруге
 
тура
 
келеді
. 

16
М
.
Қ
.
 Досболаев
2-
а
суреттегі
x
өсі
проекциясындағы
Ньютонның
екінші
заңы
төмендегідей
жазылады
: 
ma
k
g
m
m
g






)
(
0
, (5) 
мұндағы
a
– 
тамшының
құлау
кезіндегі
үдеуі
, 


r
k
6

. 
Ортаның
тұтқырлық
кедергісінен
тамшы
қозғала
бастаған
-
нан
кейін
немесе
қозғалыс
шарты
өзгергеннен
кейін
бірден
тұрақты
(
орнықты
) 
жылдамдыққа
ие
болады
жəне
біртекті
қоз
-
ғалады
. 
Осылайша
, 
0

a
болады
да
(5) 
формуладан
тамшының
қозғалыс
жылдамдығын
анықтай
аламыз
. 
Электр
статикалық
өріс
жоқ
кездегі
тұрақты
жылдамдық
модулін
g

деп
белгі
-
лейік
, 
демек
: 
k
g
m
m
g
/
)
(
0



. (6) 
Егер
канденсатор
бар
электр
тізбегін
тұйықтайтын
болсақ
, 
ол
зарядталып
оның
астарлары
аралығында
біртекті
электр
өрісі
E

пайда
болады
(
шекаралық
құбылыстар
ескерілмейді
). 
Осы
кезде
зарядқа
q
(
мысалға
таңбасы
оң
болсын
) 
жоғарыда
айтылғандарға
қосымша
жоғарыға
бағытталған
qE
күші
əсер
етеді
(2-
ə
сурет
). 

электр
өрісі
тарапынан
болатын
күш
(
зарядталған
конденсатор
өрісі
): 
)
/
(
4
d
U
Q
QE
F


,
(7) 
мұндағы
Q
– 
тамшының
заряды
;
E
– 
электр
өрісінің
кернеулігі
; 
U
– 
конденсатор
пластиналарына
түсірілген
кернеу
; 
d
– 
пластиналар
арақашықтығы
. 

Электр жəне магнетизм
17
 
 
2-
сурет
.
Тамшыға
əсер
ететін
күштердің
кескінделуі
: 
а
)
 
электр
 
өрісі
 
жоқ
 
кезде
; 
ə
)
 
электр
 
өрісі
 
бар
 
кезде
Бұл
жерде
де
еркін
түсу
кезіндегі
тамшы
қозғалысын
бір
-
қалыпты
тұрақты
деп
аламыз
. 
x
өсі
проекциясындағы
Ньютон
заңын
0

a
шартын
ескере
отырып
жазғанда
төмендегідей
түрге
келеді
: 
0
)
(
0





E
k
qE
g
m
m

,
(8) 
k
g
m
m
qE
E
/
]
)
(
[
0





.
(9) 
Мұндағы
E

– 
конденсатордың
электр
өрісіндегі
май
тамшысы
қозғалысының
бірқалыпты
тұрақты
жылдамдығы
. 
Тамшы
төмен
қарай
бірқалыпты
1

жылдамдықпен
қозғалғанда
: 
4
2
3
1
F
F
F
F



, 
демек
: 









)
(
3
4
6
1
2
1
3
1






g
r
d
U
Q
r
.
(10) 

18
М
.
Қ
.
 Досболаев
Тамшы
жоғары
қарай
бірқалыпты
2

жылдамдықпен
қозғалғанда
: 
4
3
2
1
F
F
F
F



, 
демек
: 









)
(
3
4
6
1
2
1
3
2






g
r
d
U
Q
r
.
(11) 
Осылайша
, (10) 
жəне
(11) 
формулалардан
жоғары
жəне
төмен
қозғалатын
тамшының
қозғалыс
жылдамдығы
арқылы
зарядын
жəне
радиусын
анықтауға
болатын
формула
аламыз
, 
ол
төмендегідей
жазылады
: 
1
2
1
2
1
(
)
Q C
U
 
 





,
(12) 
мұндағы
2
/
1
11
2
1
3
1
10
73
,
2
)
(
2
9











с
м
кг
g
d
С




. 
2
1
2
r C
 



(13) 
мұндағы


2
/
1
5
2
1
2
10
37
,
6
)
(
2
3
с
м
g
С









. 

жүктеу/скачать 3,9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: