Реферат Тақырыбы: Электр өрісіндегі өткізгіштер Орындаған: Төленді Бақтыбай Тобы: МиФ 19-1
жүктеу/скачать 181,57 Kb.
|
| НЕГІЗГІ БӨЛІМ
Электр өрісі және электр өрісіндегі өткізгіштер Электр өрісі – электр зарядталған денелердің айналасында болатын заттың ерекше формасы. Электр өрісі ұғымын алғаш Фарадей енгізді. Ол зарядтардың өзара әрекеттесуін былай түсіндірді: әрбір заряд өзінің айналасында электр өрісін жасайды, ол басқа зарядқа қандай да бір күшпен әсер етеді. Байланысқан зарядтар берілген молекулаға жатады және оны энергияның көп шығынынсыз қалдыра алмайды. Бос зарядтардың концентрациясына байланысты заттардың үш түрі бөлінеді - диэлектрлік өткізгіштер және жартылай өткізгіштер. Өткізгіш – бос зарядтардың концентрациясы жоғары зат. Өткізгіштерге сұйық және қатты күйдегі барлық металдар, тұздар мен қышқылдардың судағы ерітінділері және көптеген басқа заттар жатады. Егер сіз өткізгішті сыртқы электростатикалық өріске орналастырсаңыз немесе оны зарядтасаңыз, онда өрістің әсерінен өткізгіштегі бос зарядтар қозғала бастайды. Зарядтардың қозғалысы өткізгіш ішіндегі электростатикалық өріс нөлге тең болатын зарядтардың тепе-теңдік бөлінуі орнатылғанша жалғасады. Егер өріс нөлге тең болмаса, онда энергияның сақталу заңына қайшы келетін сыртқы көзден энергия шығынсыз өткізгіште зарядтардың реттелген қозғалысы пайда болар еді. Өткізгіштің сыртқы бетіндегі өріс күшінің векторы оның бетінің әрбір нүктесіне нормаль бойымен бағытталған. Егер өрістің тангенциалды құрамдас бөлігі болса, онда зарядтар өткізгіштің беті бойымен қозғалады, бұл зарядтардың тепе-теңдік таралуына қайшы келеді. Егер өткізгішке белгілі Q заряды берілсе, онда өтелмеген зарядтар тек өткізгіштің бетінде орналасады. Өткізгіштің бетіндегі электростатикалық өрістің күші зарядтың беттік тығыздығымен анықталады: мұндағы – өткізгішті қоршап тұрған ортаның өткізгіштігі. Өткізгіштің ішіндегі өрістің болмауы өткізгіштің ішіндегі және оның бетіндегі барлық нүктелердегі потенциалдың тұрақты екенін білдіреді, яғни. өткізгіштің беті эквипотенциалды. Зарядталған өткізгішті басқа өткізгішке қосу өткізгіштердің потенциалдарының теңестірілуі үшін өткізгіштер арасындағы зарядтардың қайта бөлінуіне әкеледі. Бұл «жерге қосу» принципі, яғни. өткізгіштің Жерге қосылуы: жерге тұйықталған өткізгіштің потенциалы Жердің потенциалына тең болады. Өткізгіштен үлкен қашықтықта эквипотенциалдық беттер нүктелік зарядқа тән шар тәрізді болады. Өткізгішке жақындаған сайын эквипотенциал беттері эквипотенциал болып табылатын өткізгіштің бетіне көбірек ұқсайды. Шығыңқы жерлерге жақын жерде эквипотенциалдық беттер тығызырақ, яғни бұл жерде өрістің күші үлкен. Демек, мұнда зарядтың тығыздығы ерекше жоғары. Бір-бірінің кері тебілуіне байланысты зарядтардың бір-бірінен мүмкіндігінше алыс орналасуға бейім болатынын ескерсек, осындай қорытындыға келуге болады. Өткізгіштегі ойықтардың жанында эквипотенциалды беттер сирек кездеседі. Тиісінше, бұл жерлерде өріс күші мен заряд тығыздығы аз болады. Өткізгіштің берілген потенциалындағы заряд тығыздығы оң қисықтық (дөңес) ұлғайған кезде артады және теріс қисықтық (ойыс) ұлғайған кезде азаяды. Егер сыртқы электростатикалық өріске бейтарап өткізгіш енгізілсе, онда бос зарядтар (электрондар, иондар) қозғалады: оң - өріс бойымен, теріс - өріске қарсы. Өткізгіштің бір ұшында артық оң заряд, ал екіншісінде теріс заряд жиналады. Бұл зарядтар индукцияланған деп аталады. Процесс өткізгіш ішіндегі өріс кернеулігі нөлге тең болғанша және өткізгіштің сыртындағы кернеу сызықтары оның бетіне перпендикуляр болғанша жалғасады. Электр өрісіне енгізілген бейтарап өткізгіш кернеу сызықтарының бір бөлігін үзеді; олар теріс индукцияланған зарядтармен аяқталады және қайтадан оң зарядтармен басталады. Сыртқы электростатикалық өрістегі өткізгіштегі беттік зарядтардың қайта бөліну құбылысы электростатикалық индукция деп аталады. Өріс әсерінен олардың орын ауыстыруына байланысты өткізгіште индукцияланған зарядтар пайда болады, яғни. ығысқан зарядтардың беттік тығыздығы болып табылады. Өткізгіштің ішінде тепе-теңдік күйінде зарядтар болмағандықтан, оның ішінде қуыстың пайда болуы зарядтардың орналасу конфигурациясына, демек, электростатикалық өріске әсер етпейді. Демек, қуыстың ішінде өріс болмайды. Егер бұл қуысы бар өткізгіш жерге тұйықталған болса, онда қуыстың барлық нүктелеріндегі потенциал нөлге тең болады, яғни. қуыс сыртқы электростатикалық өрістердің әсерінен толығымен оқшауланған. Электростатикалық қорғаныс осыған негізделген - денелерді, мысалы, электр құрылғыларын сыртқы электростатикалық өрістердің әсерінен экрандау. Қорғаныс үшін тұтас өткізгіштің орнына тығыз металл торды қолдануға болады. Бұл жағдайда қабықтың екі жағындағы өрістер бір-біріне тәуелді емес. Қуыс өткізгіш тек сыртқы зарядтардың өрісін қорғайды. Егер зарядтар қуыстың ішінде болса, онда индукцияланған зарядтар өткізгіштің сыртқы және ішкі беттерінде пайда болады. Бұл жағдайда зарядтар өткізгіш қалыңдығының кез келген нүктесіндегі қуыс ішіндегі зарядтардың және индукцияланған зарядтардың нәтижесінде өрісі нөлге тең болатындай етіп таратылады. Қуыстың ішінде өріс нөлге тең болмайды. Өткізгіштің сыртқы бетінде орналасатын зарядтардың қасиеті үлкен зарядтарды жинақтауға және бірнеше миллион вольт потенциалдар айырмашылығына жетуге арналған электростатикалық генераторларды құру үшін қолданылады. Электростатикалық генераторлар жоғары вольтты бөлшектерді үдеткіштерде, сондай-ақ төмен ток жоғары вольтты технологияда қолданылады. жүктеу/скачать 181,57 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|