«физика» ПӘні бойынша оқУ-Әдістемелік кешен 050113 – «Биология» мамандығы үшін



бет18/40
Дата26.04.2022
өлшемі0.68 Mb.
#32393
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   40
Электр өрісінің кернеулігі.

Енді электр өрісінің кернеулігі деген ұғым еңгізейік. Қозғалмайтын q зарядына әсер ететін Кулондық күштің шамасының сол заряд шамасына қатынасы электр өрісінің кернеулігі деп атайды.

(3)

Кернеулік – векторлық шама.



Кернеулік В/м өлшенеді. Кернеулік ұғымын пайдалана отырып, Кулон заңын былай тұжырымдауға тең. Қозғалмайтын φ нүктелік электр заряды өз маңында кеңістіктің кез келген нүктесінде кернеулі (4)

Потенциал

Электр өрісінде орналастырылған зарядқа күш әсер етеді. Олай болса ол зарядты өрісінің 1 нүктесінен 2 нүктесіне ауыстырғанда электр өрісінің күші А12 жұмысын атқарады. Ол жұмыс өріс пен орын ауыстыратын q зарядының шамасына байланысты. Осы бір және 2 нүктелер арасындағы потенциал айырымы, атқарылған жұмыстың орын ауыстырушы q зарядының қатанасымен анықталады.



(6)

Потенциал –Вольт (В) өлшенеді.



Жұмыс, күшпен орын ауыстырудың көбейтіндісінен алынған интегралға тең болады

(7)

Ал электростатикалық күш, заряд пен өріс кернеулігінің көбейтіндісіне



, (8)

Сонда потенциал мен кернеуліктің арасындағы байланыс



(9)

Тең электр өрісін тудырады. Мұндағы r – радиус-вектор q зарядынан кернеулігі анықталатын нүктенің ара қашықтығын көрсетеді. Күшті кернеулік 1.3 арқылы өрнектесек, онда Q зарядының өрісінде орналасқан q зарядына әсер ететін күш


(10)

Бұл заң жоғары да келтірілген (1.2) Кулон заңын қанағаттандырады.



Егер өрісті бірнеше q1 және q2 зарядтарын тудыратын болса, онда қабаттасу принципіне сәйкесті, әрбір заряд тудыратын өріс жеке зарядтар тудыратын өрістің геометриялық қосындысына

(11)

Сондықтан белгілі бір А нүктесінде орналасқан q зарядына әсер ететін күшті есептеу үшін осы нүктедегі өрістің кернеулігін анықтап, олардың векторлық қосындысын, q заряд шамасына көбейту қажет

Сырттан қарағанда электр өрісінің кернеулігін осындай жолмен есептеу ұзақ сияқты болып көрінуі мүмкін. Бірақ электростатикада бұл тәсіл өте женіл, өйткені зарядтар қозғалмай тыныштықта тұрады деп есептелінеді. Электр өрісінің кернеулік ұғымын пайдалану өте ыңғайлы. Егер қозғалған зарядты қарастырғанда да өріс ұғымын пайдалану тиімді. Өріс тек өзара әсерді сипаттау тәсілі емес, ол физикалық шындық. өріс тәжірибесін өодшеуге болатын энергиялы импульске ие болады.

Электр өрісін тек қозғалмайтын зарядтар тудырып қоймайды Ондай өрісті келешекте бөгде өріс деп атаймыз.



Ток тығыздығының векторы: Ток тығыздығы өткізгіштің қарастырып отырған қимасындағы ток тасымалдаушылардың жылдамдығына байланысты. Жылдамдық-векторлық шама, олай болса, ток тығыздығы да векторлық шама. Бұл вектор ток тығыздығы ұғымының кеңейтілген формасын береді. Сондықтан оны ток тығыздығының векторы деп атайды. Егер өткізгіштегі ток тасымалдаушының концентрациясы n, заряды е, орташа жылдамдығы Vор болса, онда ток тығыздығының векторы

(2)

Ом заңының дифференциалдық формасы: Дифференциалды Ом заңын біз классикалық механикалық заңын пайдалана отырып шығарып алдық. Бұл заң микроскопиялық қатты денелердің қасиеттерін түсіндіре алмайды. Тіпті зарядталған бөлшектердің соқтығысу уақытының аралығында анықтауға мүмкіндік бермейді. Бірақ дәл теориялық есептеулермен тәжірибелер өткізгіштен өтетін токтың тығыздығы электр өрісінің кенрнеулігіне тура пропорционал.

(3)

мұндағы пропорционалдық коэффициент σ өткізгіштік деп атайды.



Ом заңының интегралдық формасы. Кедергі: Дифференциалды Ом заңы өткізгіштің әрбір нүктесіндегі ток тығыздығы мен өріс кернеулігінің арасындағы байланысты көрсетеді. Осы заң негізінде өткізгіштен өтетін токты анықтайық.

Алға қойған мақсатты шешу үшін өткізгіштің көлденең қимасынан кез келген нүктесінен өтетін токтың шамасы тұрақты , ол ток күшін өткізгіштің көлденең қимасына бөлгенге



(4)

енді (2) теңдеу мынадай түрде жазайық



(5)

осы теңдеудің екі жағын (4) теңдеуін ескере отырып өткізгіш ұзындығы бойынша интегралдайық



немесе
мұндағы J өткізгіш L бойында тұрақты болғандықтан, төменгі интеграл

 өткізгіштің меншікті кедергісі мен оның геометриялыық өлшемдеріне S көлденең қимасының ауданы мен L ұзындығы тәуелді R кедергі деп аталады.


Кернеу. Электроқозғаушы күш: Таза электростатикалық өрісте тұрақты ток жүрмейді. Бірақ тәжірибеде тұрақты токты алуға болады. Яғни өріс кернеулігінің табиғаты электростатикалыық болмайтын өріс өмір сүре алады. Осындай өрістің кернеулігін бөгде күштің кернеулігі деп белгілейді.Сонда электр өрісінің жалпы кернеулігі электростатикалық өріспен бөгде өрістің кернеуліктердің геометриялық қосындысына тең болады. Сондықтан өткізгіштің екі (1және 2) нүктелерінің арасындағы кернеу

(6)

немесе жеке интегралдар қосындысы түрінде



(7)

мұндағы бірінші интеграл екі нүктенің арасындағы потенциалды

(8)

ал интеграл бөгде күштің электроқозғаушы күші деп атайды

(9)

Сонымен кернеу U= φ 1- φ2+12 тең болады.



Кирхгоф ережелері: Кирхгофтың бірінші ережесі. Тізбек түйініне жинақталған токтың алгебралық қосындысы нольге тең. Кирхгофтың екінші ережесі. Кез келген тұйық контурдағы э.қ.к. қосындысы оның әрбір бөлігіндегі ток күшімен кедергілерінің көбейтіндісінің қосындысына тең.

Негізгі әдебиеттер: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9.

Қосымша әдебиеттер: 15,16.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   40




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет