|
Kulon nızamı. Elektr muǵdarı birlikleri tásiri
|
| bet | 5/6 | | Sana | 20.12.2023 | | Hajmi | 268,5 Kb. | | #124396 |
Bog'liq SURAJ AMANMURATOV kur jumisi 12.2 Kulon nızamı. Elektr muǵdarı birlikleri tásiri
Kulon nızamı, bul kúshti zaryadlardıń tuwındı menen baylanıstıradı hám olar arasındaǵı aralıqqa teris kvadrat múnásibetke iye. Elektromagnit kúsh júdá kúshli, kúshli tásir ótkeriw ushın kúsh tárepinen ekinshi orında turadı, biraq bul kúshten ayrıqsha bolıp esaplanıw ol barlıq aralıqlarda isleydi. Júdá hálsiz tartısıw kúshi menen salıstırılǵanda, eki elektrondı bir-birinen iyteretuǵın elektromagnit kúsh olardı tartısıw kúshinen teńdey kóp. Zaryad subatomik bólekshelerdiń ayırım túrlerinen kelip shıǵadı, olardıń eń tanıs tasıwshıları elektron hám proton bolıp tabıladı. Elektr zaryadı tábiyattıń tórt tiykarǵı kúshlerinen biri bolǵan elektromagnit kúshti keltirip shıǵaradı hám olar menen óz-ara tásir etedi. Tájiriybe sonı kórsetti, zaryad saqlanıp qalǵan muǵdar, yaǵnıy elektr izolyaciya etilgen sistema ishindegi sap zaryad bul sistema ishindegi hár qanday ózgerislerden qaramastan, mudamı turaqlı bolıp qaladı. Sistema ishinde zaryad deneler ortasında tuwrıdan-tuwrı baylanıs qılıw yamasa sım sıyaqlı ótkeriwshi material boylap ótiw arqalı ótkeriliwi múmkin. Rásmiy bolmaǵan termin statikalıq elektr denedegi zaryadtıń anıq bar ekenligin (yamasa teńsizlik) ańlatadı, ádette bir-birine uqsamaytuǵın materiallar ısqalanǵanda, zaryadtı birinen ekinshisine ótkeriwde sebep boladı. Noqatlıq zaryad dep, sonday zaryadlanǵan denege aytıladı, onıń ólshemleri basqa zaryadlanǵan denelerge shekem bolǵan aralıqqa salıstırǵanda sezilerli dárejede kishi bolıwı kerek.Kulon burama tárezi arqalı noqatlıq zaryadlar arasındaǵı óz-ara tásir kúshin, olardıń zaryadları muǵdarı hám aralarındaǵı aralıq baylanıslılıǵın úyrendi hám tómendegi juwmaqqa keldi: eki qozǵalmas noqatlıq zaryadlar arasındaǵı óz-ara tásir kúshi zaryadlardıń hár birewiniń muǵdarları kóbeymesine tuwrı proporcional hám olar arasındaǵı aralıqtıń kvadratına teris proporcional bolıp tabıladı.Birdey belgili zaryadlar óz-ara iyterisedi, qarama-qarsı belgili zaryadlar bolsa óz-ara tartısadı. Bul elektrostatik kúsh Kulon nızamına kóre zaryadlar modullarınıń kóbeymesine tuwrı proporcional, arasındagı aralıqtıń kvadratına bolsa teris proporcional elektrostatikalıq kernewdiń shaması kúsh F eki noqat zaryadlar arasında, q1 hám q2 zaryadlar shamalarınıń ónimine tuwrıdan-tuwrı proporcional hám olar arasındaǵı aralıqtıń kvadratına teris proporcional bolıp tabıladı. Tap sonday zaryadlar bir-birin qaytaradı, keri zaryadlar bolsa bir-birin tartadı.Sonday etip, elektr zaryadları óz-ara kúsh menen tásirleser eken. Ol zaryad shamasıne hám basqa faktorlarǵa qanday baylanıslı? Bul máseleni 1780-jıllarda fransuz fizigi Sharl Kulon (1736-1896) úyrengen. Ol burama tárezinen paydalanǵan, bul tárezi Kavendish gravitaciya turaqlısın anıqlawda paydalanǵan apparatqa júdá uqsaydı.Bul jerde k - proporcionallıq koefficienti. Bul múnásibet Kulon nızamı atı menen júritiledi; onıń shınlıǵı Kulonnıń dáslepki elektr zaryadları eksperimentler menen tastıyıqlandı, dáreje kórsetkishi búgingi kúnde 1016 anıqlıqta ólshengen, yaǵnıy N*m2/C2 ge teń.Endi biz jańa shama - elektr zaryadı menen jumıs kórer ekenbiz,- (2) formula daǵı k turaqlı shama birge teń bolatuǵın ólshem birligin tańlay alamız. Haqıyqattan da, bunday sistema jaqın kúnge shekem fizikada keń qollanılar edi. Endi, zaryadtı kóbinese xalıq aralıq birlikler sistemasında ańlatıladı, bunda onıń birligi kulon (Kl) esaplanandı. Kulonnıń elektr tokı hám magnit maydanı arqalı anıq táriypin keyin keltiremiz. XBS de k shama tómendegi mániske iye: N*m2/C2. Eki zaryadlar arasındaǵı óz-ara tásir kúshi, olar jaqınına basqa zaryadlar jaqınlastırılsa, ózgermeydi. Kulon (Xalıq aralıq atı C) — Xalıq aralıq birlikler sisteması SI da elektr zaryad hám elektr indukciya birligi. Kl (C) menen belgilenedi. 1) 1 Kl — tok kúshi 1 A bolǵanda ótkizgishtiń kese kesiminen 1 s ishinde ótip atırǵan elektr zaryad muǵdarına teń. Sh.O.Kulon húrmetine qoyılǵan. Tariypine kóre, 1 kulon - 1 sekund waqıt ishinde ótkizgishtiń kese kesiminen ótetuǵın 1 A tok kúshine iye elektr muǵdarı (elektr zaryadı) dep ataladı. Mektep oqıw sabaqlıqlarındaǵı ápiwayılaw táriypine kóre bolsa, 1 kulon zaryad muǵdarı bul - tok kúshi 1 A ga teń bolǵan elektr tokınıń, ótkizgishtiń kese kesimi arqalı 1 sekund ishinde ótken zaryadı muǵdarına teń bolıp tabıladı. Formula arqalı ańlatpalansa, 1 Kl = 1 A•1 s boladı. Fundamental tábiyiy shamalarǵa salıstırǵanda alsaq, 1 kulon elektr zaryadı shama menen 6,24151.1018 elektronlardıń zaryadına teń. Elementar elektr zaryadı bolsa, yaǵnıy, elektr zaryadı kvantı, basqasha aytqanda, eń minimal elektr zaryadı porciyası 1,6021766208(98). •10−19 Kl ǵa teń.Elektr zaryadı muǵdarı ushın kulon birligin qollanıw usınısın dáslepki márte 1881-jılı Parijda ótkerilgen Elektriklerdiń I-Pútkil dunya kongressinde usınıs etilgen edi. Usınısqa kóre elektr zaryadı muǵdarı fizikalıq shaması ólshem birligi, ataqlı fransuz áskeriy injeneri hám fizigı Sharl de Ogyusten Kulon (1736-1806) húrmetine, onıń familiyası menen atalǵan. Kulon birliginiń zamanagóy táriypin 1949-jılda ólshew hám Táreziler Xalıq aralıq Komiteti tárepinen qabıl etilgen. Xalıq aralıq birlikler sisteması - SI ǵa bolsa, ólshew hám Táreziler Bas Konferensiyasınıń 1960-jılda ótkerilgen XI-konferenciyasındaǵı qararları arqalı, SI sistemasınıń ózi menen birgelikte qabıl etilgen. Bir buyım elementar bólekshelerdiń elektr zaryadı muǵdarı (Avogadro sanına kóre, 6,022•1023) - elektr zaryadınıń faradey muǵdarı dep da júritiledi hám ol Faradey turaqlısı menen bekkem baylanıslı. Bul kózqarastan bir faradey 96485,3399 kulonǵa teń boladı. Avogadro sanı kózqarasınan bolsa, 1 Kl zaryad elementar bólekshelerge teń boladı.Elektr zaryadınıń SI den tısqarı, sistemalaspaǵan birliklerde de ańlatılatuǵın jaǵdayları bolıp, mısalı, kóbinese, amper-saat birligi de qollanıladı. Bunda, tok kúshi 1 A bolǵan elektr tokınıń ótkizgishtiń kese kesimi boylap bir saat dawamında aǵıwında ótken elektr zaryadı muǵdarı názerde tutıladı. 1 amper*saat (A•saat) elektr zaryadı 3600 kulonǵa teń. SGS sistemasında elektr zaryadı muǵdarı ushın Franklin, Fr (sonıń menen birge, sinonim retinde statkulon) birligi qollanılǵan. Bul birlikke salıstırǵanda, bir franklin zaryad (1 Fr) shama menen 3, 3356•10−10, yamasa, (2 997 924 580) −1 kulonǵa teń boladı (shama menen 1/3 nano kulon).Ápiwayı buyımlar hám materiallardıń óz-ara súykelisiwinen júzege keletuǵın statikalıq elektr zaryadlarınıń muǵdarı ádette bir neshe mikrokulon boladı tek. Ortasha shaqmaq shaqqandaǵı zaryad muǵdarı 15 Kl átirapında boladı, lekin, kúshli shaqnawlar waqtında 350 Kl ge shekem zaryad payda bolıwı múmkin.Ápiwayı siltili bataryalar arqalı (mısalı AA túrindegileri) tolıq quwatlanıwdan, ulıwma quwatsızlanıp qalǵansha shama menen 5 kKl (5000 Kl) zaryad beredi. Batarya jarlıǵındaǵı 1400 mA•h (mA•saat) belgisi naǵız ózin ańlatadı.Elektr toki — elektr zaryadlarınıń tártipli háreketi. Elektr tokı payda bolıwı hám mudamı payda bolıp turıwı ushın : 1) elementte erkin elektr zaryadları, 2) olardı tártipli háreketke keltiretuǵın elektr maydan hám 3) shınjır tuyıq bolıwı kerek. Zaryadlı bóleksheler tok tasıwshılar dep ataladı. Metallar hám yarım ótkezgishlerde tok tasıwshılar elektronlardan, elektrolitlerde oń hám teris ionlardan, ionlasqan gazlarda oń hám teris ionlar hám de elektronlardan ibarat. Zaryadlı bólekshelerdiń elektr maydan tásirinde denege salıstırǵanda kóshiwi nátiyjesinde payda bolatuǵın Elektr tokı ótkizgishlik tokı dep, zaryadlanǵan makroskopik dene (mısalı, suyıqlıq yamasa gaz) lardıń kóshiwinen júzege keletuǵın elektr tokı konvekcion tok dep ataladı. Jılısıw tokı dep atalatuǵın tok da bar. Bul tok zaryadlar háreketine baylanıslı bolmay, bálkim elektr maydan kernewliliginiń waqıt boyınsha ózgeriwine proporcional (proporcional) boladı. Jılısıw tokı magnit maydan payda etiw ózgesheligi tárepinen ǵana ótkizgishlik hám konvekcion tokqa ekvivalent bolıp tabıladı. Elektr tokınıń bar ekenligin tok sebepli júz beretuǵın tómendegi tásir yamasa hádiyselerge qaray biliw múmkin: 1) ıssılıq tásiri-tok otip atırǵanda ótkizgish (oǵada ótkizgish bunnan esaptan tısqarı ) qızıydı; 2) ximiyalıq tásiri-elektr tokı ótkizgishtiń ximiyalıq quramın ózgertiredi (mısalı, elektroliz hádiysesi); 3) magnit tásiri (mısalı, toktıń ótkizgish janında magnit strelkasınıń iyiwi, elektromagnitler); 4) kúsh tásiri (mısalı, magnit maydanında toklı ótkizgishtiń iyiwi, elektr dvigateller); 5) jaqtılıq tásiri (mısalı, siyreklengen gazlarda razryad, elektr doǵası). Tok kúshi ampermetr, milliampermetr, mikroampermetr hám galvanometr menen ólshenedi.Elektrodinamika elektr zaryadlı bólek deneler yamasa bólekshelerdi bir-birine tásir ettiretuǵın hám materiyanıń arnawlı túri bolǵan elektromagnetik maydan xarakteriniń qásiyet hám nizamlıqları tuwrısındaǵı pán bolıp tabıladı. Elektrodinamikanıń tınısh jaǵdayındaǵı elektr zaryadların úyreniwshi bólimi elektrostatika dep ataladı.Elektrostatikada eki túr elektr zaryadlar-oń hám teris zaryadlar kóriledi. Birdey belgili elektr zaryad menen zaryadlanǵan deneler bir-birlerinen iyteriledi, túrli belgili elektr zaryad menen zaryadlanǵan deneler bir-birlerine tartıladı.Denelerdiń elektrlengen yamasa elektrlenbegenligin anıqlawshı ásbapqa elektroskop dep ataladı.Elektron eń kishi zaryadqa iye bolǵan bólekshe bolıp, elektron zaryadınıń mánisin birinshi bolıp amerikalı alım D.Milliken anıqlaǵan. Elektronnıń zaryadı teris bolıp, onıń mánisi qe=1,6∙10-19 Kl, massası bolsa me=9,1∙10-31 kg ǵa teń.Elektronlar payda boliwi? Bul sorawǵa juwap beriw ushın atomnıń dúzilisin kórip shıǵayıq. Atomnıń orayında proton hám neytronlardan ibarat yadro, átirapında elektronlar háreketlenedi. Pútkil atom zaryadsız, sebebi yadronıń oń zaryadı hámme elektronlardıń teris zaryadları qosındısına teń hám ol elektr tárepten neytral. Eger neytral dene qandayda bir basqa deneden elektronlar alsa, teris zaryadqa iye boladı. Elektronları jetispeytuǵın dene oń zaryadlanǵan boladı. Sonday etip, dene elektronların joǵalıtqan hám artıqsha elektron alǵan táǵdirde ǵana elektrlenedi. Elektr zaryadı joǵalıp ketiwi hám taǵı payda bolıp turıwı múmkin. Lekin mudamı eki keri belgili eki elementar zaryad bir waqıtta payda boladı hám joǵaladı. Jabıq sistemada barlıq bóleksheler zaryadlarınıń algebralıq qosındısı ózgermey qalaberedi. Elektr zaryadınıń saqlanıw nızamı jabıq sistema ushın, yaǵnıy sırttan bóleksheler kirmeytuǵın hám sırtqa bunday bóleksheler shıǵarmaytuǵın sistema ushın orınlı.Elektrostatikanıń tiykarǵı nızamı zaryadlanǵan eki qozǵalmas noqatlıq dene yamasa bólekshe arasındaǵı tásir nızamı bolıp tabıladı. Onı 1785 jılda Kulon tájiriybe arqalı anıqlaǵan :Eki noqatlıq zaryadtıń óz-ara tásir kúshi hár bir zaryad shamasına tuwrı hám zaryadlar ortasındaǵı aralıqtıń kvadratına keri proporcional bolıp tabıladı. Kúshtiń baǵdarı zaryadlar arqalı ótken tuwrı sızıq menen ústpe-úst túsedi. Vektor kóriniste.Kulon nızamı sonday jazıladı.Bul jerde k-proporcionnallıq koefficienti bolıp, onıń mánisi XBS de k 9*109 *N*m2/Kl2, bul jerde — elektr turaqlısı dep ataladı: Elektrlengen dene átirapında keńislik elektr maydan bar boladı. Elektr maydan materiyanıń elementten ayrıqsha bolǵan bir túri bolıp tabıladı. Elektr maydanǵa kiritilgen zaryadqa sol elektr maydan tárepinen tásir etiwshi kúsh elektr kúshi dep ataladı. Elektr maydannıń tiykarǵı ózgeshelikleri-elektr zaryadına bul maydannıń qandayda bir kúsh menen tásir etiwi bolıp tabıladı. Zaryadqa kórsetilgen tásirge qaray maydannıń bar ekenin, onıń keńisliktegi bólistiriwi anıqlanadı. Qozǵalmas zaryadtıń elektr maydanı elektrostatikalıq maydan dep ataladı. Elektrostatikalıq maydandı tek elektr zaryadları payda etedi. Maydannıń tayınlı bir noqatına qoyılǵan zaryadqa tásir etiwshi kúshtiń bul zaryadqa qatnası maydannıń hár bir noqatında zaryadqa baylanıslı emes hám maydan xarakteristikası dep esaplanıwı múmkin. Bul xarakteristika maydan kernewliligi dep ataladı. Maydan kernewliligi noqatlıq zaryadqa maydan tárepinen tásir etetuǵın kúshtiń sol zaryadqa qatnasına teń bolıp tabıladı. Vektordıń baǵdarı oń zaryadqa tásir etetuǵın kúsh baǵdarı menen birdey bolıp, teris zaryadqa tásir etetuǵın kúshke qarama-qarsı bolıp tabıladı.Elektrostatik maydandı payda etiwshi q noqatlıq zaryad menen q0 sınaq zaryadı arasındaǵı Kulon tásir kúshin esapqa alsaq, tómendegi kóriniske iye boladı..Noqatlıq zaryad maydanınıń zaryaddan r aralıqtaǵı kernewlilik modulı. Eger q>0 bolsa, maydannıń hár qanday noqattaǵı kernewlilik vektorı sol noqattı zaryad menen tutastırıwshı tuwrı sızıqta zaryadtan shıǵıs baǵıtta boladı. Eger q<0 bolsa, kernewlilik vektorı bul noqattı zaryad menen tutastırıwshı tuwrı sızıqta zaryadqa kiretuǵın baǵıtta boladı. Elektr maydannıń kernewlilikleri geometriyalıq túrde qosıladı. Maydanlar superpoziciya principiniń táriypi: Eger hár túrli zaryadlı bóleksheler keńisliktiń málim bir noqatında kernewlilikleri El, E2,.. ., Ep bolǵan maydanlar payda etse, maydannıń bul noqattaǵı juwmaqlawshı kernewliligi tómendegige teń boladı :
E= E1+E2+... +En. (1)
Kernewliligi keńisliktiń hámme noqatlarında birdey bolǵan elektr maydan bir jınslı maydan dep ataladı. Elektr maydannıń kúsh sızıqları jabıq emes, olar oń zaryadtan baslanıp, teris zaryadta tawsıladı. Elektr maydandı kernewlilik sızıqları arqalı súwretlew múmkin. Bul sızıqlardı qısqasha etip, E sızıqları deyiw múmkin. Kernewlilik sızıqları sonday ótkeriliwi kerek, olardıń hár bir noqatına ótkerilgen urınba ye vektor baǵdarına uyqas kelsin. S - júzden tik ótetuǵın kúsh sızıqlar sanı NE elektrostatik maydan kernewlilik vektorı aǵımına teń bolıp, ulıwma halda. Integral menen anıqlanadı, bul jerde En- vektorınıń normalǵa proeksiyası. Shama menen oylaymız, ishi bos, radiusı r bolǵan sharning orayında noqatlıq zaryad jaylasqan bolsın. Beti sfera formasında bolǵanlıǵı sebepli ańlatpaǵa tiykarlanıp. Yaǵnıy zaryadtan qálegen aralıqtaǵı sızıqlar sanı birdey bolıp tabıladı. Bunday sızıqlar zaryadtan basqa hesh jerde baslanbaydı hám tawsılmaydı. Olar zaryadta baslanıp, sheksizlikke keteberedi hám kerisinshe. Kernewlilik vektorınıń qandayda bir bet arqalı ótip atırǵan aǵımı san tárepinen sol betti kesip ótip atırǵan E sızıqlar muǵdarına teń. Aǵımnıń belgisi zaryad belgisine sáykes keledi. Óz ishine q noqatlıq zaryadtı qorshap alǵan qálegen formalı jabıq maydan ushın E vektorınıń aǵımına teń. Sol juwmaqtı Ostrogradskiy q1, q2,.. ., qn zaryadlar sisteması ushın ulıwmalastırǵan hám nátiyjede ulıwma hal ushın Ostrogradskiy-Gauss teoreması kúshke iye. Bul teoremaga tiykarlanıp qálegen formadaǵı jabıq júzden shıǵıp atırǵan kernewlilik vektorınıń tolıq aǵımı sol júz ishindegi zaryadlardıń algebraik jıyındısınıń absolyut dielektrik sińiriwshige qatnasına teń. Elektrostatik maydan potencial maydan bolıp, bul maydanda zaryadtı kóshiriwde orınlanǵan jumıs: dA=Fdrcos. Ańlatpa menen jazıladı. Bunda F-Kulon kúshi, dr-elektrostatik maydannıń qaralıp atırǵan eki noqatı arasındaǵı aralıq, a -kúsh vektorı menen háreket baǵdarı arasındaǵı múyesh. Jumıs sırtqı kúsh esabına orınlanǵanlıǵı ushın dA<0 dep alamız. Ol halda bolǵanlıǵı ushın formula orınlanǵan jumıs zaryadtıń maydanda basıp ótken jolına baylanıslı bolmay, bálki bul zaryadtıń maydan daǵı baslanǵısh hám aqırǵı jaǵdaylarına baylanıslı ekenligin kórsetedi.Mexanikadan málim, kúshlerdiń potencial maydanında jaylasqan dene potencial energiyaǵa iye bolıp, maydan kúshleri sol energiya esabınan jumıs atqaradı. Elektr maydanında orınlanǵan jumıstı potencial energiya parqı retinde ańlatıw múmkin. Bul teńleme menen salıstırsaq, E1 hám E2 anıqlanadı. Sonday eken, óz-ara tásir potencial energiyası iye. Elektrostatikalıq maydan potencialı bolsa, sınawshı qo zaryadtıń elektrostatikalıq maydan qálegen noqatındaǵı potencial energiyası E nıń sol zaryad muǵdarına qatnası menen anıqlanatuǵın fizikalıq shamaǵa aytıladı, yaǵnıy : birlik oń zaryadtıń maydandaǵı arnawlı bir noqattaǵı potencial energiyasına teń bolıp tabıladı. Zaryadlar sisteması payda etken maydan potencialı sistema quramına kirgen hár bir zaryadtıń bólek payda etken maydan potencialları algebralıq qosındısına teń bolıp tabıladı.Eger bizge potencialları 1 hám 2 ge teń bolǵan, bir-birinen d=d2-d1 aralıqta jaylasqan eki parallel plastinka berilgen bolsa, maydan kernewliligi ushın ańlatpanı alamız, bul jerde 2-1 Ol - plastinkalar arasındaǵı potenciallar parqı yamasa kernew dep ataladı. XBS de kernew 1 v birligi menen olshenedi.Ótkizgishtegi zaryad tasıwshılar júdá kishi kúsh tásiri astında háreket ete aladı. Sonıń ushın zaryadlardıń teń salmaqlılıǵı tómendegi shártler orınlanǵan táǵdirde ǵana baqlanadı: Ótkizgish ishindegi barlıq noqatlarda maydan kernewliligi nolge teń bolıwı zárúr, yaǵnıy E0; Maydan kernewliliginiń ótkizgish sırtı hár bir noqatındaǵı baǵdarı sırtqa ótkerilgen normalǵa uyqas bolıwı kerek, yaǵnıy E En. Sonday eken, zaryadlar teń salmaqlılıqta bolǵanda ótkizgish sırtı ekvipotencial boladı. Teń salmaqlılıqtaǵı ótkizgish ishindegi hesh qanday noqatda artıqsha zaryadlar bolıwı múmkin emes, barlıq zaryadlar ótkizgishtiń sırtı boylap málim tıǵızlıq menen jaylasadı.Eger ótkizgishke qandayda bir q zaryad berilse, ol ótkizgish sırtı boyınsha sonday bólistiriledi, ótkizgishtegi maydannıń kernewliligi nolge teń boladı. Eger q zaryadqa iye bolǵan ótkizgishke shaması tap sonday zaryad berilse, zaryadta aldınǵı zaryad sıyaqlı bólistiriliwi kerek, keri jaǵdayda ol ótkizgishte nolge teń bolmaǵan maydan payda boladı. Ótkizgishtegi zaryadtıń kóbeyiwi átiraptaǵı deneler zaryadlarınıń qayta bólistiriliwine alıp kelmegen haldaǵana joqarıda aytıp ótiletuǵın shárt orınlanıwın eskertip ótiw zárúr bolıp tabıladı. Sonday etip, basqa denelerden uzaq aralıqta jaylasqan ótkizgishte shamaları hár túrlı bolǵan zaryadlar joqarıdaǵıǵa uqsas bólistiriledi, yaǵnıy deneniń qálegen eki noqatı olardı alınǵan zaryad tıǵızlıqlarınıń qatnası zaryadlardıń shaması qanday bolıwına qaramay turaqlı boladı. Potencial hám zaryad ortasındaǵı proporcionallıq koefficienti ótkizgishtiń elektr sıyımlılıǵı dep ataladı. Bul shama C menen belgilenedi. Sıyımlılıq san tárepinen sonday zaryadqa teń, bul zaryad ótkizgishge berilse, onıń potencialı bir birlikke artadı. Eger eki ótkizgishge 1 Kl hám -1 Kl zaryad berilgende, olar arasında 1 v potenciallar ayırması payda bolsa, bul eki ótkizgishtiń elektr sıyımlılıǵı bir birlikke teń boladı. Bul birlik (F) Farada dep ataladı. Tájiriybeler sonı kórsetedi, eger ótkeriwshiler óz-ara jaqınlastırılsa, olardıń ulıwma sıyımlılıǵı keskin artadı. Eger ótkeriwshiler arasına dielektrik ortalıq kiritilse, ótkeriwshiler sistemasınıń sıyımlılıǵı jáne de artadı. Bul princip ótkeriwshilerden kondensator soǵıwda isletiledi.Kondensator dep, qatlamları dep atalatuǵın bir-birine sheksiz jaqın jaylastırılǵan hám dielektrik ortalıq menen ajıratılǵan ótkeriwshiler sistemasına aytıladı.Shama menen oylayıq, eki parallel ústleri bolǵan metall plastinka formasındaǵı ótkeriwshiler salıstırmalı dielektrik sińiriwshilik koefficienti bolǵan dielektrik ortalıq menen bir-birinen izolyaciya etilgen bolsın. Zaryadlardıń maydan tıǵızlıqları hám, potencialları 1 hám 2 bolsın kelip shıǵadı. Eki parallel plastinka arasındaǵı maydan kernewliligi ekenin esapqa alıp, tegis kondensatordıń sıyımlılıǵı ushın ańlatpanı jaza alamız. Hár qanday alınǵan ótkizgish de elektr sıyımlılıqǵa iye. Mısalı, radiusı R bolǵan hám dielektrik sińiriwshiligi ga teń bolǵan ortalıqta jaylasqan metall sferaning elektr sıyımlılıǵı. Kondensatorlar konstruksiyalarına kóre tegis, cilindrik, sferik formalarda bolıp, dielektrik ortalıq materillariga qaray hár túrlı : qaǵazlı, slyudali, keramikali, elektrolitli hám taǵı basqa túrleri bar. Olar radio hám elektrotexnikada keń isletiledi. Ásirese házirge zaman texnikasında mikrominiatyura (kishkene) ılaydan islengen ıdıs (keramika) li kondensatorlar kishi ólshemli hám úlken sıyımlılıqǵa iye bolǵanlıqları ushın keń qollanilmoqdi. Shama menen oylayıq, ótkizgish q zaryadqa iye bolsın. Zaryad muǵdarın dq ga asırıw ushın, málim jumıs orınlawımız kerek. Kerisinshe, dq - zaryadtı sol ótkizgishlen sheksizlikke aparıw ushın elektrostatik maydan da málim jumıs orınlawı kerek. Sonday eken, ótkizgishtiń zaryadı dq ga asqanda, onıń potencial enerrgiyası da sol muǵdarǵa artadı, yaǵnıy.Tuwrısıda, bul formulalarda q- ótkizgish degi zaryad muǵdarı, S- ótkizgish sıyımlılıǵı.Eger q1, q2, q3,.. ., qn noqatlıq zaryadlar sisteması berilgen bolsa, bul zaryadlar sisteması payda etgen energiyası zaryadlar tárepridan payda etińan maydan potencialı. Hár qanday formaǵa iye bolǵan zaryadlanǵan kondensatordıń elektrostatik maydan energiyası: Elektrostatik maydan energiyasınıń tıǵızlıǵı v kólem birligine tuwrı kelgen potencial energiya W menen ólshenerlik fizikalıq shama bolıp, XBS dagi birligi. Tegis kondensatorda maydan bir jınslı bolǵanı ushın, sol kondensator ishindegi maydannıń energiya tıǵızlıǵı,boladı. Eger ótkizgishte elektr maydanı ónim kilinsa, ol halda zaryad tasıwshılardıń tártipli háreketi, yaǵnıy oń zaryadlardıń maydan baǵdarında, teris zaryadlardıń bolsa keri jónelgen háreketi payda boladı. Zaryadlardıń tártipli háreketi elektr tokı dep ataladı. Eger ótkizgish kese kesiminen dt waqıt ishinde dq zaryad ótse, tok kúshi ga teń boladı. Eger hár qanrday teń waqıt birligi ishinde sırttan ótetuǵın toktıń baǵdarı hám muǵdarı ózgermeytuǵına, bunday tok ózgermeytuǵın tok dep atalib, ol formula menen anıqlanadı. Oń zaryadlardıń baǵdarı toktıń baǵdarı dep qabıl etilgen. Elektr tokın tok tıǵızlıǵı vektorı j orhali tolıqlaw xarakterlew múmkin. Bul vektor muǵdar tárepinen berilgen noqatda zaryad tasıwshılardıń baǵdarına perpendikulyar bolǵan dS sırttan ótetuǵın tok kúshi di dıń sol maydan shaması dS ga bolingenine teń.Eger tok ózgermeytuǵın bolsa, onıń tıǵızlıǵı. Waqıt ótiwi menen tok kúshi ózgermeytuǵın tok ózgermeytuǵın tok dep ataladı. Tok kúshin XBS dagi birligi (A=Amper). Toktıń úzliksiz aǵıp turıwı ushın shınjırdıń málim tarawlarına yamasa pútkil shınjırǵa tásir etiwshi sırtqı kúshler zárúr eken. Olardı ximiyalıq protsesslar, bir jınslı bolmaǵan ortalıqta yamasa hár túrlı túrdegi eki qıylı element shegarasında zaryad tasıwshılarınıń diffuziyasi, ózgeriwshen magnit maydanları payda etetuǵın elektr maydanları hám t. b.payda etiw múmkin. Sırtqı kúshlerdiń birlik zaryad ústinde atqarǵan jumisına teń bolǵan shama shınjır daǵı yamasa onıń bir bólegindegi elektr jurgiziwshi kúsh (EQK- ε ) dep ataladı. Bul jerde Ach Am =q bolıp, derektiń polyusı ashıq (úzilgen). Elektrostatik hám sırtqı kúshlerdiń birlik (+) zaryadtı kóshiriwde atqarǵan jumisına teń bolǵan shama shınjırdıń berilgen bólegindegi kernew túsiwi yamasa U kernew dep ataladı. Bir jınslı metall ótkizgishten ótip atırǵan tok kúshi ótkizgishtegi kernew túsiwi U ǵa proporcional boladı :Bir jınslı ótkizgish dep sırtqı kúsh tásir etpeytuǵın ótkizgishge aytıladı. Ol ótkizgishtiń ushlarındaǵı potenciallar ayırmasına teń boladı. Ańlatpa daǵı R ótkizgishtiń elektr qarsılıǵı dep ataladı. Qarsılılıq birligi 1 Om bolıp, ol sonday ótkizgishtiń qarsılıǵı, bunda kernew 1 v bolǵanda ótkizgishten 1 A tok ótedi. Bir jınslı cilindrtárizli ótkizgish ushın qarsılıq ta teń. Bul jerde: l — ótkizgishtiń uzınlıǵı, S — kese kesim maydanı,- ótkizgish jasalǵan materialdıń tábiyaatına baylanıslı bolǵan koeffitcent, bolıp bunı salıstırma elektr qarsılıq dep ataladı. Ótkizgishten tok ótkende ótkizgish qızıydı, bul processte ajıralıp shıqqan ıssılıq muǵdarı ótkizgish qarsılıǵına, tok kúshiniń kvadratına hám waqıtqa proporsional eken.Q —DJoullarda ańlatıladı. Birlik waqıtta birlik kólemnen ajralıp shıǵıwshı ıssılıq muǵdarın toktıń salıstırma quwatı dep ataymız. Toktıń quwatı formulaları menen ańlatılıp : XBS de quwattıń birligi 1 vatt 1 A*1 v 1 vt. Elektr tokları bir-biri menen óz-ara tásirlesedi. Toklı ótkeriwshiler arasındaǵı óz-ara tásir magnit tásir dep ataladı. Toklı ótkeriwshilerdiń bir-birine tásir etetuǵın kúshleri magnit kúshler dep ataladı. Parallel ótkeriwshilerdiń hár birewiniń birlik uzınlıǵına tuwrı keliwshi óz-ara tásir kúshi olardaǵı I1 hám I2 toklarǵa tuwrı proporsional hám olar arasındaǵı l aralıqqa teris proporsional. Bunnan bolıwı kerek. Bul jerde I1 hám I2 parallel ótkeriwshilerden ótetuǵın toklar, r- ótkeriwshiler arasındaǵı aralıq, k- proporsionallıq koefficienti. Proporcionallıq koefficiyenti XBS de ga teń bolıp,-ortalıqtıń salıstırmalı magnit sińiriwshiligi 4*10 -7 Gn/m ga teń. Parallel ótkizgishtegi toklardıń óz-ara tásiri hám bul tásirdi ótkeriwshiler formasına, ótkeriwshiler degi toklar baǵdarına baylanıslılıǵın Amper kashf etken.Toklardıń óz-ara tásiri magnit maydanı dep atalıwshı maydan arqalı ámelge asadı. Magnit maydanı materiyanıń arnawlı túri esaplanadı. Onıń tiykarǵı ózgeshelikleri: Magnit maydanın elektr tokı ónim etedi. Magnit maydanı júzimka kórsetetuǵın tásirine qaray payqaladi. 1820 jılı Bio-Savar hár túrlı forma daǵı toklardıń magnit maydanların úyrendiler. Laplas, Bio hám Savar tájiriybeleriniń nátiyjelerin analiz etip, qálegen toktıń magnit maydanın toktıń bólek elementar bóleksheleri payda etgen maydanlardıń vektor jıyındısı retinde esaplaw múmkinligin anıqladi. Laplas uzınlıǵı dl bolǵan tok elementi payda etgen maydannıń magnit maydan kernewliligi ushın ańlatpanı payda etgen, bul jerde I-tok kúshi,- menen arasındaǵı múyesh. Bio-Savar-Laplas nızamın joqarıda keltirilgen kórinisi, differensial teńleme kórinisindegi forması bolıp, tek ótkizgishtiń bólegi ushın tuwrı bolıp tabıladı. Ótkizgishten málim aralıqta jaylasqan noqattaǵı magnit maydan ótkizgishtiń formasına da baylanıslı boladı. Eger ótkizgish sheksiz uzın hám tuwrı bolsa, ótkizgishten d-aralıqta payda bolǵan magnit maydan ushın tómendegi ańlatpa orınlı boladı. Eger ótkizgish radiusı R bolǵan sheńberden ibarat bolsa, sol sheńberdiń orayındaǵı magnit maydan kernewliligi ushın ańlatpa anıqlanǵan. Eger ótkizgish solenoid formasında, yaǵnıy bir neshe n oramlı cilindrik túteden ibarat bolsa, sol solenoid óqida magnit maydan kernewliligi mánisi tómendegishe boladı. Colenoid ushın keltirilgen ańlatpa solenoidtıń orta bólegi ushın yamasa sheksiz uzın solenoid ushın tuwrı, sebebi solenoidtıń shet bólimlerinde magnit maydan bir jınslılıǵın joǵatadı. Magnit maydan elektromagnit maydannıń menshikli kórinisi bolıp, bul maydan tiykarlanıp, háreketleniwshi elektr zaryadına yamasa elektr zayadi menen zaryadlanıp háreket qılıp atırǵan denege hám magnitlanǵan denelerge tásir etedi. Magnit maydan kernewliligi N ortalıqtıń qásiyetlerine baylanıslı emes. Magnit indukciya vektorı bolsa magnit maydan kernewliligi xarakteristikası bolıp, element daǵı (ortalıqtaǵı ) nátiyjeleytuǵın magnit maydandı xarakterleydi. Magnit indukciya vektorı menen magnit maydan kernewliligi vektorı arasında tómendegishe baylanısıw ámeldegi. Bul formulada,- ortalıqtıń vakuumǵa salıstırǵanda magnit sińiriwshiligi. Ortalıqtıń salıstırmalı magnit sińiriwshiligi magnit indukciyasi v nı vakuumdaǵı magnit indukciyasi v0 ge salıstırǵanda qanday ózgeriwin kórsetedi, yaǵnıy ańlatpadan paydalansaq, parallel tuwrı toktıń magnit indukciyasi ushın kórinistegi differensial ańlatpanı payda etemiz. Magnit maydan tek ǵana magnit menen óz-ara tásirlesip ǵana qalmay, toklı ótkizgishge de tásir kórsetedi. Mısalı, toklı ótkizgishti turaqlı magnit maydanǵa kiritsak, bul ótkizgishke kúsh tásir etedi, bunda I- ótkizgishtegi tok kúshi, v - turaqlı magnit indukciyasi,- tok baǵdarı menen magnit indukciyasi vektorı baǵdarı arasındaǵı múyesh. Ańlatpa ótkizgish tuwrı sızıqlı hám magnit maydan bir jınslı bolsaǵana tuwrı bolıp tabıladı. Ulıwma halda, qálegen formaǵa iye bolǵan ótkizgish hám bir jınslı bolmaǵan magnit maydan ushın ańlatpanı jaza alamız, bul formula Amper Nızamın ańlatadı. Amper tárepinen anıqlanǵan nızamǵa tiykarlanıp magnit maydanında tok elementine tásir etiwshi kúshtiń baǵdarın tabıw ushın shep qol qaǵıydasınan paydalanıladı. Bul qaǵıydaǵa tiykarlanıp, shep qoldıń kaftiga v vektor kiretuǵın etip qóysaq hám uzatılǵan 4 barmaqtı tok baǵdarı boyınsha jaylastırsak, ol halda ashılǵan bas barmaq kúshtiń baǵdarın kórsetedi (Álbette, sol úshew jónelis bir-birine tik bolıwı kerek). Eger tok menen magnit induksich vektorı bir-birine perpendikulyar boldi. Tok ótip atırǵan ótkizgish júzimsiz ótkizgishten usınıń menen parıq etedi, ol jaǵdayda zaryad tasıwshılardıń tártipli háreketi júz boladı. Háreketlenip atırǵan zaryadlı bólekke magnit maydanı tárepinen tásir etetuǵın kúsh Lorenc kúshi dep ataladı.Bul formulada v- zaryadtıń magnit maydanındaǵı sızıqlı tezligi,- zaryad tezligi hám magnit indukciya vektorları arasındaǵı múyesh. Háreketleniwshi zaryad menen magnit maydan orrasidagi óz-ara tásir G.Lorens formulası dep ataladı. Bul formulanı vektor kóriniste tómendegishe jazıwımız múmkin: Zaryadqa tásir etiwshi magnit maydannıń tásir kúshin oń buraw qaǵıydasına tiykarlanıp anıqlanadı. Eger burawdıń dástesin den ga qaray burasaq, burawdıń ilgerilenbe háreket baǵdarı, zaryadqa tásir etiwshi kúshnı anıqlaydı. Lorens kúshi tezlikke tik jónelgen bolıp, tezlik vektorınıń baǵdarın ózgertiredi jáne bul kúsh jumıs atqarmaydı. Lorens kúshiniń atqarǵan jumısı nolge teń, yaǵnıy zaryadtıń kinetik energiyasın ózgertirmeydi. Eger zaryad bir waqtıniń ózinde magnit hám elektr maydanda háreket qilsa, juwmaqlawshı tásir etiwshi kúsh: Eger magnit maydanda háreketleniwshi bólekshediń tezligi baǵdarı ga perpendikulyar bolsa, onıń traektoriyası sheńberden ibarat, usınıń sebepinen Lorenc kúshinen zaryadlanǵan bólekshelerdi tezlestiriwshi ásbaplar (siklotron, fazatron, betatron hám t.b. ) soǵıwda keń paydalanıladı. Bunnan tısqarı Lorens kúshinen ossillograf, televizor hám radiolokatciya ásbapların elektron nur trubkaların jaratıwda keń paydalanıladı.
|
| |
