Электр зарядының сақталу заңы

Зерттеу жұмыстарында (1910-1914) американдық физик Р. Милликен (1868-1953) электр зарядының дискретті, яғни кез келген дененің заряды е (е=1, 6∙10-19 Кл) элементар электр зарядынан тұратынын көрсетті. Электрон (me=9, 11∙10-31 кг) және протон (mp=1, 67∙10-27 кг) сәйкесінше оң және теріс элементар зарядтарды тасушы болып табылады.

Электр заряды - релятивистік инвариантты өлшем бірлік, яғни санақ жүйесіне тәуелсіз, ол дегеніміз зарядтың қозғалысына немесе тыныштық күйіне тәуелсіз.

Зерттеу жұмыстардың нәтижесінде фундаменталды табиғат заңы ашылды, 1843ж. ағылшын физигі М. Фарадеем (1791-1867) тәжірибе жүзінде электр зарядының сақталу заңын тұжырымдады: кез келген тұйық жүйеде (қоршаған денелермен өзара әрекеттеспейтін денелер жүйесі), осы жүйеде қандай процесс жүріп жатқанына қарамастан, барлық бөлшектер зарядтарының алгебралық қосындысы өзгеріссіз қалады .

Электр зарядының өлшем бірлігі (туынды бірлік, себебі ток күшінің бірлігі арқылы анықталады) - кулон (Кл) - бұл ток күші 1 А болғанда, өткізгіштің көлденең қимасынан 1 с уақытта өтетін электр заряды.

Электростатикалық өріс. Электростатикалық өрістің кернеулігі.

Берілген нүктедегі Электростатикалық өрістің кернеулігі өрістің осы нүктесінде орналасқан бірлік оң зарядқа әсер ететін күшпен анықталатын физикалық шама болып табылады.

Е векторының бағыты сол өрістегі оң зарядқа әсер ететін күштің бағытымен сәйкес келеді. Егер өріс оң зарядтан туса, онда Е векторы радиус-вектордың бойымен зарядтан сыртқы ортаға бағытталады (оң зарядтан тебіледі) ; егер өріс теріс зарядтан туса, онда Е векторы зарядқа қарай бағытталады.

Вакуумдағы нүктелік заряд өрісінің кернеулігі

немесе

Электростатикалық өрісті графикалық түрде кернеулік сызықтары арқылы көрсетеді. Кернеулі сызығы - Е векторының бағытымен сәцкес келетін өрістің әр нүктесі арқылы жүргізілген жанама сызық.

Егер өріс бірлік зарядтан туса, онда кернеулік сызықтары - түзу, егер оң заряд болса, зарядтан шығады, егер теріс заряд болса, сол зарядқа енеді.

Е векторымен α бұрыш жасайтын n нормалы бар элементар dS ауданын қиып өтетін кернеулік сызығының саны ЕdScosα=EndS тең, мұндағы Еn - dS ауданындағы Е векторының n нормальға проекциясы.

шамасы dS ауданы арқылы өтетін кернеулік векторының ағыны деп аталады. Мұндағы dS=dSn - модулі dS-қа тең вектор, ал бағыты ауданға түсірілген n нормальдың бағытымен сәйкес келеді.

Е векторының ағыны кез келген тұйық S жазықтықты қиып өтеді.

Электростатикалық өрістің суперпозиция принципі. Дипольдің өрісі

Суперпозиция принципі кез келген қозғалмайтын зарядтар жүйесінің электростатикалық өрісін есептеуге мүмкіндік береді, себебі егер зарядтар нүктелік болмаса, онда оларды әрақшан нүктелік зарядтар жиынтығына келтіруге болады.

Электрлік диполь - өрістің қарастырылып отырған нүктелердің арақашықтығынан әлденеше кіші L арақашықтықта орналасқан модулі жағынан тең әраттас нүктелік (+Q, -Q) зарядтар жүйесі.

-Q

Суретте суперпозиция принципінің қолданылуы мысалы ретінде l арақашықтықта орналасқан модулі жағынан бірдей, заряды q және -q жүйе -электрлік диполь өрісінің күш сызықтары көрсетілген.

Электрлік диполь өрісінің

күш сызықтары