Электр өрісі туралы мағлұматтар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Электр өрісі - электрмагниттік өрістің дербес бір түрі. Ол электр зарядының айналасында немесе бір уақыт ішіндегі магнит өрісінің өзгерісі нәтижесінде пайда болады. Электр өрісінің магнит өрісінен өзгешелігі - ол қозғалатын да, қозғалмайтын да электр зарядтарына әсер етеді. Электр өрісінің бар екендігін оның қозғалмайтын зарядқа әсер ететін күші бойынша байқауға болады. Электр өрісінің кернеулігі - электр өрісінің сандық сипаттамасы болып табылады.

Электр өрісі - электр заряды бар денелердің немесе бөлшектердің айналасында болатын, сондай-ақ магнит өрісі өзгерген кезде пайда болатын (мысалы, электромагниттік толқындарда) векторлық өріс болатын электромагниттік өрістің екі компонентінің бірі. Электр өрісі тікелей көрінбейді, бірақ оның зарядталған денелерге әсер етуі арқылы анықталуы мүмкін.

Электр өрісін сандық анықтау үшін күш сипаттамасы енгізіледі-электр өрісінің күші-өріс кеңістіктің берілген нүктесіне орналастырылған оң сынақ зарядына әсер ететін күштің қатынасына тең векторлық физикалық шама. Кернеу векторының бағыты кеңістіктің әр нүктесінде оң сынақ зарядына әсер ететін күш бағытымен сәйкес келеді.

Ірі масштабты (Атом мөлшерінен үлкен) өзара әрекеттесуді қарастыруда қолданылатын классикалық физикада электр өрісі біртұтас электромагниттік өрістің құрамдас бөліктерінің бірі және электромагниттік әсерлесудің көрінісі ретінде қарастырылады. Кванттық электродинамикада бұл электрлік өзара әрекеттесудің құрамдас бөлігі.

Классикалық физикада Максвелл теңдеулер жүйесі электр өрісінің, магнит өрісінің өзара әрекеттесуін және зарядтардың осы өріс жүйесіне әсерін сипаттайды.

Электр өрісінің негізгі әрекеті-бақылаушыға қатысты қозғалмайтын электрлік зарядталған денелерге немесе бөлшектерге әсер ету. Магнит өрісі (Лоренц күшінің екінші компоненті) қозғалмалы зарядтарға да әсер етеді.

Электр өрiсiнiң күш сызықтары деп, сол өрiске орналасқан оң зарядталған бөлшекке әсер ететiн күштiң бағытын көрсететiн сызықты айтамыз. Оң зарядталған дене өрiсiнiң күш сызықтары 16, а-суретте көрсетiлген. Ал, 16, б-суретте терiс зарядталған дене өрiсiнiң күш сызықтары кескiнделген. Осындай көрiнiстi электрлiк сұлтан деп аталатын қарапайым құрылғы көмегiмен байқауға болады. Оған заряд бергенде, оның қағаз жолақтары әр жаққа тебiлiп электр өрiсiнiң күш сызықтары бойымен орналасқанын көремiз. Зарядталған бөлшек электр өрiсiне енгенде, оның жылдамдығы көбеюi де азаюы да мүмкiн. Егер бөлшек заряды q > 0 болса, онда күш сызықтары бойында оның жылдамдығы артады, ал керi бағытта тежеледi. Егер бөлшек заряды q < 0 болса, онда бәрi керiсiнше болады: күш сызықтары бағытында тежелiп, керi бағытта үдетiледi.

Қозғалмайтын электр зарядтарының электр өрісі злектростатикалық деп аталады.

Электр өрісіне енгізілген зарядталған денеге өріс тарапынан күш әрекет етеді. Осы күштің әрекетінен электр заряды (зарядталған дене) орын ауыстыра алады, яғни зарядтың орын ауыстыруы кезінде электр өрісі жұмыс атқарады. Осы жүмыс электр өрісінің потенциалдық энергиясының өзгеру өлшемі болып табылады.

-шамасы электр өрісінің потенциалы деп аталады. Потенциалдар айырымы-электр өрісің энергетикалық силаттамасы. Конденсатор, конденсатордың құрылысы. Конденсатор деп калындығы өткізгіштердің өлшемдерімен салыстырғанда өте аз, диэлектрик қабатымен бөлінген өткізгіштен тұратын денелердің жүйесі. Электр сыйымдылық-конденсатордың басты сипатгамасы. C=q/U конденсатордың электр зарядтарын жинау жэне сақтау кабілетін сипаттайды. Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі-1Фарад, 1Ф=Кл/В, 1мкФ=10'6Ф.

Электр өрiсiн графиктік кескiндеу үшiн Фарадей заманынан бастап күш сызықтары қолданылады.

Электр өрісінің кернеулігінің бағыты күш сызықтарының бағытымен сәйкес келеді.

Күш сызықтары оң зарядтан (+) басталып, теріс зарядта (-) аяқталады немесе шексіздікке кетеді. \
Күш сызықтары ешқашан қиылыспайды.

Жеке оң зарядтың айналасында пайда болатын өрістің күш сызықтары

Жеке оң зарядтың айналасында пайда болатын өрістің күш сызықтары: Жеке теріс зарядтың айналасында пайда болатын өрістің күш сызықтары

Жеке оң зарядтың айналасында пайда болатын өрістің күш сызықтары: Екі әр аттас зарядтардың айналасында пайда болған өрістің күш сызықтары

Жеке оң зарядтың айналасында пайда болатын өрістің күш сызықтары: Екі аттас зарядтардың айналасында пайда болған өрістің күш сызықтары

Электростатикалық өріс кернеулігі құрылатын осы зарядтарды әрқашан Кулон заңы арқылы бөлуге болады. Кез-келген нүктедегі толық электр өрісі-барлық зарядтардың векторлық қосындысы (интегралдық) т. б.

http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%9F%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%A2%D0%BE%D0%BA/02_f/003.gif

Алайда, қарапайым жағдайларды қоспағанда, бұл соманы немесе интегралды есептеу өте қиын.

Мұнда Остроградский-Гаусс теоремасы көмекке келеді, оның көмегімен зарядтардың осы таралуы нәтижесінде пайда болған электр өрісінің кернеуін есептеу әлдеқайда оңай.

Остроградский-Гаусс теоремасының басты құндылығы-бұл электростатикалық өрістің табиғатын тереңірек түсінуге мүмкіндік береді және заряд пен өріс арасында жалпы байланыс орнатады.

Бірақ Остроградский-Гаусс теоремасына өтпес бұрын ұғымдарды енгізу керек: электростатикалық өрістің күш сызықтары және электростатикалық өрістің кернеу векторының ағымы .

Электр өрісін сипаттау үшін өрістің әр нүктесінде кернеу векторын орнату керек. Мұны аналитикалық немесе графикалық түрде жасауға болады. Ол үшін күш сызықтары қолданылады - бұл өрістің кез-келген нүктесінде кернеу векторының бағытына сәйкес келетін сызықтар (сурет. 2. 1) .

Сурет 2. 1

Күш сызығы белгілі бір бағытқа жатады - оң зарядтан теріске немесе шексіздікке дейін.

Біртекті -бұл электростатикалық өріс, оның барлық нүктелерінде кернеу мөлшері мен бағыты бойынша бірдей , яғни біртекті электростатикалық өріс бір-бірінен тең қашықтықта параллель күш сызықтарымен бейнеленген (мұндай өріс, мысалы, конденсатор тақталарының арасында болады) (сурет. 2. 2) .

Нүктелік заряд болған жағдайда кернеу сызықтары оң зарядтан шығып, шексіздікке өтеді; және шексіздіктен теріс зарядқа енеді.

Өйткені күш сызықтарының тығыздығы зарядтан қашықтықтың квадратына кері пропорционал. Бұл сызықтар өтетін сфераның беткі ауданы қашықтықтың квадратына пропорционал өсетіндіктен, сызықтардың жалпы саны зарядтан кез-келген қашықтықта тұрақты болып қалады.

Заряд жүйесі үшін, көріп отырғанымыздай, күш сызықтары оң зарядтан теріс зарядқа бағытталған (сурет. 2. 2) .

Сурет - 2. 2

2. 3-суреттен күш сызықтарының тығыздығы шаманың көрсеткіші бола алатындығын көруге болады .

Күш сызықтарының тығыздығы кернеу векторына қалыпты болатын Бірлік платформа кернеу векторының модуліне тең олардың санынан өтетіндей болуы керек

1-мысал: егер 2. 3-суретте платформа таңдалса, онда көрсетілген өрістің кернеуі тең болады

: Сурет- 2. 3

: Сурет - 2. 4

, бұдан сызық.

2-мысал: платформа біртекті өрісте , егер бұрыш 30º болса, осы платформаны қанша сызық кесіп өтеді (сурет. 2. 4) .

Күш сызығы немесе интегралдық қисық-бұл кез-келген нүктеде сол нүктеде векторлық өрістің элементі болып табылатын векторға сәйкес келетін тангенс қисығы. Ол векторлық өрістерді визуализациялау үшін қолданылады, оларды басқа жолмен бейнелеу қиын. Кейде (әрдайым емес) бұл қисықтарға қисық бойымен вектордың бағытын көрсететін көрсеткілер қойылады. Күш сызықтарын құрайтын физикалық өріс векторларына сілтеме жасау үшін әдетте "кернеу"термині қолданылады.

Нақты физикалық өрістердің әртүрлі түрлерінің өзіндік ерекшеліктері бар, олар интегралдық қисықтардың бейнесінде көрінеді. Атап айтқанда, электр заряды-бұл электр желілері жиналатын орталық.

Электростатикалық өрістің күш сызықтарының қасиеттері:

Электр өрісінің күш сызықтары қиылыспайды. Олар оң зарядтардан немесе шексіздіктен басталып, теріс зарядтармен немесе шексіздікпен аяқталады.
Электр өрісінің күш сызықтарының тығыздығы электр өрісінің кернеулігінің шамасына пропорционал.
Электростатикалық өрістің қуат сызықтары жабық емес (ерікті электр өрісі үшін бұл дұрыс емес) .

Сурет-2. 5 суперпозиция принципінің қолданылуы мысалы ретінде l арақашықтықта орналасқан модулі жағынан бірдей, заряды q және -q жүйе -электрлік диполь өрісінің күш сызықтары көрсетілген.