Электростатика

Жоспар
Кіріспе

1. Электростатика.
2. Электр заряды және оның қасиеттері.
3. Электростатикалық өрістің кернеулігі
4. Зарядтың потенциалдық энергиясы.
5. Потенциал
6. Потенциалдар айырымы
7. Кренеулік пен потенциал арасындағы байланыс.
8. Эквипотенциал беттер
9. Электрлік ығысу
10. Электр ығысуының вектор ағыны
11. Өткізгіштердегі электр өрісі
12. Өткізгіштің ішіндегі өріс кернеулігі
13. Электр сиымдылығы жазық конденсатор
14. Конденциаторларды батареяға қосу
15. Екі қозғалмайтын нүктелік зарядтардың энергиясы
16. Оқшауланған өткізгіштің энергиясы
17. Энергияның көлемдік тығыздығы

Электр заряды дегеніміз – денелердің немесе бөлшектердің электромагниттик әсерлесу қасиетін сипаттайтын шама.

1 Кл дегеніміз - өткізгіштің көлденең қимасы арқылы 1с ішінде 1А ток күшіне тең болатындай электр зарядының шамасы.
Элементар электр заряды

Элементар электр зарядының негізгі қасиеттері:
1) 2 түрде – оң және теріс
Әр аттас зарядтар тартылады
біртектес зарядтар тебіледі.
2) Электр заряды инвариантты яғни оның шамасы санақ жүйесіне байланысты болмайды.
3) Электр заряды дискрентті яғни кез келген дененің заряды е-н бүтін санын құрайды, е жарылысы болуы мүмкін емес.
4) Электр заряды активті яғни кез келген жүйенің заряды сол жүйеге кіретін зарядтардың қосындысына тең.
5) Электр заряды сақталу заңына бағынады. Зарядтың сақталу заңы: кез келген тұйық жүйенің электр зарядтарының алгебралық қосындысы сол жүйенің ішінде қандай процестер болып жатса да өзгеріссіз қалады.
Тұйық жүйе дегеніміз (электростатикада) – сыртқы денелермен заряд алмаспайтын жүйе.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Электростатика.
Электр заряды және оның қасиеттері.

Электр заряды дегеніміз – денелердің немесе бөлшектердің
электромагниттик әсерлесу қасиетін сипаттайтын шама.

1 Кл дегеніміз - өткізгіштің көлденең қимасы арқылы 1с ішінде 1А ток
күшіне тең болатындай электр зарядының шамасы.
Элементар электр заряды

Элементар электр зарядының негізгі қасиеттері:
1) 2 түрде – оң және теріс
Әр аттас зарядтар тартылады
біртектес зарядтар тебіледі.
2) Электр заряды инвариантты яғни оның шамасы санақ жүйесіне байланысты
болмайды.
3) Электр заряды дискрентті яғни кез келген дененің заряды е-н бүтін
санын құрайды, е жарылысы болуы мүмкін емес.
4) Электр заряды активті яғни кез келген жүйенің заряды сол жүйеге
кіретін зарядтардың қосындысына тең.
5) Электр заряды сақталу заңына бағынады. Зарядтың сақталу заңы: кез
келген тұйық жүйенің электр зарядтарының алгебралық қосындысы сол
жүйенің ішінде қандай процестер болып жатса да өзгеріссіз қалады.
Тұйық жүйе дегеніміз (электростатикада) – сыртқы денелермен заряд
алмаспайтын жүйе.

Кулан заңы.
Қозғалмайтын 2 нүктелік зарядтардың әсерлесу күші q1, q2 – тура
пропорционал, ал олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал.
Е – ортаның диэлектр сиымдылығы.

Ортаның диэлектрик сиымдылығы – ортаның зарядтарының арасындағы
әсерлесу күші вакуумдағы әсерлесу күшінен қанша есе аз екенін көрсететін
шама.

Электростатикалық өрістің кернеулігі
Электростатикалық өріс дегеніміз – қозғалмайтын электр зарядтарын
тудыратын өріс.
Электростатикалық өрісті сипаттайтын шама электр өрісінің кернеулігі
– бірлік оң зарядта әсер ететін күш пен анықталатын физикалық шама

Электр өрісінің кернеулігі – электр өрісінің күштік (векторлық)
сипаттамасы.
1НКл дегеніміз – нүктелік 1 Кл зарядқа 1 Н күш әсер ететіндей
өрістің кернеулігі.

Вакуумдегі нүктелік зарядтың өріс кернеулігі.
модуль
векторлық

- өрістің қарастырылып отырған өрістің нүктенің зарядты қосатын
радиус вектор.
скалярлық түрде
векторының бағыты оң зарядқа әсер ететін күштің бағытымен
бағыттас болады.
Егер өріс оң зарядтан радиус вектор бағытымен сол зарядтан сыртқы
кеңістікке кетіп бара жатқандай болады.

егер өріс нүктелік зарядтан пайда болса онда кернеулік сызықтары сол
зарядтан (оң болса) шығып жатқан болады, (теріс болса) кіріп жатқандай
болады.

ағыны.
Егер кернеулік сызықтарының көмегімен электр өрісінің кернеулігінің
бағыты ғана емес сонымен қатар мәнін де сипаттайтын болсақ, онда ол
сызықтарды белгілі бір сызықтар жиі орналасады.
Кернеулік сызықтарының бірлік ауданды қиып өтетін саны модулі бойынша
кернеулік модулінің шамасына тең болады.
dS ауданды қиып өтетін сызықтар саны былай анықталады:

dS кернеулік
векторының ағыны.
d

егер күш сызықтар тұйық ретте.
Электростатикалық өрістің суперпозиция принципі.

Өрістің қорытқы кернеулігі сол нүктедегі әрбір зарядтардың жеке-жеке
тудырған өріс кернеулігінің геометриялық қосындысына тең.
Электрлік диполь деп – шамалары жағынан тең, система өрісі
анықталатын нүктеге қарағанда ара қашықтығы е едәуір аз әр текші екі, +q
және –q нүктелік зарядтан құрылған системаны айтамыз.
диполь моменті
Вакуумдағы электростатикалық өріс үшін Гаусс теоремасы
Радиусы сфералық бет арқылы өтетін Е векторының ағыны.

Бұл нәтиже әртүрлі пішінді тұйық бет үшін дұрыс болады.
N зарядты қоршап тұрған кез келген таңдап алынған жағдай үшін
кернеулік векторының ағыны.
Суперпозиция принципі сәйкес өрістің кернеулігі барлық зарядтардың
тудыратын кернеуліктерінің шамасына тең.

(1)
1 формула вакуумдағы өріс үшін Гаусс теоремасы деп атаймыз.
Бұл теорема бойынша вакуумдағы тұйық бет арқылы өтетін
электростатикалық өрістің кернеулік векторының ағыны сол беттің ішіндегі
зарядтардың алгебралық қосындысын Е0 бөлгенге тең.
Егер заряд кеңістікте көлемдік тығыздық арқылы орналасса, онда Гаусс
теоремасын мына түрде жазуға болады:

Гаусс теоремасын вакуумдағы өрістерге қолдану.
1) Біркелкі зарядталған шексіз жазықтық өрісі.
Шексіз жазықтық тұрақты беттік тығыздық арқылы зарядталған.
+ Б беттік тығыздық.
Тұйық бет ретінде ойша цилиндр тұрғызамыз оның табаны зарядталған
жазықтыққа 11, ал осі оған болады.

Цилиндр арқылы өтетін барлық ағын оның табаны арқылы өтетін ағындардың
қосындысына тең.
2ЕS Сонда Гаусс m-сы бойынша электрлік кернеудің өрісі.

өріс кернеулігі
2) Біртекті зарядтанған сфералық беттің өрісі.

Радиусы R сфералық бет беттік тығыздықпен біркелкі зарядталған.
Зарядтар біркелкі орналасқандықтан олардың тудыратын өрісі сфералық
симметриялы болады.
Ойша центрі зарядталған сфера болатын радиусы тағы бір сфера
тұрғызамыз. Егер болса онда тұрғызылған бет ішінде барлық зарядтар
болады. Гаусс теоремасы бойынша:

болса.

Бұл жағдайда нүктелік заряд сияқты өріс қашықтыққа байланысты азаяды.
болса, онда тұйық беттің ішінде заряд болмайды. Сондықтан
біркелкі зарядталған сфералық беттің ішінде өріс кернеулігі жоқ, ол 0-ге
тең болады.
3) Көлемдік зарядталған шар өрісі. Жалпы q зарядпен зарядталған шар
(радиусы R ) көлемдік тығыздықпен зарядталған.

Сонда
Симметриялықты ескере отырып шардың
сыртындағы кернеулік сфералық бет
жағдайда мынадай болады:

Бірақ шардың ішіндегі кернеулік басқаша, себебі: болса, онда

Ал өрісі Гаусс m-на байланысты

Біркелкі зарядталған шексіз цилиндр (жіп) өрісі.
Радиусы R шексіз цилиндр сызықтық
тығыздықпен зарядталған біркелкі
Гаусс Т-сы бойынша

Өрістегі зарядтың орын ауыстыру жұмысы.
q0 заряд q зарядының өрісінде орын ауыстырады, сонда оның жұмысы

(1)
А12 – орын ауыстыру орнына (траяк-на) ба йланысты емес тек
бастапқы орны мен соңғы орнына байланысты, яғни нүктелік зарядтың электрлік
өрісі потенциял өріс, ал электрлік күштер концервативті күштер деп атайды.
Егер заряд сыртқы электростатикалық өрісте тұйық контур бойынша орын
ауыстырса онда оның жұмысы 0-ге тең болады.
1
2

q

q +
Е векторының циркуляциясы.
Егер тасымалданатын заряд бірлік заряд болса онда de жолдағы күштің
элементар жұмысы мынаған тең болады:
(2) циркуляциясы
циркуляциясы туралы теорема.
2 – формуланы мына түрде жазуға болады.
(3) циркуляциялық туралы теорема.
Осындай қасиетке ие күш өрісі потенциалдық өріс деп атайды.

Зарядтың потенциалдық энергиясы.
Консервативті күштің жұмысы потенциалдық энергияның азаю есебінен
болады, яғни:

(4) q зарядының өрісіндегі одан қашықтығы
q0 зарядының потенциалдық энергиясы.
Егер өріс N нүктелік зарядтар жүйесінен пайда болса онда q0 зарядтың
потенциалдық энергиясы әр зарядтардың тудыратын энергияларының қосындысына
тең.

Потенциал
Электростатикалық өрісінің кез келген өрісіндегі потенциалы бірлік оң
зарядтың сол нүтеге орналасқан потенциалдық энергиясымен анықталатын
физикалық шама.

Нүктелік зарядтың потенциалы

Өрістегі зарядтың орын ауыстыру жұмысы.
(1)
q0 зарядты бір нүткеден екінші нүктеге ауыстырғандағы жұмыс мына
формуламен анықталуы мүмкін:
(2)
Потенциалдар айырымы

Егер q0 зарядты өрістен алып шықсақ, яғни шексіздікке алып шықсақ
онда шарт бойынша потенциал 0-ге тең болады.

Потенциал дегеніміз – бірлік оң зарядты берілген нүктеден шексіздікке
қарай алыстату жұмысымен анықталатын физикалық шама.
Электростатикалық өрістің суперпозиция принципі
Егер өріс бірнеше зарядтардан пайда болса онда зарядтар жүйесінің
өріс потенциалы осы зарядтардың өріс потенциалдарының алгебралық
қосындысына тең.

Кренеулік пен потенциал арасындағы байланыс.
Эквипотенциал беттер
Бірлік нүктелік зарядты бір нүктеден екінші нүктеге х өсі бойымен
орын ауыстырғанда х1, х2 нүктелер арасы өте жақын болғанда х2 – х1 = dx
Exdx

Эквипотенциал беттер дегеніміз – барлық нүктелерінде потенциалдың
мәні бірдей болатын беттер.
Потенциалдың таралуын графикалық түрде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.