Элементар электр зарядың анықтау. Кулон заңының әртүрлі қашықтықтар үшін тәжірибе жүзінде тексерілуі. Кавендиш әдісі. Вакуумдағы кейбір электростатикалық өрістерге Гаусс теоремасын қолдану

1 Элементар электр зарядың анықтау.
2. Кулон заңының әртүрлі қашықтықтар үшін тәжірибе жүзінде тексерілуі. Кавендиш әдісі.
3. Вакуумдағы кейбір электростатикалық өрістерге Гаусс теоремасын қолдану.
4. Эквипотенциал беттер.
5. Электрлік ығысу векторы және диэлектрлік өтімділік.
6. Конденсаторлар, олардың түрлері және сиымдылықтары

Электр зарядының бар болуы зарядталған денелердің басқадай денелермен өз ара әсерлесетіндігінен көрінеді.
Шартты түрде оң және теріс деп аталатын екі түрлі электр заряды бар. Бірдей таңбалы зарядтар бір - бірінен тебіледі, әртүлі таңбалылары тартылады.
Элементар бөлшектердің барлығының да заряды (егер ол нольге тең болмаса) абсолют шамасы бойынша бірдей болады. Оны элементар заряд деп атауға болады. Біз оны әрпімен белгілейміз. Кулонмен өрнектелген элементар заряд мынаған тең: . Егер әйтеуір бір себеппен (мысалы, үйкеу арқылы) денеде бір таңбалы бөлшектердің артық санын туғызсақ (осыған сәйкес мұнда екінші таңбалы бөлшек жетіспейтін болады), онда дене зарядталған болады.
Электр зарядтарының жоғалуы және қайтадан пайда болуы мүмкін. Алайда әрқашан қарама-қарсы таңбалы екі элементар заряд бір мезгілде жоғалып немесе пайда болып отырады. Сондықтан электрлік изоляцияланған жүйе зарядтарының қосындысы өзгеруі мүмкін емес. Бұл тұжырымдау электр зарядының сақталу заңы деп аталады.

1. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Жалпы физика курсы. – Алматы: Мектеп. 1971. 2 том. Электр және магнетизм
2. Савельев И. В. Жалпы физика курсы. Т. 1, 2. Алматы, 1983.
3. Қожанов Т.С., Рысменде С.С. Физика курсы, Қаз. Аграр. Унив. – Алматы: Агроуниверситет, 2003 ж. 2 том Электр және магнетизм. Оптика. Атом және ядролық физика.
4. Әдіғапаров Қ., Ақылбеков Ә. Физика: Электродинамика, тербелістер мен толқындар. // Қаз. Респуб. Білім министр. – Алматы: Респуб. Баспа каб., 1995
5. Қойшыбаев Н. Шарықбаев Физика: (оқу құралы) 2 том: Электродинамика негіздері. Тербелістер мен толқындар. Оптика. Кванттық физика. Атом және атом ядросы. 2001.
6. Жұбанов М. Физиканың негізгі заңдары. – Алматы: Мектеп. 1989
7. Абдулаев Ж. Жалпы физика курсы: Оқу құралы.–Алматы: Ана тілі,1991
8. Ақылбеков Ә. Физика: Техникалық жоғары оқу орындары студенттеріне арналған оқу құралы. – алматы: Білім, 1997 ж.
9. Арызханов Б.С. Физика курсы: студенттерге арналған оқу құралы. – Алматы: Мектеп, 1988 ж.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
Жаратылыстану-математика факультеті
Физика мамандығы

СӨЖ

Тақырыбы: Элементар электр зарядың анықтау. 2. Кулон заңының әртүрлі қашықтықтар үшін тәжірибе жүзінде тексерілуі. Кавендиш әдісі. 3. Вакуумдағы кейбір электростатикалық өрістерге Гаусс теоремасын қолдану. 4. Эквипотенциал беттер. 5. Электрлік ығысу векторы және диэлектрлік өтімділік. 6. Конденсаторлар, олардың түрлері және сиымдылықтары

Топ: T-423
Орындаған: Берікова Е.
Тексерген: Рахимбердина А.Т.
Семей 2015 жыл
Электр зарядының сақталу заңы.

Электр зарядының бар болуы зарядталған денелердің басқадай денелермен өз ара әсерлесетіндігінен көрінеді.
Шартты түрде оң және теріс деп аталатын екі түрлі электр заряды бар. Бірдей таңбалы зарядтар бір - бірінен тебіледі, әртүлі таңбалылары тартылады.
Элементар бөлшектердің барлығының да заряды (егер ол нольге тең болмаса) абсолют шамасы бойынша бірдей болады. Оны элементар заряд деп атауға болады. Біз оны әрпімен белгілейміз. Кулонмен өрнектелген элементар заряд мынаған тең: . Егер әйтеуір бір себеппен (мысалы, үйкеу арқылы) денеде бір таңбалы бөлшектердің артық санын туғызсақ (осыған сәйкес мұнда екінші таңбалы бөлшек жетіспейтін болады), онда дене зарядталған болады.
Электр зарядтарының жоғалуы және қайтадан пайда болуы мүмкін. Алайда әрқашан қарама-қарсы таңбалы екі элементар заряд бір мезгілде жоғалып немесе пайда болып отырады. Сондықтан электрлік изоляцияланған жүйе зарядтарының қосындысы өзгеруі мүмкін емес. Бұл тұжырымдау электр зарядының сақталу заңы деп аталады.

Кулон заңы.

Бірдей таңбалы зарядтарды (немесе аттас зарядталған деп аталатын) тасушы денелер бірін-бірі тебеді. Ал, әр аттас зарядты денелер бірін-бірі тартады. Нүктелік деп аталатын зарядтардың өз ара әсер күші бағынатын заңды 1785 жылы Кулон анықтаған.
Нүктелік заряд - электрленген материялық нүкте. Нүктелік заряд деп осы дененің электр зарядтарын тасымалдайтын басқа денелерге дейінгі қашықтығымен салыстырғанда мөлшерін ескермеуге болатын зарядталған денені айтады.
Кулон заңы былай тұжырымдалады: нүктелік екі зарядтың өз ара әсер күші әрбір зарядтардың шамаларына пропорционал және олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал. Кулон заңы мына формуламен өрнектеледі:
.
мұндағы: - пропорционалдық коэффициент, мен өз ара әсерлесетін зарядтардың шамалары, - олардың ара қашықтығы.
СИ системасында зарядтың бірлігі Кулон (К) болып табылады.
Кулон заңындағы пропорционалдық коэффициентті - ге тең деп алады. - шамасы электрлік тұрақты деп аталады. Ол мынаған тең: . Оның өлшеуіштігі электр сиымдылығын ұзындықққа бөлгенге тең. Осыған сәйкес оның бірліктерін фарад бөлінген метр деп өрнектейді.
Егер әсерлесуші зарядтар изотропты ортада болса, онда Кулон күші мынаған тең: F =; Мұндағы: - ортаның диэлектрлік өтімділігі. Вакуумның диэлектрлік өтімділігі =1.
Электр зарядының көлемдік тығыздығы - = ;
Электр зарядының беттік тығыздығы - =;
Электр зарядының сызықтық тығыздығы - = ;
Егер жүйе сыртқы ортамен ешбір электр зарядтарымен алмаспаса, ондай жүйені - оқшауланған электр жүйесі дап атайды. Оқшауланған электр жүйесі үшін электр зарядының сақталу заңы орындалады.
Кез-келген тұйықталған жүйеде электр зарядтарының алгебралық қосындысы әр уақытта өзгеріссіз қалып отырады, яғни

Оқшаулаған жүйені құрайтын зарядталған денелер немесе бөлшектердің алгебралық қосындысы барлық процестерде өзгермейді.

Электростатикалық өріс. Электр өрісінің кернеулігі.

Электр өрісі - электр зарядтары өзара әсерлесетін материяның түрі. Электр өрісін заряд туғызады. Қозғалмайтын заряд өрісін - электростатикалық деп атайды. Элекр өрісін өлшеуіш құралдармен байқауға болады. Осы сыншы зарядты электр өрісіне қойған кезде оң зарядтардың кеңістіктегі орнына және мәніне ешбір өзгеріс енгізбеу керек. Осыған қандайда бір F күші әсер етсін делік. Осы күштің сынақ зарядқа қатынасының векторлық шамасы электр өрісінің кернеулігі деп аталды.
Зарядтардың арасындағы әсер электр өрісі арқылы жүзеге асырылады. Кез-келген заряд өзінің айналасында кеңістіктің қасиетін өзгертеді - онда электр өрісін туғызады. Берілген жерде өрістің барын анықтау үщін ол жерге зарядталған денені орналастырып, ол электр күштерінің әсерін байқай ма жоқ па соны анықтаймыз.
Сөйтіп, электр өрісін біліп, зерттеу үшін белгілі бір "сынақ" зарядты пайдалану керек.
- бұл векторлық шаманы берілген нүктедегі (яғни сынақ зарядтың f күштің әсеріне ұшырайтын нүктедегі) электр өрісінің кернеулігі деп атайды.
Электр өрісінің кернеулігінің өлшем бірлігі: Ньютон бөлінген Кулон (НКл).

Өрістердің суперпозициясы. Диполь өрісі.

Электр өрісінің суперпозиция (беттесу) принципі былай тұжырымдалады: Зарядтар системасының өріс кернеулігі системаның әрбір зарядтары жеке-жеке туғызатын өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең:
Бұл өрнек электростатикалық өрістің суперпозиция принципі деп аталады.
Электрлік диполь деп шамалары жағынан тең, система өрісі анықталатын нүктеге қарағанда ара қашықтығы l едәуір аз әр текті екі, +q және - q нүктелік зарядтан құрылған жүйені айтамыз.
q- q+
- + (1-сурет)

Зарядтардың екеуі арқылы өтетін түзу дипольдің осі деп аталады.
Кез келген нүктедегі дипольдің өріс кернеулігі мынадай формула арқылы анықталады:
Мұндағы - дипольдің осі мен берілген нүкте бағытының арасындағы бұрыш.
Диполь моменті деп - оң зарядтар шамасының зарядтар ара қашықтығына көбейтіндісін және диполь иінінің бағытымен бағыттас векторды айтады:

Диполь өрісінің кернеулігінің формуласы: .

Кернеулік векторының ағыны.

Кернеулік сызығының ағыны - скалярлы шама. Сонымен, кернеулік ағыны деп - белгілі бір бет арқылы өтетін күш сызықтарының санын айтады. Е сызықтарының жиілігі Е - нің сан мәніне тең болатындай етіп таңдап алынатындықтан, Е векторына перпендикуляр ауданшаны тесіп өтетін сызықтар саны сан жағынан Е- ке тең болады. Егер ауданшасы оған түсірілген нормаль Е векторымен бұрышын жасайтындай етіп бағдарланған болса, онда ауданшаны тесіп өтетін сызықтар саны сан жағынан мынаған тең болады: Е. Мұндағы - ауданшаға түсірілген нормаль бойындағы Е вектордың құраушысы.
Е (кернеулік) вектор ағыны мынаған тең: .
Гаусс теоремасы.

Кез келген r радиусты сфералық бетті қиып өтетін сызықтардың толық саны N сызықтар жиілігі мен сфералық бет ауданының көбейтіндісіне тең болады. Шарт бойынша сызықтар жиілігі сан жағынан шамасына тең. Демек, N шамасы сан жағынан мынаған тең:
,
яғни зарядтан кез келген қашықтықтағы сызық саны бірдей болады.
Е өрнегіне сәйкес қандай да бір бет арқылы өтетін Е вектор ағыны сан жағынан осы бетті қиып өтетін Е сызық санына тең болады. Демек, зарядты қоршаған сфералық бет арқылы өткен Е вектор ағыны - ге тең. Ағынның таңбасына дәл келеді. Егер бет тұйықталған және оның ішінде q заряд бар болса, кез келген басқа формалы бет үшін де Е вектор ағыны болады.
Оны мына суреттен көруге болады:
(а) (б)
2 - сурет.
"Әжімі" ("қыртысы") жоқ бет үшін бұл тұжырым өзінен-өзі айқын. Шынында, мұндай бет сфералық бет сияқты. Әрбір Е сызығымен бір-бір реттен қиылысады. Сондықтан қиылысу саны зарядтан шығатын сызықтардың санына, яғни -ге тең.
"Әжімі" бар бет арқылы өтетін ағынды есептеуде ( санды Е сызығының біреуі ғана көрсетілген 2 б - сурет), берілген Е сызығының қиылысу саны қарастырылып отырған жағдай үшін тек қана тақ болатындығын, сонымен бірге бұл қиылысулар жалпы ағынға бірде оң, бірде теріс үлесін алма-кезек қосып отыратындығын ескеру керек. Нәтижесінде берілген сызық қанша рет қиып өтпесін, ағынға қосылатын қорытынды үлес не плюс бірге (ақырында сыртқа шығатын сызықтар үшін) не минус бірге (ішке кіретін сызықтар үшін) тең болады.
Гаусс теоремасының тұжырымдамасы: тұйықталған бет арқылы өтетін электр өрісі кернеулігінің вектор ағыны осы беттің ішінде жатқан зарядтардың алгебралық қосындысын - ге бөлгенге тең.
Гаусс теоремасы былай өрнектеледі:
.

Электр өрісінің кернеулік сызықтары. Электрлік ығысу.

3 (а) - сурет.

+ + + +

- - - - 3 (б) - сурет.

Электр өрісі кернеулігін сызықтармен кескіндейді. Ол сызықтардың әр нүктесіндегі жанамалар, сол нүктедегі өрістің кернеулігі () векторымен дәл келетін болу керек. Мұндай сызықтар өрістің күш сызықтары немесе кернеулік сызықтары деп аталады (3 а - сурет).
Күш сызықтары оң зарядтардан басталып, теріс зарядтарда немесе шексіздікте аяқталады.
Шамалары бірдей және қарама-қарсы зарядтары бар жазық екі пластинка ара сындағы өрісті кескіндейік. Барлық нүктелердегі кернеулігінің шамасы мен бағыты бірдей болатын өріс біртекті өріс деп аталады. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.