Тақырыбы: 3. Электрлік заряд және вакуумдағы электромагниттік өріс

Дәріс мақсаты: Электрлік заряд және вакууммдағы электромагниттік өріс туралы мағлұмат беру.

1. Заряд және тоқ тығыздығы. Зарядтың сақталу заңы.

2. Вакуумдағы электрмагнит өрісі, оның зарядталған бөлшектерге әсері, өріс көздері.

3. Электр өрісінің кернеулігі, магнит өрісінің индукциясы, суперпозиция принципі.

4. Лоренц күші.

Табиғатта электр зарядының екі ғана түрі бар: оң (теріге ысқыланған шыныдағы) және теріс таңбалы (жүнге ысқыланған эбониттегі). Электр заряды дискретті, яғни кез-келген денедегі заряд Кл элементар электр зарядының бүтін еселігі болып табылады:

, (1.1) мұндағы бүтін сан.

Оң және теріс элементар зарядын тасушы элементар бөлшектер – протон ( кг) және электрон ( кг).

Әр түрлі таңбалы зарядтар бір-бірін жойады. Зарядталудың кез келген процесі зарядтың ажырауы арқылы жүзеге асады. Соның нәтижесінде денелердің біреуінде (дененің бір бөлігінде) артық оң заряд, ал екіншісінде (дененің басқа бөлігінде) – артық теріс заряд пайда болады.

Зарядтың сақталу заңы: тұйық жүйедегі электр зарядтарының алгебралық қосындысы өзгермейді.

Электр заряды – релятивистік-инвариантты шама.

Нүктелік заряд деп әрекеттесетін басқа зарядталған денеге дейінгі ара қашықтықпен салыстырғанда өлшемдері әлде-қайда кіші болатын зарядталған денені атайды.

Кулон заңы: екі тыныштық күйдегі нүктелік зарядтың өзара әсерлесу күші зарядтардың және шамаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал:

.

Күш өзара әрекеттесетін зарядтарды жалғайтын түзудің бойымен бағытталады.

Кулон заңының векторлық түрі:

,

мұндағы - зарядтың зарядқа әсер етуші күші, - зарядты зарядпен жалғайтын радиус-вектор.

СИ бірліктер жүйесінде пропорционалдық коэффициент ,

мұндағы Ф/м – электр тұрақтысы.

Жақыннан әсер етуші теорияға сәйкес оқшауланған денелердің арасындағы күштік өзара әсерлесулер денелерді қоршайтын кейбір ортаның бар болуы арқасында ғана таралады. Күштік өзара әсерлесулер сол ортаның бір бөлігінен екіншісіне бірте-бірте шектелген жылдамдықпен таралады. Тыныштық күйдегі зарядтардың арасындағы әсер етуші күштердің пайда болуын және берілуін түсіндіру үшін электростатикалық өріс ұғымы еңгізіледі. Электростатикалық өріс тыныштық күйдегі зарядтардың өзара әрекеттесуін қамтамасыз ететін материяның ерекше түрі болып табылады.

Электр өрісі

1) электростатикалық өріс кез келген электр зарядының айналасында пайда болады,

2) сол өрісте орналасқан кез келген басқа зарядқа белгілі күш әсер етеді.

Электростатикалық өрістің күштік сипаттамасы ретінде берілген нүктедегі электр өрісінің кернеулік векторы алынады:

, (2.3) мұндағы - өрістің сол нүктесінде орналасқан сыншы зарядқа әсер етуші күш..Вакуумдегі нүктелік заряд өрісінің кернеулігі: немесе . (2.4)

Электр өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі – В/м.

Кернеулік сызықтары деп әр нүктесінде жүргізілген жанамалары өрістің сол нүктесіндегі кернеулік векторымен бағыттас болатындай етіп жүргізілген сызықтарды атайды.

Кернеулік сызықтарын оларға перпендикуляр орналасқан бірлік бет арқылы өтетін сызықтар саны сол жердегі өріс кернеулігінің модуліне тең (немесе пропорционал) болатындай қоюлықпен жүргізеді. Электростатикалық өрістің кернеулік сызықтары зарадтан басталып шексіздікке кетеді (оң заряд үшін), немесе, шексіздіктен келіп зарядта аяқталады (теріс заряд үшін).

Егер өрістің кез келген нүктесінде кернеулік векторының модулі және бағыты бірдей болса , ондай өріс біртекті деп аталады. Біртекті өрістің кернеулік сызықтары біркелкі қоюлықпен жүргізілген өзара параллель сызықтар болып табылады.

Электр өрістерінің суперпозиция принципі: зарядтар жүйесінің өріс кернеулігі жүйеге кіретін жеке зарядтардың өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең:

. (2.5)

1. Біртекті зарядталған шексіз жіптің өрісі

,

мұндағы - жіп пен қарастырылып отырған нүктенің ара қашықтығы.

2. Біртекті зарядталған шексіз жазықтықтың өрісі

.

3. Екі әр аттас зарядталған өзара параллель шексіз жазықтықтардың өрісі

.

4. Біртекті зарядталған сфералық беттің өрісі

үшін,

үшін,

мұндағы - сфера центрінен өрістің қарастырылып отырған нүктесіне дейінгі ара қашықтық.

5. Көлем бойынша зарядталған шардың өрісі

үшін,

үшін,

мұндағы - сфера центрінен өрістің қарастырылып отырған нүктесіне дейінгі арақашықтық.

Негізгі сұрақтар:

1. Зарядтың сақталу заңын айт.

2. Нүктелік заряд деген не?

3. Кулон заңын түсіндір.

4. Кернеулік сызықтары деген не?

5. Электр өрістерінің суперпозиция принципі қалай айтылады?

6. Екі әр аттас зарядталған өзара параллель шексіз жазықтықтардың өрісінің формуласын жаз.

7. Біртекті зарядталған шексіз жазықтықтың өрісінің формуласының мағынасы

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: