10.2 Вакуумдегі электростатиканың негізгі теоремалары

 

 векторының циркуляциясы туралы теорема. Электростатикалық өріс- қозғалмайтын зарядтар өрісі. Бұл өріс күшінің жұмысы зарядтың траекториясына тәуелсіз, тек оның бастапқы және соңғы орындарымен ғана анықталады, яғни өріс күші консервативті күш болып саналады. Егер сыншы заряд ретінде бірлік оң заряд алатын болсақ, оның орнын 1-ші орыннан 2-ші орынға ауыстыруға күштің жасайтын жұмысы мынаған тең .

Егер электр өрісінің жұмыс тұйықталған траекториямен жасалатын болса, онда жұмыс нолге тең болады

  .                                                  (10.7)

 - векторының циркуляциясы деп аталады. Сонымен кез келген тұйық контур бойындағы электростатикалық өрістің циркуляция векторы нөлге тең. Бұл тұжырымдама  векторының циркуляция теоремасы деп аталады. Осы (10.7) қасиетке ие болатын күш өрісі потенциалды өріс болып табылады. (10.7) формуласы электростатикалық өріс үшін дұрыс.

 векторының циркуляциясының нөлге тең болуы электростатикалық өріс кернеулік сызықтары тұйықталған болуы мүмкін емес екенін көрсетеді.

Екінші жағынан  (10.2) Гаусс теоремасы электростатикалық өріс көзі- электр зарядтары екендігін білдіреді. 

 

№11 дәріс. Заттардағы электростатикалық өріс

 

Дәрістің мақсаты:

       диэлектриктердегі үйектеліну құбылысын оқып үйрену және заттардағы электростатикалық өріс үшін Гаусс теоремасы;

       диэлектриктер шекарасындағы  және  векторларының өзгеруі.

 

11.1 Диэлектриктер. Диэлектриктердің үйектелуі

 

Диэлектриктер - қалыпты жағдайда электр тогын өткізбейтін заттар.

Классикалық тұрғыдан қарағанда диэлектриктер өткізгіштерден электр өрісі әсерінен реттелген қозғалыс жасап, электр тогын тудыратын еркін зарядтардың болмауымен ерекшеленеді. Диэлектриктердің атомдарындағы электрондар ядроларымен қатты байланысқан. Бұл байланысты бұзу үшін күшті сыртқы факторлар қажет.

Диэлектриктердің молекулалары электрлі нейтралды, ол қорытқы заряды нөлге тең жүйе сияқты. Осыған қарамастан молекулалардың электрлік қасиеті бар және ол молекулаларды электрлік диполь ретінде қарастыруға болады.

Мұндай дипольдің оң заряды оң зарядтардың «ауырлық центрінде» орналасқан ядроның қорытқы зарядына тең, ал теріс заряды теріс зарядтардың «ауырлық центрінде» орналасқан электрондардың қорытқы зарядына тең. Осындай дипольдің электрлік моменті  ( – молекуладағы барлық атомдық ядролардағы оң зарядтардың қорытқысы, – электрондардың «ауырлық центрінен» атомдық ядролардағы оң зарядтардың  «ауырлық центрін» қосатын вектор).

Диэлектриктерді сыртқы электр өрісіне енгізілгенде сыртқы өріс әсерінен оларда нөлден өзгеше электр моменті пайда болады, яғни диэлектрик үйектелінеді (поляризацияланады). 

Сыртқы электр өрісі әсерінен дипольдердің өріс бағытына сәйкес бағдарлану құбылысын диэлектриктердің үйектелуі деп атайды. Нәтижесінде диэлектриктің қандай да бір көлеміндегі электр моменті нолден өзгеше болады.  

Диэлектриктер үш топқа бөлінеді: полярлы, полярлы емес және  кристалды. Диэлектриктердің  бұл үш тобы үйектелудің үш түрімен ерекшеленеді: полярлы емес диэлектриктерде электронды (деформациялы), полярлы  диэлектриктерде бағдарланушы (дипольды), ионды кристалдық торлы диэлектриктерде  ионды.