37. Электр өрісі және оның кернеулігі. Суперпозиция принципі

Электрлік зарядтар электр өрісін тудырады. Электрлік зарядталған денелер тікелей өзара әрекеттеспейді, олар өздерінің төңірегінде электр өрісін тудырады, және сол арқылы басқа электрленген денелермен әрекеттеседі. Электр өрісі вектормен сипатталады.

Электр өрісінің кернеулігі - электр өрісінің күштік сипаттамасы, векторлық физикалық шама. Нуктелік оң таңбалы зарядқа әсер еткен күштің осы заряд мөлшерінің қатынасына тең. [E] - в/м, вольт бөлу метрге.

, сурет 17.5

Кеңістікте әрбір заряд басқа зарядтардан тәуелсіз электр өрісін тудырады.

Электр өрістерінің суперпозиция принципі:

N нүктелік зарядтар жүйесінің электр өрісінің кернеулігі әрбір жеке заряд тудырған өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең

сурет 17.3

Кейбір электрстатикалық өрістердің мысалдары

1. Нүктелік заряд өрісі

сурет 17.1 үсті

2. Зарядталған өткізгіш шардың өрісі

сурет 17.1 төмені

3. Біртекті зарядталған шексіз жазықтықтың өрісі

сурет 17.4

зарядтың беттік тығыздығы,

38. Заряд орын ауыстырғанда электрстатикалық өрістің жасайтын жұмысы. Потенциал

Біртекті электростатикалық өріс – кеністіктің барлық нүктелерінде кернеулігі бірдей болатын өріс.

Кернеулігі Е біртекті электр өрісінде Q₀ заряд координатасы х₁, нүктеден координатасы х₂ нүктеге орын ауыстырсын (х осі бойымен бағыттылған)

(1)

және бұл жұмыс траектория түрінен тәуелсіз . Заряд өріс сызықтарына перпендикулярлы қозғалғанда (1→3, 4→2) жұмыс нөлге тең.

Электростатикалық өріс (гравитациялық өріс тәріздес) – потенциалдық өріс. Онда жұмыс потенциалдық энергияның кемуі есебінен жасалады:

Электрстатикалық өрістің потенциалы φ – тиісті нүктеде орналасқан Q₀ зарядтың потенциалдық энергияның W осы заряд мөлшері қатынасқа тең скалярлық шама

, [φ] – В, вольт,

Зарядтың орнын ауыстыру үшін өріс жұмысы

(2)

Өрнектерді (1), (2) салыстырып Е және Δφ байланысы табылады

,

Кернеулік бағыты потенциал ең тез кемитін бағытты көрсетеді.

Нүктелік Q зарядтың потенциалы:

сурет 18.3

Радиусы R шар бетінде Q заряд біркелкі орналастырылса оның потенциалы: сыртында – нүктелік зарядтікіндей, ішінде және бетінде бірдей болады.

39. Электр өрісіндегі өткізгіштер және диэлектриктер. Оқшауланған өткізгіштің сыймдылығы

Өткізгіш – құрамында еркін заряд тасымалдаушылар (электрондар, иондар – электрондар санының артықшылығы немесе кемшілігі болатын атомдар) бар зат. Электр тоғын өткізеді.

Өткізгішті сыртқы электр өрісіне еңгізгенде еркін зарядтарға күш әсерінен қысқа мерзімді ток туындан, ол өткізгіштегі өріс болғанда жоғалады. - өткізгіштің ішінде еркін зарядтардың қайта үлесуінен туындаған өріс.

Нәтижесінде: электростатикалық өрістегі өткізгіштің ішінде:

,

Оқшауланған өткізгішке Q заряд берілгенде, онда да .

Оқшауланған откізгіштің электр сыйымдылығы

, [С] – Ф, фарад – шардікі

Диэлектрик – құрамында тек қана байланасқан зарядтар болатын зат. Электр тоғын өткізбейді. Диэлектритердің екі түрі: үйекті, үйексіз. Үйекті диэлектриктердің құрамында дипольдер бар. Диполь – оң және теріс зарядтар орталықтары бір нүктеде болмайтын молекулалар.

Дипольдік момент

Үйексіз диэлектритерде сыртқы өріс болмағанда дипольдер жоқ, ал сыртқы өріс болғанда оларда өріс бойымен бағытталған дипольдер пайда болады.

Диэлектрі сыртқы өріске орналастырғанда диэлектрик үйектеледі (байланысқан зарядтардың ығысцынан). Диэлектриктің ішіндегі өріс , мұнда - беттік байланысқан зарядтардың тудырған өрісі.

Диэлектриктің ішінде өріс Е есе кемиді

, - заттың диэлектрлік өтімділігі