2.Тоқтың қуаты. Джоуль - Ленц заңы.

Электр күштерінің жұмысы: .

Өткізгіштің қимасынан dt уақыт ішінде q заряд ағып өтеді десек, онда q=It.

Сонда, электр тогының жұмысы: dA=IUdt. Ал, тұрақты ток үшін: A=IUt.

Тоқтың қуаты: .

Қуаттың өлшем бірлігі: Ватт. Сонда: 1 Вт= 1А·В болады.

Егер ток қозғалмайтын металл өткізгіш арқылы жүрсе, онда біршама жылу бөлініп шығады, осы кезде ток жұмысы энергияның сақталу заңына байланысты жылуға айналады: dA=dQ. Cөйтіп, бұл жылу мөлшерін A=IUt өрнегін ескере отырып былай жазуға болады: . Бұл өрнек Джоуль – Ленц заңы деп аталады.

Джоуль – Ленц заңы былай тұжырымдалады: өткізгіштен бөлініп шығатын жылу мөлшері уақытқа, өткізгіштің кедергісіне және ток күшінің квадратына пропорционал болады. Жылу мөлшері де жұмысқа сәйкес Дж-мен өлшенеді.

Джоуль – Ленц заңының дифференциалды түрі: .

3.Тармақталған тізбек үшін Кирхгоф ережелері:

Кирхгофтың бірінші ережесі түйіндерге қатысты оған келетін ток пен одан шығатын ток арасындағы байланысты қарастырады. Егер түйінге кіретін токтарды оң, ал шығатын токтарды теріс деп есептесек, онда мынадай ережені атуға болады: түйінде тоғысатын ток күштерінің алгебралық қосындысы нөлге тең (4 - сурет):

4 - Сурет

. Жалпы түрде: . Бұл өрнек Кирхгофтың бірінші ережесі деп аталады. Мұны былайша түсіндіруге болады: егер түйіндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлден өзгеше болса, түйінде зарядтар көбейіп не азайып кетер еді де, бұл өз кезегінде түйіндегі потенциалдың және тізбектен ағатын токтың өзгеруіне әкеп соғар еді. Кирхгофтың екінші ережесін жалпы түрде энергияның сақталу заңына сүйеніп, тармақталған тізбек үшін Ом заңын қорытындылау арқылы түсіндіруге болады. -кез келген тұйық контур үшін э.қ.к.-нің алгебралық қосындысы ток күшінің кедергіге көбейтіндісінің алгебралық қосындысына тең. Бұл өрнек Кирхгофтың екінші ережесі деп аталады.

18 Сұрақ

1.Электр өрісінің потенциалы

 

          Нүктелік зарядтың электростатикалық өрісі центрлік болып табылады. Сол себепті электростатикалық өріс потенциалды өріс болып табылады. Электростатикалық әсерлесу күшінің тұйық траекториядағы атқаратын жұмысы нольге тең болады.

 

 

 -зарядының электр өрісінде  -заряд 1-нүктеден 2-нүктеге орын ауыстырсын (сурет). Осы жағдайдағы электр өрісінің атқаратын жұмысын анықтайық.

 

                                     

Консервативті күштердің жұмысын потенциалдық энергияның өзгерісі түрінде беруге болады  зарядты 1 нүктеден 2 нүктеге орын ауыстырғанда Кулондық күштің жұмысы

Осы екі формуланы салыстыра отырып, алатынымыз     - екі нүктелік зарядтардың өзара әсерлесу потенциалдық энергиясы болып табылады.

Электр өрісінде орналасқан нүктелік зарядтың потенциалдық энергиясының осы зарядтың шамасына қатынасын электр өрісінің потенциалы деп атайды.

,

Өлшем бірлігі – .

          Потенциал электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы болып табылады, яғни электр өрісінде орналасқан зарядтың потенциалдық энергиясын анықтайды.   Потенциал – скаляр шама болып табылады.

Нүктелік зарядтың потенциалын анықтайтын өрнек: 

Потенциал үшін электр өрісінің суперпозиция принципін анықтайық.

Қозғалмайтын N нүктелік зарядтан тұратын электрлік жүйенің электр өрісін қарастырайық. Осы өрісте кез келген   зарядты орын ауыстырғанда атқарылатын жұмыс жеке зарядтардың атқаратын жұмыстарының қосындысына тең болады:

.

Жеке зарядтардың  атқаратын жұмысы

.

Сондықтан

.

-   зарядтың зарядтар жүйесінің өрісіндегі потенциалдық энергиясы.

Бұл алынған формула потенциал үшін электр өрісінің суперпозиция принципін өрнектейді.

Қозғалмайтын N зарядтан тұратын электрлік жүйенің тудыратын қорытқы электр өрісінің потенциалы жеке зарядтар тудыратын электр өрістерінің потенциалдарының алгебралық қосындысына тең болады.

Зарядтар жүйесінің өзара әсерлесу потенциалдық энергиясы

.

Потенциалы  -ге тең өріс нүктесіндегі   зарядтың потенциалдық энергиясы:

.

Потенциалды күштердің жұмысы потенциалдық энергияның теріс таңбамен алынғандағы өзгерісіне тең екенін ескерсек, яғни

Соныменен өріс күштерінің зарядты орын ауыстырғанда атқаратын жұмысы зарядтың шамасының бастапқы және соңғы нүктелердегі потенциалдардың айырмасына көбейтіндісіне тең болады.

Потенциалдар айырмасы кернеу деп аталады.

          Потенциал бірлік оң зарядта өрістің берілген нүктесінен шексіздікке орын ауыстырғанда электр өрісінің атқаратын жұмысына тең болады.

.