Muvozanat taqsimoti holatida o'tkazgichning zaryadlari nozik sirt qatlamida taqsimlanadi. Shunday qilib, masalan, agar o'tkazgichga manfiy zaryad berilsa, unda bu zaryad elementlarining itaruvchi kuchlari mavjudligi sababli ular o'tkazgichning butun yuzasiga tarqaladi.
Sinov plitasi bilan tekshirish
O'tkazgichning tashqi yuzasida zaryadlarning qanday taqsimlanishini eksperimental tekshirish uchun sinov plitasi deb nomlanadi. Bu plastinka shunchalik kichikki, o'tkazgich bilan aloqa qilganda, uni o'tkazgich yuzasining bir qismi deb hisoblash mumkin. Agar bu plastinka zaryadlangan o'tkazgichga qo'llanilsa, zaryadning bir qismi ($\triangle q$) unga o'tadi va bu zaryadning qiymati o'tkazgich yuzasida teng maydonda bo'lgan zaryadga teng bo'ladi. plastinka maydoniga ($\triangle S$).
Keyin qiymat:
\[\sigma=\frac(\uchburchak q)(\uchburchak S)(1)\]
berilgan nuqtada sirt zaryadining taqsimlanish zichligi deyiladi.
Sinov plitasini elektrometr orqali zaryadlash orqali sirt zaryadining zichligi kattaligini aniqlash mumkin. Masalan, agar siz o'tkazuvchi to'pni zaryad qilsangiz, yuqoridagi usuldan foydalanib, muvozanat holatida ekanligini ko'rishingiz mumkin. sirt zichligi To'pning zaryadi uning barcha nuqtalarida bir xil. Ya'ni, to'p yuzasidagi zaryad bir tekis taqsimlanadi. Murakkab shakldagi o'tkazgichlar uchun zaryad taqsimoti murakkabroq.
Supero'tkazuvchilar sirtining zichligi
Har qanday o'tkazgichning yuzasi ekvipotentsialdir, lekin ichida umumiy holat Zaryadning taqsimlanish zichligi turli nuqtalarda juda boshqacha bo'lishi mumkin. Yuzaki zaryadni taqsimlash zichligi sirtning egriligiga bog'liq. Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlarning holatini tavsiflashga bag'ishlangan bo'limda biz o'tkazgich yuzasiga yaqin joyda har qanday nuqtada o'tkazgich yuzasiga perpendikulyar ekanligini va mutlaq qiymatda teng ekanligini aniqladik:
\
bu yerda $(\varepsilon )_0$ - elektr doimiysi, $\varepsilon $ - muhit. Demak,
\[\sigma=E\varepsilon (\varepsilon )_0\ \left(3\o'ng).\]
Sirtning egriligi qanchalik katta bo'lsa, maydon kuchi shunchalik katta bo'ladi. Binobarin, zaryad zichligi, ayniqsa, chiqadigan joylarda yuqori. O'tkazgichdagi chuqurchalar yaqinida kamroq tarqalgan. Binobarin, bu joylarda maydon kuchi va zaryad zichligi kamroq. Berilgan o'tkazgich potentsialidagi zaryad zichligi sirtning egriligi bilan aniqlanadi. Qavariqning ortishi bilan ortadi va botiqlikning ortishi bilan kamayadi. O'tkazgichlarning chekkalarida ayniqsa yuqori zaryad zichligi. Shunday qilib, uchidagi maydon kuchi shunchalik yuqori bo'lishi mumkinki, o'tkazgichni o'rab turgan gaz molekulalarining ionlanishi sodir bo'lishi mumkin. Zaryadning qarama-qarshi belgisi (o'tkazgichning zaryadiga nisbatan) gaz ionlari o'tkazgichga tortiladi, uning zaryadini neytrallaydi. Xuddi shu belgining ionlari o'tkazgichni qaytaradi, ular bilan birga neytral gaz molekulalarini "tortadi". Bu hodisa elektr shamoli deb ataladi. Supero'tkazuvchilar zaryadi neytrallanish jarayoni natijasida kamayadi, xuddi uchidan pastga tushadi. Ushbu hodisa zaryadning uchidan chiqishi deb ataladi.
Biz yuqorida aytib o'tgan edik, biz o'tkazgichni elektr maydoniga kiritganimizda, ajralish sodir bo'ladi ijobiy zaryadlar(yadrolar) va manfiy (elektronlar). Bu hodisa elektrostatik induksiya deb ataladi. Natijada paydo bo'ladigan zaryadlar induktsiya deb ataladi. Induktsiyalangan zaryadlar qo'shimcha elektr maydonini hosil qiladi.
Induktsiyalangan zaryadlar maydoni tashqi maydon yo'nalishiga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi. Shuning uchun o'tkazgichda to'plangan zaryadlar tashqi maydonni zaiflashtiradi.
Zaryadlarni qayta taqsimlash o'tkazgichlar uchun zaryadlarni muvozanatlash shartlari bajarilgunga qadar davom etadi. Masalan: o'tkazgich ichidagi hamma joyda maydon kuchining nolga tengligi va o'tkazgichning zaryadlangan yuzasi intensivligi vektorining perpendikulyarligi. Agar o'tkazgichda bo'shliq mavjud bo'lsa, unda induktsiyalangan zaryadning muvozanatli taqsimlanishi bilan bo'shliq ichidagi maydon nolga teng. Elektrostatik himoya bu hodisaga asoslangan. Agar qurilma tashqi maydonlardan himoyalanishi kerak bo'lsa, u o'tkazuvchi ekran bilan o'ralgan. Bunday holda, tashqi maydon ekranning ichida uning yuzasida paydo bo'ladigan induksiyalangan zaryadlar bilan qoplanadi. Bu doimiy bo'lishi shart emas, balki zich panjara shaklida ham bo'lishi mumkin.
Vazifa: $\tau $ chiziqli zichlik bilan zaryadlangan cheksiz uzun ip cheksiz katta o'tkazuvchi tekislikka perpendikulyar joylashgan. Ipdan tekislikgacha bo'lgan masofa $l$. Agar ipni tekislik bilan kesishguncha davom ettirsak, u holda kesishmada qandaydir A nuqtaga erishamiz. Induksiyalangan zaryadlarning sirt zichligi $\sigma \left(r\right)\ $ga bog'liqligi formulasini tuzing. A nuqtagacha bo'lgan masofada.
Samolyotdagi qandaydir B nuqtasini ko'rib chiqing. V nuqtada cheksiz uzun zaryadlangan ip elektrostatik maydon hosil qiladi, o'tkazuvchi tekislik maydonda bo'ladi, tekislikda induksiyalangan zaryadlar hosil bo'ladi, bu esa o'z navbatida ipning tashqi maydonini zaiflashtiradigan maydon hosil qiladi. B nuqtasidagi tekislik maydonining normal komponenti (induktsiyalangan zaryadlar), agar tizim muvozanatda bo'lsa, xuddi shu nuqtadagi filament maydonining normal komponentiga teng bo'ladi. Biz ipning elementar zaryadini ajratamiz ($dq=\tau dx,\ bu erda\ dx-elementary\ piece\ thread\ $), B nuqtasida ushbu zaryad tomonidan yaratilgan kuchlanishni topamiz ($dE$):
\
B nuqtada ipning maydon kuchi elementining normal komponentini topamiz:
\
bu erda $cos\alpha $ quyidagicha ifodalanadi:
\
$a$ masofani Pifagor teoremasi orqali quyidagicha ifodalaymiz:
\
(1.3) va (1.4) ni (1.2) ga almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:
\
(1.5) ning integralini topamiz, bunda integrasiya chegaralari $l\ (uzoq\ ipning\ tekislikdan\ eng yaqin\ uchigacha)\ \\inft $ gacha:
\
Yuzaki zaryad zichligini ifodalaymiz, biz quyidagilarni olamiz:
\[\sigma=E(\varepsilon )_0\varepsilon \ \left(2.2\o'ng),\]
bu erda elektr doimiysi bizga ma'lum va SI $(\varepsilon )_0=8,85\cdot (10)^(-12)\frac(F)(m).$ ga teng.
Keling, hisob-kitoblarni bajaramiz:
\[\sigma=200\cdot 8,85\cdot (10)^(-12)=1,77\cdot (10)^(-9)\frac(Cl)(m^2).\]
Javob: Yer yuzasining sirt zaryadining taqsimlanish zichligi $1,77\cdot (10)^(-9)\frac(C)(m^2)$.
Yuzaki zaryad zichligi maydon birligi uchun to'lov hisoblanadi.
Keling, kuchlanish o'rtasidagi bog'liqlikni topaylik E zaryadlangan o'tkazgich yuzasiga yaqin maydonlar va uning yuzasida zaryadlarning sirt zichligi. Buning uchun asoslari o‘tkazgich-dielektrik chegarasini kesib o‘tuvchi cheksiz kichik silindrga Gauss teoremasini qo‘llaymiz.
Gauss teoremasiga ko'ra vektorning oqimi elektr siljishi () summasiga teng zaryadlar () sirt bilan qoplangan: , ya'ni.
o'tkazgichni o'rab turgan muhitning o'tkazuvchanligi qayerda.
Shunday qilib, o'tkazgich yuzasida elektrostatik maydonning kuchi sirt zaryadining zichligi bilan belgilanadi.
Ishning oxiri -
Ushbu mavzu quyidagilarga tegishli:
Savol raqami 1. Elektr zaryadi. zaryadning diskretligi. Elektr zaryadining saqlanish qonuni. To'lovlarning o'zaro ta'siri. Coulomb qonuni
Cheksiz tekislik doimiy sirt zichligi bilan zaryadlangan, birlik sirtiga to'g'ri keladigan zaryad Gauss teoremasiga ko'ra ... Savol Ish elektr maydoni Kuchlanish aylanish teoremasi... Agar elektrostatik maydonda bo'lsa nuqta zaryadi Q nuqtadan nuqtaga ixtiyoriy traektoriya bo'ylab harakat qiladi ...
Agar sizga ushbu mavzu bo'yicha qo'shimcha material kerak bo'lsa yoki siz qidirayotgan narsangizni topa olmagan bo'lsangiz, bizning ishlar ma'lumotlar bazasida qidiruvdan foydalanishni tavsiya etamiz:
Qabul qilingan material bilan nima qilamiz:
Agar ushbu material siz uchun foydali bo'lib chiqsa, uni ijtimoiy tarmoqlardagi sahifangizga saqlashingiz mumkin:
| tvit |
Ushbu bo'limdagi barcha mavzular:
Kondensatorlarni ulash.
Parallel ulangan kondansatörler uchun kondansatör plitalaridagi potentsial farq bir xil va tengdir
Savol raqami 10. Kondensator energiyasi. Elektr maydonining energiya zichligi.
Zaryadlangan kondensatorning energiyasi. Har qanday zaryadlangan o'tkazgich singari, kondansatör ham (1) formulaga muvofiq energiyaga ega:
Elektrostatik maydonning energiyasi. Elektrostatik maydonning energiya zichligi.
Yassi kondansatör energiyasini ifodalovchi formulani o'zgartiramiz. O'rinbosar: -
Savol raqami 11. Dialektikaning polarizatsiyasi. Tegishli to'lovlar. Polarizatsiya vektori. Dielektrik doimiy.
Dielektrikning qutblanishi - bu tashqi elektr maydoni ta'sirida dipollarni yo'naltirish jarayoni yoki maydon bo'ylab yo'naltirilgan dipollarning paydo bo'lishi. Shunga ko'ra, t
Teorema.
uchun Gauss teoremasi elektrostatik maydon vakuumda muhitdagi elektrostatik maydonga qadar kengaytirilishi mumkin, agar q orqali biz yopiq zaryad bilan qoplangan barcha erkin va bog'langan zaryadlarning yig'indisini nazarda tutsak.
P - bitta molekulaning dipol momenti.
D=e0E+P formulasidan foydalanib, teoremani quyidagi shaklda qayta yozishimiz mumkin:
Savol raqami 13. Elektr toki va uning xususiyatlari. Tokning mavjudligi uchun shartlar. Differensial shakldagi Om va Joul-Lenz qonunlari.
Elektr toki - bu zaryadlangan zarralarning har qanday tartibli harakati. Amaldagi elektr maydoni ta'sirida o'tkazgichda
Ohm qonuni. (oqim zichligi uchun)
Supero'tkazuvchilarga qo'llaniladigan kuchlanish U sabab bo'ladi elektr toki I. Bu jarayon jismoniy jihatdan qanday rivojlanadi. O'chirish qismining I (U) oqimining bog'liqligi volt deb ataladi
Uchinchi tomon kuchlari. E.D.S., elektr maydonining kuchlariga faqat kelib chiqishi elektr bo'lmagan kuchlar ta'sir qilishi mumkin, shuning uchun bunday kuchlar yon deb ataladi.
O'chirish bo'limi uchun Ohm qonuni
EMFni o'z ichiga olgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi uchun u 15-savolga o'xshaydi. Kirchoff qoidalari va irqlar
Magnit maydon zaryadlangan zarralarning oqimi yoki vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni yoki zarrachalarning ichki magnit momentlari (ikkinchisi, rasmning bir xilligi uchun) tomonidan yaratiladi (hosil bo'ladi).
Lourens kuchi.
Magnit maydonda harakatlanayotgan zarrachaga quyidagi ifoda bilan aniqlangan Lorens kuchi ta'sir qiladi: F=q. Magnit kuchning moduli teng: F=qvB sin a
Savol raqami 17. Bio-Savart qonuni. Superpozitsiya printsipi. To'g'ri chiziqli oqim va dumaloq maydonning magnit maydoni.
Biot-Savart qonuni cheksiz kichik oqim elementidan magnit induktsiyasining cheksiz kichik vektorini hisoblash imkonini beradi.(18-bet).
magnit maydonda oqim bo'lgan lasan
Kuchlar va burilishga harakat qiling
Gauss teoremasi
magnit oqimi o'zboshimchalik bilan yopiq sirt orqali nol: I oqim pr bo'ylab oqsin
Savol raqami 22. Mass-spektrometr. Ishlash printsipi va qo'llanilishi.
Mass-spektrometr - ionlarni elektr ro'yxatga olish moslamalari. Harakat printsipiga ko'ra ular statik va dinamikga bo'linadi. Statik massa spektrometrlarida ionlar doimiy vaqtda harakat qiladi
Savol raqami 23. Zal effekti. Zalda doimiy.
Xoll effekti Amerikalik fizik Xoll tajriba o'tkazdi, unda
Elektromagnit induksiya hodisasi
Ma'lumki, elektr toklari ularning atrofida magnit maydon hosil qiladi. Magnit maydonning oqim bilan bog'lanishi magnit maydon yordamida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimni qo'zg'atish uchun ko'plab urinishlarga olib keldi. Bu vazifa bo'lardi
Elektromagnit induksiya qonuni
Faraday o'zining ko'plab tajribalari natijalarini jamlab, elektromagnit induksiyaning miqdoriy qonuniga keldi. U ko'rsatdiki, har doim kontaktlarning zanglashiga olib keladigan terning o'zgarishi
Savol raqami 25. O'z-o'zini induksiya hodisasi. Induktivlik. Uzun solenoidning induktivligi.
O'z-o'zidan induktsiya - bu elektromagnit induksiyaning EMF paydo bo'lishi elektr zanjiri elektr tokining o'zgarishi tufayli. Bu emf deb ataladi elektromotor kuch sa
Savol raqami 26. Moddadagi magnit maydon. molekulyar oqimlar. Magnitlanish. Magnit o'tkazuvchanlik.
Agar magnit maydon vakuumda emas, balki boshqa muhitda yaratilsa, magnit maydon o'zgaradi. Bu magnit maydonga joylashtirilgan turli moddalarning magnitlanishi va o'z-o'zidan paydo bo'lishi bilan bog'liq
Savol raqami 27. Para-diamagnetlar va ularning xossalari. Diamagnetizmning elementar nazariyasi.
Para - va diamagnetlar Barcha moddalar magnit xossalarini hisobga olgan holda odatda magnitlar deyiladi.Magnitlarning uchta asosiy guruhi: Diamagnetlar; Steam
Diamagnetizmning elementar nazariyasi.
Diamagnetizmni ionlarning to'ldirilgan elektron qobiqlarida tashqi ta'sirlar bilan induktsiya qilingan induksion oqimlarning natijasi deb hisoblash mumkin. magnit maydon. Bu oqimlar har bir atomda induksiyalangan magnit hosil qiladi.
Savol raqami 28. Ferromagnitlar va ularning xossalari.
Ferromagnitlar Ferromagnitlar o'z-o'zidan magnitlangan moddalardir. Tor histerezis halqali ferromagnitlar yumshoq, keng qattiq deb ataladi. Har bir ferrom uchun
egilish oqimi.
O'zgaruvchan elektr maydoni o'rtasidagi miqdoriy munosabatlarni o'rnatish uchun Maksvell siljish oqimi deb ataladigan narsani hisobga oldi. AC sxemasini ko'rib chiqing
Savol raqami 31. Maksvell tenglamalar sistemasi integral shaklda. Moddiy tenglamalar. Elektromagnit buzilishlarning tarqalish tezligi.
Maksvellning siljish oqimi tushunchasini kiritishi uni yagona makroskopik nazariyani yaratishni yakunlashga olib keldi. elektromagnit maydon, bu birlashgan nuqtai nazardan, nafaqat elektr bilan tushuntirishga imkon berdi
Materiallar tenglamalari
Moddiy tenglamalar D, H va E, B o'rtasidagi munosabatni o'rnatadi. Bunday holda, atrof-muhitning individual xususiyatlari hisobga olinadi. Amalda, konstitutsiyaviy tenglamalar odatda eksperimental tarzda aniqlanadi
Teri effekti va uning elementar nazariyasi.
Eddy oqimlari o'zgaruvchan tok o'tkazuvchi simlarda ham paydo bo'ladi. Ushbu oqimlarning yo'nalishini Lenz qoidasi bilan aniqlash mumkin. Supero'tkazuvchilarda birlamchi oqim ortib borayotgan girdab oqimlarining yo'nalishi
Alternator. O'zgaruvchan tok zanjirida sig'im, indüktans va faol qarshilik. O'zgaruvchan toklar uchun Ohm qonuni.
O'zgaruvchan tok. Majburiy tebranishlar sig'im, indüktans va faol qarshilikka ega bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. o'zgaruvchan tok, obus
Tebranish konturidagi sönümli tebranishlar. Damping koeffitsienti va tebranishlarning logarifmik susaytirishi.
1. Tebranish sxemasi. Tebranish sxemasi - bu siz kuzatishingiz mumkin bo'lgan eng oddiy elektr davri elektromagnit tebranishlar, kondansatördan iborat va
Tebranish zanjiridagi majburiy tebranishlar. Rezonans.
Majburiy elektr tebranishlari. Bular s.k.dagi q, I, U zaryadsizlangan zaryad tebranishlaridir. yoki vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadigan EMF tufayli yuzaga kelgan elektr davri.
Dielektriklar elektr tokini yomon o'tkazadigan moddalardir (o'tkazgichlarga nisbatan yomon). Bu atama (dia (yunoncha) - orqali) elektr maydoni o'tadigan muhitni bildirish uchun kiritilgan (esda tutingki, elektrostatik maydon o'tkazgichlar orqali o'tmaydi).
Dielektrik bilan nima sodir bo'lishini bilib oling elektr maydoni. Elektrometrni zaryadlang va uning ko'rsatkichlariga e'tibor bering. Zaryadlanmagan dielektrikga, masalan, qalin shisha plastinkaga elektrometrga yaqinlashamiz (11.1-rasm). Elektrometr ko'rsatkichi pasayib bormoqda.
Xuddi shu ta'sir o'tkazgichlar uchun ham kuzatiladi. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek (Lk. No 9 p. 1), indüksiyon zaryadlari tanada paydo bo'lib, maydonni o'zgartiradi.
Zaryadlarning paydo bo'lishi hatto zaryadsiz dielektriklarda ham ta'sir qiluvchi kuchlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Ipga osilgan shisha yoki kerosin tayoq elektr maydoni bo'ylab aylanadi (11.2-rasm). Shunday qilib, tayoqning to'pga eng yaqin qismida to'pning zaryadiga qarama-qarshi bo'lgan zaryadlar paydo bo'ladi va bog'langan zaryadlarning sirt zichligi masofaviy qismda - bir xil nom.
Biroq, o'tkazgichlar va dielektriklar o'rtasida sezilarli farq mavjud. Keling, Luqo No 9, 1-bandda tasvirlangan tajribani takrorlaymiz, lekin biz dielektrikni elektroskoplarga ulaymiz (11.3-rasm).
Agar siz uni ikki qismga ajratsangiz, ular odatda zaryadsiz bo'lib chiqadi va elektroskoplarning barglari tarqalmaydi.
Yuqoridagi tajribalar shuni ko'rsatadiki, elektr maydonidagi dastlabki zaryadsiz dielektriklarda, elektr zaryadlari. Dielektrikda elektr qutblari paydo bo'ladi, shuning uchun bu hodisa dielektriklarning qutblanishi deb ataladi. Olingan zaryadlar qutblanish zaryadlari deb ataladi. Ularning o'tkazgichlardagi erkin zaryadlardan asosiy farqi shundaki, qutblanish zaryadlarini bir-biridan ajratib bo'lmaydi, shuning uchun ular bog'langan deb ham ataladi.
Dielektrikning qutblanishini miqdoriy tavsiflash uchun, jismoniy miqdor bu polarizatsiya deb ataladi.
Agar dielektrik bir hil bo'lsa va zaryadlarning butun hajm bo'ylab siljishi bir xil bo'lsa, qutblanish (eskirgan nomi - qutblanish vektori) bir xil bo'ladi.
Yupqa dielektrik plitani olamiz va undagi elementar hajmni generatrixli eğimli silindr shaklida tanlaymiz, maydonga parallel(11.5-rasm). Bu silindrning hajmi , qaerda ekanligi aniq a maydon yo'nalishi va normal orasidagi burchak. Tsilindrning butun hajmining polarizatsiyasi 
. Boshqa tomondan, bu sirtlardagi zaryadlar tizimining dipol momentidan boshqa narsa emas 
, bu erda - bog'langan zaryadlarning sirt zichligi. Va bir xil yo'nalishga ega bo'lganligi sababli, tenglashtirib, biz olamiz
yoki (11.6)
qutblanish vektorining mos sirtga tashqi normal proyeksiyasi qayerda. To'g'ri sirt uchun (rasmga qarang) >0 va s>0, chap uchun<0 и s<0 . Polarizatsiyaning normal komponenti birlik maydoni bo'ylab unga normal yo'nalishda siljigan elektr (zaryad) miqdorini ifodalaydi.
Agar fazoning turli nuqtalarida qutblanish vektori har xil bo'lsa, ya'ni qutblanish bir jinsli bo'lmasa, dielektrikda fazoviy zaryadlar ham paydo bo'lishi mumkin. Bir hil bo'lmagan qutblangan b/m dielektrik ichidagi hajmni ko'rib chiqing dV(11.6-rasm). Nuqta polarizatsiyasi M(x,y,z) ga teng. Keyin musbat zaryad yuz 1234 (tovushni qoldirib dV) teng ( q=s S)
va yuzidagi zaryad 5678 (hajmga kiritilgan dV)
Ushbu to'lovlar orasidagi farq
.
Ma'nosi shundaki, bu tashqi maydon ta'sirini zararsizlantirish uchun hajm ichida hosil bo'lishi kerak bo'lgan zaryaddir.
Shunga o'xshash vaziyat boshqa yuzlarda ham bo'lishi kerakligi aniq, ya'ni dV zaryad bo'lishi kerak
(11.10)
Boshqa tomondan, bir xil zaryad ga teng, bu erda bog'langan zaryadlarning massa zichligi. Ko'rinib turibdiki, (11.10) formulaning qavs ichida ajralish operatori mavjud. Keyin
(11.13)
Bog'langan to'lovlar erkin to'lovlardan faqat bir-biridan alohida mavjud bo'lmasligi bilan farq qiladi. Ular, shuningdek, maydonning manbai va ular uchun Gauss teoremasini yozishimiz mumkin
Bu yerdan olish oson
(11.15)
Qavslar ichidagi qiymat odatda elektr maydonining induksiyasi deb ataladi (eski bo'yicha - elektr siljishi).
(11.16)
Dielektrikning polarizatsiyasi ma'lum bir nuqtadagi elektr maydonining kuchi bilan bog'liq bo'lishi kerakligi aniq. Eng oddiy narsa, ular bir-biriga proportsional deb taxmin qilishdir (bu tajriba shuni ko'rsatadiki, moddalarning juda katta sinfi uchun amalga oshiriladi).
Qayerda c- dielektrik sezuvchanlik deb ataladigan proportsionallik koeffitsienti va ro'yxatga olish qulayligi uchun elektr doimiysi kiritilgan. Keyin
Qavslar ichidagi qiymat ma'nosi bo'yicha vositaning o'tkazuvchanligi bilan mos keladi e(biz u bilan allaqachon uchrashganmiz Luqo No 3 8-bet). Bu aniq
Ikki zaryadlangan to'p vakuumda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilsin. Biz ularni izolyatsion (dielektrik) suyuqlikka, masalan, kerosinga botiramiz (11.7-rasm). Bunday holda, o'zaro ta'sir kuchi sezilarli darajada kamayadi. Kerosin qutblangan bo'lib, kerosin molekulyar dipollarining manfiy zaryadlari musbat shar yuzasiga yaqin, musbat zaryadlar esa manfiy to'pning yonida to'planadi. Bu holda maydon zaiflashishini ko'rish oson, shuning uchun to'plar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ham kamayadi.
Bu bir qator taniqli tajribalarni tushuntiradi.
kerosin to'pi b zaryadlangan metall sharga tortiladi A havoda, lekin undan asetonda qaytariladi (11.8-rasm). Bu asetonning dielektrik o'tkazuvchanligi bilan bog'liq e Parafinning dielektrik o'tkazuvchanligidan =20,74 ko'p e=1,90-2,20. Darhaqiqat, kerosin to'pi atrofdagi dielektrik qatlam bilan birga metall shar bilan bir xil zaryadga ega.
Yana bir tajriba - Puccianti. Bir stakan kerosinda e= 2.10) metall zaryadlangan shar qo'yiladi, uning yonida havo pufakchalari naychadan chiqadi ( e\u003d 1.00059), to'pdan boshlab. Endi siz ushbu hodisaning sababini tushuntirishga etarlicha tayyorsiz. Havoning etarlicha sekin chiqishiga ishonch hosil qiling, shunda pufakchalar elektrlashtirilmaydi.
(11.15) va (11.16) formulalardan dielektriklar uchun Gauss teoremasi kelib chiqadi.
Masalan, bir xil zaryadlangan kauchukning intensivligi ( e\u003d 4.20) kerosindagi to'p ( e=2,10) shunday ko'rinadi (11.10-rasm).
Hozirgacha biz bir hil izotrop dielektrik haqida gapirdik. Agar modda anizotrop bo'lsa, u holda induksiya va intensivlik o'rtasidagi bog'liqlik yanada murakkablashadi. Ular endi bir-biriga mos kelishi shart emas. Ma'lumki, ikkita ixtiyoriy vektor orasidagi bog'lanish ikkinchi darajali tenzor yordamida amalga oshiriladi. Bunday tensor o'tkazuvchanlikdir.
, bu yerda i,j=x,y,z
Agar elektr maydonlari hali ham etarlicha kuchli bo'lsa, masalan, lazerlarda, u holda ulanish yanada murakkablashadi.
, bu yerda i,j=x,y,z (11.24)
Aniqlik kiritamizki, yig'indi takrorlangan indekslardan oshib ketgan. Ba'zi moddalarda chiziqli bog'liqlik ham buziladi (12-ma'ruzaga qarang).
Tashqi maydon qo'llaniladigan ikkita dielektrikning chegarasini ko'rib chiqing. Tashqi maydon ta'sirida ikkala dielektrik ham polarizatsiyalanadi va ularning har birida chegara yaqinida polarizatsiya zaryadlari paydo bo'ladi (11.11-rasm). Ular o'z maydonlarini yaratadilar
bundan tashqari, ikkala dielektrikda ham maydon turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan. Agar aniqlik uchun biz buni taxmin qilamiz |s1|>|s2|, keyin dalalar sirtdan uzoqqa yo'naltiriladi. Zaryadlangan sirtning elektr maydoni unga perpendikulyar bo'lgani uchun hosil bo'lgan maydonning tangensial komponentlari bir-biriga teng.
Oddiy komponentlar yorilishdan aziyat chekadi
Agar polarizatsiya zaryadlaridan tashqari, chegarada sirt zichligi bo'lgan erkin zaryadlar ham mavjud bo'lsa. s, Bu
(11.30)
(11.26) va (11.30) formulalar intensivlikning tangensial komponenti va elektr maydon induksiyasining normal komponenti uchun chegara shartlari deb ataladi.
Agar sirtda erkin zaryad bo'lsa, u holda elektr induksiyasi tanaffusga uchraydi. Agar bunday zaryad bo'lmasa, induksiya uzluksiz bo'ladi.
11.12-rasm buni ko'rsatadi
Shunday qilib, ikkita dielektrikning chegarasida elektr induksiya chiziqlari sinadi.
Bir hil izotrop dielektrikda induksiya va intensivlik birgalikda yo'naltiriladi, shuning uchun intensivlik chiziqlari xuddi shunday sinadi. Biroq, induksiya chiziqlari va kuchlanish chiziqlarining naqshlari hali ham boshqacha bo'ladi. Induksiya chiziqlari uzluksiz, kuchlanish chiziqlari esa qisman interfeysda uzilib qoladi. 11.13a va 11.13b-rasmlarda cheksiz tekislik-parallel dielektrik plastinkada elektr maydonining sinishi ko'rsatilgan. Tasavvur qiling-a, induksiya chiziqlari qayerda va keskinliklar qayerda?
11.13c-rasmda cheklangan o'lchamli plastinka uchun induksiya chiziqlari ko'rsatilgan. Induksiya chiziqlari o'tkazuvchanligi past bo'lgan muhitdan yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan muhitga o'tganda, sinishi tufayli ular bir-biriga yaqinroq bo'ladi. Shu ma'noda, bu chiziqlar dielektrikda qalinlashgan deb aytishimiz mumkin.
11.14-rasmda unga dielektrik shar (yoki o'qi chizma tekisligiga perpendikulyar bo'lgan silindr) kiritilganda bir xil maydonning o'zgarishi ko'rsatilgan.
11.14a-rasmdagi sharning dielektrik o'tkazuvchanligi kattaroq, 11.14b-rasmda esa muhitning dielektrik o'tkazuvchanligidan kichik. Birinchi holda, induksiya chiziqlari konsentratsiyalangan bo'lib, ikkinchi holatda ular kamroq bo'ladi.
Bo'shliqli dielektrikni tasvirlash uchun so'zni professor A.A.Eyxenvaldga beramiz.
"Agar ichi bo'sh dielektrik qaysidir maydonga, masalan, silindr shaklida joylashtirilsa, uning bo'shlig'i ichidagi dielektrikdagi kuch chiziqlari konsentratsiyasi tufayli maydon zaiflashadi (11.15-rasm). Bu zaiflashuv ahamiyatli bo'lishi, chunki bo'shliqning o'zi mukammal yopiq va ko'proq dielektrik doimiy dielektrik.Agar, lekin ichi bo'sh o'tkazgich qo'yilsa, u holda ichki bo'shliqda hech qanday kuch chiziqlari bo'lmaydi (11.16-rasm).
Agar miqdorni o'lchashning asosiy usulini ko'rsatish mumkin bo'lsa, fiziklar doimo xursand bo'lishadi. Maydon bo'ylab dielektrik ichidagi uzun tor bo'shliqni kesib, u erda 1 C ga teng sinov zaryadini joylashtiramiz. (11.17-rasm). Bo'shliqning uchlarida qutblanish zaryadlarining ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin, shuning uchun maydon faqat dielektrikning tashqi yuzasidagi zaryadlar tomonidan yaratiladi va bu dielektrik ichidagi kuchlanishdir. Shuning uchun kuchlanish mexanik vositalar bilan o'lchanadigan kuchga son jihatdan tengdir.
Endi dala bo'ylab bo'shliqni kesib oling (11.18-rasm).
Tashqi va ichki qutblanish zaryadlarining maydonlari bir-birini kompensatsiya qiladi va faqat tashqi maydon qoladi va uning induksiyasi (11.30) ga muvofiq dielektrik ichidagi induksiyadir. Shuning uchun biz kuchni o'lchaymiz, ko'paytiramiz e 0 va biz dielektrik ichidagi induksiyani olamiz.
Albatta, bu usullar faqat nazariy qiziqish uyg'otadi. Yagona maydon uchun hamma narsa ancha sodda. Plitalar orasidagi potentsial farqni o'lchab, ular orasidagi masofani bilib, biz kuchlanishni aniqlaymiz E=Dj/d, kuchlanish va potentsial munosabatlariga tayangan holda (7.8). Har qanday plastinkada konserva shaklidagi sirtni qurib, Gauss teoremasini (11.21) qo'llagan holda, biz D=q/S, ya'ni plitalardagi zaryadni aniqlash va ularning maydonini o'lchash kerak.
Bu miqdor o'z birlik nomiga ega emas. qutblanish va sirt zaryad zichligi bilan bir xil birliklarda, ya'ni C/m2 bilan o'lchanishi aniq.
Shuni ta'kidlash kerakki, "elektr siljishi" nomi faqat materiyaning mavjudligi va uning tashqi maydonda qayta joylashishi (zaryadlarning siljishi) bilan bog'liq bo'lgan elektr induksiya vektorining qutblanish komponenti uchun mos keladi. Vakuumda bu qism yo'qoladi, ammo shunga qaramay u erda induksiya nolga teng emas.
O'zgaruvchan maydonlarni o'rganayotganda, biz ko'chish oqimi deb ataladigan narsani aniqlaydigan bu miqdor ekanligini ko'ramiz.
Xulosa qilib shuni ta'kidlash kerakki, induksiya va intensivlik har xil jismoniy ma'noga ega bo'lgan turli xil jismoniy miqdorlardir. Biroq, ba'zi hollarda, masalan, vakuumdagi elektr maydonini tasvirlash uchun faqat bitta elektr maydon vektori etarli.
