Buni hamma biladi elektr zaryadlari bir-biri bilan bevosita aloqada bo'lmang. Har bir zaryadlangan jism, shu jumladan uning atrofidagi bo'shliq faol elektr maydoni bilan o'ralgan. Shuning uchun o'zaro ta'sir to'g'ridan-to'g'ri zaryadlarning o'zlari o'rtasida emas, balki ularni o'rab turgan elektr maydonlari o'rtasida sodir bo'ladi. Har bir inson ma'lum bir kuchga ega, uning kattaligi har qanday zaryadga bevosita ta'sir qiladi. O'zaro ta'sir qilish qobiliyati sohaning asosiy xususiyatlaridan biri hisoblanadi.
Elektr maydonlarini tadqiq qilish
Elektr zaryadiga ega bo'lgan ob'ekt atrofida joylashgan elektr maydonini tekshirish uchun sinov zaryadi deb ataladigan narsa qo'llaniladi. Odatda, ular sinov zaryadi deb ataladigan va o'rganilayotgan asosiy zaryadga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydigan ahamiyatsiz qiymatga ega nuqta zaryadidan foydalanadilar.
Zaryadlangan jismlarning miqdoriy parametrlarini maksimal aniqlik bilan aniqlash uchun taranglik chiziqlari bo'lgan maxsus miqdorlar mavjud. elektr maydoni. Bu kuchlanishning o'zi barqaror jismoniy miqdor ekanligi bilan bog'liq. Intensivlik qiymati sinov zaryadiga ta'sir qiladigan maydon kuchining ushbu zaryad qiymatiga nisbati sifatida hisoblanadi. Bunday holda, sinov to'lovi hisoblanadi ijobiy qiymat va ma'lum bir nuqtada joylashgan.
Kuchlanish chiziqlarining ta'rifi
Kuchlanish chiziqlari uning asosiy tavsiflovchi ko'rsatkichidir. Ular vektor jismoniy miqdor. Ularning fazoning istalgan nuqtasida yo'nalishi sinovdan o'tgan musbat zaryadga ta'sir qiluvchi kuch yo'nalishiga to'g'ri keladi. Statsionar va vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan zaryadlar elektrostatik elektr maydoniga ega.
Bir vaqtning o'zida bir nechta zaryadlangan jismlar yordamida yaratilgan elektr maydonlarini o'rganishda ularning umumiy kuchining qiymati har bir zaryadlangan jismning sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi geometrik qiymatlarining yig'indisi bo'ladi. Shuning uchun elektr maydon kuch chiziqlari har bir alohida nuqtada zaryadlar tomonidan yaratilgan barcha elektr maydon kuch chiziqlarining yig'indisini o'z ichiga oladi.
Shunday qilib, kuch chiziqlari elektr maydonlarining grafik ko'rsatkichlarini aniq ko'rsatadi. Har bir alohida nuqtada ular o'zlari bilan qat'iy munosabatda joylashgan tangens tomon yo'nalishga ega. Kuchlanish chiziqlari soni umumiy elektr maydoni intensivligi vektoriga proportsionaldir.
Zaryadni o'rab turgan fazodagi elektr maydonini tasvirlash uchun siz intensivlik vektorlaridan foydalanishingiz mumkin (15.3-rasm): Ushbu tasvirlash usuli ko'p vaqt talab qiladi va har doim ham qulay emas. Faraday bu sohani ifodalashni taklif qildi kuch chiziqlari, bularni keyin biz kuchlanish chiziqlari deb ataymiz. Bu chiziqlardan biri A nuqta orqali o'tkaziladi, shunda E vektor uning bo'ylab yo'naltiriladi. Zaryaddan bir qator to'g'ri chiziqlarni shu tarzda chizib, biz taranglik chiziqlari bilan maydonning tasvirini olamiz (15.4-rasm).
Musbat va manfiy zaryadlar maydonlarining tasvirlarini farqlash uchun kuchlanish chizig'i kuchlanish vektori E ko'rsatadigan tomonga yo'naltirilgan deb hisoblanadi.
Keyin musbat va manfiy zaryadlarning maydonlari kuchlanish chiziqlari yo'nalishi bo'yicha farqlanadi (15.4-rasm).
Maydon bir nechta, masalan, ikkita zaryad bilan yaratilganda, kuchlanish chiziqlarini chizish qiyinroq. Ko'pgina hollarda, uning har bir nuqtasida tasvirlangan kuchlanish vektorlari to'liq yotishi uchun chiziq chizish mumkin emas. Boshqa tomondan, har doim egri chiziq chizish mumkin, shunda kuchlanish vektorlari hamma joyda unga tegib turadi. Shunday chiziqlardan biri rasmdagi M nuqta orqali o'tkaziladi. 15.5, bu ikkita teng qarama-qarshi zaryadning maydon kuchining vektorlarini ko'rsatadi. (Nima uchun bu tarzda maydonning har bir nuqtasi orqali faqat bitta chiziq o'tkazish mumkinligini o'ylab ko'ring.)
Demak, kuchlanish chizig'i shunday chiziq bo'lib, uning har bir nuqtasida maydon kuchi vektori tangensial yo'naltiriladi. Shaklda. 15.6 va 15.7, taranglik chiziqlari qarama-qarshi va o'xshash zaryadli kattalikdagi maydonlarni ko'rsatadi.
Maydonni grafik tarzda tasvirlab, shuni esda tutish kerakki, elektr maydonining kuchlanish chiziqlari:
1) hech qanday joyda bir-biri bilan kesishmang;
2) boshlanish musbat zaryad(yoki cheksizlikda
va salbiyda (yoki cheksizlikda) oxiri, ya'ni ular ochiq chiziqlardir;
3) to'lovlar o'rtasida hech qanday joyda uzilmaydi.
Agar maydon kuchi kattaroq bo'lsa, bu chiziqlarni qalinroq chizishga rozi bo'lsak, intensivlik chiziqlari bilan tasvirlangan maydonning rasmi aniqroq bo'ladi. Shunday qilib, kuchlanish chiziqlarining zichligi E ga mutanosib bo'lishi kerak.
Hisob-kitoblarda shartli ravishda keskinlik chiziqlariga perpendikulyar joylashgan sirtning birlik maydoni orqali o'sha joydagi E ga teng bo'lgan chiziqlar soni o'tishi shartli hisoblanadi. bu sirt qayerda. (15.6 va 15.7-rasmlarda intensivlik qayerda kattaroq va intensivlik vektori har bir rasmda maydonning tasodifiy tanlangan uchta nuqtasiga qanday yo'naltirilganligi haqida o'ylab ko'ring.)
Elektr maydonining kuchlanish vektori nuqtadan nuqtaga o'zgaradi (47-rasmga qarang, c). Agar maydonning har bir nuqtasi uchun kuchlanish vektori chizilgan bo'lsa, u holda bu vektorlar bir-birining ustiga qo'yilgan bo'lar edi va maydonda keskinlikning taqsimlanishining aniq tasvirini bermaydi. Shuning uchun, ingliz olimi Faraday, kuchlarning harakatini vizual tasvirlash uchun elektr maydoni elektr maydonini kuchlanish vektorlari sifatida emas, balki kuchlanish chiziqlari sifatida grafik tarzda tasvirlashni taklif qildi.
Aytaylik, nuqtalarda C 1 , C 2 , C 3 elektr maydoni ball to'lovlari A va B (49-rasm, a) sinov to'lovlari q kiritildi. C 1 nuqtada A zaryadidan hosil bo'lgan elektr maydon kuchi E a bo'ladi va zaryad B - E c bo'ladi. Paralelogramma qoidasiga ko'ra, bu nuqtada hosil bo'lgan kuchlanish E 1 ga, C 2 va C 3 nuqtalari uchun esa mos ravishda E 2 va E 3 ga teng. Ma'lum bo'lishicha, C 1, C 2, C 3 va hokazo nuqtalar orqali (49-rasm, b) shunday chiziq chizish mumkinki, har qanday nuqtadagi maydon kuchlari unga chizilgan teglar bilan mos keladi. bu nuqtalarda chiziq. Elektr maydoniga har qanday nuqtada tangens bu nuqtada maydon kuchligi vektoriga to'g'ri keladigan chiziq elektr maydonining kuchlanish chizig'i deb ataladi.
Elektrlangan jismlarning kuchlanish chiziqlari bo'ylab joylashishini bunday tajribada kuzatish mumkin. Keling, uzun qog'oz chiziqlar biriktirilgan metall disklarni elektrlashtiramiz. Elektrlashtirilgan bo'lib, ikkinchisi ular harakat qilganda elektr maydonida joylashgan elektr kuchlari, shu bilan kuchlanish chiziqlari shaklini ko'rsatadi. Shaklda. 50 bir hil bo'lmagan elektr maydonlarining intensivlik chiziqlarini ko'rsatadi: individual nuqta zaryadlarining intensivlik chiziqlari (50-rasm, a); ikki qarama-qarshi zaryaddan hosil bo'lgan elektr maydoni (50-rasm, b) va bir xil (50-rasm, c).
Ikkita qarama-qarshi zaryadlangan, teng, parallel metall plitalar mavjud (51-rasm). Agar bir xil musbat zaryadlangan nuqta tanasi maydonning turli nuqtalarida ular orasiga joylashtirilsa, u holda bir plastinkadan uzoqlashib, ikkinchisiga yaqinlashadi (A va B nuqtalari). Plitalarning elektr maydonlari zaryadlangan jismga bir to'g'ri chiziqda va bir yo'nalishda ta'sir qila boshlaydi, shuning uchun umumiy quvvat, va shuning uchun maydonning istalgan nuqtasida keskinlik doimiy bo'ladi. Plitalar o'rtasida elektr maydoni bir xil bo'ladi. Kuchlanish chiziqlarining shakli plitalarga biriktirilgan qog'oz parchalari bilan ko'rsatilgan. Kuchlanish chiziqlari yagona maydon parallel chiziqlardir. Ular kuchlanish vektori qanday yo'naltirilgan bo'lsa, xuddi shunday yo'naltirilgan deb hisoblanadi. Kuchlanish chiziqlarining boshi va oxiri elektr zaryadlangan jismlar bo`lib, ularning boshlanishi musbat zaryadlangan jism yuzasidagi zaryadlar, oxiri esa manfiy zaryadlangan jism yuzasidagi zaryadlar deb hisoblanadi.
Elektr maydonining har bir nuqtasida intensivlik ma'lum bir kattalik va yo'nalishga ega. Maydonning ma'lum bir nuqtasida kuchlanish vektori kuchlanish chizig'iga tegib turadi. Agar bu nuqta orqali boshqa kuchlanish chizig'i o'tkazilsa, unda kuchlanish vektori endi unga tegmaydi. Shuning uchun maydonning har bir nuqtasi orqali faqat bitta taranglik chizig'ini o'tkazish mumkin. Bundan kelib chiqadiki, kuchlanish chiziqlari kesishmaydi va hech qanday joyda uzilmaydi. Ular ochiq chiziqlardir: ularning boshlanishi musbat zaryadlangan tana, oxiri esa manfiy zaryadlangan deb hisoblanadi. Kuchlanish chiziqlari o'tkazgich yuzasiga perpendikulyar. Agar bunday bo'lmaganda, zaryadga sirtga qiya ta'sir etuvchi F kuch ikki komponentga parchalanadi: F 1 va F 2 (52-rasm, a). Sirt bo'ylab yo'naltirilgan F 2 kuchi zaryadlarni sirt bo'ylab harakatga keltirar va ular o'rtasida hech qanday muvozanat kuzatilmaydi.
Kesish chiziqlari naqshlari nafaqat maydon kuchining yo'nalishi haqida tasavvurga ega bo'lishi, balki uning kattaligini ham ko'rsatishi uchun ushbu nuqtada intensivlik vektoriga perpendikulyar joylashgan S birlik maydoni orqali kelishilgan. maydon, maydonning ushbu nuqtasida intensivlik E ga teng birliklar qancha N taranglik chizig'ini chizish uchun (52-rasm, b). Kuchlanish chiziqlari faqat qulay usuldir grafik tasvir maydonlar, aslida elektr maydonida bunday chiziqlar yo'q.
