Электростатика

2004ж БҰҰ 2005жылды «физика жылы» деп жариялады. Себебі 1905 ж неміс физигі Алберт Энштейн арнайы салыстырмалы теорияны жүзеге келтіріп классикалық механикамен реалитивистік және кванттық физика арасындағы қайшылықтарды шешіп кетті.

Электростатика деп – физиканың электр бөліміндегі зарядтардың пайда болуының олардың қасиеттерін үйренетін бөлімге айтылады.

Заряд деп – дененің атом түзілісіндегі электрондарының артық немесе кемейіп қалу құбылысына айтылады.

Дене өз атомындағы электронның басқа денеге өткізу үшін ол сол денемен әсерлесу керек. Ол әсерлесу тікелейде немесе ұзақтанда болуы мүмкін.

1-мысал: Янтарды шерске үйкелесек янтарь оң зарядты, ал шерс теріс таңбалы зарядқа ие болады. Себебі дененің зарядталғаның басқа денелерді өзіне тарту қасиеттерімен білеміз.

2 –мысал: Енді ұзақтан зарядталу бұл құбылыс электростатикалық өріс арқылы болады. Мұнда алдынан зарядталған денеге зарядталмаған денедегі атомның электрондары, электростатикалық өріс арқылы тартылшып зарядталады. Ешқашан бір түрлі зарядтар электрленбейді.

Зарядтардың қасиеттері:

  1. Зарядтар бөлінеді және оның бөлінбейтін бөлшегі электрон деп аталады. Электрон сөзі «янтарь» сөзінен келіп шығады. Оның заряды 1е=-1.6*10-19Кл.
  2. Зарядтар бір- бірімен тебісуі де немесе тартысуы да мүмкін. Екеуіде оң таңбалы болса тебіседі, ал теріс болса тартысады.
  3. Денедегі зарядтардың алгебралық жиындысы сол дененің толық зарядына тең болады және ол әр уақытта өзгермес болып қалады.

Зарядтардың бірлігі деп 1 Кулон алынған. 1Кл=6.25*1018 е

Мұндағы зарядтарды элементар зарядтар деп аталады. Бұл атауды Американ

физигі Миликен, совет физигі Эйплер тәжірибеде анықтаған. Зарядтардың

өзгермес қалу заңын 1-ші болып ағылшын физигі Майклл Фарадей бұл заңға да табиғаттың негізгі заңы деп атаған. Зарядтар жаңадан жасалмайды да жоқ та болып кетпейді. Тек бір денеден екінші денеге көшуі немесе өз денесіне орын ауыстыру мүмкін. Екінші жағдайда зарядтардың химиялық табиғатында ешқандай өзгеріс болмайды, соның үшін берілген дене өз табиғатын сақтап тұрады.

  1. Кулон заңы.

1875 ж Кулон иірілмелі таразының көмегімен зарядтардың арасындағы өзара әсер күшін анықтаған. Оның заңы бойынша өзара әсер күші зарядтар арасындағы коэффициенті және зарядтардың мөлшерінің көбейтіндісіне тура пропорционал ал олардың қашықтығының квадратына кері пропорционал.

Бұл жердегі k-ға электр тұрақтысы.

– деп ортаның диэлектрлік өтімділігі делінеді.

Ол Кулон күшінің немесе ортаның электр өрісінің вакумдағысынан қанша есе кіші екендігін білдіреді.r – салыстырмалы.

Кулон күшімен пратон мен электрон үшін гравитациалық немесе бүкіл әлемдік тартылыс күштерін өзара салыстырсақ, Кулон күші үлкен болады.

Электр өрісі деп- қозғалмас зарядтар айналасында болатын материяға айтылады. Оны көзбен көре алмаймыз, қолда ұстай алмаймыз, жадымызға келтіре алмаймыз. Бірақ барлығын басқа денелерге , зарядтарға әсер етуінен білеміз. Мысалы: бір аттас зарядтарды тебісуі, әр аттастың тартысуы электр өрісінің күш сызықтары дененің пішініне байланысты болып түзу сызықты да немесе қисық сызықты да болуы мүмкін. Оң зарядталған дененің электр өрісі зарядтардың центрінен кеңістікке қарай бағытталған болады., ал теріс зарядтікі керісінше.

F0– зарядтардың вакуумдағы әсерлесу күші.

F-зарядтардың ортадағы әсерлесу күші.

Электр зарядтарының өзара әсерлесуін келтіріп шығаратын материяның түріне электр өрісі деп аталады.

Барлық қозғалмайтын электр зарядтардың айналасындағы электр өрісін электростатикалық өріс деп атайды.

Суперпозиция деп – электростатикалық өрісте бірнеше нүктелік зарядтар берілсе олардың бір нүктедегі қорытқы электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігінің геометриалық қосындысына тең екендігін білдіреді.

Электрлық дипол деп – шамалары жағынан тең ал жүйе өрісі нүктелерге қарағанда арақашықтығы едәір аз әр аттас нүктелік зарядтан құралған жүйеге айтылады.Сонда дипол моменті.

Кернеулік векторының ағыны деп – белгілі бір бетті тесіп өтетін кернеулік сызықтарының жалпы санына айтылады. Ағынды Ф – әріпімен белігілейміз.

Егерде кернеулік бетке бұрыш астында түсетін болса онда cosқосылады.

.Ал егерде кернеулік бір текті болмаса онда кернеулік ағыны беттік интегралдау жолымен табылады.

Егерде аудан мен кернеулік бір-біріне параллель болса онда кернеулік векторы нөлге айналады. Себебі: ф=0

Бұдан мынадай тұжырым шығады. Егер кернеулік сызықтары нормальмен сүйір бұрыш жасасаонда кернеуліктің векторының ағыны үлкен нөл немесе оң болады. Ал болса онда вектордың ағыны кіші ноль немесе теріс таңбалы болады.

Электрлік ығысу векторы деп – сан жағынан электр кернеулік вектордың абсалюттік диэлектрлік өтімділік пен көбейтіндісіне тең шамаға айтылады. Ал абсалюттік диэлектриктік өтімділік деп вакумдағы диэлектрлік өтімділікпен ортадағы диэлектрлік өтімділіктің көбейтіндісіне айтылады. Оны Д әріпімен белгілейміз.

.

Д – шама ортаның қасиетіне тәуелсіз.

Егер электрлік ығысу әртүрлі болса тағыда интегралдау жолымен табылады.

2004ж БҰҰ 2005жылды «физика жылы» деп жариялады. Себебі 1905 ж неміс физигі Алберт Энштейн арнайы салыстырмалы теорияны жүзеге келтіріп классикалық механикамен реалитивистік және кванттық физика арасындағы қайшылықтарды шешіп кетті.

Электростатика деп – физиканың электр бөліміндегі зарядтардың пайда болуының олардың қасиеттерін үйренетін бөлімге айтылады.

Заряд деп – дененің атом түзілісіндегі электрондарының артық немесе кемейіп қалу құбылысына айтылады.

Дене өз атомындағы электронның басқа денеге өткізу үшін ол сол денемен әсерлесу керек. Ол әсерлесу тікелейде немесе ұзақтанда болуы мүмкін.

1-мысал: Янтарды шерске үйкелесек янтарь оң зарядты, ал шерс теріс таңбалы зарядқа ие болады. Себебі дененің зарядталғаның басқа денелерді өзіне тарту қасиеттерімен білеміз.

2 –мысал: Енді ұзақтан зарядталу бұл құбылыс электростатикалық өріс арқылы болады. Мұнда алдынан зарядталған денеге зарядталмаған денедегі атомның электрондары, электростатикалық өріс арқылы тартылшып зарядталады. Ешқашан бір түрлі зарядтар электрленбейді.

Зарядтардың қасиеттері:

  1. Зарядтар бөлінеді және оның бөлінбейтін бөлшегі электрон деп аталады. Электрон сөзі «янтарь» сөзінен келіп шығады. Оның заряды 1е=-1.6*10-19Кл.
  2. Зарядтар бір- бірімен тебісуі де немесе тартысуы да мүмкін. Екеуіде оң таңбалы болса тебіседі, ал теріс болса тартысады.
  3. Денедегі зарядтардың алгебралық жиындысы сол дененің толық зарядына тең болады және ол әр уақытта өзгермес болып қалады.

Зарядтардың бірлігі деп 1 Кулон алынған. 1Кл=6.25*1018 е

Мұндағы зарядтарды элементар зарядтар деп аталады. Бұл атауды Американ

физигі Миликен, совет физигі Эйплер тәжірибеде анықтаған. Зарядтардың

өзгермес қалу заңын 1-ші болып ағылшын физигі Майклл Фарадей бұл заңға да табиғаттың негізгі заңы деп атаған. Зарядтар жаңадан жасалмайды да жоқ та болып кетпейді. Тек бір денеден екінші денеге көшуі немесе өз денесіне орын ауыстыру мүмкін. Екінші жағдайда зарядтардың химиялық табиғатында ешқандай өзгеріс болмайды, соның үшін берілген дене өз табиғатын сақтап тұрады.

  1. Кулон заңы.

1875 ж Кулон иірілмелі таразының көмегімен зарядтардың арасындағы өзара әсер күшін анықтаған. Оның заңы бойынша өзара әсер күші зарядтар арасындағы коэффициенті және зарядтардың мөлшерінің көбейтіндісіне тура пропорционал ал олардың қашықтығының квадратына кері пропорционал.

Бұл жердегі k-ға электр тұрақтысы.

– деп ортаның диэлектрлік өтімділігі делінеді.

Ол Кулон күшінің немесе ортаның электр өрісінің вакумдағысынан қанша есе кіші екендігін білдіреді.r – салыстырмалы.

Кулон күшімен пратон мен электрон үшін гравитациалық немесе бүкіл әлемдік тартылыс күштерін өзара салыстырсақ, Кулон күші үлкен болады.

Электр өрісі деп- қозғалмас зарядтар айналасында болатын материяға айтылады. Оны көзбен көре алмаймыз, қолда ұстай алмаймыз, жадымызға келтіре алмаймыз. Бірақ барлығын басқа денелерге , зарядтарға әсер етуінен білеміз. Мысалы: бір аттас зарядтарды тебісуі, әр аттастың тартысуы электр өрісінің күш сызықтары дененің пішініне байланысты болып түзу сызықты да немесе қисық сызықты да болуы мүмкін. Оң зарядталған дененің электр өрісі зарядтардың центрінен кеңістікке қарай бағытталған болады., ал теріс зарядтікі керісінше.

F0– зарядтардың вакуумдағы әсерлесу күші.

F-зарядтардың ортадағы әсерлесу күші.

Электр зарядтарының өзара әсерлесуін келтіріп шығаратын материяның түріне электр өрісі деп аталады.

Барлық қозғалмайтын электр зарядтардың айналасындағы электр өрісін электростатикалық өріс деп атайды.

Суперпозиция деп – электростатикалық өрісте бірнеше нүктелік зарядтар берілсе олардың бір нүктедегі қорытқы электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігінің геометриалық қосындысына тең екендігін білдіреді.

Электрлық дипол деп – шамалары жағынан тең ал жүйе өрісі нүктелерге қарағанда арақашықтығы едәір аз әр аттас нүктелік зарядтан құралған жүйеге айтылады.Сонда дипол моменті.

Кернеулік векторының ағыны деп – белгілі бір бетті тесіп өтетін кернеулік сызықтарының жалпы санына айтылады. Ағынды Ф – әріпімен белігілейміз.

Егерде кернеулік бетке бұрыш астында түсетін болса онда cosқосылады.

.Ал егерде кернеулік бір текті болмаса онда кернеулік ағыны беттік интегралдау жолымен табылады.

Егерде аудан мен кернеулік бір-біріне параллель болса онда кернеулік векторы нөлге айналады. Себебі: ф=0

Бұдан мынадай тұжырым шығады. Егер кернеулік сызықтары нормальмен сүйір бұрыш жасасаонда кернеуліктің векторының ағыны үлкен нөл немесе оң болады. Ал болса онда вектордың ағыны кіші ноль немесе теріс таңбалы болады.

Электрлік ығысу векторы деп – сан жағынан электр кернеулік вектордың абсалюттік диэлектрлік өтімділік пен көбейтіндісіне тең шамаға айтылады. Ал абсалюттік диэлектриктік өтімділік деп вакумдағы диэлектрлік өтімділікпен ортадағы диэлектрлік өтімділіктің көбейтіндісіне айтылады. Оны Д әріпімен белгілейміз.

.

Д – шама ортаның қасиетіне тәуелсіз.

Егер электрлік ығысу әртүрлі болса тағыда интегралдау жолымен табылады.