Elеktrоstаtikaliq mаydan haim onin’ qa’siyetleri Jobası

Elеktrоstаtikaliq mаydan haim onin’ qa’siyetleri


Jobası:
1. Klassik elektrodinamika páni. Elektr zaryadı hám onıń saqlanıw nızamı. Kulon nızamı.
2. Elektr maydanı. Tochkalíq maydan kernewliligi.
3. Elektrostatik maydan uchun superpozitsiya printsipi. Dipol maydanı.


Tayanısh sóz hám túsinikler : Zaryadlanıw, elektroneytral deneler, elementar zaryad, zaryadtıń saqlanıw nızamı, tochkalíq zaryad, Kulon nızamı, elektr maydanı, sınaw zaryadı, elektr maydanı kernewliligi, maydanlar superpozitsiya printsipi, elektr dipoli, dipol momenti.


1. Klassik elektrodinamika páni. Elektr zaryadı hám onıń saqlanıw nızamı. Kulon nızamı

Klassik fizikanıń elektromagnit maydan nızamların úyrenetuǵın bólimine elektrodinamika dep ataladí. Zaryadlanǵan bólekshelerdiń yamasa denelerdiń óz-ara tásiri elektromagnit maydan járdeminde ámelge asırıladı. Elektromagnit maydan bir-biri menen óz-ara baylanıslı bolǵan elektr hám magnit maydanları toplamınan ibarat.

Elektr maydanınıń tiykarǵı qásiyetlerinen biri sol, ol tek zaryadlanǵan denelerge kúsh penen tásir etedi. Tásir darejesi zaryadtıń háreket tezligine baylanıslı emes. Magnit maydanınıń tiykarǵı qásiyeti sonnan ibarat, ol tek háreketleniwshi elektr zaryadına tásir etedi. Onıń tásir dárejesi zaryadtıń tezligine tuwrı proportsional bolıp, zaryadtıń háreket baǵıtına tik baǵıtlanǵan.
Elektr maydanınıń bar ekenligin usı maydanǵa jaylastırılǵan qozǵalmas elektr zaryadına bolǵan tásirine qarap bilip alıw mumkin.
№ozǵalmas elektr zaryadlarınıń elektrostatik maydan teoriyası elektrodinamikanıń elektrostatika bóliminde úyreniledi.
Bizge belgili, barlíq deneler bólekshelerden - atom hám molekulalardan quralǵan. Atomlar bolsa óz gezeginde oń zaryadlanǵan yadro hám onıń dógereginde háreketlenetuǵın elektronlardan, yadro bolsa oń zaryadlanǵan proton hám zaryadsız neytronlardan quralǵan.
Neytral atomlarda elektronlar sanı yadrodaǵı protonlar sanına teń boladı.
Elektron teris, yadro bolsa oń zaryadlı. Amerika alımı R. Milliken hám rus alımı A.F.İoffe elektronnıń teris zaryadlı ekenligin hám onıń zaryad muǵdarı e = - 1,6 ^.10^-19 Kl, massası bolsa m_e = 9,11 ^. 10^-31 kg ǵa teńligin tájiriybe dáliylegenler. Keyinchelik yadro quramına kiriwshi protonnıń zaryadı hám elektronnıń zaryadına muǵdarı jaǵınan teń, biraq belgisi oń e = + 1.6.10^-19 Kl hám massası bolsa m_r = 1,67 ^. 10^-27 kg ekanligi hám tábiyatta tek eki túrdegi, yaǵnıy teris hám oń zaryadlar bar ekenligi dáliyllengen. Usı zaryadlardan biri artıq yamasa kem bolsa dene zaryadlanıp qaladı. Fizika páni rawajlanıwınıń házirgi kún basqıshında elektron hám protonlardıń zaryadı eń kishi elementar zaryad bolıp, hár qanday zaryadlanǵan deneniń zaryadı elektron yamasa protonnıń zaryadına eseli boladı, yaǵnıy kvantlanǵan boladı. Demek, denelerdiń zaryadı tek 0, e, 1e, 2e, . . ., Ne mániselerge iye boladı, yaǵnıy
q=Ne (1)
Birdey belgili zaryadlanǵan deneler bir-birinen iyterisedi, turli belgidegiler bolsa bir-biri menen tartılısadı.
Tájiriybe nátiyjelerin ulıwmalastırıw araqalı M.Faradey (áw9á-áhúw) tábiyattıń fundamental nızamı - zaryadlardıń saqlanıw nızamın jarattı. Oǵan muwapıq izolyatsilanǵan sistemada elektr zaryadlarınıń algebraik jıyındısı ózgermeydi,
q₁ + q₂ + .... + q_n = q_i = const (2)
Zaryad muǵdarı turli inertsial sanaq sistemalarında ólshengende olardıń mánisleri ózgermeytuǵınlıǵı dáliyllengen. Demek, elektr zaryadı relyativistik invariant degen juwmaqǵa kelemiz, yaǵnıy zaryad muǵdarı onıń háreket tezligine baylanıslı emes. Elektr zaryadı joq bolıwı hám, jańadan payda bolıwı hám mumkin. Biraq barlíq waqıtta qarama-qarsı belgili eki elementar zaryad joǵaladı yamasa payda boladı.
Kulon nızamı: Elektrostatikanıń tiykarǵı nızamı - zaryadlanǵan eki qozǵalmas tochkalíq deneler arasındaǵı óz-ara tásir nızamı. Bu nızamdı tájriybede frantsuz fizigi Sharl Kulon áwhó jılı burama tárezi járdeminde jaratqan.
Tochkalíq elektr zaryadı túsinigi hám mexanıqada aytılǵan materiallíq tochkaǵa uqsas, yaǵnıy zaryad tasıwshı deneler arasındaǵı aralíqqa qaraǵanda olardıń ólshemlerin esapqa almasa hám boladı hám maydanıń usı tochkasındaǵı maydandı ózgertpeydi.
Nızam táriypi: vakkumdaǵı eki tochkalíq elektr zaryadınıń óz-ara tásir kúshi tásirlesip atırǵan hár bir zaryad shamaları kóbeymesine tuwrı hám zaryadlar oraylari arasındaǵı aralíqtıń kvadratına keri proportsional, yaǵnıy
, (1.3)
vektor kórinisinde
. (1.4)
Eger zaryadlar bir bir tekli ortalíqta jaylasqan bolsa, ol jaǵdayda óz-ara tásir kúshi
(1.5)
 - ortalíqtıń dielektrik sińiriwshiligi dep ataladı. Ol ólshemsiz shama bolıp, zaryadlar arasındaǵı óz-ara tásir kúshi vakkumdaǵı ǵa qaraǵanda berilgen ortalíqta neshe márte kemeygenligin sıpatlaydı,
 (1.6)
Cİ sistemasında proportsionallíq koeffitsienti k =1/4_o = 9 ^. 10⁹ Nm²/Kl² ga te4. ₀ - elektr turaqlısı dep ataladí. ₀ = 6,64^.10^-12 Kl²/N^. M² = 6,64^.10^-12 F/m. Kulon nızamı 10^-15 m < r aralíqlarda jaqsı orınlanadı, biraq r < 10^-16 m da bul nızam tuwrı ornılanbaydı.
Hár qanday zaryadlanǵan deneni tochkalíq zaryadlar toplamı sıpatında qaraw mumkin. Sonıń uchun elektrostatik kúshler bir zaryadlanǵan deneniń ekinshi bir denege tásirin sıpatlap, bul birinshi deneni quraǵan tochkalíq zaryadlar tárepinen ekinshi deneni quraǵan tochkalíq zaryadlardıń hár birine tásir etiwshi kúshlerdiń geometrik jıyındısına teń boladı.
Kóbinshe zaryadlanǵan denede zaryadlardı tegis bólistirilgen dep alıw qolay, máselen, sızıq boylap(jińishke sımda), bet boylap(zaryadlanǵan ótkizgishte), kólem boylap. Bularǵa sáykes jaǵdayda zaryadlardıń sızıqli, bet hám kólemli tıǵızlıǵı degen túsinikler kiritiledi.
Elektr zaryadınıń sızıqli tıǵızlıǵı:
(1.7)
bunda dq – kishi d uzınlíqdaǵı zaryadlanǵan jińishke sımdaǵı zaryad muǵdarı.
Elektr zaryadınıń bet tıǵızlıǵı:
(1.8)
bunda dq - zaryadlanǵan kishi dS betke tuwrı keletuǵın zaryad muǵdarı.
Zaryadlardıń kólemlik tıǵızlıǵı:
(1.9)
bunda dq - zaryadlanǵan kishi dV kólemge sáykes keletuǵın zaryad muǵdarı.
d, dS hám dV lardıń shamaları qattı dene atomları arasındaǵı aralíqqa salıstırǵanda kóp márte úlken bolıwı kerek. Usı menen birge bul elementar shamalar sonday kishi bolıwı kerek, olardaǵı zaryadlardıń tegis emes bólingenligin esapqa almaslíq mumkin bolsın.