Mühazirə Məşğələ Laboratoriya 6 7

Mövzu 15

0. 
   4.1. ELEKTROMAQNİT SAHƏSİ VƏ ONUN VEKTORLARI
   

Materiya maddə və sahə kimi iki formadan ibarətdir: maddə və sahə.

Maddə ilə EMS materiyanın müxtəlif formalarına məxsus olmasına baxmayaraq, onların bir sıra xassələri oxşardır. Maddə ayrı-ayrı hissəciklərdən ibarətdir. Bu hissəciklərə molekula, atomlar, elementar zərrəciklər (protonlar, elektronlar, neytronlar və s.) daxildir.
EMS materiyanın xüsusi novü olub, dolmuş zərrəciklərə güclü təsir göstərir və materiyanın xassələrindən olan enerjiyə, sürətə, kütləyə və impulslara malikdir. Maddədən fərqli olaraq, EMS sükunət kütləsinə malik deyildir. Elektromaqnit dalğaları (EMD) qravitasiya qüvvələrinin təsirinə məruz qalır.
EMS-nin enerjisi bir növdən başqa növə, məsələn, istilik, mexaniki, kimyəvi və s. çevrilir.
Məsələnin dəqiq həllini ED qanunları əsasında tapmaq çətinlik yaradır. Praktikanın tələbinə görə belə məsələlərin həlli üçün təqribi üsullar işlənib hazırlanmışdır. Belə üsullara misal olaraq, dövrələr və optik şüalanma nəzəriyyələrini göstərmək olar. Birinci halda dalğa prosesindən rəqs (bu kvazistansionar rejimdir), ikinci halda isə, şüalanma (kvazioptik rejim) prosesinə keçid baş verir. Kvazistansionar rejimdə dalğa uzunluğu ilə İS-lərin diametrləri arasında λ>>D şərti, kvazioptik rejimdə isə λ< şərti mövcuddur.
EMS-nin mənbəi elektrik yükləridir. Hərəkətsiz yüklər yalnız elektrik sahəsi (ES) yaradır. Hərəkətdə olan yüklər həm ES və həm də maqinit sahəsi (MS) yaradır. Yüklər bir-birinə qarşılıqlı təsir göstərir və bu qarşılıqlı təsir qüvvəsi Kulon qanunu ilə təyin edilir.
EMS-nin təsiri müəyyən edilmiş istiqamətə malikdir. Ona görə də onun yazılışında vektor kəmiyyətlərdən istifadə edilir.
Elektrik sahəsinin (ES) vektoru. ES-nin intensivliyi (E) vahid müsbət nöqtəvi yükə ES-nin göstərdiyi təsirlə təyin edilir. Deməli, E vektoru ilə nöqtəvi q yükünə təsir edən F qüvvəsi arasında sadə əlaqə mövcudur:
, V/m (4.1)
q yükü kifayət qədər kiçik olmalıdır ki, tədqiq olunan sahənin yaratdığı paylanmış yüklərin dəyişilməsini atmaq mümkün olsun. Ona görə də (4.1) münasibətini aşağıdakı kimi yazmaq lazımdır:
, (4.2)
Sİ sistemində qüvvə (F) Nyutonla (N), yük isə Kulonla (Kl) ölçülür. Ona görə də ES-nin intensivlik vektoru (E) volt/metrlə (V/m) ölçülür,

ES-nin intensivlik vektorunun (E) istiqaməti nöqtəvi yükə (q) təsir edən qüvvə vektoru (F) ilə eynidir. Bu vektorların istiqamətləri şəkil 4.1-də göstərildiyi kimidir. Şəkildə qiymətcə bərabər işarəcə bir-birinin əksinə yönəlmiş dolmuş –q və +q yüklərinin yaratdığı ES təsvir olunmuşdur.
Məlumdur ki, ES-nin təsiri nəticəsində maddə polyarlaşır (qütbləşir). Nəticədə əlavə ES yaranır və əvvəlkinin üzərinə gəlir. Deməli, cəmlənmiş ES vakuumdakından fərqli olur.

Polyarizasiya mürəkkəb fiziki proses olub maddənin atom qurluşu ilə əlaqədardır. Atomların birləşməsi molekula verir.

İki, polyar və qeyri-polyar molekulalar mövcuddur. Qeyri-polyar molekulalar da elektron-lara təsir edən əvəzləyici qüvvələlərin bütün nöqtələri ilə, protonlara təsir edən əvəzləyici qüvvələrin nöqtələri üst-üstə düşür. Bu isə molekulanın bütün elektronlarının ağırlıq mərkəzlərinin, onun protonlarının ağırlıq mərkəzləri ilə üst-üstə düşmə şərti ödəndikdə mümkündür. Polyar molekulalarda isə, elektronların ağırlıq mərkəzi protonların ağırlıq mərkəzinə nisbətən sürüşdü-rülmüş olur. Ona görə də polyar molekulu xırda-xırda qrıqlanmış elektrik dipoluna bənzətmək olar. Elektrik dipolu qiymətcə bərabər, işarəcə əks olan və bir-birindən xeyli kiçik ℓ məsafəsində yerləşən +q və -q yüklərindən təşkil olunmuş sistemdir. Dipol adətən dipol momenti ilə xarakterizə olunur. Dipol momenti vektor kəmiyyət olub, ədədi qiymətcə yükün qiyməti ilə yüklər arasındakı məsafənin hasilinə bərabərdir və dipol oxu boyunca mənfi yükdən müsbət yükə tərəf yönəlir:

Kl·m (4.3)
Xarici ES dipola güclü təsir göstərir və onu sahə boyunca yönəltməyə çalışır. Bu şəkil 4.2-də göstərilən K qüvvəsidir.
. Kl·V (4.4)
Polyarizasiyanın xarakteristikası üçün polyarizasiya vaktorundan (P) istifadə olunur. Polyarizasiya vektoru (P) ΔV həcmindəki maddənin dipol momentlərinin cəminin həmin həcmə olan nisbətinin limiti ilə xarakterizə olunur:
,Kl/m² (4.5)
Xarici sahənin təsiri zəif olduqda, induksiyalanmış dipol momentinin polyarizasiya vektoru (P) ES-nin intensivlik vektoru (E) ilə mütənasibdir:
(4.6)
(4.6) ifadəsindəki k_e parametri ölçüsüz kəmiyyətdir, mühiti xarakterizə edir və dielektrik qavrayıcısı adlanır; , Kl/V·m=10^-9/36π F/m - elektrik sabitidir.
Çoxlu proseslərə baxan zaman P vektoru ilə əlaqəli olan D vektorundan da istifadə edilir. D, E və P vektorları bir-biri ilə əlaqədardır. Bu əlaqə aşağıdakı ifadə ilə xarakterizə olunur:
Kl/m² (4.7)
burada ε_m=ε₀·(1+k_e)=ε₀·ε - mühitin mütləq dielektrik nüfuzluğudur; ε=(1+k_e) - nisbi dielektrik nüfuzluğudur; D-elektrik sürüşmə vektorudur, Kl/m² ilə ölçülür.