Электр өрісінің кернеулігі.

Жоғарыда айтылғандай, әрбір заряд өзінің айналасындағы кеңістікте электростатикалық өріс туғызады. Оқушылардан өрістің қайсы жерінде өріс күшті, қайсы жерінде әлсіз екендігін қалай білуге болатындығын сұрауға болады. Берілген жауаптарды қорытындылай келіп, өрістің ондай қасиетін оған нүктелік заряд енгізіп, нүктелік зарядқа әсер етуші күшті бақылай отырып тексеруге болатындығы айтылады. Өріске ендірілетін зарядтың кішілігі соншалықты , ол өрісті жасаушы зарядтың шамасын да өзара орналасуын да өзгертпейтіндей болуы тиіс екендігін түсіндіру қажет. Өріс жасаушы зарядты Q, ал өріске ендірілетін зарядты q арқылы белгілейік. Егер заряды өрісінің белгілі бір нүктесіне ретімен нүктелік зарядтарын орналастыратын болсақ, оларға әсер етуші сәйкес күштер болса, онда тәжірибе көмегімен оңай мынадай теңдіктің орындалатындығына көз жеткізуге болатындығы айтылады:

Осы қатынасты электр өрісінің сол нүктедегі кернеулігі деп атайтындығымызды , оны әріпі арқылы белгілейтіндігімізді айтамыз. Әсер етуші күш вектор , ал q заряд скаляр болғандықтан электр өрісінің кернеулігі –нің вектор болатындығы ескертіледі. векторының бағыты өріс нүктесіне енгізілген q зарядының таңбасы оң болғ,ан кездегі оған әсер етуші күшінің бағытымен бағыттас болатындығына оқушылардың назарын баса аудару керек.

Оқушыларға мынадай мәселелерді жан-жақты түсіндіру қажет:

а) қатынасы өрістің қарастырылып отырған нүктесіндегі заряд шамасына байланысты болмай отырғандықтан, оны осы заряд орналасқан нүктедегі өріс сипаттамасы ретінде алуға болады.

ә)Өріс басқа нүктелерде кернеуліктің басқа мәндерімен сипатталады. Егер өрістің барлық нүктелеріндегі кернеуліктер бірдей болса, ондай өрісті біртекті өріс деп атайды. Жалпы жағдайда өріс біртекті болмайды.

б)Егер болса , онда басқаша айтқанда өрістің берілген нүктедегі кернеулігі белгілі болса, онда осы нүктеге орналастырылған зарядқа әсер ететін күшті білуге болады. Сондықтан да біз кернеулікті өрісті күш тұрғысынан сипаттайтын шама ретінде аламыз. Егер өріс нүктесінде орналастырылатын заряд оң болса, және бағыттары бір-біріне сәйкес болады , ал егер заряд теріс болса , онда ол векторлар бір-біріне қарама-қарсы болады.

в) Өріс кернеулігінің өлшем бірлігі Н/Кл ендіріледі, келесі тақырыпта электр өрісі кернеулігінің басқа да бірлігімен оқушылардың танысатындығы ескертіледі.

г)Егер өрісті бірнеше заряд жасап тұрған болса, онда белгілі нүктедегі әр зарядтың өріс кернеулігі болады. Ондай жағдайда нүктедегі жалпы өріс кернеулігі жеке кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең болады немесе Бұл қағиданы суперпозиция принципі деп атайды.

д)Егер өріс жасап тұрған зарядының өзі де нүктелік заряд болса, онда осы заряд өрісінде одан r қашықтықта орналасқан q зарядына әсер етуші күш Кулон заңы бойынша былай анықталады:

онда қарастырылып отырған нүктедегі өріс кернеулігін мынадай формуламен өрнектей аламыз:

Көп жағдайда өріс кернеулігінің формулаларын оқушылар мына түрде жазады:

және

Бірақ осындағы зарядтардың әр түрлі зарядтар екендігіне мән бере бермейді. Сондықтан, кернеулікті өріс жасайтын заряд көмегімен анықтау қажет болса – екінші формуланы, ал оны өріс нүктесміне ендірілген заряд арқылы табу керек болса – бірінші формуланы пайдалану керек болатындығына оқушылар назарын айрықша аудару қажет.

е)Электр өрісін көрнекі етіп кескіндеу үшін арнайы тәсіл – күш сызықтары көмегімен кескіндеу тәсілі қолданылады. Ол үшін шартты түрде күш сызықтары деп кез-келген нүктесіне жүргізілген жанама өрістің сол нүктедегі кернеулік бағытына сәйкес болатын сызықтарды айтады. Әрине, ондай сызықтарды көптеп жүргізе беруге болады, бірақ күш сызықтары бағытына перпендикуляр қойылған бір өлшем ауданша арқлы өтетін күш сызықтарының саны сол жердегі өріс кернеулігінің сан мәніне тең болатындай ғана күш сызықтарын жүргізу келісілген.

Сонан соң осы тұрғыдан оң зарядталған шариктің , аттас зарядпен зарядталған екі шариктің , қарама-қарсы таңбалы зарядтармен зарядталған екі шариктің, өзара параллель әр түрлі зарядпен зарядталған екі пластинка арасындағы өрістерді күш сызықтарымен кескіндеуді мысал ретінде сызып көрсетуге болады. Оқушылардың қатысуымен өрістердің әр түрлі нүктелеріндегі кернеуліктің бағыты, оның сандық мәні қандай болатындығы талданады.

Лекция 5