Электр өрісіндегі өткізгіштер

Сегнетоэлектриктердің ерекше қасиеттері.

1. Диэлектрик өтімділігі өте жоғары.

2. Диэлектриктер өрісі кернеулігімен индукция.

3. Векторлары өзара сызықты байланысқан.

4. Диэлектриктік өтімділік электр өрісі кернеулігіне тәуелді.

5. Поляризация уақытында дипольдық моменттердің электр өрісі кернеулігінің кешігіп жүруі.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Бұл сызыққа яғни дипольдік моменттің электр өрісі кернеулігімен кемігу сызығына гистерезис деп аталады. Мұндай құбылыс магниттелетін заттарда ұшырайды яғнни кездеседі. Сонда қалдық магнетизмнің әсерінен бір түрлі заттар өзінің магниттелу қасиеттерін сақтап қалып тұрақты магнитке айналады. Бірақ оларда өздерінің кюри температурасына ие. Мұндай зерттеулер негізінен лабараториялық жұмыстармен дәлелденген. Ал табиғатта оны бұл құбылысты өте қиын. Себебі температурадан тыс ол заттарға өте күрделі күштер әсер етуінен және табиғаттағы перомагнетиктер жер қыртысында өте шұңқырда жатады.

Электр өрісіндегі өткізгіштер

Өткізгіштердің электрлік қасиеттері олардағы еркін зарядталған бөлшектердің болуымен сипатталады. Мысалы, металлдарда еркін электрондар болады. Электр өрісіне өткізгішті енгізгенде ондағы еркін зарядтар ығысып, қайта таралып орналасады. Зарядтардың бұл қайта таралып орналасуы өткізгіш ішіндегі электр өрісі нольге тең болғанша жүреді.

Электр өрісіндегі зарядтардың қайта таралып орналасуын электростатикалық индукция құбылысы деп атайды, ал өткізгіш бетінде пайда болатын теңеспеген зарядтарды индукцияланған зарядтар деп атайды. . Өткізгіш сыртқы электр өрісінде тұрса электр өрісінің әсерінен, оның еркін зарядтары қозғалысқа келеді. Сыртқы өрістің кернеулігінің бағытында оң зарядтар, ал кернеуліктің бағытына қарама қарсы бағытта теріс зарядтар қозғалады.

Сүйтіп, бар зарядтар орын ауыстырып болған соң, зарядтардың қозғалысы тоқтайды да өткізгіштің ішінде. Сыртқы өрістің бағытына қарама -қарсы Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru өріс пайда болады. Осы екі өріс бірін -бірі теңестіріп, өткізгіштің ішіндегі қорытқы өріс нулге тең болады.

- - -
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Өткізгіштегі зарядтар сыртқы өрістің әсерінен өткізгіштің беткі қабатында орналасады. Егер өткізгішке бір q заряды берілсе, онда ал өткізгіштің ішіндегі өріс кернеулігі Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru болатындай таралады. Сонда өткізгіш бетінің кез келген екі нүктесіндегі заряд тығыздықтарының қатынасы зарядтың кезкелген шамасы үшін бірдей болады.

Бұдан оң аталынған өткізгіштің потенциалы ондағы бар зарядқа пропорционал болатынын көруге болады. Мысалы, өткізгіштегі зарядты қанша есе артырсақ, онда өрістің әрбір нүктесіндегі кернеулігінің де сонша есеге артатынын байқаймыз.

Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштерде келесі шарттар орындалады:

1. Электр өрісіндегі өткізгіштің ішіндегі электр өрісінің кернеулігі нольге тең, Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

2. Өткізгіш бетіндегі кез келген нүктедегі электр өрісінің кернеулігі өткізгіш бетіне нормаль бағытталады, Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

3. Өткізгіш беті эквипотенциал бет болып табылады;

4. Өткізгіштің ішіндегі кез-келген көлем үшін Остроградский-Гаусс теоремасы келесі түрде жазылады:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

5. Өткізгіш бетіндегі кез-келген тұйық бет үшін Остроградский-Гаусс теоремасы мына түрде жазылады:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Ығысу векторы өткізгіш бетіндегі еркін зарядтардың беттік тығыздығына тең болады: Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru екенін ескерсек, өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru өрнегімен анықталады. Мұндағы Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru өткізгішті қоршаған ортаның диэлектриктік өтімділігі.

6. Өткізгіштің сыйымдылығы оның формасы мен өлшеміне тәуелді де, бірақ өткізгіштің тегіне, агрегаттық күйіне және оның қыртыстарының өлшемдеріне тәуелсіз. Мұны зарядтардың өткізгіштің сыртқы қабатына (беттеріне) орналасуынан деп түсіну керек.

Енді радиусы R оңашаланған шардың сыйымдылығын анықтаймыз.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

Сонда Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru , Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru , ал бұл шама жердің радиусынан 1500 есе үлкен.

Конденсаторлар. Оңашаланған өткізгіштердің сыйымдылығы аз болады. Практикада өзін қоршаған денелер мен салыстырғанда шамалы потенциалы бола тұрып шамасы едәуір зарядтарды жинақтайтын қондырғылар қажет болады. Осындай қондырғыларды конденсаторлар деп атайды. Конденсаторлар жасалу түріне байланысты, цилиндр концентрлі сфера, жазық конденсаторлар болып келеді.

Енді екі зарядталған параллель пластинкадан тұратын жазық конденсатордың сыйымдылығын анықтаймыз.

q q
+
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
-
S
d
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
S  

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ; (1.25)

Екі пластинканың арасындағы өріс кернеулігі: Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

мұндағы Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ; Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru зарядтың беттік тығыздығы.

Астарлардың арасындағы потенциалдар айырмасы: Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

осыдан Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ; (1.26)

мұндағы d - конденсаторлардың астарларының арақашықтығы. – астарларының арасындағы диэлектрдің өтімділігі.

1.Конденсаторлардың параллель қосу.

Конденсаторларды параллель қосқанда олардың астарларының потенциалдары Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru де сыйымдылықтары Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru зарядтары Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru болады.

Жеке конденсатордың астарлары үшін зарядтардың шамалары:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru .

Барлық батареялардың толық сыйымдылығы:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Сүйтіп параллель қосқанда конденсаторлардың сыйымдылығы қосылады.

+ -
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
+
-
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
+
-
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

1. Тізбектей қосу. Тізбектей қосылған конденсаторлардың астарларындағы зарядтар тең болады, бірақ потенциалдар айырмасы мен сыйымдылықтары әртүрлі болады.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

+ + - +
- +
-
__
-
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru
Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Барлық батарея үшін потенциалдар айырмасы

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ; Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

Сонымен тізбектей қосқанда конденсаторлардың сыйымдылықтарының кері шамаларының қосындысына тең болады.

Электр өрісінің энергиясы. Зарядталған денелердің өзара әсерлесу күші, консервативтік күш болғандықтан зарядтар жүесінің потенциалдық энергиясы болады. Бір – бірінен арақашықтықта тұрған және нүктелік зарядтардың потенциалдық энергиясын анықтаймыз. Бұл екі заряд бірінің өрісінде бірі тұрады. Сонда олардың сәйкес потенциалдық энергиялары Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru , Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru , мұндағы Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru және Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru зарядтар тұрған нүктелердегі зарядтардың потенциалдары. Олай болса, осы потенциалдар өрнегі:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru және Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru болады.

Зарядтар жүйесінің энергиялары өзара тең.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru сондықтан Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

егер n заряд алсақ онда Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru болады.

1. Зарядталған конденсатордың энергиясы.

Конденсатордың астарларының арасында заряды бір астардан, екінші астарға көшірілгенде істелетін жұмыс:

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ;

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru (1.27)

2. Электростатикалық өрістің энергиясы.

Зарядталған конденсатордың энергиясы оның астарларындағы өрістің энергиясын сипаттайтын, шамамен өрнектеуге болады.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

мұнда Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru

мұндағы Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru - астарларының арасындағы көлем.

Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru ; Электр өрісіндегі өткізгіштер - student2.ru - өрістің тығыздығы.

Наши рекомендации