Лестірмелі материал: электрондық кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланған әдебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев.-Өңд., толықт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/ С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006

6.6.Бақылау сұрақтар:

1.Электр зарядының сақталу заңы қандай?

2.Қай жылы Кулон заңы ашылды?

Тақырып №12 Электр өрісіндегі заряд орын ауыстырғандағы атқарылатын жұмыс. Потенциал.Электр өрісіндегі өткізгіштер. Электр өрісіндегі диэлектриктер.

Электр сыйымдылығы. Конденсатор. Электр өрісінің энергиясы.

6.2 Сабақ міндеті:

1.Электр өрісіндегі өткізгіштер жайлы және электр конденсаторы туралы жалпы түсінік беру.

2.Білімгерлердің білімдерін арттыру, тереңдету.

3.Білімгерлерді ұқыптылыққа үйрету.

Дәріс тезисі

Потенциал φ – электростатикалық өрiстi энергетикалық сипаттайтын скаляр шама. Ол өрiс зарядының потенциалдық энергиясының осы зарядқа қатынасына тең:

(4.10)

Потенциал өрiстiң берiлген нүктедегi q зарядының потенциалдық энергиясын анықтайды.

Практикалық мәнге ие болатын нүктедегi потенциалдың өзi емес, потенциалдың өзгерiсi, яғни потенциалдың санақ басын таңдап алуға тәуелсiз шама – потенциалдар айырымы.

Екi нүкте арасындағы потенциалдар айырымы (кернеу) зарядтың бастапқы нүктеден соңғы нүктеге орынауыстырғанда электростатикалық өрiс жұмысының зарядқа қатынасына тең:

(4.11)

Егер 1 Кл заряд бiр нүктеден екiншi нүктеге орынауыстырғанда электр өрiсi 1 Дж жұмыс жасаса, онда бұл екi нүкте арасындағы потенциалдар айырымы бiрге тең. Бұл бiрлiк вольт (В) деп аталады; 1В = 1Дж/1Кл.

Бiртектi өрiс кернеулiгi мен потенциалдар айырмасы арасындағы байланыс келесi түрде жазылады:

(4.12)

4.12-сурет

Потенциал Δd, арақашықтықта неғұрлым аз өзгерсе, электростатикалық өрiс кернеулiгi соғұрлым аз болады; егер потенциал тiптi өзгермесе, онда өрiс кернеулiгi нөлге тең.

СИ жүйесiнде электр өрiсiнiң кернеулiк бiрлiгi ретiнде – бiр вольттың метрге қатынасы (1 В/м) – кернеулiк сызығы бойында бiр-бiрiнен 1 м қашықтықта орналасқан екi нүкте потенциалдарының айырымы 1 В болатын бiртектi электр өрiсiнiң кернеулiгi алынады.

Электростатикалық өрiстегi эквипотенциал бет деп потенциалдары тең геометриялық нүктелер орнын айтады.

Эквипотенциал беттер күш сызықтары сияқты кеңiстiкте өрiстiң таралуын сипаттайды.

Эквипотенциал беттiң әрбiр нүктесiнде кернеулiк вектор осы бетке перпендикуляр және потенциалдың кему жағына бағытталған.

Эквипотенциал беттер ешуақытта да қиылыспайды (4.11, 4.12, 4.13 – сурет).

Электростатикалық өрiсте кез келген өткiзгiштiң бетi эквипотенциалды болып табылады. Өткiзгiш iшiндегi өрiс кернеулiгi нөлге тең болғандықтан, өткiзгiштiң iшiндегi барлық нүктелерде потенциалдар бiрдей болады.

4.11-сурет

4.13-сурет

Эквипотенциал бет бойымен зарядтың орын ауыстыруы кезiнде өрiстiң жұмысы нөлге тең.

Электр өрiсi тек қана бостықта ғана емес денелерде де бар бола алады. Шартты түрде бұндай денелердi өткiзгiштерге және диэлектриктерге (изоляторларға) бөледi.

Өткiзгiштер деп зарядталған бөлшектерi бар және олар электр өрiсiнiң әсерiнен орынауыстыруға қабiлеттi денелердi айтады. Бұл бөлшектердiң заряды еркiн зарядтар деп аталады.

Металл өткiзгiште электрондар еркiн зарядтарды тасушы болып табылады. Металдың нейтраль атомдары бiр-бiрiмен өзара әсерлеседi. Бұл әсерлесудiң нәтижесiнде атомдардың iшкi қабатында өз атомдарымен байланысын жоғалтады және өткiзгiш үшiн түгелдей жалпы болады. Осылайша, өткiзгiш жалпы ортақ электрондардан тұратын терiс зарядталған газбен қоршалған оң зарядталған иондар түрiнде қарастыруға болады.

4.5-сурет

Электростатикалық индукция деп электростатикалық өрiске енгiзiлген өткiзгiште зарядтардың қайта орналасу құбылысын айтады. Зарядталмаған пластинаны (өткiзгiштi) бiртектi өрiске енгiзгенде елеусiз аз уақытта зарядтар қайта орналасады. Бұл процесс нәтижесiнде шығатын пластина iшiндегi өрiс кернеулiлiгi нөлге тең болады және зарядтар қозғалысы тоқтайды. Сондықтан өткiзгiштiң iшiнде электростатикалық өрiс жоқ. Сезгiш құрылғылар металл корпуста немесе сеткада орналастырылады, онда ешқандай сыртқы өрiс оларға әсер етпейдi – электростатикалық қорғау осыған негiзделген.

Өткiзгiш iшiнде зарядтардың тепе-теңдiк кезiнде тек өрiс кернеулiгi ғана нөлге тең емес. Сонымен қатар өткiзгiштiң барлық статикалық зарядтары оның бетiне бағытталғандықтан, зарядтар нөлге тең. Электр өрiсiнiң күш сызықтары немесе кернеулiгi өткiзгiш бетiне перпендикуляр.

Шар өрiсi (4.5 – сурет). Зарядталған өткiзгiш радиусы R шардың бетiнде q заряд бiркелкi таралған. Электр өрiсiнiң күш сызықтары шар радиустарының жалғасу бойымен бағытталған. Өткiзгiш шардың iшiнде электр өрiсiнiң кернеулiгi нөлге тең.

Қандайда бiр әдiспен екi өткiзгiштi зарядтағанда оның бiрi шамасы q оң зарядталып, ал екiншiсi шамасы дәл сондай терiс зарядталады. Өткiзгiштер арасында электр өрiсi пайда болып, потенциалдар айырымы (кернеу) туындайды. Егер электр өрiсi жеткiлiктi күштi (кернеу жоғары) болса, онда диэлектриктiң iстен шығуы орын алады: диэлектрик өткiзгiшке айналады, онда өткiзгiштер арасында ұшқын пайда болып, олар разрядтала (зарядтарын жоғалта) бастайды. Табиғатта бұл құбылысты күн күркiрегенде найзағай ойнағанынан байқауға болады. Өткiзгiштер арасындағы кернеу тез өсуi бәсеңдеген сайын олардың зарядтарының көбейгенi, көп заряд ұстап қалуға мүмкiндiк бередi.

Электр сыйымдылығы дегенiмiз екi өткiзгiштiң электр зарядын ұстап қалу қабiлетiн сипаттайтын шама.

Екi өткiзгiштiң электр сыйымдылығы деп бұл екi өткiзгiштiң бiрiнiң зарядының олардың потенциалдарын айырмасына қатынасын айтады:

(4.13)

Дараланған өткiзгiштiң электр сыйымдылығы деп, өткiзгiш потенциалы шексiз қашықтықта нөлге тең деп жорамалдағанда, бұл өткiзгiштiң зарядының q оның потенциалына φ қатынасын айтады:

(4.14)

Өткiзгiштiң электр сыйымдылығы оның формасынан, сызықты өлшемдерiнен және қоршаған ортаның электрлiк қасиеттерiнен тәүелдi.

Радиусы R дараланған шардың немесе өткiзгiш сфераның электр сыйымдылығы мынаған тең:

(4.15)

мұнда ε₀- электр тұрақтысы.