Электростатикалық өрістегі өткізгіштер. Конденсаторлар.
Өткізгіштегі заряд тасушылары қандай да болмасын аз күштің әсерінен қозғала алады. Сондықтан, өткізгіштегі зарядтардың тепе-теңдігінқамтамасыз ету үшін мына екі шарт орындалу қажет:
1. Өткізгіштің ішіндегі кез-келген нүктеде өріс кернеулігі нөлге тең болуы тиіс
Eі = 0 .
2. Өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі әр нүктеде бетке жүргізілген нормаль бойымен бағытталуы тиіс
v r
Eбет =En .
Демек, зарядтардың тепе-теңдігі жағдайында өткізгіштің беті эквипотенциалды болып табылады, ал өткізгішке келтірілген заряд оның беті бойынша кейбір тығыздықпен таралады.
Өткізгіштің маңайындағы вакуумдегі электр өрісінің кернеулігі:
E = .
0
Зарядталмаған өткізгішті электр өрісіне еңгізгенде заряд тасушылары
r
қозғала бастайды: оң таңбалы тасушылар E векторымен бағыттас қозғалса,
теріс таңбалы тасушылар – кері бағытта қозғалады. Соның нәтижесінде
өткізгіштің ұштарында, индукцияланған заряддеп аталатын, таңбалары қарама-қарсы зарядтар пайда болады. Бұл процесс өткізгіштегі зарядтар тепе- теңдігінің (1,2) шарттары орындалғанда ғана тоқтайды.Сыртқы электростатикалық өрістегі өткізгіш зарядтарының қайта таралуы электростатикалық индукцияқұбылысы деп аталады.
Оқшауланған өткізгіштің потенциалы оның зарядына пропорционал:
q =C .
Потенциал мен заряд арасындағы C пропорционалдық коэффициенттін өткізгіштің электр сыйымдылығыдеп атайды. Сыйымдылық сан жағынан өткізгіштің потенциалын бір өлшемге арттыру үшін өткізгішке берілетін зарядқа тең:
|
Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі - фарад(Ф): 1Кл заряд берілгенде потенциалын 1 В-қа өзгертетін оқшауланған өткізгіштің сыйымдылығы 1Ф-қа тең деп алынады.
Өткізгіштің сыйымдылығы оның өлшемдері мен пішініне тәуелді. Мысалы, радиусы R шар тәрізді өткізгіштің сыйымдылығы:
C = q q
4 0 R
= 4 0 R .
Өлшемдері шамалы және қоршаған денелермен салыстырғанда потенциалы азғантай болғанымен, өздерінде едәуір зарядты жинақтай алатын құрылғыны конденсатордеп атайды. Конденсатор бірінен-бірі диэлектрик қабатымен бөлінген қос өткізгіштен (астарлардан) тұрады. Өріс конденсатордың ішінде ғана жинақталады, ал кернеулік сызықтары оның бір астарларынан басталып екіншісінде аяқталады.
Конденсатордың сыйымдылығынмына өрнектің көмегімен анықтайды:
C = q ,
1 - 2
мұндағы q – астарлардың біреуіндегі заряд, 1- 2
арасындағы потенциалдар айырмасы.
- конденсатор астарларының
Вакуумді конденсатордың сыйымдылығы
C0 , ал астарлары арасындағы
кеңістік біртекті диэлектрикпен толтырылған сол конденсатордың сыйымдылығы C болсын. Сонда
С =
С0
қатынасын диэлектриктің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігідеп атайды.