Электр өрісі туралы мәлімет қазақша

Электр өрісі — бір, екі компонент электромагниттік өріс білдіретін векторлық өріс[1], қазіргі айналасындағы денелердің немесе бөлшектердің бар электрлік зарядпен, сондай-ақ туындайтын өзгерген кезде магнит өрісі (мысалы, электромагниттік толқынында). Электр өрісі тікелей көзге көрінбей іске қосуға, бірақ табылған болуы мүмкін оның силовому әсері зарядталған дененің[2].

Сандық анықтау үшін электр өрісінің алғаш күштік сипаттамасы — электр өрісінің кернеулігі — векторлық физикалық шама қатынасына тең күш, өріс қолданылады оң сынама заряд, помещенный осы нүктесін кеңістіктің шамасына, бұл заряд. Бағыт кернеулік векторының сәйкес келеді әрбір нүктесінде кеңістік бағыты ететін күштің оң сынама заряд.

Классикалық физика, қолданылатын қараған кезде ірі масштабты (көп мөлшері атом-қимылдарының), өзара, электр өрісі бірі ретінде қарастырылады құрайтын біртұтас электромагниттік өріс және көрінісі электромагниттік өзара іс-қимыл. Кванттық электродинамике — бұл компонент электрослабого өзара іс-қимыл.

Классикалық физикада Максвелл теңдеулер жүйесі сипаттайды өзара іс-қимыл электр өрісінің, магнит өрісінің әсері зарядтарды бұл жүйеге өрістер.

Негізгі әсерінен электр өрісі болып табылады күш әсер қозғалмайтын қатысты бақылаушы, электрлік зарядталған денелер немесе бөлшектер. Қозғалыстағы заряд күш әсер көрсетеді және магниттік өрісі (екінші бөлігі күшін Лоренца).

Қазіргі заманғы көзқарастарға электрлік зарядтар қолданылады, бір-біріне тікелей байланысты. Әрбір оқталған денесі жасайды қоршаған кеңістікте электр өрісі. Бұл өрісті көрсетеді күш әрекет басқа зарядталған дене. Ең басты қасиеті электр өрісі – электр зарядтар байланысты кейбір күш. Осылайша, өзара іс-қимыл зарядталған денелердің жүзеге асырылады емес, тікелей олардың әсерінен бір-біріне, ал электр өрісі, қоршаған зарядталған дене.

Электр өрісі, қоршаған оқталған дене, зерттеуге болады көмегімен деп аталатын сыналатын зарядтың – шағын көлемі бойынша нүктелік зарядтың, жүргізеді елеулі қайта бөлу зерттелетін зарядтарды.

Сандық анықтау үшін электр өрісінің алғаш күштік сипаттамасы электр өрісінің кернеулігі.

Кернеулігі электр өрісі деп атайды физикалық шамаға тең қатысты күш, өріс қолданылады оң сынама заряд, помещенный осы нүктесін кеңістіктің шамасына, бұл заряд:

Электр өрісінің кернеулігі – векторлық физикалық шама. Бағыты векторының әрбір нүктесінде кеңістік сәйкес келеді бағыты ететін күштің оң сынама заряд.

Электр өрісі қозғалмайтын және өзгермелі уақыт өте келе, зарядтар деп аталады электростатическим. Көптеген жағдайларда қысқалық үшін бұл өрісті білдіреді жалпы атау – электр өрісі

Егер көмегімен сыналатын зарядтың зерттеледі электр өрісі құратын бірнеше заряженными тұрғыдан зерттеледі, онда қорытқы күш көрсетіледі тең геометриялық сомасы күштердің жұмыс істейтін сынама заряд тарапынан әрбір зарядталған дене, жеке-жеке. Демек, электр өрісінің кернеулігі, құрылатын жүйе зарядтарының осы нүктесінде кеңістік, тең векторлық сомасына электр өрістерінің кернеуліктерін құрылатын сол нүктесінде зарядтармен жеке-жеке:

Бұл қасиет электр өрісінің білдіреді өріс бағынады суперпозиция принципі.

Заңына сәйкес Кулон электр статикалық өріс кернеулігі құрылатын нүктелік зарядпен Q қашықтықта r, оған тең модуль бойынша

Бұл өріс деп аталады кулоновским. «Кулоновском өріс бағыты векторының байланысты белгінің заряд Q: егер Q > 0 болса, онда вектор бағытталған радиус бойынша от заряд, егер Q < 0 болса, онда вектор жіберілуі заряду.

Үшін көрнекі сурет электр өрісінің пайдаланады күштік желілер. Бұл сызықтар болатындай жүргізеді бағыты векторының әрбір нүктесінде совпадало жібере отырып, жанама күштік сызықтар (сур. 1.2.1). Кезінде бейнеде электр өрісінің көмегімен күштік желілер, олардың тығыздығы болуы тиіс пропорционалды модуль кернеулік векторының өрісі.

Сурет 1.2.1.
Күштік желілері электр өрісінің
Күштік желілері кулоновских өріс оң және теріс нүктелік зарядтардың бейнеленген сурет. 1.2.2. Себебі электростатикалық өріс құратын, кез-келген жүйе зарядтарының түрінде ұсынылуы мүмкін. суперпозиция кулоновских өріс нүктелік зарядтар, бейнеленген сурет. 1.2.2 өріс ретінде қарастыруға болады қарапайым құрылымдық бірлігі («кірпіштер») кез келген электростатикалық өріс.

Сурет 1.2.2.
Күштік желілері кулоновских өріс
Кулоновское өріс нүктелік заряд Q ыңғайлы жазу векторлық түрі. Бұл үшін жүргізу керек радиус-вектор жылғы заряд Q нүктесіне бақылау. Сонда кезінде Q > 0 вектор параллелен ал Q < 0 вектор антипараллелен Демек, жазуға болады:

мұндағы r – модуль радиус-вектор .

Мысал ретінде суперпозиция принципін қолдану өріс-сур. 1.2.3. бейнеленген картина күш сызықтарының электр өрісінің диполя – жүйесінің екі бірдей модуль бойынша зарядтардың әр түрлі белгісін q және –q, орналасқан біршама қашықтықта l.

Сурет 1.2.3.
Күш сызықтары өріс электр диполя
Маңызды сипаттамасы электр диполя болып табылады деп аталатын дипольды сәті

мұндағы – вектор, бағытталған теріс заряд оң, модуль Диполь болуы мүмкін электр моделі көптеген молекулалардың.

Электр дипольным сәті ие, мысалы, бейтарап су молекуласы (H2O), сондай-ақ орталықтары ретінде екі сутегі атомдар орналасады және бір емес тікелей орталығымен атом оттегі, ал бұрышпен 105° (сур. 1.2.4). Дипольды сәті молекулалары су p = 6,2·10-30 Кл · м.

Сурет 1.2.4.
Дипольды сәті молекулалары су
Көптеген міндеттер электростатиканың қажет электр өрісі берілген зарядтарды бөлу. Мейлі, мысалы, табу керек электр өрісі ұзын однородно зарядталған жіптер (сур. 1.2.5) қашықтықта R оған.

Сурет 1.2.5.
Электр өрісі зарядталған жіптің
Өріс бақылау нүктесіне P түрінде ұсынылуы мүмкін. суперпозиция кулоновских өрістердің шағын элементтері Δx жіптер, зарядпен τΔx, мұндағы τ – заряд жіптің ұзындығының бірлігіне. Міндет азайтатын жинақталуға (бірігуіне) қарапайым өріс Нәтижелі жолында көрсетіледі тең

Вектор барлық жерде бағытталған радиус бойынша Бұл симметрия міндеттері. Қазірдің өзінде бұл қарапайым мысал көрсеткендей, тікелей анықтау жолы өрістің берілген зарядтарды бөлу әкеледі громоздким математикалық выкладкам. Бірқатар жағдайларда айтарлықтай жеңілдетіп, есеп айырысулар, егер пайдалана теоремой Гаусс, ол білдіреді іргелі қасиеті электр өрісі.

Кулон заңы жоқ деп түсіндіреді беру тетігі электромагниттік өзара іс-қимыл: близкодействие (тікелей байланыс), немесе дальнодействие? Егер зарядтар қолданылады, бір-біріне қашықтықта болса, беру жылдамдығы өзара іс-қимыл болуы тиіс шексіз үлкен, өзара іс-қимыл қолданылуы тиіс лезде. Тәжірибесі жылдамдығы конечна (жарық жылдамдығы с=3.108 м/с).

Түсіндіру үшін алғаш түсінігі электр өрісінің (алғаш рет М. Фарадей) — материяның ерекше түрі, қазіргі айналасында кез келген электр заряды мен проявляющий өзіне әрекетте басқа зарядтар.

Кернеулігі — электр өрісінің күштік сипаты.

Болсын заряд q0 жасайды өріс, тараптың еркін нүктесін оның біз помещаем оң заряд q. Кезінде қанша рет біз өзгерткен жоқ заряды q, осы нүктедегі, күш өзара іс-қимыл өзгереді кезінде сонша рет (з-н Кулон).

Кернеулігі — электр өрісінің күштік сипаты.

Мысалы: шамасы тұрақты осы нүктедегі осы өрістің шамасы тұрақты осы нүктедегі осы өріс.

Кернеулігі — векторлық физикалық шама, сандық қатынасына тең ететін күштің заряд, помещенный осы нүктесін осы өрістің шамасына, бұл заряд

Кернеулігі — векторлық физикалық шама, сандық қатынасына тең

ететін күштің заряд, помещенный осы нүктесін осы өрістің шамасына, бұл заряд.

Кернеулігі — векторлық физикалық шама, сандық қатынасына тең ететін күштің заряд, помещенный осы нүктесін осы өрістің шамасына, бұл заряд

Кернеулігі тәуелді емес шама заряд орналастырылған жолында.

, егер q>0. егер q<0. Яғни кернеулік векторы бағытталған оң заряд және теріс.

өлшем бірліктері өрісінің берілген нүктесіндегі Кернеулігі берілген нүктеде өрістің мынаған тең 1, егер заряд 1-Сынып, помещенный бұл нүкте жұмыс істейді күші 1 Н болады. (Кернеулігі тең болса , 1-нүктелер арасындағы электростатикалық өрістің тұрған 1 м қашықтықта бір-бірінен, бар айырма потенциалдар 1).

өлшем бірліктері өрісінің берілген нүктесінде

Суперпозиция принципі өріс: өріс кернеулігі құрылған жүйесімен зарядтар тең болса, геометриялық сомасы өрістердің кернеуліктерін құрылған әрбір зарядпен. Яғни шиеленісті қалыптасады геометриялық: өрістердің суперпозиция Принципі

(Бұл тәжірибелі факт.)

Мысалы:

өріс кернеулігі құрылған жүйесімен зарядтар тең болса, геометриялық сомасы өрістердің кернеуліктерін құрылған әрбір зарядпен

өріс кернеулігі құрылған жүйесімен зарядтар тең болса, геометриялық сомасы өрістердің кернеуліктерін құрылған әрбір зарядпен

Графикалық ұсыну электростатикалық өріс.

Күштік сызықтар (сызық шиеленіс) — үздіксіз (воображаемые) желісі векторы кернеулік касателен әрбір нүктесінде болатын. Тәсілі сипаттаудың көмегімен күштік желілер енгізілді Фарадеем.

Күштік желілері (желінің кернеулігі)

Күштік желілері (желінің кернеулігі)

Күштік желілері (желінің кернеулігі)

Күштік желілері (желінің кернеулігі)

Күштік желілері (желінің кернеулігі)

Қасиеттері:

Басталады және оң аяқталады теріс зарядах.
Емес түйісетін.
Тығыздығы желілер көп, көп кернеулігі. Т. е. өріс кернеулігі санына тікелей пропорционалды күш желілері арқылы өтетін бірлігіне бетінің.
Келісуге болады бейнелеуге өріс, сондықтан саны жүргізілген сызықтардың үйлесімді шамасы заряд.

Біздің әлемде біз барлық үйреніп, сол материалдық объектілерді өзара іс-қимыл жасайды, бір-бірімен құралдары бойынша тікелей қарым-қатынас (жанасу). Біз бұл өз көзімен, және бұл солай. Бірақ шын мәнінде бұл олай емес. Кез келген материалдық дене тұрады дәріске элементар бөлшектер. Ажырамас бөлігі барлық бөлшектер болып табылады түрлі өрістер, олар қоршап, олардың айналасында және итеріледі бір-бірінен. Мұндай өрістер бар көптеген, және олардың бірі болып табылады электр өрісі.

Электр өрісі — материяның ерекше түрі, ол бар айналасында электрлік зарядталған элементар бөлшектер (электрондар мен протоны). Арқылы электр өрісі беріледі әсері бір электрлік заряд (жылжымайтын) өзге жылжымайтын электрлік заряд. Осы өзара әрекеттесу сәйкес белгілі заңдарында Кулон.

Дегеніміз бұл түрі өріс (электр) және ол немен ерекше? Үшін бұл түсіну, көрейік Сізбен бұрын анықтаймыз, оның қасиеттері мен көріністері. Сіз білуі тиіс, электр өрісі танытады, өзіне болған кезде туындайды қайта бөлу электр зарядтарының арасындағы тұрғыдан зерттеледі. Дәлірек айтқанда, қашан кейбір мән-жайлар бір түрін заряд болады көп немесе аз қатысты противоположному. Сонда бір дененің бастайды притягиваться не отталкивать басқа қашықтықта орналасқан.

құйынды электр поляПоскольку аралықта бұл аралықты жоқ тығыз тел, онда, демек, болады туралы айтуға бар көрінбейтін өріс. Ал, өйткені бұл өріс ғұрыптардың электр құбылыстарымен, онда өріс деп атай бастады электр. Жалпы алғанда, электр өрісі (және басқа да түрлері өріс) бар барлық жерде айналасында барлығы, тек қана олардың скомпенсированости өзара іс-қимыл бір-біріне невидимости электр көзбен көрінетін әсер құрылады, меніңше, олар пайда болады.

Жоғарыда аталып өткендей, электр өрісі көмегімен анықталады сынама нүктелік заряд. Егер электр заряды (сынама заряд) ие электр өрісі мынадай өзгерістер енгізілсін: бізді қызықтыратын нүктесін кеңістіктің анықтауға болады — егер осы жердегі электр өрісі. Егер әрекет ете бастайды электр күші болса, яғни, осы нүктенің өріс бар. Қарқындылығы осы электр өрісінің сипаттауға болады өріс кернеулігі.

Күш әрекет ететін сол бір нүктелік электр заряды болады, әртүрлі бағыты және шамасы әр түрлі нүктелерінде электр өрісі. Сондықтан мен енгізу орынды силовую сипаттамасы кез келген нүктесінен осы өріс құрылған зарядпен. Өкінішке орай, күші F (Кулон), ұқсас сипаттамасы бар қызмет етуі мүмкін емес, себебі бір нүктеден бұл өріс күші тікелей пропорционалды нүктелік зарядтың шамасы.

Көбелекке күштік сипаттамасы нүктенің электр өрісінің «E». Ол болды деп аталатын электр өрісінің кернеулігі. Кернеулігі өлшенеді күшке электр өрісі қолданылады бірлік оң заряд, енгізілген жеңіл алғандығы нүктесін анықтайтын өріс кеңістікте. Кернеулігі болып табылады векторлық шама. Электр өрісінің кернеулігі өлшенеді Ньютонах арналған Алқа немесе вольтпен беріледі метр.

формуласы шиеленіс электр поляИ, туралы не айтуға болады шиеленістің — егер электр өрісі құрылады бір мезгілде көптеген электр зарядтарының, онда нәтижелі (жалпы) кернеулігі «Е» белгілі бір нүктесінде электр өрісінің орналасқан ретінде геометриялық сомасы қолда бар барлық кернеуліктерін құрылған осы нүктедегі әрбір нақты электрлік зарядпен, жеке-жеке.