Elektrik yükü. Onun diskretliyi

Elektrik yükü. Onun diskretliyi. Elektrik yükünün saxlanması qanunu. Kulon qanunu vektor və skalyar formada.

Elektrik yükü hissəciklərin və ya cisimlərin elektromaqnit qüvvəsinin qarşılıqlı təsirinə girmək xüsusiyyətini xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir. Elektrik yükü adətən q və ya Q hərfləri ilə işarələnir. Şərti olaraq müsbət və mənfi adlandırılan iki növ elektrik yükü vardır. Yüklər bir bədəndən digərinə ötürülə bilər (məsələn, birbaşa əlaqə ilə). Bədən kütləsindən fərqli olaraq, elektrik yükü verilmiş bir cismin ayrılmaz xüsusiyyəti deyil. Fərqli şəraitdə eyni bədən fərqli bir yükə malik ola bilər. İttihamlar dəf etdiyi kimi, ittihamlardan fərqli olaraq cəlb edir. Elektron və proton müvafiq olaraq elementar mənfi və müsbət yüklərin daşıyıcısıdır. Elektrik yükünün vahidi bir kulondur (C) - 1 s-də 1 A cərəyanında keçiricinin kəsişməsindən keçən elektrik yükü.

Elektrik yükü diskretdir, yəni hər hansı bir cismin yükü elementar elektrik yükünün e () tam ədədidir.

Yükün saxlanması qanunu: hər hansı qapalı sistemin (xarici cisimlərlə yük mübadilə etməyən sistem) elektrik yüklərinin cəbri cəmi dəyişməz qalır: q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.

Coulomb qanunu: İki nöqtə elektrik yükü arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsi bu yüklərin böyüklüyünə mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir.

(skalyar formada)

Burada F - Kulon qüvvəsi, q1 və q2 - Bədənin elektrik yükü, r - Yüklər arasındakı məsafə, e0 = 8,85*10^(-12) - Elektrik sabiti, e - Mühitin dielektrik davamlılığı, k = 9*10^ 9 - Mütənasiblik faktoru.

Coulomb qanununun yerinə yetirilməsi üçün 3 şərt lazımdır:

Şərt 1: Yüklərin sivriliyi - yəni yüklənmiş cisimlər arasındakı məsafə onların ölçülərindən xeyli böyükdür

Şərt 2: İddiaların hərəkətsizliyi. Əks halda, əlavə təsirlər qüvvəyə minir: hərəkət edən yükün maqnit sahəsi və digər hərəkət edən yükə təsir edən müvafiq əlavə Lorentz qüvvəsi.

Şərt 3: Vakuumda yüklərin qarşılıqlı təsiri

Vektor şəklində qanun belə yazılmışdır:

1-in yükü 2-yə təsir edən qüvvə haradadır; q1, q2 - yüklərin böyüklüyü; - radius vektoru (1-ci yükdən 2-ci yükə istiqamətlənmiş ve mütləq qiymətdə yüklər arasındakı məsafəyə bərabər olan vektor - ); k - mütənasiblik əmsalı.

Elektrostatik sahənin gücü. Nöqtə yükünün elektrostatik sahənin gücü üçün vektor və skalyar formada ifadəsi. Vakuumda və maddədə elektrik sahəsi. Dielektrik sabiti.

Elektrostatik sahənin gücü sahəyə xas olan vektor qüvvəsidir və sahənin müəyyən bir nöqtəsində tətbiq olunan vahid sınaq yükü üzərində sahənin təsir etdiyi qüvvəyə ədədi olaraq bərabərdir:

Gərginliyin vahidi 1 N/C - bu, 1 N qüvvə ilə 1 C yükə təsir edən elektrostatik sahənin intensivliyidir. Gərginlik də V/m ilə ifadə edilir.

Düsturdan və Coulomb qanunundan aşağıdakı kimi, vakuumda nöqtə yükünün sahə gücü

və ya

E vektorunun istiqaməti müsbət yükə təsir edən qüvvənin istiqaməti ilə üst-üstə düşür. Sahə müsbət yüklə yaradılırsa, E vektoru yükdən xarici fəzaya radius vektoru boyunca yönəldilir (sınaq müsbət yükünün itməsi); sahə mənfi yüklə yaradılıbsa, E vektoru yükə doğru yönəlir.

Bu. gərginlik elektrostatik sahəyə xas olan qüvvədir.

Elektrostatik sahəni qrafik şəkildə göstərmək üçün vektor intensivlik xətlərindən istifadə edin ( elektrik xətləri). Sahə xətlərinin sıxlığı gərginliyin böyüklüyünü mühakimə etmək üçün istifadə edilə bilər.

Əgər sahə yüklər sistemi ilə yaradılıbsa, onda sahənin müəyyən bir nöqtəsinə daxil edilmiş sınaq yükünə təsir edən nəticə qüvvəsi ayrılıqda hər bir nöqtə yükündən sınaq yükünə təsir edən qüvvələrin həndəsi cəminə bərabərdir. Beləliklə, sahənin müəyyən bir nöqtəsində intensivlik bərabərdir:

Bu nisbət ifadə edir sahənin superpozisiya prinsipi: yüklər sisteminin yaratdığı nəticə sahəsinin gücü hər bir yükün ayrı-ayrılıqda müəyyən bir nöqtədə yaratdığı sahə güclərinin həndəsi cəminə bərabərdir.

Vakuumda elektrik cərəyanı istənilən yüklü hissəciklərin (elektronların, ionların) nizamlı hərəkəti ilə yarana bilər.

Dielektrik sabiti- mühitin dielektrik xassələrini xarakterizə edən kəmiyyət - onun elektrik sahəsinə reaksiyası.

Çox güclü olmayan sahələrdə dielektriklərin əksəriyyətində dielektrik davamlılığı E sahəsindən asılı deyil. Güclü elektrik sahələrində (atomdaxili sahələrlə müqayisə olunur), bəzi dielektriklərdə isə adi sahələrdə D-nin E-dən asılılığı qeyri-xətti olur. Həmçinin, dielektrik sabiti müəyyən bir mühitdə elektrik yükləri arasındakı F qarşılıqlı təsir qüvvəsinin vakuumdakı Fo qarşılıqlı təsir qüvvəsindən neçə dəfə az olduğunu göstərir.

Maddənin nisbi dielektrik keçiriciliyi sınaq kondansatörün verilmiş dielektriklə (Cx) tutumunu və eyni kondansatörün vakuumda tutumunu (Co) müqayisə etməklə müəyyən edilə bilər:

Sahələrin əsas xassəsi kimi superpozisiya prinsipi. Koordinatları olan nöqtələrdə yerləşən nöqtə yükləri sistemi tərəfindən radius vektoru olan bir nöqtədə yaradılan sahənin gücü və potensialı üçün ümumi ifadələr (bax. bənd 4)

Superpozisiya prinsipini ən ümumi mənada nəzərdən keçirsək, ona görə bir hissəciyə təsir edən xarici qüvvələrin təsirinin cəmi onların hər birinin fərdi dəyərlərinin cəmi olacaqdır. Bu prinsip müxtəlif xətti sistemlərə aiddir, yəni. davranışı xətti əlaqələrlə təsvir edilə bilən sistemlər. Məsələn, xətti dalğanın müəyyən bir mühitdə yayıldığı sadə bir vəziyyət ola bilər, bu halda onun xassələri dalğanın özündən yaranan pozuntuların təsiri altında da qorunacaqdır. Bu xüsusiyyətlər ahəngdar komponentlərin hər birinin təsirlərinin xüsusi cəmi kimi müəyyən edilir.

Superpozisiya prinsipi yuxarıda göstərilənlərə tamamilə ekvivalent olan digər formulaları qəbul edə bilər:

· Üçüncü hissəcik daxil olduqda iki hissəcik arasındakı qarşılıqlı təsir dəyişmir, bu da ilk iki ilə qarşılıqlı təsir göstərir.

· Çoxhissəcikli sistemdə bütün zərrəciklərin qarşılıqlı təsir enerjisi sadəcə olaraq bütün mümkün cüt hissəciklər arasındakı cüt qarşılıqlı təsirlərin enerjilərinin cəmidir. Sistemdə çoxlu hissəciklərin qarşılıqlı təsiri yoxdur.

· Çox hissəcikli sistemin davranışını təsvir edən tənliklər hissəciklərin sayında xətti olur.

6 Gərginlik vektorunun dövranı tək müsbət yükü L qapalı yol boyunca hərəkət etdirərkən elektrik qüvvələri tərəfindən görülən işdir.

Qapalı dövrə boyunca elektrostatik sahə qüvvələrinin işi sıfır olduğundan (potensial sahə qüvvələrinin işi), buna görə də qapalı dövrə boyunca elektrostatik sahənin gücünün dövranı sıfırdır.

Sahə potensialı. İçindəki yüklü bir cismi bir nöqtədən digərinə köçürərkən hər hansı bir elektrostatik sahənin işi də vahid sahənin işi kimi trayektoriyanın formasından asılı deyildir. Qapalı trayektoriyada elektrostatik sahənin işi həmişə sıfırdır. Bu xüsusiyyətə malik olan sahələr potensial adlanır. Xüsusilə nöqtə yükünün elektrostatik sahəsi potensial xarakter daşıyır.
Potensial sahənin işi potensial enerjinin dəyişməsi ilə ifadə edilə bilər. Düstur istənilən elektrostatik sahə üçün etibarlıdır.

7-11İntensivlikli vahid elektrik sahəsinin sahə xətləri müəyyən bir S sahəsinə nüfuz edərsə, intensivlik vektorunun axını (əvvəllər ərazidən keçən sahə xətlərinin sayını adlandırırdıq) düsturla müəyyən ediləcək:

burada En vektorun və verilmiş sahənin normalının hasilidir (şək. 2.5).

düyü. 2.5

S səthindən keçən qüvvə xətlərinin ümumi sayı FU intensivlik vektorunun bu səthdən axını adlanır.

Vektor şəklində iki vektorun skalyar hasilini yaza bilərik, burada vektor .

Beləliklə, vektor axını skalyardır, α bucağının qiymətindən asılı olaraq müsbət və ya mənfi ola bilər.

Şəkil 2.6 və 2.7-də göstərilən nümunələrə baxaq.

	düyü. 2.6	düyü. 2.7

Şəkil 2.6 üçün A1 səthi müsbət yüklə əhatə olunub və buradakı axın xaricə yönəldilir, yəni. A2- səthi mənfi yüklə əhatə olunmuşdur, burada içəriyə doğru yönəldilmişdir. A səthindən keçən ümumi axın sıfırdır.

Şəkil 2.7 üçün, səthin daxilindəki ümumi yük sıfır deyilsə, axın sıfır olmayacaq. Bu konfiqurasiya üçün A səthindən keçən axın mənfidir (sahə xətlərinin sayını hesablayın).

Beləliklə, gərginlik vektorunun axını yükdən asılıdır. Ostroqradski-Qauss teoreminin mənası budur.

Qauss teoremi

Eksperimental olaraq qurulmuş Kulon qanunu və superpozisiya prinsipi müəyyən bir yük sisteminin elektrostatik sahəsini vakuumda tam təsvir etməyə imkan verir. Bununla birlikdə, elektrostatik sahənin xüsusiyyətləri nöqtə yükünün Coulomb sahəsi ideyasına müraciət etmədən başqa, daha ümumi formada ifadə edilə bilər.

Elektrik sahəsini xarakterizə edən yeni fiziki kəmiyyət təqdim edək - elektrik sahəsinin gücü vektorunun axını Φ. Elektrik sahəsinin yarandığı fəzada kifayət qədər kiçik ΔS sahəsi olsun. Vektor modulunun ΔS sahəsinə və vektor ilə sahəyə normal arasında olan α bucağının kosinusuna hasilinə ΔS sahəsindən intensivlik vektorunun elementar axını deyilir (Şəkil 1.3.1):

İndi bəzi ixtiyari qapalı səthi S nəzərdən keçirək. Əgər bu səthi ΔSi kiçik sahələrinə bölsək, bu kiçik sahələrdən keçən sahənin elementar axınlarını ΔΦi təyin etsək və sonra onları ümumiləşdirsək, nəticədə ΔSi axını əldə edirik. vektoru qapalı S səthindən keçir (Şəkil 1.3.2 ):

Gauss teoremində deyilir:

Elektrostatik sahənin gücü vektorunun ixtiyari qapalı səthdən axını bu səthin daxilində yerləşən yüklərin cəbri cəminə bərabərdir və elektrik sabiti ε0-a bölünür.

burada R kürənin radiusudur. Sferik bir səthdən keçən Φ axını E məhsuluna və kürənin sahəsi 4πR2-ə bərabər olacaqdır. Beləliklə,

İndi nöqtə yükünü ixtiyari qapalı S səthi ilə əhatə edək və R0 radiuslu köməkçi sferanı nəzərdən keçirək (şək. 1.3.3).

Təpəsində kiçik bərk bucaq ΔΩ olan bir konus düşünün. Bu konus sferada kiçik ΔS0 sahəsini və S səthində ΔS sahəsini vurğulayacaqdır. Bu sahələrdən keçən elementar axınlar ΔΦ0 və ΔΦ eynidir. Həqiqətən,

Oxşar şəkildə göstərmək olar ki, əgər qapalı səth S nöqtə yükünü q əhatə etmirsə, onda axın Φ = 0. Belə bir hal Şəkildə təsvir edilmişdir. 1.3.2. Nöqtəli yükün elektrik sahəsinin bütün qüvvə xətləri qapalı S səthindən keçərək keçir. S səthinin daxilində heç bir yük yoxdur, ona görə də bu bölgədə sahə xətləri qırılmır və yaranmır.

Qauss teoreminin ixtiyari yük paylanması vəziyyətinə ümumiləşdirilməsi superpozisiya prinsipindən irəli gəlir. Hər hansı bir yük paylanması sahəsi nöqtə yüklərinin elektrik sahələrinin vektor cəmi kimi təqdim edilə bilər. İxtiyari qapalı S səthindən keçən yüklər sisteminin Φ axını ayrı-ayrı yüklərin elektrik sahələrinin Φi axınlarının cəminə bərabər olacaqdır. Qi yükü təsadüfən S səthinin daxilində olarsa, bu yük səthdən kənarda olarsa, axına bərabər töhfə verir, onda onun elektrik sahəsinin axına töhfəsi sıfıra bərabər olacaqdır.

Beləliklə, Qauss teoremi sübuta yetirilir.

Qauss teoremi Coulomb qanununun və superpozisiya prinsipinin nəticəsidir. Lakin bu teoremdəki ifadəni ilkin aksiom kimi qəbul etsək, onun nəticəsi Kulon qanunu olacaq. Buna görə də Gauss teoremini bəzən Kulon qanununun alternativ tərtibi adlandırırlar.

Qauss teoremindən istifadə etməklə, bəzi hallarda verilmiş yük paylanması müəyyən simmetriyaya malik olduqda və sahənin ümumi quruluşunu əvvəlcədən təxmin etmək olarsa, yüklənmiş cismin ətrafındakı elektrik sahəsinin gücünü asanlıqla hesablamaq mümkündür.

Nümunə olaraq, nazik divarlı, içi boş, bərabər yüklü uzun silindrin radiusunun hesablanması problemini göstərmək olar. Bu problem eksenel simmetriyaya malikdir. Simmetriya səbəblərinə görə elektrik sahəsi radius boyunca yönəldilməlidir. Buna görə də Qauss teoremini tətbiq etmək üçün hər iki ucu qapalı, bəzi r radiuslu və uzunluğu l olan koaksial silindr şəklində qapalı səth S seçmək məqsədəuyğundur (şək. 1.3.4).

R ≥ R üçün intensivlik vektorunun bütün axını silindrin yan səthindən keçəcək, sahəsi 2πrl-ə bərabərdir, çünki hər iki əsasdan keçən axın sıfırdır. Gauss teoreminin tətbiqi aşağıdakıları verir:

Bu nəticə yüklənmiş silindrin R radiusundan asılı deyil, ona görə də uzun bərabər yüklü filament sahəsinə də aiddir.

Yüklənmiş silindr daxilində sahə gücünü təyin etmək üçün r korpusu üçün qapalı səth qurmaq lazımdır.< R. В силу симметрии задачи поток вектора напряженности через боковую поверхность гауссова цилиндра должен быть и в этом случае равен Φ = E 2πrl. Согласно теореме Гаусса, этот поток пропорционален заряду, оказавшемуся внутри замкнутой поверхности. Этот заряд равен нулю. Отсюда следует, что электрическое поле внутри однородно заряженного длинного полого цилиндра равно нулю.

Bənzər şəkildə, elektrik sahəsini təyin etmək üçün Gauss teoremini bir sıra digər hallarda, yüklərin paylanmasının bir növ simmetriyaya, məsələn, mərkəzə, müstəviyə və ya oxlara görə simmetriyaya malik olduğu hallarda tətbiq etmək olar. Bu halların hər birində müvafiq formanın qapalı Gauss səthini seçmək lazımdır. Məsələn, mərkəzi simmetriya vəziyyətində mərkəzi simmetriya nöqtəsində olan kürə şəklində Qauss səthini seçmək rahatdır. Eksenel simmetriya ilə qapalı səth koaksial silindr şəklində seçilməlidir, hər iki ucunda qapalıdır (yuxarıda müzakirə olunan nümunədə olduğu kimi). Əgər yüklərin paylanması heç bir simmetriyaya malik deyilsə və elektrik sahəsinin ümumi strukturunu təxmin etmək mümkün deyilsə, Qauss teoreminin tətbiqi sahənin gücünün təyini məsələsini sadələşdirə bilməz.

Simmetrik yük paylanmasının başqa bir nümunəsini nəzərdən keçirək - vahid yüklü bir təyyarənin sahəsinin təyin edilməsi (şəkil 1.3.5).

Bu zaman Qauss səthinin S hər iki ucu bağlı olan müəyyən uzunluqda silindr şəklində seçmək məqsədəuyğundur. Silindr oxu yüklənmiş müstəviyə perpendikulyar yönəldilmişdir və ucları ondan eyni məsafədə yerləşir. Simmetriyaya görə vahid yüklü təyyarənin sahəsi hər yerdə normal boyunca yönəldilməlidir. Gauss teoreminin tətbiqi aşağıdakıları verir:

burada σ səth yükünün sıxlığıdır, yəni vahid sahəyə düşən yükdür.

Bərabər yüklü müstəvinin elektrik sahəsi üçün nəticə ifadəsi son ölçülü düz yüklü sahələr üçün də tətbiq olunur. Bu halda, sahənin gücünün təyin olunduğu nöqtədən yüklənmiş sahəyə qədər olan məsafə sahənin ölçüsündən əhəmiyyətli dərəcədə az olmalıdır.

Və 7-11 üçün cədvəllər

1. Vahid yüklü sferik səthin yaratdığı elektrostatik sahənin intensivliyi.

R radiuslu sferik səth (şəkil 13.7) bərabər paylanmış q yükü daşısın, yəni. kürənin istənilən nöqtəsində səth yükünün sıxlığı eyni olacaq.

a. Sferik səthimizi r>R radiuslu simmetrik S səthə bağlayaq. Gərginlik vektorunun S səthindən axını bərabər olacaqdır

Gauss teoremi ilə

Beləliklə

c. Yüklü sferik səthin içərisində yerləşən B nöqtəsindən r radiuslu S kürəsini çəkək

2. Topun elektrostatik sahəsi.

Həcmi sıxlığı ilə bərabər yüklənmiş R radiuslu bir top olsun.

Topun mərkəzindən r məsafədə (r>R) kənarda yerləşən istənilən A nöqtəsində onun sahəsi topun mərkəzində yerləşən nöqtə yükünün sahəsinə bənzəyir. Sonra topdan

(13.10)

və onun səthində (r=R)

Topun mərkəzindən r məsafədə (r>R) olan B nöqtəsində sahə yalnız r radiuslu kürə daxilində qapalı yüklə müəyyən edilir. Gərginlik vektorunun bu sferadan keçən axını bərabərdir

digər tərəfdən, Qauss teoreminə uyğun olaraq

Son ifadələrin müqayisəsindən belə çıxır

topun içindəki dielektrik sabiti haradadır. Yüklənmiş kürənin yaratdığı sahə gücünün topun mərkəzinə qədər olan məsafədən asılılığı (şək. 13.10) göstərilmişdir.

Fərz edək ki, radiusu R olan içi boş silindrik səth sabit xətti sıxlıqla yüklənir.

Radiuslu koaksial silindrik səthi çəkək.Bu səthdən gərginlik vektorunun axını

Gauss teoremi ilə

Son iki ifadədən vahid yüklü bir ipin yaratdığı sahə gücünü təyin edirik:

Təyyarənin sonsuz genişliyi və vahid sahəyə düşən yükü σ-ə bərabər olsun. Simmetriya qanunlarından belə çıxır ki, sahə müstəviyə perpendikulyar olan hər yerə yönəldilir və başqa xarici yüklər yoxdursa, müstəvinin hər iki tərəfindəki sahələr eyni olmalıdır. Yüklənmiş müstəvinin bir hissəsini xəyali silindrik qutu ilə məhdudlaşdıraq ki, qutu yarıya bölünsün və onun tərkib hissələri perpendikulyar olsun və hər biri S sahəsi olan iki əsas yüklü müstəviyə paralel olsun (Şəkil 1.10).

Ümumi vektor axını; gərginlik vektorun birinci bazanın S sahəsinə, üstəgəl vektorun əks əsasdan keçən axınına bərabərdir. Silindirin yan səthindən keçən gərginlik axını sıfırdır, çünki gərginlik xətləri onları kəsmir. Beləliklə, Digər tərəfdən, Qauss teoreminə görə

Beləliklə

lakin onda sonsuz bərabər yüklü təyyarənin sahə gücü bərabər olacaq

Bu ifadəyə koordinatlar daxil deyil, ona görə də elektrostatik sahə vahid olacaq və sahənin istənilən nöqtəsində onun intensivliyi eyni olacaq.

5. Eyni sıxlığa malik əks yüklü iki sonsuz paralel təyyarənin yaratdığı sahə gücü.

Şəkil 13.13-dən göründüyü kimi, səthi yük sıxlıqlarına malik olan iki sonsuz paralel müstəvi arasındakı sahənin gücü plitələrin yaratdığı sahə güclərinin cəminə bərabərdir, yəni.

Beləliklə,

Plitə xaricində, onların hər birindən vektorlar əks istiqamətlərə yönəldilir və bir-birini ləğv edir. Buna görə də, plitələri əhatə edən məkanda sahənin gücü sıfır E=0 olacaqdır.

12. Vahid yüklü kürənin sahəsi.

Elektrik sahəsi yüklə yaradılsın Q, radiuslu sferanın səthində bərabər paylanmışdır R(Şəkil 190). Uzaqda yerləşən ixtiyari bir nöqtədə sahə potensialını hesablamaq üçün r kürənin mərkəzindən vahid müsbət yükü verilmiş nöqtədən sonsuzluğa köçürərkən sahənin gördüyü işi hesablamaq lazımdır. Əvvəllər sübut etdik ki, ondan kənarda bərabər yüklü kürənin sahə gücü kürənin mərkəzində yerləşən nöqtə yükünün sahəsinə bərabərdir. Nəticə etibarilə, sferadan kənarda sferanın sahə potensialı nöqtə yükünün sahə potensialı ilə üst-üstə düşəcək.

φ (r)=Q 4πε 0r . (1)

Xüsusilə, kürənin səthində potensial bərabərdir φ 0=Q 4πε 0R. Kürənin daxilində elektrostatik sahə yoxdur, ona görə də yükü kürənin daxilində yerləşən ixtiyari nöqtədən onun səthinə köçürmək üçün görülən iş sıfırdır. A= 0, buna görə də bu nöqtələr arasındakı potensial fərq də Δ sıfırdır φ = -A= 0. Deməli, kürənin daxilindəki bütün nöqtələr onun səthinin potensialı ilə üst-üstə düşən eyni potensiala malikdir. φ 0=Q 4πε 0R .

Deməli, bərabər yüklü kürənin sahə potensialının paylanması formaya malikdir (şək. 191)

φ (r)=⎧⎩⎨Q 4πε 0R, npu r<RQ 4πε 0r, npu r>R . (2)

Nəzərə alın ki, sferanın daxilində sahə yoxdur və potensial sıfırdan fərqlidir! Bu misal, potensialın verilmiş nöqtədən sonsuzluğa qədər sahənin dəyəri ilə təyin olunduğunun aydın təsviridir.

Dipol.

Dielektrik (hər hansı bir maddə kimi) atomlardan və molekullardan ibarətdir. Molekulun bütün nüvələrinin müsbət yükü elektronların ümumi yükünə bərabər olduğundan, molekul bütövlükdə elektrik cəhətdən neytraldır.

Birinci qrup dielektriklər(N 2, H 2, O 2, CO 2, CH 4, ...) maddələrdir onların molekulları simmetrik quruluşa malikdir, yəni xarici elektrik sahəsi olmadıqda müsbət və mənfi yüklərin “ağırlıq” mərkəzləri üst-üstə düşür və buna görə də molekulun dipol momenti üst-üstə düşür. R sıfıra bərabərdir.Molekullar belə dielektriklər deyilir qeyri-qütblü. Xarici elektrik sahəsinin təsiri altında qeyri-qütblü molekulların yükləri əks istiqamətə (sahə boyu müsbət, sahəyə qarşı mənfi) yerdəyişir və molekul dipol momenti əldə edir.

Məsələn, hidrogen atomu. Sahənin olmadığı təqdirdə mənfi yükün paylanmasının mərkəzi müsbət yükün mövqeyi ilə üst-üstə düşür. Sahə işə salındıqda müsbət yük sahə istiqamətində, mənfi yük sahəyə qarşı hərəkət edir (şək. 6):

Şəkil 6

Qütb olmayan dielektrik - elastik dipolun modeli (şək. 7):

Şəkil 7

Bu dipolun dipol momenti elektrik sahəsinə mütənasibdir

İkinci qrup dielektriklər(H 2 O, NH 3, SO 2, CO,...) molekulları olan maddələrdir. asimmetrik quruluş, yəni. müsbət və mənfi yüklərin "ağırlıq" mərkəzləri üst-üstə düşmür. Beləliklə, bu molekullar xarici elektrik sahəsi olmadıqda dipol momentinə malikdirlər. Molekullar belə dielektriklər deyilir qütb. Xarici sahə olmadığı halda, İstilik hərəkəti nəticəsində qütb molekullarının dipol momentləri kosmosda təsadüfi oriyentasiya olunur və onların yaranan momenti sıfırdır.. Belə bir dielektrik xarici sahəyə yerləşdirilirsə, bu sahənin qüvvələri sahə boyunca dipolları fırlamağa meylli olacaq və sıfırdan fərqli bir fırlanma momenti yaranır.

Qütb - "+" yükün mərkəzləri və "-" yük mərkəzləri, məsələn, su molekulunda H 2 O yerdəyişmişdir.

Qütb dielektrik sərt dipolun modeli:

Şəkil 8

Molekulun dipol momenti:

Üçüncü qrup dielektriklər(NaCl, KCl, KBr, ...) molekulları ion quruluşuna malik olan maddələrdir. İon kristalları müxtəlif işarəli ionların müntəzəm olaraq növbələşdiyi məkan qəfəsləridir. Bu kristallarda ayrı-ayrı molekulları təcrid etmək qeyri-mümkündür, lakin onları bir-birinə itələnmiş iki ion alt qəfəs sistemi kimi qəbul etmək olar. İon kristalına elektrik sahəsi tətbiq edildikdə, kristal qəfəsin müəyyən deformasiyası və ya alt qəfəslərin nisbi yerdəyişməsi baş verir ki, bu da dipol momentlərinin yaranmasına səbəb olur.

Pulsuz məhsul | Q| çiynində dipol l elektrik adlanır dipol momenti:

səh=|Q|l.

Dipol sahəsinin gücü

Harada R- elektrik dipol momenti; r- dipolun mərkəzindən sahənin gücü bizi maraqlandıran nöqtəyə çəkilmiş radius vektorunun modulu; α- radius vektoru arasındakı bucaq r və çiyin l dipollar (Şəkil 16.1).

Dipol oxunda yerləşən nöqtədə dipol sahəsinin gücü (α=0),

və dipol qoluna perpendikulyar olan bir nöqtədə, ortasından qaldırılmış () .

Dipol sahə potensialı

Dipol oxunda yerləşən nöqtədə dipol sahəsinin potensialı (α = 0),

və dipol qoluna perpendikulyar olan bir nöqtədə, ortasından qaldırılmış () , φ = 0.

Mexanik an, elektrik momenti olan dipol üzərində hərəkət edən R, intensivliyi ilə vahid elektrik sahəsinə yerləşdirilir E,

M=[p;E](vektorun vurulması), və ya M=pE günah α ,

burada α vektorların istiqamətləri arasındakı bucaqdır R Və E.

· cari güc I (elektrik cərəyanının kəmiyyət ölçüsü kimi xidmət edir) - vahid vaxtda keçiricinin kəsişməsindən keçən elektrik yükü ilə müəyyən edilən skalyar fiziki kəmiyyət:

· cari sıxlıq - fiziki cərəyanın istiqamətinə perpendikulyar olan keçiricinin vahid en kəsiyi sahəsindən keçən cərəyanın gücü ilə müəyyən edilən kəmiyyət

- vektor, cərəyanın istiqamətinə yönəldilmiş (yəni vektorun istiqaməti). j müsbət yüklərin sifarişli hərəkət istiqaməti ilə üst-üstə düşür.

Cari sıxlığın vahidi kvadrat metrə amperdir (A/m2).

İxtiyari səthdən keçən cərəyan gücü S vektorun axını kimi müəyyən edilir j, yəni.

· Cari daşıyıcıların orta sürəti və onların konsentrasiyası baxımından cərəyan sıxlığının ifadəsi

dt vaxtı ərzində yüklər dS platformasından keçəcək, ondan vdt-dən (sürət baxımından yüklər və platforma arasındakı məsafənin ifadəsi) məsafədən uzaqlaşacaqlar.

dq yükü dt zamanı dS-dən keçdi

burada q 0 bir daşıyıcının yüküdür; n vahid həcmə düşən yüklərin sayıdır (yəni.

konsentrasiyası): dS·v·dt - həcm.

deməli, cari sıxlığın cərəyan daşıyıcılarının orta sürəti və onların konsentrasiyası baxımından ifadəsi aşağıdakı formaya malikdir:

· DC.– gücü və istiqaməti zamanla dəyişməyən cərəyan.

Harada q- zamanla keçən elektrik yükü t dirijorun en kəsiyi vasitəsilə. Cərəyan vahidi amperdir (A).

· xarici qüvvələr və cərəyan mənbəyinin EMF

xarici qüvvələr - güc qeyri-elektrostatik mənşəli, cari mənbələrdən gələn ittihamlar əsasında fəaliyyət göstərir.

Xarici qüvvələr elektrik yüklərini hərəkət etdirmək üçün işləyirlər.

Bu qüvvələr elektromaqnit xarakterlidir:

və sınaq yükünün q ötürülməsi üzrə işi q ilə mütənasibdir:

· Vahid müsbət yükü hərəkət etdirərkən xarici qüvvələrin gördüyü işlə müəyyən edilən fiziki kəmiyyət deyilirelektromotor qüvvəsi (EMF), dövrədə fəaliyyət göstərən:

burada e cərəyan mənbəyinin elektromotor qüvvəsi adlanır. "+" işarəsi, hərəkət edərkən mənbənin xarici qüvvələrin hərəkəti istiqamətində (mənfi boşqabdan müsbətə), "-" - əks vəziyyətə keçdiyi vəziyyətə uyğundur.

· Bir dövrə bölməsi üçün Ohm qanunu

Elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsirinin əsas qanunu 1785-ci ildə Charles Coulomb tərəfindən eksperimental olaraq tapıldı. Coulomb bunu tapdı iki kiçik yüklü metal top arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir onların arasındadır və yüklərin miqyasından asılıdır Və :

,

Harada -mütənasiblik amili
.

İttihamlar əsasında hərəkət edən qüvvələr, var mərkəzi , yəni yükləri birləşdirən düz xətt boyunca yönəldilir.

Coulomb qanunu yazıla bilər vektor şəklində:
,

Harada -şarj tərəfi ,

- yükü birləşdirən radius vektoru şarjla ;

- radius vektorunun modulu.

Yüklə hərəkət edən qüvvə kənardan bərabərdir
,
.

Bu formada Coulomb qanunu

ədalətli yalnız nöqtə elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsiri üçün, yəni xətti ölçüləri aralarındakı məsafə ilə müqayisədə nəzərə alınmayan yüklü cisimlər.

qarşılıqlı təsir gücünü ifadə edir stasionar elektrik yükləri arasında, yəni bu elektrostatik qanundur.

Coulomb qanununun tərtibi:

İki nöqtə elektrik yükü arasındakı elektrostatik qarşılıqlı təsirin qüvvəsi yüklərin böyüklüklərinin hasilinə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir..

Proporsionallıq faktoru Coulomb qanununda asılıdır

ətraf mühitin xüsusiyyətlərindən

düstura daxil olan kəmiyyətlərin ölçü vahidlərinin seçilməsi.

Buna görə də münasibəti ilə təmsil oluna bilər
,

Harada -yalnız ölçü vahidləri sisteminin seçimindən asılı olaraq əmsal;

- mühitin elektrik xassələrini xarakterizə edən ölçüsüz kəmiyyət deyilir mühitin nisbi dielektrik keçiriciliyi . Ölçü vahidləri sisteminin seçimindən asılı deyil və vakuumda birinə bərabərdir.

Onda Coulomb qanunu formanı alacaq:
,

vakuum üçün
,

Sonra
-bir mühitin nisbi dielektrik davamlılığı müəyyən bir mühitdə iki nöqtə elektrik yükü arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsinin neçə dəfə olduğunu göstərir. Və , bir-birindən məsafədə yerləşir , vakuumda olduğundan daha azdır.

SI sistemindəəmsal
, Və

Coulomb qanununun forması var:
.

Bu qanunun rasionallaşdırılmış qeydi K tutmaq.

- elektrik sabiti,
.

SGSE sistemində
,
.

Vektor şəklində, Coulomb qanunu formasını alır

Harada -yükə təsir edən qüvvənin vektoru şarj tərəfi ,

- yükü birləşdirən radius vektoru şarjla

r– radius vektorunun modulu .

Hər hansı bir yüklənmiş cisim bir çox nöqtə elektrik yükündən ibarətdir, buna görə də bir yüklü cismin digərinə təsir etdiyi elektrostatik qüvvə, birinci cismin hər nöqtə yükünün ikinci cismin bütün nöqtə yüklərinə tətbiq etdiyi qüvvələrin vektor cəminə bərabərdir.

1.3 Elektrik sahəsi. Gərginlik.

Kosmos, elektrik yükünün yerləşdiyi müəyyən var fiziki xassələri.

Hər ehtimala qarşı başqa bu fəzaya daxil edilən yükə elektrostatik Kulon qüvvələri təsir edir.

Əgər fəzanın hər bir nöqtəsində qüvvə hərəkət edirsə, o zaman həmin fəzada qüvvə sahəsinin mövcud olduğu deyilir.

Sahə maddə ilə birlikdə maddənin bir formasıdır.

Əgər sahə stasionardırsa, yəni zaman keçdikcə dəyişmirsə və stasionar elektrik yükləri tərəfindən yaranırsa, belə bir sahə elektrostatik adlanır.

Elektrostatika yalnız elektrostatik sahələri və stasionar yüklərin qarşılıqlı təsirlərini öyrənir.

Elektrik sahəsini xarakterizə etmək üçün intensivlik anlayışı təqdim olunur . Gərginlikelektrik sahəsinin hər bir nöqtəsində yu vektor adlanır , ədədi olaraq bu sahənin müəyyən bir nöqtədə yerləşdirilmiş sınaq müsbət yükə təsir etdiyi qüvvənin nisbətinə və bu yükün böyüklüyünə bərabərdir və qüvvənin istiqamətinə yönəldilmişdir.

Test yükü sahəyə daxil edilən , nöqtə yükü kimi qəbul edilir və çox vaxt sınaq yükü adlanır.

- Sahənin yaradılmasında iştirak etmir, onun köməyi ilə ölçülür.

Bu ittihamın olduğu güman edilir tədqiq olunan sahəni təhrif etmir, yəni kifayət qədər kiçikdir və sahəni yaradan yüklərin yenidən bölüşdürülməsinə səbəb olmur.

Əgər sınaq nöqtəsi yüklənirsə sahə güclə hərəkət edir , sonra gərginlik
.

Gərginlik vahidləri:

SI:

SSSE:

SI sistemində ifadə üçün nöqtə yük sahələri:

.

Vektor şəklində:

Budur – yükdən çəkilmiş radius vektoru q, verilmiş nöqtədə sahə yaratmaq.

T
Bu minvalla nöqtə yükünün elektrik sahəsinin gücü vektorlarıq sahənin bütün nöqtələrində radial istiqamətləndirilir(Şəkil 1.3)

- yükdən, əgər müsbətdirsə, “mənbə”

- və mənfi olduqda ittihama"dren"

Qrafik şərh üçün elektrik sahəsi təqdim olunur qüvvə xətti anlayışı və yagərginlik xətləri . Bu

əyri , gərginlik vektoru ilə üst-üstə düşən hər bir nöqtədəki tangens.

Gərginlik xətti müsbət yüklə başlayır və mənfi yüklə bitir.

Gərginlik xətləri kəsişmir, çünki sahənin hər bir nöqtəsində gərginlik vektoru yalnız bir istiqamətə malikdir.

Yükün saxlanması qanunu

Elektrik yükləri yoxa çıxa və yenidən görünə bilər. Bununla belə, əks işarələrin iki elementar yükü həmişə görünür və ya yox olur. Məsələn, bir elektron və bir pozitron (müsbət elektron) görüşdükdə məhv olur, yəni. neytral qamma fotonlara çevrilir. Bu zaman -e və +e ittihamları yox olur. Cüt istehsal adlanan proses zamanı atom nüvəsinin sahəsinə daxil olan qamma foton bir cüt hissəcikə - elektron və pozitrona çevrilir və yüklər yaranır. e və + e.

Beləliklə, elektriklə təcrid olunmuş sistemin ümumi yükü dəyişə bilməz. Bu bəyanat deyilir elektrik yükünün saxlanması qanunu.

Qeyd edək ki, elektrik yükünün saxlanma qanunu yükün relativistik dəyişməzliyi ilə sıx bağlıdır. Həqiqətən, yükün böyüklüyü sürətindən asılı olsaydı, bir işarənin yüklərini hərəkətə gətirməklə, təcrid olunmuş sistemin ümumi yükünü dəyişdirərdik.

Yüklənmiş cisimlər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, oxşar yüklər dəf edir və fərqli yüklər cəlb edir.

Bu qarşılıqlı təsir qanununun dəqiq riyazi ifadəsi 1785-ci ildə fransız fiziki C. Coulomb tərəfindən yaradılmışdır. O vaxtdan stasionar elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsir qanunu onun adını daşıyır.

Qarşılıqlı təsir göstərən cisimlər arasındakı məsafə ilə müqayisədə ölçüləri nəzərə alınmayan yüklənmiş cisim nöqtə yükü kimi qəbul edilə bilər. Təcrübələri nəticəsində Coulomb müəyyən etdi:

İki stasionar nöqtə yükünün vakuumunda qarşılıqlı təsir qüvvəsi bu yüklərin hasilinə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir. Gücün "" indeksi bunun vakuumda yüklərin qarşılıqlı təsir qüvvəsi olduğunu göstərir.

Müəyyən edilmişdir ki, Kulon qanunu bir neçə kilometrə qədər olan məsafələrdə keçərlidir.

Bərabər işarə qoymaq üçün müəyyən bir mütənasiblik əmsalı tətbiq etmək lazımdır, dəyəri vahidlər sisteminin seçimindən asılıdır:

Artıq qeyd edilmişdir ki, SI-də yük Cl ilə ölçülür. Coulomb qanununda sol tərəfin ölçüsü məlumdur - güc vahidi, sağ tərəfin ölçüsü məlumdur - buna görə də əmsal kölçülü və bərabər olur. Bununla birlikdə, SI-də bu mütənasiblik əmsalını bir az fərqli formada yazmaq adətdir:

deməli

farad haradadır ( F) – elektrik tutumunun vahidi (3.3-cü bəndə bax).

Kəmiyyətə elektrik sabiti deyilir. Bu, həqiqətən bir çox elektrodinamik tənliklərdə görünən əsas sabitdir.

Beləliklə, skalyar formada Coulomb qanunu formaya malikdir:

Coulomb qanunu vektor şəklində ifadə edilə bilər:

yükü birləşdirən radius vektoru haradadır q 2şarjla q 1,; - yükə təsir edən qüvvə q 1şarj tərəfi q 2. Yük başına q 2şarj tərəfi q 1 güc hərəkətləri (Şəkil 1.1)

Təcrübə göstərir ki, verilmiş iki yük arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi onların yaxınlığında başqa yüklər yerləşdirildikdə dəyişmir.

D. Giankolinin materialları əsasında nəşrlər. "Fizika iki cilddə" 1984 2-ci cild.

Elektrik yükləri arasında bir qüvvə var. Bu, ittihamların böyüklüyündən və digər amillərdən necə asılıdır?
Bu sual 1780-ci illərdə fransız fiziki Şarl Kulon (1736-1806) tərəfindən araşdırılmışdır. O, cazibə sabitini təyin etmək üçün Cavendişin istifadə etdiyinə çox oxşar burulma tarazlıqlarından istifadə etdi.
İpdə asılmış çubuğun ucunda topa yük tətbiq edilərsə, çubuq bir qədər əyilir, iplik bükülür və ipin fırlanma bucağı yüklər arasında hərəkət edən qüvvəyə mütənasib olacaqdır (burulma balansı). ). Bu cihazdan istifadə edərək Coulomb gücün yüklərin ölçüsündən və onlar arasındakı məsafədən asılılığını təyin etdi.

O dövrdə yükün miqdarını dəqiq müəyyən edən alətlər yox idi, lakin Coulomb yük nisbəti məlum olan kiçik toplar hazırlaya bildi. Onun fikrincə, yüklü keçirici top eyni yüklənməmiş topla təmasda olarsa, simmetriyaya görə birinci topda olan yük iki top arasında bərabər paylanacaqdır.
Bu ona 1/2, 1/4 və s. ittihamları qəbul etmək imkanı verdi. orijinaldan.
Yüklərin induksiyası ilə bağlı bəzi çətinliklərə baxmayaraq, Coulomb sübut edə bildi ki, bir yüklü cismin digər kiçik yüklü cismə təsir etdiyi qüvvə onların hər birinin elektrik yükü ilə düz mütənasibdir.
Başqa sözlə, bu cisimlərdən hər hansı birinin yükü ikiqat artırılsa, qüvvə də ikiqat olar; hər iki cismin yükləri eyni vaxtda iki dəfə artırılsa, qüvvə dörd dəfə çox olar. Bu, cisimlər arasındakı məsafənin sabit qalması şərtilə doğrudur.
Cismlər arasındakı məsafəni dəyişdirərək, Coulomb kəşf etdi ki, onlar arasında təsir edən qüvvə məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir: əgər məsafə, məsələn, ikiqat artarsa, qüvvə dörd dəfə az olar.

Beləliklə, Coulomb belə nəticəyə gəldi ki, bir kiçik yüklü cismin (ideal olaraq nöqtə yükü, yəni heç bir məkan ölçüləri olmayan maddi nöqtə kimi cisim) digər yüklü cismə təsir edən qüvvə onların yüklərinin hasilinə mütənasibdir. Q 1 və Q 2 və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir:

Budur k- mütənasiblik əmsalı.
Bu əlaqə Coulomb qanunu kimi tanınır; onun etibarlılığı Coulomb-un orijinal, təkrar istehsalı çətin olan təcrübələrindən daha dəqiq olan ehtiyatlı təcrübələrlə təsdiq edilmişdir. Göstərici 2 hazırda 10 -16 dəqiqliyi ilə qurulur, yəni. 2 ± 2×10 -16-a bərabərdir.

Biz indi yeni kəmiyyətlə - elektrik yükü ilə məşğul olduğumuz üçün düsturdakı k sabitinin birinə bərabər olması üçün ölçü vahidi seçə bilərik. Həqiqətən də belə vahidlər sistemi fizikada yaxın vaxtlara qədər geniş istifadə olunurdu.

Söhbət SGSE elektrostatik yük vahidindən istifadə edən CGS sistemindən (santimetr-qram-saniyə) gedir. Tərifə görə, bir-birindən 1 sm məsafədə yerləşən hər biri 1 SGSE yükü olan iki kiçik cisim 1 din qüvvəsi ilə qarşılıqlı təsir göstərir.

İndi isə yük ən çox SI sistemində ifadə olunur, burada onun vahidi kulondur (C).
Elektrik cərəyanı və maqnit sahəsi baxımından kulonun dəqiq tərifini daha sonra verəcəyik.
SI sistemində sabit k miqyasına malikdir k= 8,988×10 9 Nm 2 / Cl 2.

Adi cisimlərin (daraqlar, plastik xətlər və s.) sürtünməsi nəticəsində elektrikləşmə zamanı yaranan yüklər mikrokulon və ya daha az (1 µC = 10 -6 C) miqyasdadır.
Elektron yükü (mənfi) təxminən 1,602×10 -19 C-dir. Bu, məlum olan ən kiçik ödənişdir; fundamental məna daşıyır və simvolla təmsil olunur e, ona çox vaxt elementar yük deyilir.
e= (1,6021892 ± 0,0000046)×10 -19 C, və ya e≈ 1,602×10 -19 Cl.

Bir cisim elektronun bir hissəsini qazana və ya itirə bilmədiyi üçün bədənin ümumi yükü elementar yükün tam ədədi olmalıdır. Deyirlər ki, yük kvantlaşdırılıb (yəni yalnız diskret qiymətlər qəbul edə bilər). Ancaq elektron yükündən bəri eçox kiçikdir, biz adətən makroskopik yüklərin diskretliyini görmürük (1 µC yük təxminən 10 13 elektrona uyğundur) və yükü davamlı hesab edirik.

Coulomb düsturu bir yükün digərinə təsir etdiyi qüvvəni xarakterizə edir. Bu qüvvə yükləri birləşdirən xətt boyunca yönəldilir. Əgər yüklərin əlamətləri eynidirsə, yüklərə təsir edən qüvvələr əks istiqamətə yönəldilir. Əgər yüklərin əlamətləri fərqlidirsə, o zaman yüklərə təsir edən qüvvələr bir-birinə doğru yönəlmiş olur.
Qeyd edək ki, Nyutonun üçüncü qanununa uyğun olaraq, bir yükün digərinə təsir etdiyi qüvvə böyüklüyünə görə bərabərdir və ikinci yükün birinciyə təsir etdiyi qüvvə ilə əks istiqamətdədir.
Coulomb qanunu Nyutonun ümumdünya cazibə qanununa bənzər vektor şəklində yazıla bilər:

Harada F 12 - yükə təsir edən qüvvənin vektoru Q 1 şarj tərəfi Q 2,
- ödənişlər arasındakı məsafə,
-dən istiqamətlənmiş vahid vektor Q 2 k Q 1.
Nəzərə almaq lazımdır ki, düstur yalnız məsafəsi öz ölçülərindən əhəmiyyətli dərəcədə böyük olan cisimlərə şamil edilir. İdeal olaraq, bunlar nöqtə ödənişləridir. Sonlu ölçülü cisimlər üçün məsafəni necə hesablamaq həmişə aydın deyil r onların arasında, xüsusən yük bölgüsü qeyri-bərabər ola bilər. Əgər hər iki cisim vahid yük paylanmasına malik kürədirsə, onda r kürələrin mərkəzləri arasındakı məsafəni bildirir. Düsturun bir yükdən müəyyən bir yükə təsir edən qüvvəni təyin etdiyini başa düşmək də vacibdir. Sistemə bir neçə (və ya çoxlu) yüklənmiş cisim daxildirsə, onda verilmiş yükə təsir edən nəticə qüvvəsi, qalan yüklərin bir hissəsinə təsir edən qüvvələrin nəticəsi (vektor cəmi) olacaqdır. Kulon qanunu düsturunda k sabiti adətən başqa bir sabitlə ifadə edilir, ε 0 , ilə əlaqəli olan sözdə elektrik sabiti k nisbət k = 1/(4πε 0). Bunu nəzərə alaraq, Coulomb qanununu aşağıdakı kimi yenidən yazmaq olar:

bu gün ən yüksək dəqiqliklə haradadır

və ya yuvarlaqlaşdırılmışdır

Elektromaqnit nəzəriyyəsinin əksər digər tənliklərinin yazılması istifadə etməklə sadələşdirilir ε 0 , Çünki 4π son nəticə çox vaxt qısaldılır. Buna görə də, biz ümumiyyətlə Coulomb qanunundan istifadə edəcəyik, fərz edək ki:

Coulomb qanunu iki yük arasında hərəkət edən qüvvəni təsvir edir. Yüklər hərəkət etdikdə, onlar arasında əlavə qüvvələr yaranır ki, biz bunu sonrakı fəsillərdə müzakirə edəcəyik. Burada yalnız istirahətdə olan ödənişlər nəzərə alınır; Elektrikin öyrənilməsinin bu bölməsi adlanır elektrostatika.

Ardı var. Aşağıdakı nəşr haqqında qısaca:

Elektrik sahəsi elektrik yüklü cisimlər və ya hissəciklər ətrafında mövcud olan və ya maqnit sahəsi dəyişdikdə yaranan vektor sahəsi olan elektromaqnit sahəsinin iki komponentindən biridir.

Şərh və təkliflər qəbul edilir və xoş gəlmisiniz!

Vakuumda iki sabit nöqtə elektrik yükü arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi onların modullarının hasilinə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir.

Coulomb qanunu yüklənmiş cisimlərin qarşılıqlı təsirini kəmiyyətcə təsvir edir. Bu, əsas qanundur, yəni təcrübə yolu ilə yaradılmışdır və təbiətin heç bir qanunundan irəli gəlmir. Vakuumda stasionar nöqtə yükləri üçün hazırlanmışdır. Reallıqda nöqtə yükləri mövcud deyil, lakin ölçüləri aralarındakı məsafədən əhəmiyyətli dərəcədə kiçik olan yüklər belə hesab edilə bilər. Havada qarşılıqlı təsir qüvvəsi vakuumdakı qarşılıqlı təsir qüvvəsindən demək olar ki, fərqlənmir (mində birindən az zəifdir).

Elektrik yükü hissəciklərin və ya cisimlərin elektromaqnit qüvvəsinin qarşılıqlı təsirinə girmək xüsusiyyətini xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir.

Stasionar yüklərin qarşılıqlı təsir qanunu ilk dəfə 1785-ci ildə fransız fiziki C.Coulomb tərəfindən kəşf edilmişdir.Coulomb təcrübələrində ölçüləri aralarındakı məsafədən çox kiçik olan toplar arasındakı qarşılıqlı təsir ölçülür. Belə yüklənmiş cisimlər adətən adlanır nöqtə ödənişləri.

Çoxsaylı təcrübələrə əsaslanaraq Coulomb aşağıdakı qanunu qurdu:

Vakuumda iki sabit nöqtə elektrik yükü arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi onların modullarının hasilinə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir. O, yükləri birləşdirən düz xətt boyunca yönəldilir və yüklər əks olduqda cəlbedici qüvvə, yüklər oxşar olduqda isə itələyici qüvvədir.

Əgər yük modullarını | ilə işarələsək q 1 | və | q 2 |, onda Coulomb qanunu aşağıdakı formada yazıla bilər:

\[ F = k \cdot \dfrac(\left|q_1 \sağ| \cdot \left|q_2 \sağ|)(r^2) \]

Kulon qanununda k mütənasiblik əmsalı vahidlər sisteminin seçimindən asılıdır.

\[ k=\frac(1)(4\pi \varepsilon _0) \]

Coulomb qanununun tam düsturu:

\[ F = \dfrac(\left|q_1 \sağ|\left|q_2 \sağ|)(4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon r^2) \]

\(F\) - Coulomb Force

\(q_1 q_2 \) - Bədənin elektrik yükü

\(r\) - Ödənişlər arasındakı məsafə

\(\varepsilon_0 = 8,85*10^(-12)\)- Elektrik sabiti

\(\varepsilon \) - Mühitin dielektrik davamlılığı

\(k = 9*10^9 \) - Kulon qanununda mütənasiblik əmsalı

Qarşılıqlı təsir qüvvələri Nyutonun üçüncü qanununa tabedir: \(\vec(F)_(12)=\vec(F)_(21) \). Onlar eyni yük əlamətlərinə malik olan itələyici qüvvələr və müxtəlif işarələrə malik cəlbedici qüvvələrdir.

Elektrik yükü adətən q və ya Q hərfləri ilə işarələnir.

Bütün məlum eksperimental faktların məcmusu bizə aşağıdakı nəticələr çıxarmağa imkan verir:

Şərti olaraq müsbət və mənfi adlandırılan iki növ elektrik yükü var.

Yüklər bir bədəndən digərinə ötürülə bilər (məsələn, birbaşa əlaqə ilə). Bədən kütləsindən fərqli olaraq, elektrik yükü verilmiş bir cismin ayrılmaz xüsusiyyəti deyil. Fərqli şəraitdə eyni bədən fərqli bir yükə malik ola bilər.

İttihamlar dəf etdiyi kimi, ittihamlardan fərqli olaraq cəlb edir. Bu da elektromaqnit qüvvələri ilə qravitasiya qüvvələri arasındakı əsas fərqi ortaya qoyur. Qravitasiya qüvvələri həmişə cəlbedici qüvvələrdir.

Stasionar elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsiri elektrostatik və ya Kulon qarşılıqlı təsiri adlanır. Kulon qarşılıqlı təsirini öyrənən elektrodinamika sahəsinə elektrostatika deyilir.

Coulomb qanunu nöqtə yüklü cisimlər üçün etibarlıdır. Təcrübədə, yüklənmiş cisimlərin ölçüləri aralarındakı məsafədən çox kiçik olduqda, Coulomb qanunu yaxşı təmin edilir.

Qeyd edək ki, Coulomb qanununun yerinə yetirilməsi üçün 3 şərt lazımdır:

• İddiaların dəqiqliyi- yəni yüklü cisimlər arasındakı məsafə onların ölçülərindən qat-qat böyükdür.
• İddiaların hərəkətsizliyi. Əks halda, əlavə təsirlər qüvvəyə minir: hərəkət edən yükün maqnit sahəsi və digər hərəkət edən yükə təsir edən müvafiq əlavə Lorentz qüvvəsi.
• Vakuumda yüklərin qarşılıqlı təsiri.

Beynəlxalq SI sistemində yük vahidi kulondur (C).

Kulon, 1 A cərəyanla 1 s ərzində keçiricinin kəsişməsindən keçən yükdür. SI cərəyan vahidi (Amper) uzunluq, vaxt və kütlə vahidləri ilə birlikdə əsas ölçü vahididir.