СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Кулан заңы және формуласы

Категория: Физика

Нажмите, чтобы узнать подробности

екі нүктелік электрикалық зарядтардың өзара сипаттайтын заң.Вакуумде орналасқан екі заряд бір-бірімен зарядтың шамаларына  тура пропорционал  ал арақашықтыөтарының квадратына кері пропорционал күшпен әсер етеді.

Просмотр содержимого документа
«Кулан заңы және формуласы»

Кулон заңы

ХҮІІІғ дейін электрлік құбылыстар тек сапалық түрде ғана зерттеліп келді.Көптеген тәжірибелердің нәтижесі денеде электрзарядтарының екі түрі болатынын көрсетті.Онда аттас зарядты денелер бір-бірінен тебіледі де,әр аттас зарядты денелер бір-біріне тартылады.Нүктелік деп аталатын зарядтардыңі өзара әсер күші бағынатын заңды 1785 жылы Кулон ашқан.

Нүктелік заряд деп-осы дененің электр зарядтарын тасымалдайтын басқа денелерге дейінгі қашықтығымен салыстырғанда өлшемін ескермеуге болатын зарядталған денені айтады.Кулон нүктелік зарядтардың өзара әсерлесу күйін және зарядтардың сандық мөлшерін есептеп табу заңдылығын ашты.Бұрын айтқанымыздай,механика бөлімінде материалдық нүктенің ролі қандай болса,электр бөлімінде нүктелік зарядтың алатын орны да сондай.

Итермелі таразының көмегімен Кулон зарядталған екі шардың зарядтар шамасына және ара қашықтығына байланысты өзара әсер күші өлшеді.(1-сурет)Бүл жағдайда зарядталған металл шарға тап сондай зарядталмаған металл шарды жанастырғанда заряд екі шарға теңдей бөлінетінің негізге алды.Сөйтіп Кулон тәжірибелерінің еәтижесінде мынадай қорытындыға келді:вакуумдағы нүктелік екі зарядтың өзара әсер куші (Ғ) зарядтардың және шамасына пропорционал және олардың ара қашықтығының квадратына ( r² )кері пропорционал:

F=k* /q| q /r² (1)

Мұнағы к-пропорционал коэффициенті, q| және q -өзара әсерлесетін зарядтар шамасы, /r²- арақашықтығы.

Егер зарядтар аттас болса,онда куш оң (Ғ.0),әр аттас болса,онда теріс (Ғ 0)

Болады.Сөйтіп зарядтардың ара қашықтығы ( r²-ді бір зарядттан екіншіге қарай жүргізілген және бағыты зарядқа түсірілген Ғ күшінің бағытымен діл келетін вектор деп қарастыу керек. (2-сурет).Сондықтан Ғ-күші –Кулон күші деп аталады.

(2

өрнекті белгілі бір орта үшін


F=k* /q| q / ε r² деп жазуға болады,

мұндағы ε -өлшемсіз шама.ортаның диэлектрлік өтімділігі деп атауға болады.Егер зарядтар вакуумда өзара әсерлесетін болса,онда әсерлесу күші Ғ болар еді де,

ε = Ғ / Ғ қатынаса вакуумдағы Ғ0 күшінің босқа ортадағы әсерлесу күші Ғ-тең қанша есе артық екенін білдірді.Сөйтіп вакуумүшін εε=1 болды.Халықаралық бірліктер жүйесінде пропорционал коэффициенті: к=1/4п е

Осы мәнді орнына қойсақ Кулон заңы мынадай түрге келеді:

F²1/4пе

мұндағы е-электр тұрақтысы деп аталады.

1/4пе Кл/м 9*109 Н

Е -8,85*10-12 Ф/М







Электростатикалық өрістің потенциалы.

Электр өрісіндегі жұмыс.

Зарядтар электростатикалық өрісте орын ауыстырғанда зарядтарға түсірілетін күштер жұмыс атқарады. Электростатикалық күштердің бір ерекшелігі олардың заряд орын ауыстырғандағы жұмысы, зарядтың қандай жолмен орын ауыстырғандағы байланыссыз, тек зарядтың шамасы мен оның бастапқы және соңғы орнына ғана байланысты болады. Өрістің осы қасиеті өрістің кез келген нүктесінің потенциалы деп аталатын ерекше функциямен сипатталады. Заряд бір нүктеден екінші нүктеге орын ауыстығанда істелетін жұмыс сол екі нүктедегі потенциалдар мәндерінің айымасымен анықталады..Олай болса, зарядтың электростатикалық өрістегі жұмысының энергиясы потенциалдық энергия

(А = Ер) болып табылады. Сөйтіп, зарядтың әр-түрлі нүктелердегі энергиясы түрліше және ол энергияның мәні өрістің қасиеті мен зарядтың шамасына байланысты ғана болады.

­­­








Енді бір нүктелік оң заряд біртекті электр өрісінде қозғалып, d l ара қашықтыққа Ғ күштің әсерінен орын ауыстырса, онда оның істеген элементар жұмысы dА- Ғ d l соsα. Мұндағы F=qE, E dA = qEdl cosα,ал толық жұмыс


А = qE d l cosα


Электростатикалық өріс күштерінің потенциалдығына тікелей көз жеткізу үшін қозғалмайтын нүктелік оң q’ нүктелік зарядтың орын ауыстыруда істеген жұмысын есептейік. Сонда dl элементар жолдағы іселген жұмыс



(25)


Мұндағы d l cosα= dr десек, онда . q` зарядтың 1-нүктеден 2-нүктеге орын ауыстырғанда жұмысы:


(26)




Сонымен q` зарядтың электр өрісіндегі 1-нүктеден 2-нүктеге орын ауыстырғанда істелетін жұмыс орын ауыстыру жоының формасына байланысты емес, тек қана осы зарядтың бастапқы және соңғы орнына ғана байланысты болады.Демек, q’зарядқа әсер ететін қозғалмайтын q заряд өріснің күштері потенциалдық болып табылады.

Потенциалдық күштердің тұйықталған L жолдағы жұмысы нөлге екенін біз білеміз:

dA=0 . (27)

Себебі dA=qE d l cosα, мұндағы E cosα=Ее десек, онда dA=q Ее d l. Ал q=const

болғандықтан, Ееdl=0.Олай болса, осындай тұйықталған жолдың бойымен нүктелік оң заряд айнала қозғалғанда электр өрісінің күштері орындайтын жұмыс мына өрнекпен көрсетіледі:

Ееdl=0. (28)

Осы Ееdl интегралы электростатикалық кернеулік векторының циркуляциясы деп аталады. Электростатикалық өрісте электр күштерінің тұйық жолдағы жұмысы, яғни электростатикалық кернеулік векторының циркуляциясы нөлге тең.

Механика курсынан потенциалдық өрісте тұрған күштердің потенциаолдық (Ер) энергиясы бар екенін және өріс күштерінің есебінен жұмыс істейтінін білеміз. Бір q зарядтың өрістің берілген нүктесіндегі энергиясы Ер болсын. Сонымен, өрістің берілген нүктедегі потенциалы деп, электр өрісінде берілген нүктеге орналасқан зарядтың потенциалдық энергиясының сол зарядқа қатынасымен өлшенетін физикалық шаманы айтамыз.Потенциал өрістің энергетикалық қасиетін сипаттайтындықтан скаляр шама болып есептеледі. Өрістегі нүктенің потенциалын γ әріпімен белгілейік:

γ = Ep / q (29)




Био-Савар-Лаплас заңы заңы және оны магнит өрісін есептеу үшін қолдану

Түзу ұзын токтың магнит индукциясының тоққа дегйінгі қашықтыққа кері пропорционал екендігін 1820жылы француз физиктері Ж.Био (1774-1862)және Ф.Савар (1791-1841)әр түрлі тәжірибелер арқылы ашты.Магнит индіукциясының ток жүріп тұрған өткізгіштің жалпы орналасу ретіне тәуелділігі әр кезде түрліше болды.Сөйтіп,токтың элементар бөлігі мен осы бөлік тудырып тұрған магнит индукциясын байланыстыратын заңдылықтар ашылды.

Сонымен Био және Савар тәжірибесінің нәтижелерінжинақтай келіп,француз ғалымы П.Лаплас (1749-1971)кез келген формадағы контурдың бөліктеріне жарамды магнит өрісінің қорытқы индукциясын анықөтауға болатын заңдылықты ашты.Ол Био-Савар-Лаплас заңы деп аталады.

Сөйтіп,Био-Савара-Лаплас заңы бойынша I тогы бар өткізгіштің dl-элементінің өрістің бір С нүктесіндегі магнит индукциясы dΒ мынаған тең.(1-сурет)

d=µµ°/4π * Idl / r²* sin ₤ (1)


Осы Өрнек электромагниттік құбылыстар үшін негізге заң болып есептелінеді.Мұндағы dΒ индукциясы ток элементі dl-ге және r қашықтық перпендикуляр болады.Магнит индукциясы dΒ-нің бағыты жоғарыда айтқанымыздай бұранда ережесі бойынша анықталынады.

Электр өрісі сияқты магнит өрістері үшін де суперпозиция принципін қолданып,барлық ток элементтерінің әр түрлі нүктелеріндегі магнит индукциясы векторларының қосындыларын мына қатынас арқылы анықтауға болады:

Β=∫dΒ (1/)

Мұндағы dΒ-токтың dl элементі тудыратын магнит индукциясы.Ал интегралды өткізгіштің барлық ұзындығы L бойынша аламыз.

Енді Био-Савар-Лаплас заңы кейбір симетриятоктардың (өткізгіштердің белгілі бір формасы болатындай түріне)магнит өрістерін есептеу үшін қолданайық.

1)Дөңгелек токтың центріндегі магнит өрісін анықтау (2-сурет).Мұнда өткізгіштің барлық элементтері центрінен бірдей қашықтықта болатындықтан және магнит индукциясының бағыты центр арқылы нормаль бағытына сәйкес,контурға перпендикуляр батытталады.Сондықтан (1/) өрнекке сәйкес дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясының мынаған тең болады.

Β=dΒ=µµ°/4π∫sinL/r²*dI=Iµµ°/r² ∫dL=µµ°I/r=µµ/2r*I

Β=µµ°*I/2r `(2)

Себебі сін і 1,және r тұрақты болып қалады.

















Электромагниттік индукция

Электромакгниттік индукция құбылысын өте тиянақты түрде 1831ж.ағылшын физигі Фарадей (1791-1867)ашқан болатын.Бұл құбылыстың мазмұны мынадай:Кез келген тұйық өткізгіш контурда осы контурмен шектелген ауданнан өтетін магнит индукциясының ағынын өзгертсек,онда электр тогы пайда болады.Осы ток индукциялық ток болып есептелінеді.

Электромагниттік индукция құбылысын мынадай тәжірибелер арқылы байқауға болады.

1.Бір С катушкасын алып,оның ұштарын гальвонеметрмен (G)қосайық (1-сурет).Д магнит катушканың ішіне ендіре бастасақ,онда гальвонеметр стрелкасының ауытқығаның байқаймыз.

Егерде магнит суырып алсақ, стрелкасының басқа бағытта ауытқығаның көреміз.Магнитті неғұрлым тезірек қозғалтса, стрелканың соғұрлым күштірек ауытқитыны байқалады.Сонымен магниттің катушка ішінде тезірек қозғалысы катушкада болатындығын көрсетеді.











2.Енді 2-суретте көрсетілгендей схемаға қосылған орам сандары әр түрлі А және Б катушка алайық.Суретте көрсетілгендей Б катушкасы А катушканың ішіне орналастырылған,А катушкасы ток көзіне және оған тізбектей (R) реостат пен (К)кілт қосылған.Ал Б катушкасы G гальванометрмен қосылған.Сөйтіп А катушкасын кілт арқылы ток көзімен қосып немесе айырып отырмыз.Ток көзіне қосылған G гальвонометр стрелкасы бір жағына ауытқып,ал айырғанда басқа бағытта ауытқиды.

Енді реостат арқылы А катушкасында ток кушін көбейтіп немесе азайтсақ,онда Б катушкасындағы индукциялық токтың өзгеретіндігі гальвонометр арқылы байқаймыз.Сонымен,ток көзін А катушкасымен қосып немесе айырсақ, онда осы контурда магнит ағынының көбейіп,азаюы Б катушкасындағы индукциялық тотың осыған сәйкес көбейіп немесе азаятындығы көрсетіледі.

Бұл тәжірибелерде өткізгіш еонтурдың айналасындағы магнит өрісінің шамасы өһзгереді,яғни контур қамтитын ауданнан өтетін магнит индукциясының ағыны да өзгереді.Мәселе дәл осы магнит индукциясы ағынының өзгеруінде екендігі мынадан шығады:Индукциялық ток тұйық контурды өткізгіш біртекті магнит өрісінде айналдырса да туындайды.Бұл жағдайда магнит индукциясының шамасы өткізгіш айналасында тұрақты болып қалады да,оның контур арқылы өтетін ағыны ғана өзгереді.Егер тұйық контурды біртекті магнит өрісінде іргерілете қозғалса,онда контур арқылы өтетін индукция ағыны тұрақты болады да, индукциялық ток тумайды.





















Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!