Elektr zaryadining saqlanish qonuni

Elektr zaryadining saqlanish qonuni (1) yopiq sistema uchun, ya’ni tashqaridan zarralar kirmaydigan va tashqariga bunday zarrachalar chiqarmaydigan sistema uchun o’rinli.Elektrostatikaning asosiy qonuni zaryadlangan ikkita qo’zg’almas nuqtaviy jism yoki zarra orasidagi ta’sir qonunidir. Uni 1785 yilda Kulon tajriba orqali aniqlagan:
Ikkita nuqtaviy zaryadning o’zaro ta’sir kuchi har bir zaryad kattaligiga to’g’ri va zaryadlar o’rtasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir. Kuchning yo’nalishi zaryadlar orqali o’tgan to’g’ri chiziq bilan ustma -ust tushadi. Vektor ko’rinishda Kulon qonuni shunday yoziladi:
. (1.1)
Bu yerda k —proporsionnallik koeffitsienti bo’lib, uning qiymati
XBS da k 9*109 *N*m2/Kl2, bu yerda — elektr doimiysi deb ataladi:
8.85*10-12 Kl2 /N*m2. (1.2)
Elektrlangan jism atrofida fazoda elektr maydon mavjud bo’ladi. Elektr maydon materiyaning moddadan farqli bo’lgan bir turidir. Elektr maydonga kiritilgan zaryadga shu elektr maydon tomonidan ta’sir etuvchi kuch elektr kuchi deb ataladi, Elektr maydonning asosiy xossalari —elektr zaryadiga bu maydonning biror kuch bilan ta’sir qilishidir. Zaryadga ko’rsatilgan ta’sirga qarab maydonning borligini, uning fazodagi taqsimoti aniqlanadi. Qo’zg’almas zaryadning elektr maydoni elektrostatik maydon deb ataladi. Elektrostatik maydonni faqat elektr zaryadlari hosil qiladi.
Maydonning tayinli bir nuqtasiga qo’yilgan zaryadga ta’sir etuvchi kuchning bu zaryadga nisbati maydonning har bir nuqtasida zaryadga bog’liq emas va maydon xarakteristikasi deb hisoblanishi mumkin. Bu xarakteristika maydon kuchlanganligi deyiladi:
. (2.1)
Maydon kuchlanganligi nuqtaviy zaryadga maydon tomonidan ta’sir qiladigan kuchning shu zaryadga nisbatiga tengdir. vektorning yo’nalishi musbat zaryadga ta’sir etadigan kuch yo’nalishi bilan bir xil bo’lib, manfiy zaryadga ta’sir etadigan kuchga qarama- qarshidir.
Elektrostatik maydonni hosil qiluvchi q nuqtaviy zaryad bilan q0 sinov zaryadi orasidagi Kulon ta’sir kuchini hisobga olsak, (2.1) quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
. (2.2)
Nuqtaviy zaryad maydonining zaryaldan r masofadagi kuchlanganlik moduli:
. (3.1)
Agar q>0 bo’lsa, maydonning har qanday nuqtadagi kuchlanganlik vektori shu nuqtani zaryad bilan tutashtiruvchi to’g’ri chiziqda zaryaddan chiqadigan yo’nalishda bo’ladi. Agar q<0 bo’lsa, kuchlanganlik vektori bu nuqtani zaryad bilan tutashtiruvchi to’g’ri chiziqda zaryadga kiradigan yo’nalishda bo’ladi.
Elektr maydonning kuchlanganliklari geometrik ravishda qo’shiladi. Maydonlar superpozitsiya prinsipining ta’rifi: Agar har xil zaryadli zarralar fazoning ma’lum bir nuqtasida kuchlanganliklari El, ye2, ..., yep bo’lgan maydonlar hosil qilsa, maydonning bu nuqtadagi natijaviy kuchlanganligi quyidagiga teng bo’ladi:
E E1 E2 ...+En . (3.2)
Kuchlanganligi fazoning hamma nuqtalarida bir xil bo’lgan elektr maydon bir jinsli maydon deyiladi. Elektr maydonning kuch chiziqlari yopiq emas, ular musbat zaryaddan boshlanib, manfiy zaryadda tugaydi. Elektr maydonni kuchlanganlik chiziqlari orqali tasvirlash mumkin. Bu chiziqlarni qisqacha qilib, E chiziqlari deyish mumkin. Kuchlanganlik chiziqlari shunday o’tkazilishi kerakki, ularning har bir nuqtasiga o’tkazilgan urinma ye vektor yo’nalishiga mos kelsin. S – yuzdan tik o’tuvchi kuch chiziqlar soni NE elektrostatik maydon kuchlanganlik vektori oqimiga teng bo’lib, umumiy holda
NE (3.3)
Integral bilan aniqlanadi, bu yerda En- vektorining normalga proeksiyasi.
Faraz qilamiz, ichi bo’sh, radiusi r bo’lgan sharning markazida nuqtaviy zaryad joylashgan bo’lsin. YUza sfera shaklida bo’lganligi sababli (3.3) ifodaga asosan:
NE . (3.4)
ya’ni zaryaddan istalgan masofadagi chiziqlar soni bir xildir. Bunday chiziqlar zaryaddan boshqa hech qaerda boshlanmaydi va tugamaydi. Ular zaryadda boshlanib, cheksizlikka ketaveradi va aksincha.
Kuchlanganlik vektorining biror sirt orqali utayotgan oqimi son jihatidan shu sirtni kesib utayotgan ye chiziqlar miqdoriga teng. Okimning ishorasi zaryad ishorasiga mos keladi. O’z ichiga q nuqtaviy zaryadni o’rab olgan istalgan shaklli yopik sirt uchun ye vektorining oqimi (3.4) ga teng. SHu xulosani Ostrogradskiy q1, q2, ..., qn zaryadlar sistemasi uchun umumlashtirgan va natijada umumiy hol uchun Ostrogradskiy-Gauss teoremasi kuchga ega. Bu teoremaga asosan ixtiyoriy formadagi yopiq yuzdan chiqayotgan kuchlanganlik vektorining to’la oqimi shu yuz ichidagi zaryadlarning algebraik yig’indisining absolyut dielektrik singdiruvchiga nisbatiga teng, ya’ni:
NE . (4.1)
0>
|