31.Екі изотопты диэлектрик арасындағы шарттар

Зарядтар тығыздығы және диэлектрик өтімділіктері екі диэлектриктерді қабаттастырып, ондағы және векторларының нормаль және тангенциал құраушыларының арасындағы байланысты табайық. Биіктігі h табандары цилиндрді қарастырайық. Цилиндр ішінде еркін электрондар жоқ , олай болса Остроградский Гаусс теоремасынан ,

Бұдан бірінші және екінші диэлектриктегі шекаралық бетке тікелей жақын жердегі вектордың нормаль құраушылары екенің ескерсек

.

Еркін электрондары жоқ екі диэлектриктердің шекарасы арқылы өткенде D векторының нормаль құраушысыөзгермейді, ал E векторының нормаль құраушысы үзіліске ұшырайды.Электростатикалық өріс потенциалды болғандықтан, E электр өрісінің циркуляциясы цилиндрдің l ұзындығы бойынша нолге тең

.

Екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде D векторының тангенциал құраушысы үзіліске ұшырап, ал E векторының тангенциал құраушысы өзгермейді.

Екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде электр ығысуы сынады және

онда

Бұдан екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде егер болса ығысу сызықтары сирейді, ал керісінше қоюланады.

32.Электр өрісі конденсатор ішінде шоғырланып, электр өрісінің күш сызықтары бір астардан басталып екіншісінен аяқталады және астарларында пайда болған зарядтар шамасы бірдей де, таңбалары қарама қарсы болады.

, астарларының арасындағы потенциал айырмасы.

1)Диэлектрикпен толтырылған жазық конденсатор сыйымдылығы

,

S пластинаның ауданы,d платиналардың ара қашықтығы, диэлектрлік өтімділік.

33. Электр зарядтарының өзара әсерлесу энергиясы

Өткізгіштің зарядын арттыру үшін бір текті зарядтардын тебілу күшіне қарсы жұмыс жаслады. Жұмыс зарядталған өткізгіштің электр энергиясын арттыруға жұмсалады. Dq зарядты шексіздіктен бір потенциал өрісіне алып келсек, істелінетін жұмыс dA= .

Бұдан , олай болса .

Зарядталған конденсатордың энергиясы. Конденсатор потенциалдары және екі өткізгіштен тұрады, олай болса істелінетін жұмыс

,

Зарядтар жүйесінің энергиясы. Конденсатор екі өткізгіш жүйесін құрайды . Өткізгіште зарядтар сыртқы беттерінде орналасады, олай болса , зарядттың беттік тығыздығы. .

Екі өткізгіштен тұратың жүйенің энергиясы

Егер жүйе N өткізгіштен тұрса .

34.Электросатикалық өрістің энергиясы және оның тығыздығы.

Зарядталған пластинаның астарларындағы энергия электростатикалық өрістің энергиясы болып табылады. Осы өрістін энергиясы , конденсатор кернеуі, , , .

, конденсатордағы өрістін көлемі.

Электростатикалық өрістің энергиясы .

Электр ығысуы арқылы өрнектесек .

Энергияның тығыздығы .

35.Тұрақты электр тогы

Электр тогы зарядтардын бағытталған қозғалысы.

Металдардағы электр тогы еркін электрондардың, электролиттердегі иондардың, газдардғы электрондар мен иондардыңбағытталған қозғалысы. Токтың бағытына оң зарядтың орын ауыстырғандағы бағытын алады. Токтын пайда болу шарттары:

1)токты тасымалдайтын еркін зарядтар болуы тиіс,

2)электр қозғаушы күші (өткізгіш ішінде потенциалдар айрымы).

Токтың тигізетін әсері жылулық , химиялық , магниттік.

Ток күші скалярлық шама, бет арқылы өтетін зарядтың уақыт бойынша алынған туындысы .

Тұрақты ток шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгкрмейтің ток .

Тұрақты ток тек қана тұйықталған тізбекте ғана болады.

Ток тығыздығы векторлық шама өткізгіштің көлденен қимасы арқылы өтетін токтың таралуын сипаттайтын шама, бағыты оң зарядтың қозғалыс бағытымен сәйкес келеді .

, .

,

,

, ток тасымалдайтын бөлшектердің концентрациясы, электронның заряды, реттелген бөлшектердің жылдамдығы.

36.Металдардағы электрон өткізгішінің классикалық теориясы.

Металдардағы ток тасымалдайтын бөлшек электрон екенің мынандай тәжірибеден білуге болады.Гальванометрге жалғанған өткізгіш бір V тұрақты жылдамдықпен қозғалады, егер өткізгішті кілт тоқтатсақ гальванометр токты көрсетеді.

Бұл құбылыс былайша түсіндіріледі, егер металда еркін зарядталған бөлшектер болса, олар өткізгішті кілт тоқтатқан кезде өз инерциясымен барлығы алға қозғалады, олай болса ток пайда болады.Инерция бойынша қозғалатың бөлшек өткізгішке қатысты теріс үдеуге ие болады. Олай болса , , екінші жағынан , өткізгіш ұзындығы . Ом заңынан ток күші бұдан

I,R,V шамаларын өлшеп алып шамасын табамыз, бұл электронның меншікті зарядының мәнің береді.Металдардағы токты тасымалдайтындар еркін электрондар екені тәжірибе жүзінде дәлелденген.

Металдардағы өткізгішінің классикалық теориясын Друде мен Лорнец зерттеген. Олар металдағы электрондарды газ молекулалары ретінде қарастырды, тек айырмашылықтары электрондар өзара емес, металдың кристал торларын түзейтің иондармен соқтығысады. Бұл теориядан электронның концентрациясы , молярлық масса, тығыздығы, Авогадро саны. Берілген формула бойынша электронның концентрациясы шамамен .Электронның жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы , деп алынған. Металда электр тогы лектр өрісі әсерінен пайда болады.Электрондар заряды теріс танбалы болғандықтан, электр өрісінін бағытына қарсы жылдамдықпен қозғалады.Ток тығыздығы . Техникалық мөлшері бойынша мыс сым үшін меншікті рұқсат етілген ток тығыздығы , ,.

Электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы жылулық қозғалысының орташа орташа жылдамдығынан есе аз болады, .Электрондардың реттелген қозғалысының кинетикалық энергиясы .

Дифференциал түріндегі Ом заңы

Өткізгіш ұштарына потенциал айырымын берейік.

Электр өрісі әсерінен электрондар үдемелі қозғалып, соқтығысуға дейін бір максимал жылдамдықпен өседі.

электронның тор ионының бірінен соң бір болатын екі соқтығысу арасындағы орташа уақыт.

, еркін жүріп өтетеін орташа ұзындығы, молекуланың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы.

.

Ток тығыздығы

, , меншікті электр өткізгіштігі және меншікті электр кедергісіне кері пропорционал шама..

.

Ом заңынын өткізгіштік еркін жүріп өтетін жолына тура пропорционал, егер электрондар кедергісіз қозғалса (тор иондарымен соқтығыспаса), онда еркін жүріп өтетін жол ұзындығы үлкен мәнге ие болып, өткізгіштік шексіз болады.

Дифференциал түріндегі Джоуль Ленц заңы

Еркін жолының соныңда электрон жылдамдықпен қозғалып, кинетикалық энергияға ие болады, соқтығысқан кезде энергиясын толығымен кристалдық торға береді. Бұл энергия мметалдың ішкі энергиясың арттырып, метал қызып жылу шығарады.

Бірлік көлемде өткізгіштін электроны болсын, әр электрон бір секунд ішінде орта есеппен жиілікпен соқтығысады. Сондықтан бірлік көлемде бір секунд ішінде бөлініп шығатын жылу

.

Кедергі арқылы жазсақ

.

37. Бөгде күштер тегі электростатикалық емес күш, тізбекте зарядтарды үздіксіз тұйық жолмен ретті қоз,алтатын потенциал айырымын туғызатын күш.

Электр қозғаушы күш тоқ көзінің энергетикалық және ондағы бөгде күшінің әсерін сипаттайтын шама.

Толық тізбек үшін Ом заңы тоқ көзі бар тізбектегі токтың күші ЭҚҚ ге тура пропорционал, ал сыртқы және ішкі кедергілерінің қосындысына керң пропорционал. . Егер тізбекте бірнеше ЭҚҚ болса жалпы ЭҚҚ күшін тапқанда мынадай ережені қолданамыз: қалауымызша алынған контурдағы айналып өту бағыты тоқ көзіндегі тоқтын бағытымен бағыттас болса ЭҚҚ он, ал керісінше болса теріс таңбамен алу керек. Тоқ көзінде токтың бағыты теріс полюстең он полюске бағытталады.

38. Электр тоғы газ арқылы өтуі газ разрядтары деп аталады. Қалыпты жағдайда газ изолятор боып табылады. Онда тоқ тасушылар жоқ. Тек арнайы шартты сақтағанда газдарда тоқ тасушы зарядтар (иондар, элекрондар) пайда болып, электр разряды тууы мүмкін газдардағы тоқ қосушылар электр өріснің бар екенің қарамастан сыртқы әсердің нәтижесінде тууы мүмкін. Бұл жағдай газдардың тәуелсіз өткізгіштігі д.а. Өздік емес разряд газдардың жоғары температураға дейін қызуынан (термиялық ионизация), ультра күлгін немесе рентген сәулелерінің, радиоактивті сәулелердің ісерінен тууы мүмкін. Газ разрядтарының сипаты: газдың және электродтардың химиялық табиғатына, газ температурасының қысымына, электродтардың формасына көлеміне олардың өзара орналасуына, кернеуге, тоқтың тығыздығы мен қуатына байанысты. Тізбектегі тоқ күші мұндағы әрбір ионның заряды, l – олардың арақашықтығы, S – электрод ауданы, бірлік көлемде секунд сайын қос ионнын сорылуы.

Плазма заттын ерекше күйі. Ондаған миллион градус температураға ие болатын күн және жұлдыздардың терең қабатындагы заттар осындай күйге түседі. Аса жоғары температура салдарынан пайда болған плазма жоғары температуралық плазма деп аталады. Аз разряды кезінде пайда болған плазма газ разрядтык плазма д.а.

39. Магнит өрісі Бір бағытта қозғадған зарядтар электр тоғын туғызады, ал тоқ өздерін қоршаған кеңістіктін қасиеттерңн өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін оның тоғы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тоғы бар рамка магнит өрісінде белгілі бір бұрышға бұрылады, айналу бағыты бойыншамагнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Мпгнит өрісінің рамкаға бағдарлыушы әсері а рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштін моменттінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы тоқ күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мүндағы контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит мндукция арасындағы бүрыш. Векторлық түрде , контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент . Бұдан магнит индукциясы шамасы қатынасымен анықталады.

Суперпозиция принципы: егер берілген кеңістік нүктесінде әртүрлі тоқтар магнит өрістерін тудырса онда осы нүктедегі қорытқы магнит өрісі олардың векторлық қосындыларымен анықталады.

40. Био-Савар Лаплас заңы кез келген бір тоғы бар өткізгіштін элемент өрісінің бір нүктесіндегі магнит өрісінің бағыты мен шамасын анықтайды,

Модулі Би Савар Лаплас заның қарапайым жүйенің магнит өрісін есептеу үшін қолдану . 1) Дөнгелек тоқтын центріндегі магнит өрісін анықтау ,

2. шексіз түзу өткізгіштің бойымен өткен тоқтын магнит өрісі ,

3. үзын соленойд немесе катушка ішіндегі магнит индуқциясы мұндағы n бірлік ұзындығына келетін орам саны.

41.

42. Ампер күші магнит өрісіндегі тоғы бар өткізгіштін dI элементтіне әсер ететін күш , модулі .

Тоққа әсер етіп тұрған күштін бағытын сол қол ережесі арқылы анықтау ынғайлы. Ампер заңың вакуумда тұрған паралелб екі түзу тоқтың өзара әсер кұшін есептеу ұшін қарасырайық. Егер тоқтығ ара қашықтығын b белгілесек, онда тоқтың әрбір элементі, индукциясы шамасына тең магнит өрісінде жатады. Онда ттоқтың бірлік үзындығына келетін күш

43. Магнит өрісінің әсері

Бір бағытта қозғалған зарядтар электр тоғын туғызады, ал ток өздерін қоршаған кеңістіктің қасиеттерін өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тогы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін, оның тогы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тогы бар рамка магнит өрісінде белгілі бір бұрышқа бұрылады, айналу бағыты бойынша магнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштің моментінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы ток күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мұндағы - контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит индукциясының арасындағы бұрыш. Векторлық түрде - контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент Бұдан магнит индукциясының шамасы қатынасымен анықталады. Бағыты сыншы контурға түсірілген оң нормальдың тепе-теңдік бағытына сәйкес векторлық шама. Магнит индукциясының күш сызықтары үшін, кез келген нүктедегі жанамасы осы нүктедегі индукция векторымен бағыттас сызықты аламыз. Магнит индукциясының күш сызықтарының электр өрісінің кернеулік сызықтарынан ерекшелігі – ол әр уақытта тұйық болады.

44. Магнит ағыны скалярлық шама, магнит индукция векторының жазық бетінің аудаына көбейтіндісі . Егер магнит өрісі біртекті болса .

Магнит өрісінде тоғы бар өткізгішті орын ауыстыру жұмысы

Сыртқы магнит өрісінде тоғы бар жылжымалы өткізгіш еркін қозғалады. Сыртқы өріс контур жазықтығына перпендикуляр кесіп өтсін. Ампер күші әсерінен өткізгіш dx аралығына қозғалып, жұмыс істейді dA=Fdx=IBldx=Ibds. Мұнда Bds=dФ магнит индукциясының ағының береді. Олай болса dA=I dФ. Сонымен, магнит өрісінде тоғы бар өткізгіш орын ауыстырғанда істелетін жұмыс тоқ күші мен аудан арқылы өтетін магнит ағынының айырмасының көбейтіндісіне тең.

45. Заттағы магнит өрісі.

Жеке атомдар мен молекулалардың магниттік қасиеттері болады. Орбита бойымен қозғаоған электрон дөнгелек токтар туғызады , электронның айналу жиілігі мен периоды.Токтың магнит моменті , , .

Электронның орбиталды импульс моменті . векторы оң бұранда жүйесін құрып, векторына қарама қарсы бағытталады.

Заттың магниттелуін бірлік көлемдегі магнит моментімен сипатталады.

Магниттелу векторы магнит өрісінің кернеулігіне тура пропорционал шама , заттың магниттік қабылдағыштығы.

Диамагнетиктер. Сыртқы магнит өрісі жоқ кезде диамагнетиктер атомдарының өздік магнит моменттері нөлге тең. Егер диамагнетикті сыртқы өріске еңгізгенде электронға айналдырушы момент әсер етеді. , және өрнегінен .

Лармор жиілігі ,

.

Бұдан Лармор жиілігі тек сыртқы магнит өрісіне байланысты, сондықтан барлық электрондар үшін бірдей .

, ,.

, электрондар саны. Бір моль атомын алсақ магниттелу шамасын аламыз , магнит қабылдағыштығы

екені ескерілген. Егер десек ге тең.

Парамагнетиктер.

Парамагнетиктердің атомдары өздік магнит моменттері болады. Сыртқы магнит өрісіне енгізсек өріс магнит моменттерін сыртқы өріс бойынша орналастыруға, ал жылулық қозғалыс бей берекетсіз орналастыруға тырысады, нәтижесінде бір тепе теңдік бағдары орнығады. Пара магнетиктердің классикалық теориясы. Парамагнетик теориясын Ланжевен дамытқан. Оның теориясы бойынша магниттелу векторы немесе , Ланжевен функциясы, атомдардың концентрациясы. Әлсіз өрісте және . Олай болса берілген теңдеуі Кюри заңы д.а. Кюри тұрақтысы, олай болса . Бөлме температурасында мәні ге тең, бұл тәжірибе жүзінде алынған мәнімен сәйкес келеді.

46. Ферромагнетиктер Магнетиктердің ерекше түрі сыртқы магнит өрісі жоқ кездің өзінде магниттелуге бейім заттар құрады екен. Өздерінің анағүрлым көп байқалған өкілі темірге байланысты олар ферромагниттер деп аталады. Олардың қатарына темір, никель, кобальт, гадолиний, олардың қортпалары мен қоспалары, сондайақ ферромагнитті емес элементтері бар қортпалары мен марганец пен хромның кейбір қоспалары жатады. Соңғы кезде ферромагнитиктер деп аталалын ферромагниттк жартылай қткізгіштер үлкен роль атқарып келеді. Осы заттардың бәріне тән ферромагнитизм тек кристалды күйде ғана байқалады. Ферромагниттер күшті магниттелетін заттар болып саналады олардың магниттелуі нашар магниттелетңін заттар категориясына жататын диамагнитик және парамагнетиктердің агниттелуінен көптеген сан артық.Нашар магниттелетін заттардың магниттелуі өріс кернеулігімен сызықтық өзгереді.Ферромагнетиктердің магниттелуі күрделі түрде Н қа байланысты.

Кюри температурасы ферромагнетик магниттелу қасиетін жйып парамагнетикке айналатын температура. Кюри Вейс заңыңан магнит қабылдағыштығы температураға кері пропорционал.

47.Зат ішіндегі магнитостатиканың негізгі заңы қандай да бір контурдың бойындағы магнит өріс кернеулігінің вектор циркуляциясы, осы контур қамтитын макроскопиялық токтардың алгебралық қосындысына тең .

Егер кеңістікте макроскопиялық токтар тығыздығымен тараған болса, онда . Вакуумде өріс кернеулігің тек макротоктар туғызады, ал магнетиктерде сонымен қатар микротоктар туғызады. .

,

.