Электр өрісіндегі өткізгіштер мен диэлектриктер. Физика, 10 сынып, қосымша материал.

Электр өрісіндегі өткізгіштер мен диэлектриктер

Өткізгіш электр өрісіне тап болған кезде, ол бір жақ шетінде оң заряд, ал екінші жақ шетінде шамасы жағынан дәл осындай теріс заряд пайда болатындай түрде электрленеді. Мұндай электрлену электростатикалық индукция деп аталады.

Өткізгіштегі зарядтардың тепе-теңдігі кезінде оның барлық нүктелерінің потенциалдары бірдей.

Өткізгіштің қандай жолман электрленгеніне тәуелсіз, зарядтардың тепе-теңдігі кезінде өткізгіштің ішінде өріс болмайды, ал өткізгіштің барлық нүктелерінің потенциалдары бірдей.

– шар бетіндегі электр өрісінің кернеулігі, шардың ішінде кернеулік нольге тең,

шардың ішінде және бетінде потенциал өзгермейді, осы формуламен анықталады.

Осы кезде электренген өткізгіштің сыртында өріс бар және кернеулік сызықтары өткізгіштің бетіне перпендикуляр.

Электростатикалық индукция құбылысын тұңғыш рет ХVIII ғасырда орыс ғалымы Ф.У.Элинус зерттеген.

Электр зарядтарының өткізгіштің сыртқы бетінде орналасатынын тұңғыш рет Кавендиш дәлелдеді.

Электр өрісіндегі өткізгіштер.

• өткізгіш ішінде электр өрісі жоқ.

• өткізгіш сыртындағы электр өрісінің күш сызықтары өткізгішке перпендикуляр орналасады.
• өткізгіштің барлық статикалық заряды оның бетіне жинақталған. өткізгіштің үшкір ұштарында электр зарядының беттік тығыздығы көп болады.

Электр өрісіндегі диэлектриктер.

Диэлектриктер (немесе изоляторлар) деп электр тогын өткiзбейтiн денелердi айтады.

Изолятордың немесе диэлектриктiң еркiн электр заряды жоқ нейтраль атомдарда электрондар мен ядролар бiр-бiрiмен байланысқан және электр өрiсiнiң әсерiнен бүкiл денеге орын ауыстыра алмайды.

Өткiзгiштер мен диэлектриктер электростатикалық өрiсте өздерiн әрқалай ұстайды. Диэлектрик iшiнде электр өрiсi болуы мүмкiн; бұл жағдайда диэлектрик өрiске белгiлi бiр әсер бередi.

Диэлектриктердi екi түрге ажыратады: полярлық емес және полярлық.

Полярлық емес диэлектриктер молекулаларында және атомдарында оң және терiс зарядтардың таралу центрлерi сәйкес келедi.

Полярлы (полюсті) диэлектриктерде оң және теріс зарядтардың таралу центрі бір-біріне сәйкес келмейді, өріс «дайын дипольдерді бағдарлайды».

Полярлық диэлектриктер молекулаларында оң және терiс зарядтардың центрлерi сәйкес келмейдi. Мысалға, ас тұзының NaCl пайда болуы кезiнде, жетi валенттiк электрондары бар хлор атомы натрий атомының бiр валенттiк электронын iлестiредi. Өз ядросымен әлсiз байланысқан. Нейтраль атомдардың әрқайсысы таңбалары қарама-қарсы екi ионнан тұратын жүйеге айналады.

Полярсыз (полюссіз) диэлектриктерде оң және теріс зарядтардың таралу центрі сәйкес келеді (дәл келеді). Өріс молекулаларды дипольдерге айналдырып, осі өріс бойымен бағытталатындай етіп таратады.

- диполь моменті

- күштер

- дипольді күш сызықтары бойымен бұратын күш моменті

Полярлық диэлектриктерге спирт, су және басқа заттар жатады.

Диэлектриктiң iшкi электр өрiсiне орынауыстыру кезiнде поляризация процесi жүредi. Поляризация деп диэлектриктiң оң жәнен терiс байланысқан зарядтарының қарама-қарсы бағыттарда араласуын айтады.

Полярлық диэлектриктiң поляризациясы. Iшкi электр өрiсiне енгiзген кезде полярлық диэлектриктiң әрбiр диполiне модульдары бойынша бiрдей және бағыттары бойынша қарама-қарсы екi күш әсер ете бастайды. Олар, өрiс күш сызықтары бойымен бағытталған ось бойынша бұрайтын, күш моментiн жасайды. Бұл жағдайда дипольдiң оң шетi электр өрiсi бағытына, ал терiс жағы – керi бағытта ойысады. Дипольдiк молекулалардың қатаң бағытталуына олардың жылулық қозғалысы кедергi жасайды. Сондықтан өрiстiң әсерiнен электрлiк дипольдердiң бағытталуы байқалады. Диэлектрик бетiнде байланысқан заряд туындайды. Диэлектрик iшiнде дипольдердiң оң және терiс заряды бiр-бiрiн теңгередi және орташа байланысқан заряд бұрынғыдай нөлге тең.

Полярлық емес диэлектриктiң поляризациясы. Iшкi электр өрiсiне орналасқан полярлық емес диэлектрикте молекулалардың оң және терiс зарядтардың бiр-бiрiне қатысты араласуы өтедi. Оң және терiс зарядтардың центрлерiнiң таралуы сәйкес келмейдi (беттеспейдi). Бұндай деформацияланған молекулаларды осi өрiс бойымен бағытталған электрлiк диполь ретiнде қарастыруға болады. Диэлектрик бетiнде полярлық диэлектриктi поляризациялау кезiндегiдей байланысқан зарядтар бола бастайды.