Organlarni elektrlashtirish

Elektrlashtirish- organizm tomonidan elektr zaryadining to'planishi hodisasi. Elektrlashtirishda har doim kamida ikkita organ ishtirok etadi. Jismlar o'rtasida hodisa sodir bo'lishi uchun yaqin aloqa zarur. Ba'zan bunday aloqaga jismlar orasidagi ishqalanish tufayli erishiladi, bu esa ishqalanish zarurati yoki jismlarni elektrlashtirish bo'yicha ish haqida noto'g'ri fikrga olib keladi. Elektrlanish hodisasi erkin zaryadlarning (elektronlarning) harakati orqali tushuntiriladi.

Elektrlashtirishning bir necha yo'li mavjud.

1. Ishqalanish orqali elektrlashtirish. Bunda avval har xil moddalardan yasalgan ikkita zaryadlanmagan jismlar ishlatiladi. Elektrlashtirish jarayonida zaryad ikkala jism tomonidan to'planadi, biri musbat, ikkinchisi salbiy va mutlaq qiymati bo'yicha birinchi jismning zaryadiga teng (zaryadning saqlanish qonuni). Molekulyar-kinetik nazariya nuqtai nazaridan, ishqalanish natijasida elektrlashtirilganda, o'zaro ta'siri kuchliroq bo'lgan modda ikkinchi moddadan elektronlarni ushlab, manfiy zaryadni to'playdi.

2. Kontakt orqali elektrlashtirish. Bunday holda, bir nechta organlar ishtirok etishi mumkin, ularning moddalari o'tkazishga qodir elektr zaryadlari. Aloqa qilishdan oldin bir yoki bir nechta jismlar elektr zaryadiga ega edi. Kontaktdan keyin zaryadlar jismlarning elektr quvvatiga mutanosib ravishda qayta taqsimlanadi.

3. Elektrostatik induksiya orqali elektrlashtirish ("Elektr maydonidagi o'tkazgichlar" bo'limiga qarang).

To'lovlarning o'zaro ta'siri. Ikki turdagi zaryad

Elektr zaryadi- asosiy skaler jismoniy miqdor, bu intensivlikni belgilaydi elektromagnit o'zaro ta'sirlar. Jismning boshqa jismlar bilan o'zaro ta'sirida elektr yoki magnit tabiatli kuchlar aniqlansa, u elektr zaryadiga ega deyiladi. Elektr zaryadining birligi tok kuchining birligi orqali kiritiladi.

[q] = Cl = A∙s.

1 cl- bu 1 soniyada 1 A oqim kuchida o'tkazgichning kesimidan o'tadigan zaryad.

Eksperimental ravishda olingan elektr zaryadining xususiyatlarini ko'rib chiqing.

1. Elektr zaryadlarining ikki turi mavjud. ijobiy shisha tayoqning zaryadi deb ataladi, u ipak bilan ishqalanish orqali elektrlashtirilganda qabul qiladi. Ijobiy zaryad - bu tanadagi elektronlarning etishmasligi. salbiy jun (mo'yna) bilan ishqalanish natijasida elektrlashtirilganda olingan ebonit tayoqning zaryadi deb ataladi. manfiy zaryad tanadagi elektronlarning ortiqcha miqdoridir.

2. Xuddi shu nomdagi zaryadlar qaytaradi, qarama-qarshi zaryadlar tortadi. Nuqtaviy zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchlari ularni tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltiriladi. O'zaro ta'sirning kattaligi Kulon qonunida tasvirlangan.

3. Elektr zaryadining bo'linuvchanligi chegarasi mavjud. Boshlang'ich tananing minimal (bo'linmas) elektr zaryadi deb ataladi. Ijobiy elementar zaryadga ega bo'lgan elementar zarra proton, manfiy - elektron. Ma'nosi elementar zaryad asosiy fizik konstanta hisoblanadi: e= 1,6∙10 –19 S.

Elektr zaryadi diskretdir: | q| = Yo'q.

Elektr zaryadi saqlanish xususiyatiga ega.

to'lovlarni aniqlash uchun ishlatiladi. elektroskop.

Elektr zaryadining saqlanish qonuni

Elektr zaryadining asosiy xususiyatlaridan biri uni saqlash qobiliyatidir. Elektr zaryadining saqlanish qonuni: elektr izolyatsiyalangan tizimda ushbu tizimga kiritilgan barcha jismlarning elektr zaryadlarining algebraik yig'indisi doimiy bo'lib qoladi.

elektr bilan izolyatsiya qilingan tizim - chegarasi orqali hech qanday yo'nalishda zaryad o'tkazilmaydigan tizim.

Coulomb qonuni

Elektr zaryadlarining o'zaro ta'sir qilish qonuni 18-asrning ikkinchi yarmida fransuz fizigi K. Kulon tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi. Qonun quyidagicha tuzilgan: ikkita qo'zg'almas nuqtali zaryadning o'zaro ta'sir kuchi moduli ushbu zaryadlarning modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir.

Vakuum va havo uchun Kulon qonuni quyidagicha yoziladi:

qayerda k birliklar tizimini tanlashga qarab, mutanosiblik koeffitsienti hisoblanadi. SIda

qayerda – elektr doimiysi.

Cheksiz bir hil va izotrop dielektrik muhit uchun Kulon qonuni quyidagi shaklga ega:

bu yerda e - zaryadlar joylashgan muhitning o'tkazuvchanligi.

Kulon qonuni amal qiladi ball to'lovlari- o'lchamlari ko'rib chiqilayotgan tizimning boshqa o'lchamlaridan ancha kichik bo'lgan zaryadlangan jismlar. Agar ushbu masala sharoitida zaryadlangan jismni nuqtaviy zaryad deb hisoblash mumkin bo'lmasa, u nuqtaviy zaryadlar to'plami sifatida qaraladi. Bunday jismning boshqa jismga ta'sir qiladigan kuchi kuchlarning superpozitsiyasi printsipiga ko'ra aniqlanadi.

Harakat elektr maydoni elektr zaryadlari uchun

Elektr zaryadlarining o'zaro ta'sirini tavsiflash XIX boshi asrda ingliz fizigi M. Faraday elektr maydoni tushunchasidan foydalanishni taklif qildi.

Elektr maydoni- bir zaryadning boshqasiga ta'sirida vositachilik qiluvchi va bu harakatni cheklangan tezlikda uzatuvchi moddiy muhit.

Faraday g'oyasi: har qanday elektr zaryadi uni o'rab turgan butun fazoda moddiy ob'ektni yaratadi - elektr maydoni, deb ataladigan qandaydir kuch bilan boshqa elektr zaryadlariga ta'sir qiladi elektr quvvati , va uni yaratgan zaryaddan masofa bilan kamayadi.

Zaryad atrofdagi makonni maxsus bilan ta'minlaydi jismoniy xususiyatlar, ularning asosiysi bu bo'shliqqa joylashtirilgan har qanday zaryadga elektr kuchi bilan ta'sir qilishdir.

Statsionar elektr zaryadlari tomonidan yaratilgan maydon vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi va deyiladi elektrostatik.

Elektr maydonlari odatda grafik sifatida tasvirlangan kuch chiziqlari- har qanday nuqtada bu nuqtadagi kuchlanish vektorining yo'nalishi bilan mos keladigan chiziqlar, tangenslar. Elektr maydonlarining grafik tasviri quyidagi qoidalarga muvofiq berilgan:

1) kuch chiziqlari elektr maydonlari musbat zaryadlardan boshlanadi va manfiy zaryadlarda tugaydi;

2) kuch chiziqlari kesishmaydi;

3) chiziq zichligi maydonning ma'lum bir joyidagi intensivlik vektorining kattaligiga proportsionaldir.

Raqamlar bir nechta misollarni ko'rsatadi. grafik tasvir dalalar.

Elektrostatik maydon, agar uning intensivligi vaqt o'tishi bilan o'zgarmasa, statsionar (doimiy) hisoblanadi. Statsionar elektrostatik maydonlar statsionar elektr zaryadlari tomonidan yaratiladi.

Elektrostatik maydon, agar uning intensivlik vektori maydonning barcha nuqtalarida bir xil bo'lsa, bir hil, agar turli nuqtalarda intensivlik vektori farq qilsa, maydon bir jinsli emas. Yagona elektrostatik maydonlar, masalan, bir tekis zaryadlangan so'nggi tekislikning elektrostatik maydonlari va uning plitalari chetidan uzoqda joylashgan tekis kondansatör.

Elektrostatik maydonning asosiy xususiyatlaridan biri shundaki, zaryadni maydonning bir nuqtasidan ikkinchisiga o'tkazishda elektrostatik maydon kuchlarining ishi harakat traektoriyasiga bog'liq emas, balki faqat uning pozitsiyasi bilan belgilanadi. boshlang'ich va oxirgi nuqtalar va zaryadning kattaligi. Binobarin, zaryadni har qanday yopiq traektoriya bo'ylab harakatlantirganda elektrostatik maydon kuchlarining ishi nolga teng. kuch maydonlari, bu xususiyatga ega bo'lganlar potentsial yoki konservativ deb ataladi. Ya'ni, elektrostatik maydon potentsial maydon bo'lib, uning energiya xarakteristikasi intensivlik vektori bilan bog'liq elektrostatik potentsialdir. E nisbat:

E = -gradj.

Elektrostatik maydonning grafik tasviri uchun kuch chiziqlari (kuchlanish chiziqlari) qo'llaniladi - xayoliy chiziqlar, ularning tangenslari maydonning har bir nuqtasida intensivlik vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Elektrostatik maydonlar uchun superpozitsiya printsipi kuzatiladi. Har bir elektr zaryadi boshqa elektr zaryadlarining mavjudligidan qat'iy nazar, kosmosda elektr maydonini hosil qiladi. Zaryadlar tizimi tomonidan hosil qilingan maydonning kuchi, har bir zaryad tomonidan ma'lum bir nuqtada yaratilgan maydonlar kuchining geometrik yig'indisiga teng.

Atrofdagi fazodagi har qanday zaryad elektrostatik maydon hosil qiladi. Har qanday nuqtada maydonni aniqlash uchun kuzatish nuqtasiga nuqta sinov zaryadini qo'yish kerak - o'rganilayotgan maydonni buzmaydigan zaryad (maydon hosil qiluvchi zaryadlarning qayta taqsimlanishiga olib kelmaydi).

Yakka nuqta zaryadi tomonidan yaratilgan maydon q, sharsimon simmetrikdir. Kulon qonunidan foydalangan holda vakuumdagi yakka nuqtali zaryadning intensivlik moduli quyidagicha ifodalanishi mumkin:

E \u003d q / 4pe taxminan r 2.

Bu erda e o - elektr doimiysi, \u003d 8,85. 10-12 f/m.

Oʻzi yaratgan burilish balanslari (qarang Kulon balanslari) yordamida oʻrnatilgan Kulon qonuni elektrostatik maydonni tavsiflovchi asosiy qonunlardan biridir. Bu zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi va ular orasidagi masofa o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatadi: vakuumdagi ikki nuqta harakatsiz zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'sir kuchi zaryadlar modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va zaryadlarning kvadratiga teskari proportsionaldir. ular orasidagi masofa.

Bu kuch Kulon, maydon esa Kulon deb ataladi. Kulon maydonida vektorning yo'nalishi zaryad Q belgisiga bog'liq: agar Q > 0 bo'lsa, u holda vektor zaryaddan radius bo'ylab yo'naltiriladi, agar Q bo'lsa? marta (? - muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi) vakuumdagidan kamroq.

eksperimental qonun bilan belgilanadi Kulon va superpozitsiya printsipi vakuumda berilgan zaryadlar tizimining elektrostatik maydonini to'liq tasvirlash imkonini beradi. Biroq, elektrostatik maydonning xossalari nuqtaviy zaryadning Kulon maydoni tushunchasiga murojaat qilmasdan, boshqacha, umumiyroq shaklda ifodalanishi mumkin. Elektr maydonini Gauss teoremasi bo'yicha hisoblash mumkin bo'lgan elektr maydon kuchi vektorining oqim qiymati bilan tavsiflash mumkin. Gauss teoremasi yopiq sirt orqali elektr maydon kuchi oqimi va bu sirt ichidagi zaryad o'rtasidagi munosabatni o'rnatadi. Intensivlik oqimi ma'lum bir hudud yuzasida maydonning taqsimlanishiga bog'liq va bu sirt ichidagi elektr zaryadiga proportsionaldir.

Agar izolyatsiyalangan o'tkazgich elektr maydoniga joylashtirilsa, u holda bepul to'lovlarda q o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch bo'ladi. Natijada, o'tkazgichda erkin zaryadlarning qisqa muddatli harakati sodir bo'ladi. Bu jarayon o'tkazgich yuzasida paydo bo'lgan zaryadlarning o'z elektr maydoni tashqi maydonni to'liq qoplaganda, ya'ni zaryadlarning muvozanat taqsimoti o'rnatilganda tugaydi, bunda o'tkazgich ichidagi elektrostatik maydon yo'qoladi: umuman. o'tkazgich ichidagi nuqtalar E= 0, ya'ni maydon yo'q. Supero'tkazuvchilar sirtiga yaqin joylashgan elektrostatik maydonning kuch chiziqlari sirtga perpendikulyar. Agar bunday bo'lmasa, unda maydon kuchining tarkibiy qismi bo'lar edi, oqim o'tkazgich yuzasi bo'ylab va sirt ustida oqadi. Zaryadlar faqat o'tkazgich yuzasida joylashgan, o'tkazgich yuzasidagi barcha nuqtalar bir xil potentsial qiymatga ega. Supero'tkazuvchilar yuzasi ekvipotensial sirtdir. Agar o'tkazgichda bo'shliq mavjud bo'lsa, unda undagi elektr maydoni ham nolga teng; elektr qurilmalarning elektrostatik himoyasi bunga asoslanadi.

Agar dielektrik elektrostatik maydonga joylashtirilsa, unda polarizatsiya jarayoni sodir bo'ladi - dipol yo'nalishi jarayoni yoki elektr maydoni ta'sirida maydon bo'ylab yo'naltirilgan dipollarning paydo bo'lishi. Bir hil dielektrikda elektrostatik maydon qutblanish tufayli yuzaga keladi (qarang. Dielektriklarning qutblanishi ) ichida kamayadi bir marta.

SIda, Kulon qonunida proportsionallik koeffitsienti

k \u003d 9 10 9 N m 2 / C 2.

Coulomb qonuniga ko'ra, ikkinchi nuqta zaryadi Har biri 1 C, vakuumda bir-biridan 1 m masofada joylashgan, kuch bilan o'zaro ta'sir qiladi F= 9·10 9 H, taxminan Misr piramidalarining og'irligiga teng. Ushbu hisob-kitobdan ko'rinib turibdiki, kulon juda katta zaryad birligidir. Shuning uchun amalda odatda submultiple kulon birliklari qo'llaniladi.

Oldin ko'rib chiqilgan Kulon qonuni vakuumdagi nuqta elektr zaryadlarining o'zaro ta'sirining miqdoriy va sifat xususiyatlarini belgilaydi. Biroq, bu qonun juda ham javob bermaydi muhim savol zaryadlarning o'zaro ta'siri mexanizmi haqida, ya'ni. bunda bir zaryadning harakati boshqasiga o'tadi. Bu savolga javob izlash ingliz fizigini boshlab berdi M. Faraday elektr maydonining mavjudligi haqidagi gipotezaga, uning haqiqiyligi keyingi tadqiqotlar bilan to'liq tasdiqlangan. Faraday g'oyasiga ko'ra, elektr zaryadlari bir-biriga bevosita ta'sir qilmaydi. Ularning har biri atrofdagi fazoda elektr maydonini hosil qiladi. Bir zaryadning maydoni boshqa zaryadga ta'sir qiladi va aksincha.

Yuqoridagilarning barchasi bizga quyidagi ta'rifni berishga imkon beradi:

elektr maydoni - bu elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri amalga oshiriladigan maxsus turdagi materiya.

Elektr maydonining xususiyatlari

Elektr maydoni moliyaviy jihatdan, ya'ni. bizning bilimimizdan mustaqil ravishda mavjud.

Elektr zaryadi natijasida hosil bo'ladi: har qanday zaryadlangan jism atrofida elektr maydoni mavjud.

Statsionar elektr zaryadlari tomonidan yaratilgan maydon deyiladi elektrostatik .

Elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydon tomonidan ham yaratilishi mumkin. Bunday elektr maydoni deyiladi girdob .

Elektr maydoni tomonidan tarqatilgan bilan kosmosda yakuniy tezlik yorug'likning vakuumdagi tezligiga teng.

Elektr maydonining elektr zaryadlarga ta'siri

Elektr maydoni sifatida qarash mumkin matematik model miqdorning qiymatini tavsiflash kuchlanish kosmosning ma'lum bir nuqtasida elektr maydoni.

Elektr maydoni - bu tarkibiy qismlaridan biri birlashtirilgan elektromagnit maydon va elektromagnit o'zaro ta'sirning namoyon bo'lishi

Kirish kerak maydonning miqdoriy xususiyatlari. Shundan so'ng, elektr maydonlarini bir-biri bilan taqqoslash va ularning xususiyatlarini o'rganishni davom ettirish mumkin.

Elektr maydonini o'rganish uchun biz foydalanamiz sinov to'lovi: ostida sinov to'lovi biz o'rganilayotgan elektr maydonini o'zgartirmaydigan ijobiy nuqta zaryadini tushunamiz .

Elektr maydoni q 0 nuqtaviy zaryad bilan yaratilsin. Agar bu maydonga sinov zaryadi q 1 kiritilsa, u holda unga kuch ta'sir qiladi.

Eslatma Bu mavzuda biz ikkita zaryaddan foydalanamiz: elektr maydonining manbai q 0 va sinov zaryadi q 1. Elektr maydoni faqat sinov zaryadiga ta'sir qiladi q 1 va uning manbaiga ta'sir qila olmaydi, ya'ni. q 0 zaryadida.

Kulon qonuniga ko'ra, bu kuch q 1 zaryadga proportsionaldir:

.

Shuning uchun, maydonning ma'lum bir nuqtasida joylashgan q 1 zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchning maydonning istalgan nuqtasida ushbu zaryadga nisbati:

qo'yilgan zaryadga bog'liq emas q 1 va maydonning xarakteristikasi sifatida qaralishi mumkin. Bu quvvat xususiyati maydonlar deyiladi elektr maydon kuchi .

Kuch kabi maydon kuchi vektor miqdori bo'lib, u harf bilan belgilanadi.

Maydon kuchi nuqtaviy zaryadga ta'sir qiladigan kuchning ushbu zaryadga nisbatiga teng.

3.01. Elektr zaryadiga elektr maydoni ta'sir qiladigan kuchning ushbu zaryadning qiymatiga nisbati qanday fizik miqdor bilan belgilanadi?

G.) elektr quvvati.

3.02. Elektr maydoni harakatlanayotganda bajargan ish nisbati qanday nomlanadi musbat zaryad, to'lov qiymatiga?
LEKIN.) potentsial energiya elektr maydoni;

B.) elektr maydon kuchi;
DA.) elektr kuchlanish;

G.) elektr quvvati.

3.03. Elektr maydoni kuchlanish vektorining yo'nalishi sifatida qanday yo'nalish olinadi?
A.) musbat nuqtaviy zaryadga ta'sir etuvchi kuch vektorining yo'nalishi;
B.) manfiy nuqta zaryadiga ta'sir etuvchi kuch vektorining yo'nalishi;
B.) musbat nuqtaviy zaryadning tezlik vektorining yo'nalishi;
D.) manfiy nuqtali zaryadning tezlik vektorining yo'nalishi.

3.04. Quyidagi matematik belgilarning qaysi biri zaryadlangan kondensatorning energiyasini aniqlaydi?

LEKIN.); B.)

; DA.)

; G.)

.

03.05. Ijobiy zaryadlangan jismda elektronlarning ortiqcha yoki etishmasligi bormi?

A.) elektronlarning ko'pligi; B.) elektronlarning etishmasligi;

B.) protonlarning ortiqchaligi; G.) protonlarning etishmasligi.

3.06. Vakuum uchun Kulon qonunining formulasi SIda qanday ko'rinishga ega?
LEKIN.)

; B.)

; DA.)

; G.)

.

3.07. Vektorning yo'nalishi qanday maydonning A nuqtasida, agar maydon musbat zaryad tomonidan yaratilgan bo'lsa q (12-rasmga qarang)?

A.) o‘ngga;
B.) chapga;
B.) yuqoriga;
G.) pastga.

3.08. Kuch chiziqlari kesishishi mumkinmi?

A.) mumkin; B.) mumkin emas; B.) Bu maydonning konfiguratsiyasiga bog'liq.

3.09. Zaryadlanmagan metall korpus (13-rasm) musbat zaryadning elektr maydoniga kiritiladi va keyin 1 va 2 qismlarga bo'linadi. Tananing ikkala qismida qanday elektr zaryadlari bor?

A.) 1 - manfiy zaryadlangan, 2 - musbat;
B.) 1 - musbat zaryadlangan, 2 - manfiy;
C.) 1 va 2 musbat zaryadlangan;
D.) 1 va 2 manfiy zaryadlangan.

3.10. Kondensatorning sig'imi uning plitalaridagi zaryadga bog'liqmi?
A.) ha, to‘g‘ridan-to‘g‘ri mutanosib ravishda;

B.) ha, teskari proporsional;

B) mustaqil.

3.11. Zaryaddan o'rganilayotgan nuqtagacha bo'lgan masofa 2 marta qisqarganda va zaryad 2 marta ko'payganida nuqtaviy zaryadning elektr maydonining kuchlanishi mutlaq qiymatda qanday o'zgaradi?

B.) 8 marta ortadi; D.) 8 marta kamayadi; D) o'zgarmaydi.

3.12. Zaryadni A nuqtadan B nuqtaga va C nuqtaga o'tkazishda zaryad +q tomonidan yaratilgan maydon ishining qiymatlarini solishtiring (14-rasm).

A.) A AB > A AC;
B.) A AB C.) A AB \u003d A AC;
D.) A AB \u003d A AC \u003d 0.

3.13. Masofani o'zgartirmasdan, kondensator plitalari orasidagi bo'shliqqa shisha qo'yilsa, tekis kondensatorning sig'imi necha marta o'zgaradi.

Parafin o'rniga =7 = 2?

A.) 3,5 barobar ortadi; B.) 3,5 barobar kamayadi; B) o'zgarmaydi.

3.14. Kondensatorning zaryadi ikki baravar oshirildi. Kondensatorning energiyasi necha marta o'zgargan?

A.) 2 barobar ortadi; B.) 2 marta kamayadi;

B.) 4 barobar ortadi; G.) 4 marta kamayadi; D) o'zgarmaydi.

3.15. Kondensator 5 mkC zaryad bilan zaryadlanganda, kondensatorning energiyasi 0,01 J bo'lib chiqdi. Kondensator plitalaridagi kuchlanishni aniqlang.
A.) 2 kV; B.) 0,1 ∙ 10 -8 V; B.) 4 kV; D.) 0,2 mkV.

3.16. 2 nC lik zaryadni potensiali 20 V nuqtadan 10 V potentsialli nuqtaga ko'chirishda elektrostatik maydon kuchlari qanday ishni bajaradi?
A.) 20 J; B.) 40 J; B.) 2 ∙ 10 -8 J; G.) 2 ∙ 10 -10 J.

3.17. R masofada joylashgan ikkita nuqta elektr zaryadlari vakuumda 20 N kuch bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi bir xil R masofada qanday o'zgaradi
o'tkazuvchanlik e = 2 bo'lgan muhit?
A.) 40 N; B.) 10 N; B.) 5 N; D) o'zgarmaydi.

3.18. Elektr maydoni q zaryadidan hosil bo'ladi. Zaryaddan 0,1 m masofada joylashgan A nuqtada maydon kuchi 1800 V/m ni tashkil qiladi. To'lov miqdorini aniqlang.
A.) 0,5 nC; B.) 2 ∙ 10 9 C; B.) 18 C; D.) 2 nC.

3.19. Vakuumdagi bir xil nomdagi ikkita zaryadlangan jism 1 N kuch bilan o'zaro ta'sir qiladi.Agar ular orasidagi masofa 4 marta oshirilsa, ularning o'zaro ta'sir kuchi qanday bo'ladi?

A.) 0,5 N; B.) 0,25 N; B.) 2 N; G.) 4 N.

3.20. Suyuq muhitga joylashtirilgan nuqtaviy zaryad zaryaddan 0,4 m masofada joylashgan nuqtada 15 V potentsial hosil qiladi.Zaryad 5 nC. Muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi nimaga teng?
A.) 1,8; B) 18; B.) 75; G.) 7,5; D.) 1.3.

3.21. Elektr maydoni +q 1 va -q 2 zaryadlar tomonidan yaratiladi va birinchi zaryad mutlaq qiymatda ikkinchisidan kattaroqdir. +q 1 va -q 2 zaryadlar orasiga C nuqtada joylashtirilgan +q 3 zaryadga ta'sir etuvchi natijaviy kuchning yo'nalishini toping (15-rasmga qarang).

A.) o‘ngga;
B.) chapga;
B.) yuqoriga;
G.) pastga.

3.22. Havo kondensatorining gorizontal plitalari orasiga 100 V kuchlanish qo'llaniladi.Kondensator plitalari orasida 10 mg og'irlikdagi zaryadlangan chang zarrasi harakatsiz osilib turadi. Nima zaryad hisoblanadi plitalar orasidagi masofa 50 mm bo'lsa, chang zarralari?
A.) 50 mC; B.) 50 nC; C.) 50 mC; D.) 0,02 nC.

3.23. Nima kinetik energiya zaryadlangan zarracha elektr maydonida 100 V potentsiallar farqidan o'tib, oladi.Zarraning zaryadi 2 mkC. Dastlabki tezlik nolga teng.

A.) 10-4 J; B.) 200 J; C.) 2 ∙ 10 -4 J.

3.24. Kvadratning markazida joylashgan q zaryadiga ta'sir qiluvchi natijaviy kuchning moduli qanday bo'ladi, agar zaryadlar rasmda ko'rsatilgan bo'lsa. 16?

LEKIN.)

; B.)

;

B.) 0; G.)

.

3.25. Massasi m va zaryadi q 1 boʻlgan kichik sharcha havoda ipak ipga osilgan. Agar shar ostiga undan R masofada ma'lum q 2 zaryad qo'yilsa, ipning taranglik kuchi 2 marta kamayadi. Zaryad miqdorini aniqlang q 2 .
LEKIN.)

; B.)

; DA.)

; G.)

.

3.26. 1 ∙ 10 -7 C nuqtali zaryad vakuumga, 3 ∙ 10 -7 C nuqtaviy zaryad esa qandaydir suyuqlikka joylashtiriladi. Zaryadlardan teng masofada joylashgan nuqtalarda maydon kuchlari bir xil. Aniqlash o'tkazuvchanlik suyuqliklar.
A.) 9; B.) 1/9; AT 3; G.) 1/3.

3.27. Massasi 1 g, zaryadi 9,8 ∙ 10 -8 C bo'lgan shar yupqa ipak ipga havoda osilgan. Qarama-qarshi ishorali zaryadli ikkinchi shar birinchi shardan 3 sm masofada joylashtirilsa, ip vertikal bilan 45 0 ga teng. Uning zaryadini aniqlang.
A.) 9 ∙ 10 -17 S; B.) 9 ∙ 10 -15 S; B.) 9 ∙ 10 -12 S; G.) 10 -8 Cl.

3.28. Maydon 10 -8 C zaryad bilan yaratilgan. Protonni zaryaddan 16 sm masofada joylashgan nuqtadan undan 20 sm masofaga ko'chirishda kuchlar qanday ishni bajaradi?
A.) 2 ∙ 10 -18 J; B.) 18 ∙ 10 -18 J; B.) 2 ∙ 10 -16 J; G.) 2 ∙ 10 -27 J.

3.29. Plitalar orasidagi potentsial farq 100 V. Plitalardan biri erga ulangan (17-rasmga qarang). A, B, C, D, E, K nuqtalarining potensialini aniqlang.

3.30. 20 pF quvvatga ega tekis havo kondansatörü 100 V potentsial farqiga zaryadlangan va manbadan uzilgan. Kondensator plitalari orasidagi masofani ikki baravar oshirish uchun qanday ishlarni bajarish kerak?
A.) 2 ∙ 10 -7 J; B.) 0,5 ∙ 10 -7 J; C.) 10-7 J.

To'g'ri javoblar kalitlari

Masofadagi harakat (uzoq masofa)

Elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri tushunchasi ko'rib chiqiladi, bu zaryadlarning o'zaro ta'sirini aniq tushuntiradi. Xuddi shu belgili zaryadlar qaytaradi, qarama-qarshi belgili zaryadlar esa tortadi. Kulon qonuni ikkita nuqtaviy zaryad uchun amal qiladi, agar yaqin boshqa zaryadlar bo'lmasa yoki ularning qiymati arzimas bo'lsa, ya'ni, xuddi ikkita ta'sir qiluvchi nuqta zaryadlari mavjud. Agar zaryadlar harakatda bo'lsa, nuqta zaryadlari bo'lmasa yoki bu zaryadlar boshqa zaryadlarning elektr maydonida harakat qilsa, Kulon qonuni formulasini qo'llash mumkin emas.

Zaryadlarning o'zaro ta'sirining elektr kuchi kontaktsiz harakat sifatida tavsiflanadi, boshqacha aytganda, uzoq masofali harakat, ya'ni masofadagi harakat mavjud. Bunday uzoq masofali harakatni tasvirlash uchun elektr maydon tushunchasini kiritish va undan masofadagi harakatni tushuntirish uchun foydalanish qulay.

Elektr maydoni tushunchasi ifodalangan matematik til matematik ifodalar va atamalarda.

Elektr kuchlari kontaktsizdir

Kuch tushunchasi Nyutonning uchta qonunida belgilab berilgan fizikadagi kuch tushunchasi (vakoli). Ikki toifadagi kuchlar mavjud: aloqa kuchlari va kontaktsiz kuchlar. Gravitatsion va elektr kuchlari aloqa qilmaydi va ular haqida gapiriladi faol kuchlar Oh.

Gravitatsion kuchlar uzoq masofali kuchlar bo'lib, ular bir-biridan ma'lum masofada bo'lsa ham, ikki jism o'rtasida harakat qiladi. Tepalikdan erkin dumalab tushayotgan mashina, Yer boshqasini tortganda uzoq masofali kuchlarga misol bo'la oladi jismoniy tana- avtomobil. Agar siz artilleriya qurolidan raketa uchirsangiz, u parabolik traektoriya bo'ylab harakatlanadi. Snaryadning parvozi paytida u Yer bilan va hatto uning yuzasi bilan aloqa qilmaydi, bu ular o'rtasida aloqa yo'qligini ko'rsatadi. Yer va uchuvchi snaryadning tortishish kuchlarining kontaktsiz ta'siri. Elektr zaryadlari bunday uzoq masofali o'zaro ta'sirga o'xshaydi. Ushbu o'zaro ta'sirni foydalanish qulay tarzda tasvirlash mumkin matematik tasvirlash maydonlar (elektr, tortishish).

Elektr maydoni tushunchasi

Masalan, bir gektar maydonga ega haqiqiy dalani tasavvur qiling. Bug'doy bilan ekilgan bo'lsin. Aytaylik, siz bug'doy donining har bir donasi bu maydonning qayerda joylashganini va uning massasi qanday ekanligini o'rganmoqchi edingiz. Buning uchun siz bir varaq qog'oz olishingiz va ushbu maydonning maydonini masshtabda chizishingiz kerak, avval X va Y koordinata o'qlarini chizishingiz kerak. Shunday qilib, siz jadval kabi koordinatalar panjarasini olasiz, bu yerda har bir katakning X va Y qiymatlari ko‘rinishidagi o‘z manzili bo‘ladi, deylik, siz ushbu maydondagi har bir donani topib, uni torting va natijani shu joyga mos keladigan katakchaga yozing. Haqiqiy bug'doy maydonini to'liq o'rganish natijasida siz qog'oz varag'ida uning har bir donning massa qiymatlari ko'rinishidagi mavhum matematik tasvirini olasiz. Xuddi shu tarzda, siz haqiqiy maydonning har bir joyida harorat, namlik va boshqa jismoniy parametrlarni tekshirishingiz va natijalarni elektron jadvalga kiritishingiz mumkin. Bu sohaning matematik mavhum tasviri.

Turli xil jismoniy miqdorlar va xususiyatlar mavjud bo'lib, ularni ikki turga bo'lish mumkin. Bular skalyar, ya'ni harorat, namlik, massa, zichlik kabi yo'nalishi bo'lmagan kattaliklar va vektor fizik kattaliklar bo'lib, ular skalyarlardan farqli o'laroq, nafaqat hajmi (soni), balki yo'nalishi bilan ham tavsiflanadi. Kuch kabi jismoniy miqdor vektor kattalikdir, ya'ni u nafaqat o'lchamga (shuningdek, skalyarlarga), balki yo'nalishga ham ega. Yo'nalishni qanday hisobga olish kerak? Uni qanday o'lchash mumkin? Harorat, namlik va bosim chiziq shaklida shkalaga ega (bir koordinata o'qi). Bu skalerlarni o'lchashning bir usuli. Tekislikdagi vektor kattaliklari uchun ikkita koordinata o'qi, fazoda esa uchta koordinata o'qi kerak bo'ladi. Vektor kattaliklarining yo'nalishini aniqlash va o'lchash uchun vektorning boshiga nisbatan burilish burchagi qiymatidan foydalaniladi. Vektorni yozish uchun qutb koordinatalaridan foydalanish eng qulaydir, lekin odatiy Dekart koordinatalari bilan ishlash juda mumkin.

Yuqoridagi bug'doy dalasi misolida don massasini o'lchashda skalyar miqdor, massa uchun matematik belgi yaratildi. Bunday belgini skalyar matematik maydon deb atash mumkin. Kosmosda uzoq masofada, ya'ni kontaktsiz ta'sir etuvchi elektr kuchlarini shu tarzda tasvirlash uchun vektor matematik yozuvidan foydalanish kerak. Ushbu vektor yozuvi faqat elektr maydoni deb ataladigan narsani ifodalaydi. Vektor maydoni skalyardan ko'proq murakkabligi va chuqurroq tushunishi bilan farq qiladi, chunki harakat yo'nalishini hisobga olish kerak. jismoniy kuch ularning kattaligiga qo'shimcha ravishda (skaler).

Shuni esda tutish kerakki, qog'ozdagi yozuv, maydonning shaklda tasvirlanishi shunchaki rekorddir va haqiqatda kosmosda bunday kuch chiziqlari yo'q. Har bir yozuvning orqasida maydonning tasviri asl nusxasi, ya’ni kuchlarning fazodagi real ta’siri, potentsial yoki haqiqiy harakatda bo‘ladi. Aytishimiz mumkinki, elektr maydonini raqamlar va chiziqlar, ranglar va boshqalar shaklida yozib olish. - bu ta'sir qiluvchi kuchlarning manbalari elektr zaryadlari bo'lgan tekshirilayotgan fazoning fotosurati. Bunday "fotosurat" ni maxsus turdagi materiya deb atash mumkin emas, lekin butun makon maydonlar bilan to'ldirilganligini ta'kidlash mumkin, ularning manbalari uzoq masofali kuchlardir. Kuchning manbai birlamchi va vektorning matematik yozuvi yoki skalyar maydon ikkinchi darajali. Quvvat manbai haqiqiy, yozuv esa shunchaki "fotosurat", asl nusxaning tasviri.

Elektr maydoni tasviri

Elektr zaryadlari kuchlarining ta'sirini qayd etish, ma'lumot shaklida taqdim etish uchun kosmosda ikki turdagi kuch chiziqlari shaklida tasvirlangan matematik vektor maydoni qo'llaniladi. Chiziqlarning bir turi ekvipotentsial, ya'ni shakllangan teng qiymatlar potentsial (kuchlanish) va boshqa turdagi chiziqlar kuch deb ataladi. Ushbu kuch chiziqlari ekvipotentsial chiziqlarni kesib o'tadi va kosmosdagi nuqtalardagi kuchlarning qiymati uchun shkala hisoblanadi. Elektr maydonining rasmini qurish uchun elektr maydon kuchining qiymatini hisoblash qo'llaniladi. Elektr maydonini tasvirlash orqali zaryadlarning o'zaro ta'sirini tasvirlash uchun intensivlik qiymati asosiy hisoblanadi.