үшінші бастамасыментолықтырылған (Нернст-Планк теоремасы): тепе-тең күйдегі барлық денелердің энтропиясы жүйенің температурасы абсолют нөлге жақындағанда нөлге ұмтылады.

(7.18)
Қайталау сұрақтары
1. Идеал газдың ішкі энергиясын қандай әдістермен өзгертуге болады?

2. Изопроцестер үшін ТД-ның бірінші бастамасы.

3. Энтропияның физикалық мағынасын айқындаңыз.

4. ТД-ның екінші бастамасы қандай нұсқалармен тұжырымдалады?

5. Жүйе күйінің термодинамикалық ықтималдығының мағынасы.

6. Нернст-Планк теоремасы қандай шартқа негізделген?

№8 дәріс

Тақырыбы: Электрстатика

Қаралатын мәселелер: Заттың құрамында электр зарядтарының болатындығын көрсететін тарихи деректер. Нүктелік заряд туралы түсінік. Вакуум үшін Кулон заңы. Электрлік өріс, оның кернеулігі, потенциалы және электр өрісінің потенциалдық энергиясы. Электрлік өрістің айналымы. Диполь. Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштер мен диэлектиктер. Ортаның электр өткізгіштігі. Диэлектрлік орта үшін Кулон заңы.
Электрстатика. Ағылшын физигі У. Гильберттің (1544-1603) пікірі бойынша кейбір денелерде үйкелгеннен кейін ұсақ бөлшектердің өзіне тарту қасиеті байқалған, ол электрлену құбылысы деп аталады. Француз ғалымы Дюфе электр заряды екі түрлі болатынын тұжырымдаса, американ ғалымы Франклин шартты түрде оң және теріс деп аталатын екі түрлі электр зарядтарының бар екенін айтты. Ағылшын ғалымы Грей 1729 жылы бірінші рет электрленген денелердің өткізгіш және өткізбейтін болып бөлінетінін тапқан. Көптеген тәжірибелердің қорытындыларынан ағылшын физигі М.Фарадей табиғаттың негізгі бір заңы – зарядтардың сақталу заңын ашты. Кез келген тұйықталған жүйеде электр зарядтарының алгебралық қосындысы әруақытта өзгеріссіз қалып отырады, яғни

(8.1)

ХVIII ғасырдаға дейін электр құбылыстары тек сапалық тұрғыдан ғана зерттеліп келді. 1875 жылы Ш.Кулон нүктелік зарядт·ардың өз ара әсер күші бағынатын заңды ашты. Нүктелік заряд деп осы дененің электр зарядтарын тасымалдайтын басқа денелерге дейінгі қашықтықпен салыстырғанда өлшемін ескермеуге болатын зарядталған денені айтады.

ε₀ =8.85·10¹² Ф/м

---

(8.2)

Зарядқа әсер етуші күштің сол зарядтың шамасына қатынасы электростатикалық өрістің кернеулігі деп аталады. Оны Е әріпімен белгілейді, сонда

E = F / q₀ (8.3)

Егер электростатикалық өрісте бірнеше нүктелік заряд берілсе, онда олардың бір нүктедегі қорытқы кернеулігі жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын кернеуліктерінің векторлық қосындысы болып табылады.

E = E₁ + E₂ +…+E_n = ∑ E_i (8.4)

Бұл электр өрісітерінің суперпозиция принципі деп аталады.

Енді суперпозиция принципін электр дипольдың өріс кернеулігін табу үшін қолданамыз.



8.1 – cурет
Электр диполь деп шамалары жағынан тең, жүйе өрісі анықталатын нүктеге қарағанда ара қашықтығы ℓ едәуір аз әр аттас екі нүктелік зарядтан құралған жүйені айтады. Зарядтар арқылы жүргізілген түзу диполь осі деп аталады. Дипольдер осі бойынша теріс зарядтан оң зарядқа қарай бағытталған және зарядтың ара қашықтығы ℓ тең вектор диполь иіні деп аталады.

Диполь моменті деп оң заряд шамасының зарядтар ара қашықтығына көбейтіндісі және диполь иінінің бағытымен бағыттас векторды айтады.

(8.5)

Әрбір нүктедегі өріс нүктелік зарядтар (+q, -q) туғызатын Е₊ және Е_- өрістердің суперпозициясы бойынша табылады. Диполь өріс кернеулігіне тән, ол дипольді туғызатын зарядтар шамасы арқылы емес, дироль моменті (Р=ql) арқылы анықталады. Сөйтіп, диполь өріс кернеулігі:

(8.4)

Потенциалық энергияның сыншы зарядтың шамасына қатынасын потенциал деп атайды. немесе (8.5)

Потециал – электр өрісінің өрнектейтін физикалық шама, яғни электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы. Екі нүктенің арасындағы потенциалдар айырмасы деп заряд осы екі нүктенің арасында тасымалданғанда істелінетін жұмыстың заряд шамасына қатынасын айтады:

(8.5´)

Екі нүктенің потенциалдар айырмасын кернеу деп атайды.

Остроградский – Гаусс теоремасы кез келген тұйық беттен өтетін электр ығысуы ағынының сол беттің ішіндегі электр зарядының арасындағы байланысты көрсетеді.

---

(8.6)

Осы формула вакуумдағы электростатикалық өріс үшін Гаусс теоремасы болып есептеледі.

Өлшемі бірдей екі түрлі өткізгіш алып, мөлшері бірдей электр зарядымен зарядтасақ, олардың потенциалдары әр түрлі болады, себебі ол өткізгіштің сыйымдылық деп аталатын физикалық қасиетіне байланысты. Электр сыйымдылықтың өлшем бірлігі – фарад (Ф), ол

(8.7)

Өткізбейтін ортада жақын орналасқан екі өткізгіш жүйесін конденсотор деп атайды. Конденсатордың мынадай түрлері бар:

Жазық конденсатордың электр сыйымдылығы:

; (8.8)

Цилиндрлік конденсатордың электр сыйымдылығы:

; (8.9)

Сфералық конденсатордың сыйымдылығы

. (8.10)

Егер жазық конденсатордың екі пластинкасын бір-бірімен өткізгішпен жалғасақ, онда бір пластинкадағы зарядтар екінші пластинкаға қарай қозғала бастайды. Конденсатор разрядталады. Зарядтарды қозғалысқа келтіру үшін жұмыс жасау керек. Бұл жұмысты электр өрісі атқаратындықтан, ол электр өрісінің энергиясы десе де болғандай. Сонда

(8.11)

Электр тогы тұрақты болу үшін өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар айырымы тұрақты болуы керек. Өткізгіштердің тұрақты кернеуі болуын қамтамасыз ету үшін белгілі бір энергия қоры керек. Зарядтарды тасымалдау жұмысын жасайтын бөгде күштерді, әдетте электр қозғаушы күштер деп атайды. Сонымен ток көздерінің э.қ.к. көздері дейді де, оны

ε =А/q; (8.12)

Өткізгіштің бөлігіндегі кернеу осы бөліктің көлденең қимасы арқылы заряд орын ауыстырғанда істелетін жұмыстың заряд шамасына қатынасына тең болады. Ұзындығы L өткізгіш ұштарындағы потенциалдар айырымы немесе кернеуі:

(8.13)

Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштер мен диэлектиктерді қарастырайық.Өткізгіштерге: металдар, электролиттер, газ, вакуммжатады.

Өткізгіштердің электрлік қасиеттері олардағы еркін зарядталған бөлшектердің болуымен сипатталады. Мысалы,  металлдарда еркін электрондар болады. Электр өрісіне өткізгішті енгізгенде ондағы еркін зарядтар ығысып, қайта таралып орналасады. Зарядтардың бұл қайта таралып орналасуы өткізгіш ішіндегі электр өрісі нольге тең болғанша жүреді.

---

Электр өрісіндегі зарядтардың қайта таралып орналасуын электростатика-лық индукция құбылысы деп атайды, ал өткізгіш бетінде пайда болатын теңеспеген зарядтарды индукцияланған зарядтар деп атайды.

          Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштерде келесі шарттар орындалады:

1.     Электр өрісіндегі өткізгіштің ішіндегі электр өрісінің кернеулігі нольге тең,  E=0;

2.     Өткізгіш бетіндегі кез келген нүктедегі электр өрісінің кернеулігі өткізгіш бетіне нормаль бағытталады,  E = E_n;

3.     Өткізгіш беті эквипотенциал бет болып табылады;

4.     Өткізгіштің ішіндегі кез-келген көлем үшін Остроградский-Гаусс теоремасы келесі түрде жазылады:

5.     Өткізгіш бетіндегі кез-келген тұйық бет үшін Остроградский-Гаусс теоремасы мына түрде жазылады:

Ығысу векторы өткізгіш бетіндегі еркін зарядтардың беттік тығыздығына тең болады:  D = σ.

  екенін ескерсек, өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі      

өрнегімен анықталады. Мұндағы ε - өткізгішті қоршаған ортаның диэлектриктік өтімділігі.

Диэлектриктер – барлық молекулалары электрлік бейтарап күйде болатын электр тогын өткізбейтін заттар.

Полярлық емес диэлектриктер – молекулалық құрылымы симметрия-лық заттар. Сыртқы электр өрісінің әсерінен полярлық емес молекула-лардың зарядтары ығысып, молекула дипольдік моментке ие болады.




Ортаның диэлектрлік өтімділігі – диэлектрик орналасқанда өрістің қаншалықты әлсірейтінін және диэлектриктің поляризациялану қасиетін сандық сипаттайтын өлшемі жоқ шама: .

Электр ығысу - изотропты ортада еркін зарядтардың электростатикалық өрісін сипаттайтын векторлық шама:

(8.14)

- поляризациялану векторы. Электрлік ығысу векторының элементар ағыны беттің өте аз ауданшасынан өтетін ығысу сызықтарының саны:

---

(8.15)

 Зарядтардың төңірегінде заттың болуы олардың өзара әрекеттесу күштеріне әсер ететін кейінгі тәжірибелер көрсетті. Егер зарядтарды және олардың өзара орналасуын өзгертпей, кеңістікті біртекті өткізбейтін ортамен (керосин, су, май, шыны және т.б.) толтырсақ, онда зарядтар арасындағы өзара әрекеттесу күштері ε есе кемиді. εшамасын ортаның диэлектрлік өтімділігі деп атайды. Оның тәжірибе жүзінде анықталып арнайы кестеге енгізілген, әр орта үшін белгілі мәндері бар. Зарядттың өзара әрекеттесу күштерінің ортаға байланыстылығын көрсететін диэлектрлік орта үшін Кулон заңы заңы былай жазылады:

(8.16)

Қайталау сұрақтары

1. 
   Кулон заңы.
   
2. 
   Электросатикалық өріс және оның кернеулігі. Электрлік диполь.
   
3. 
   Электр өрісінің кернеулік сызықтары.
   
4. 
   Кернеулік векторның ағыны. Электрлік ығысу.
   
5. 
   Потенциал градиенті. Эквипотенциалдық беттер және олардың қасиеттері.
   
6. 
   Конденсаторлар және оларды қосу.
   
7. 
   Ток күші және ток тығыздығы деген не? Өлшем бірліктері қандай?
   

№9 дәріс

Тақырыбы: Тұрақты электр тогы

Қаралатын мәселелер: Электр тогы туралы түсінік. Ток күші. Ортаның электрлік өткізгіштігі. Өткізгіштердің кедергісі және олардың температураға тәуелділігі. Тізбек бөлігі үшін Ом заңы. Өткізгіштерді тізбектей және паралель қосу. Джоуль – Ленц заңы. Ток көздерінің ЭҚК-і. Тұйықталған тізбек үшін Ом заңы. Кирхгоф ережесі.
Электр тогы – зарядты бөлшектердің реттелген қозғалысы.

Өткізгіштік тогы – өткізгіш ортада (затта немесе вакуумде) электр өрісінің әсерінен еркін зарядтардың реттелген қозғалысы.

Конвекциялық ток – кеңістікте зарядталған макроскопиялық денелердің реттелген қозғалысы.

Ортада электр тогының болу шарттары:

-Берілген ортада ретті орын ауыстыруға қабілетті еркін зарядтыбөлшек-тердің болуы. Металда – еркін электрондар, шала өткізгіштерде – элек-трондар мен кемтіктер, сұйық өткізгіштерде (электролит) – оң және теріс иондар, газда – оң және теріс иондар мен электрондар.

-Берілген ортада электр зарядтарының ретті қозғалысына қажет энергия беретін сыртқы электр өрісінің бар болуы. Өткізгіштегі электр тогын «ұстап тұру» үшін электр өрісінің энергиясы үнемі үздіксіз толығып тұру керек, яғни энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына түрлендіретін құрал –

---

Смотрите также файлы

• Результат попытки теста #.docx

• Сальбутамол 2 10 минута дейін созылатын тс артындаы ысып, басылатын ауырсынулар, белгілері болып табылады.docx

• Отчет о лабораторной работе 1 по общей теории связи измерение параметров детерминированных сигналов.docx

• Уголовная ответственность за экологические преступления.docx

• Отчет о лабораторной работе 2 по общей теории связи дискретизация и восстановление непрерывного сигнала.docx