Хэрэв цахилгаан цэнэгийг тойрсон орон зайд өөр цэнэг орвол Кулоны хүч түүн дээр үйлчилнэ; Энэ нь цахилгаан цэнэгийг тойрсон орон зайд байдаг гэсэн үг юм хүчний талбар. Орчин үеийн физикийн үзэл баримтлалын дагуу талбар нь үнэхээр оршдог бөгөөд материйн нэгэн адил материйн оршихуйн нэг хэлбэр бөгөөд үүгээр дамжуулан макроскопийн биетүүд эсвэл бодисыг бүрдүүлдэг хэсгүүдийн хооронд тодорхой харилцан үйлчлэл явагддаг. Энэ тохиолдолд тэд цахилгаан талбайн тухай ярьдаг - цахилгаан цэнэгүүд харилцан үйлчилдэг талбар. Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгүүдээр үүсгэгддэг цахилгаан талбаруудыг бид авч үздэг электростатик.

Нээлт, туршилтын судалгаанд зориулагдсан электростатик талбарашигласан туршилтын цэгийн эерэг цэнэг -судалж буй талбарыг гажуудуулдаггүй ийм цэнэг (талбарыг үүсгэдэг цэнэгийн дахин хуваарилалтыг үүсгэдэггүй). Хэрэв цэнэгийн үүсгэсэн талбарт Q,туршилтын төлбөрийг байрлуулах Q 0 байвал үүн дээр хүч үйлчилнэ Ф, Кулоны хуулийн дагуу туршилтын цэнэгтэй пропорциональ байдаг талбайн өөр өөр цэгүүдэд өөр өөр байдаг. Q 0 . Иймд F/ харьцаа Q 0 нь хамаарахгүй Q 0 ба туршилтын цэнэг байрлах цэг дэх электростатик талбайн шинж чанарыг тодорхойлно. Энэ утгыг хурцадмал байдал гэж нэрлэдэг ба байна цахилгаан статик талбайн чадлын шинж чанар.

Цахилгаан статик талбайн хүчТухайн цэг дээр тухайн талбайн энэ цэг дээр байрлуулсан эерэг цэнэгийн туршилтын нэгж дээр ажиллах хүчээр тодорхойлогддог физик хэмжигдэхүүн байна.

Вакуум дахь цэгийн цэнэгийн талбайн хүч

Э векторын чиглэл нь эерэг цэнэг дээр үйлчлэх хүчний чиглэлтэй давхцдаг. Хэрэв талбар нь эерэг цэнэгээр үүсгэгдсэн бол Е вектор нь радиус векторын дагуу цэнэгээс гаднах орон зай руу чиглэнэ (туршилтын эерэг цэнэгийн түлхэлт); хэрэв талбар нь сөрөг цэнэгээр үүсгэгдсэн бол Е вектор цэнэг рүү чиглэнэ (Зураг).

Электростатик талбайн хүч чадлын нэгж нь зүүлт тутамд Ньютон (N/C): 1 N/C нь 1 Н хүчээр 1 С цэгийн цэнэг дээр ажилладаг ийм талбайн эрчим юм; 1 N/Cl= 1 В/м, V (вольт) нь цахилгаан статик талбайн потенциалын нэгж юм. Графикаар электростатик талбарыг ашиглан дүрсэлсэн болно хурцадмал шугам -цэг бүрт шүргэгч нь E векторын чиглэлтэй давхцдаг шугамууд (Зураг).

Сансар огторгуйн аль ч цэг дээр хүчдэлийн вектор нь зөвхөн нэг чиглэлтэй байдаг тул хурцадмал байдлын шугамууд огтлолцохгүй. Учир нь жигд талбай(ямар ч цэг дэх хурцадмал байдлын вектор хэмжээ болон чиглэлд тогтмол байх үед) хурцадмал шугамууд нь суналтын вектортой параллель байна. Хэрэв талбар нь цэгийн цэнэгээр үүсгэгдсэн бол хүчдэлийн шугамууд нь эерэг бол цэнэгээс гарч буй радиаль шулуун шугамууд юм (Зураг 1). А), мөн цэнэг нь сөрөг байвал үүнд багтсан болно (Зураг 1). б). Маш тодорхой учраас цахилгаан статик талбайг дүрслэх график аргыг цахилгаан инженерчлэлд өргөн ашигладаг.

Сунгах шугамын тусламжтайгаар зөвхөн чиглэлийг төдийгүй электростатик талбайн хүч чадлын утгыг тодорхойлохын тулд бид тэдгээрийг тодорхой нягтралтайгаар зурахаар тохиролцов: нэгж талбайг нэвтлэх хүчдэлийн шугамын тоо. суналтын шугамд перпендикуляр гадаргуу нь векторын модультай тэнцүү байх ёстой E. Дараа нь суналтын шугамын тоо, элементийн талбайг нэвтлэх d . S,хэвийн nвектортой a өнцөг үүсгэнэ Э, тэнцүү байна Эг Scosа = E nг S,Хаана E p-вектор проекц Эхэвийн байдалд nсайт руу d С(будаа.).

dФ E \u003d E n dS \u003d-ийн утга Э dS гэж нэрлэдэг хүчдэлийн вектор урсгалталбайгаар d С.Энд d С=d Сn- модуль нь d-тэй тэнцүү вектор S,ба чиглэл нь хэвийн чиглэлтэй ижил байна nсайт руу. Векторын чиглэлийг сонгох n(тиймээс бас d С) ямар ч чиглэлд чиглүүлэх боломжтой тул нөхцөлт байна. Электростатик талбайн хүч чадлын векторын урсгалын нэгж нь 1 В×м байна.

Дурын хаалттай гадаргуугийн хувьд Сурсгалын вектор Ээнэ гадаргуугаар дамжин

,

интегралыг битүү гадаргуу дээр авдаг С.Вектор урсгал Эбайна алгебрийн утга:зөвхөн талбайн тохиргооноос хамаардаггүй Э, гэхдээ бас чиглэлийн сонголт дээр n. Хаалттай гадаргуугийн хувьд хэвийн эерэг чиглэлийг авна гадаад хэвийн,өөрөөр хэлбэл, гадаргууг бүрхсэн талбайгаас гадагш чиглэсэн хэвийн.

Хүчний үйл ажиллагааны бие даасан байдлын зарчим нь Кулоны хүчинд хамаарна, өөрөөр хэлбэл Q 0 туршилтын цэнэг дээр талбайгаас үйлчилж буй F хүч нь 2 тал тус бүрийн талаас түүнд хэрэглэсэн Fi хүчний векторын нийлбэртэй тэнцүү байна. хураамж Q i: . F = Q 0 E ба F i = Q 0 E i, энд E нь үүссэн талбайн хүч, E i нь Q i цэнэгийн улмаас үүссэн талбайн хүч юм. Үүнийг дээрх илэрхийлэлд орлуулбал бид . Энэхүү томьёо нь цахилгаан статик талбайн давхцах (давхцах) зарчмыг илэрхийлдэг бөгөөд үүний дагуу цэнэгийн системээс үүссэн талбайн E хүч нь тухайн цэг дээр цэнэг тус бүрээр үүсгэсэн талбайн хүч чадлын геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байна. тус тусад нь.

Цахилгаан диполийн электростатик талбайг тооцоолоход суперпозиция зарчим үйлчилнэ. Цахилгаан диполь гэдэг нь үнэмлэхүй утгаараа (+Q, –Q) тэнцүү хоёр цэгийн цэнэгийн систем бөгөөд тэдгээрийн хоорондох l зай нь талбайн авч үзсэн цэг хүртэлх зайнаас хамаагүй бага юм. Суперпозиция зарчмын дагуу дурын цэг дэх диполь талбайн хүч Е , энд E+ ба E– нь эерэг ба сөрөг цэнэгийн тус тус үүсгэсэн талбайн хүч юм.

12. Цахилгаан орон дахь диэлектрик. Цахилгаан орон дахь туйл ба туйлт бус диэлектрикийн молекулууд. Диэлектрикийн туйлшрал. Туйлшралын төрлүүд.

1. туйлын диэлектрик.

Талбай байхгүй тохиолдолд диполь тус бүр нь цахилгаан моменттэй байдаг боловч молекулуудын цахилгаан моментуудын векторууд нь орон зайд санамсаргүй байдлаар байрладаг бөгөөд аль ч чиглэл дэх цахилгаан моментуудын проекцуудын нийлбэр нь тэг байна.

Хэрэв одоо диэлектрикийг цахилгаан талбарт байрлуулсан бол (Зураг 18) диполь тус бүр дээр хос хүч үйлчилж эхлэх бөгөөд энэ нь үйл ажиллагааны дор диполь мөрөнд перпендикуляр тэнхлэгийг тойрон эргэлдэх мөчийг бий болгоно. , цахилгаан моментын вектор нь талбайн хүч чадлын вектортой параллель байх үед эцсийн байрлал руу чиглэж байна цахилгаан орон. Сүүлд нь молекулуудын дулааны хөдөлгөөн, дотоод үрэлт гэх мэт нөлөөллөөр саад болно. Тиймээс

дипольуудын цахилгаан моментууд нь гадаад талбайн векторын чиглэлтэй зарим өнцөг үүсгэх боловч одоо илүү олон тооны молекулууд нь чиглэлийн цахилгаан моментуудын проекцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байх болно, жишээлбэл, талбайн хүч ба Бүх цахилгаан моментуудын төсөөллийн нийлбэр нь аль хэдийн тэгээс өөр байх болно.

Диэлектрикийн их эсвэл бага туйлшрал үүсгэх чадварыг харуулсан утга, өөрөөр хэлбэл диэлектрикийн туйлшралд мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлдог утга диэлектрикийн мэдрэмж гэж нэрлэдэг эсвэл диэлектрикийн туйлшрал ().

16. Цахилгаан индукцийн векторын урсгал (нэг төрлийн ба нэг төрлийн бус опл). хаалттай гадаргуугаар урсдаг. T. Gauss цахим шуудангаар. Байгаль дахь талбайнууд.

Хүчдэлийн векторын урсгалын нэгэн адил ойлголтыг танилцуулж болно урсгалын вектор индукц , хурцадмал байдалтай ижил шинж чанарыг үлдээх - индукцийн вектор нь гадаргуугийн нэгж талбайг дайран өнгөрөх шугамын тоотой пропорциональ байна. Та дараах шинж чанаруудыг тодорхойлж болно.

1. Нэг жигд талбарт хавтгай гадаргуугаар урсах (Зураг 22) Энэ тохиолдолд индукцийн вектор талбайн дагуу чиглэсэн байх ба индукцийн шугамын урсгалыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

2. Тэгш бус талбарт гадаргуугаар дамжин өнгөрөх индукцийн векторын урсгалыг гадаргууг тэгш гэж үзэж болохуйц жижиг элементүүдэд хуваах замаар тооцоолох ба элемент бүрийн ойролцоох талбай нь нэгэн төрлийн байна. Индукцийн векторын нийт урсгал нь дараахтай тэнцүү байна.

3. Битүү гадаргуугаар дамжин өнгөрөх индукцийн векторын урсгал.

Битүү гадаргууг гатлах индукцийн векторын урсгалыг авч үзье (Зураг 23). Гаднах нормуудын чиглэлийг эерэг гэж үзэхтэй санал нийлэе. Дараа нь индукцийн вектор гадагш чиглэсэн индукцийн шугам руу тангенциал чиглэсэн гадаргуугийн цэгүүдэд өнцөг

ба индукцийн шугамын урсгал эерэг байх ба индукцийн D вектор эерэг байх ба D вектор гадаргуугийн дотор чиглүүлсэн тохиолдолд индукцийн шугамын урсгал сөрөг байна, учир нь ба . Тиймээс хаалттай гадаргуугаар дамжин өнгөрөх индукцийн шугамын нийт урсгал тэгтэй тэнцүү байна.

Гауссын теорем дээр үндэслэн бид дамжуулагч дотор татсан битүү гадаргуу дотор нөхөн олгогдоогүй цахилгаан цэнэг байхгүй гэдгийг олж мэдсэн. Кондукторт хэт их цэнэг өгсөн тохиолдолд энэ шинж чанар нь хадгалагдана

Эсрэг тал дээр тэнцүү боловч эерэг цэнэг бий болно. Үүний үр дүнд дамжуулагч дотор байх болно өдөөгдсөн цахилгаан орон E Индус , гадаад талбар руу чиглэсэн бөгөөд энэ нь гадаад талбартай тэнцэх хүртэл өсөх ба ингэснээр дамжуулагчийн дотор үүссэн талбар нь тэг болно. Энэ үйл явц нь маш богино хугацаанд явагддаг.

Өдөөгдсөн цэнэгүүд нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр маш нимгэн давхаргад байрладаг.

Дамжуулагчийн бүх цэгүүдийн потенциал ижил хэвээр байна, i.e. дамжуулагчийн гаднах гадаргуу нь эквипотенциал юм.

Хаалттай хөндий дамжуулагч нь зөвхөн гадаад цэнэгийн талбарыг хамгаалдаг. Хэрэв цахилгаан цэнэг нь хөндийн дотор байгаа бол индукцийн цэнэг зөвхөн дээр үүсэхгүй гадна гадаргуудамжуулагч төдийгүй дотоод болон хаалттай дамжуулагч хөндийн дотор байрлах цахилгаан цэнэгийн талбарыг дэлгэцэнд харуулахаа больсон.

. Дамжуулагчийн ойролцоох талбайн хүч нь түүний гадаргуугийн цэнэгийн нягттай шууд пропорциональ байна.

Цэнэглэгдсэн биетүүд цахилгаан талбараар дамжин бие биедээ хүрэлгүйгээр нөлөөлж чаддаг. Статикаар үүсгэгдсэн талбар цахилгаан хэсгүүд, электростатик гэж нэрлэдэг.

Заавар

1. Хэрэв Q цэнэгийн үүсгэсэн цахилгаан талбайд өөр Q0 цэнэгийг байрлуулсан бол энэ нь түүнд тодорхой хүчээр нөлөөлнө. Энэ харьцалтыг цахилгаан талбайн хүч гэж нэрлэдэг E. Энэ нь орон зайн тодорхой цэгт Q0 зөв цахилгаан цэнэг дээр үйлчилж буй F хүчийг энэ цэнэгийн утгад харьцуулсан харьцаа юм: E = F/ Q0.

2. Орон зайн тодорхой цэгээс хамаарч E талбайн хүч чадлын утга өөрчлөгдөж болох бөгөөд үүнийг E = E (x, y, z, t) томъёогоор илэрхийлнэ. Иймээс цахилгаан талбайн хүч нь вектор физик хэмжигдэхүүнийг хэлнэ.

3. Талбайн хүч нь цэгийн цэнэгт үйлчлэх хүчнээс хамаардаг тул цахилгаан талбайн хүч чадлын вектор Е нь хүчний вектор F-тэй ижил байна.Куломын хуулийн дагуу хоёр цэнэгтэй бөөмс вакуумд харилцан үйлчлэх хүч нь шулуун шугамын дагуу чиглэнэ. Эдгээр төлбөрийг холбодог.

4. Майкл Фарадей хүчдэлийн шугамын тусламжтайгаар цахилгаан цэнэгийн талбайн хүчийг төсөөлөхийг санал болгов. Эдгээр шугамууд нь шүргэгчийн дагуух бүх цэгүүдийн суналтын вектортой давхцдаг. Зураг дээр тэдгээрийг ихэвчлэн сумаар тэмдэглэдэг.

5. Хэрэв цахилгаан орон нь жигд, түүний эрчмийн вектор нь модуль болон чиглэлд тасралтгүй байвал эрчим хүчний шугамууд түүнтэй параллель байна. Хэрэв цахилгаан орон нь зөв цэнэглэгдсэн биеэр үүсгэгдсэн бол хүчдэлийн шугамууд түүнээс хол, сөрөг цэнэгтэй бөөмийн хувьд түүн рүү чиглэнэ.

Зөвлөгөө 2: Цахилгаан орны хүчийг хэрхэн илрүүлэх вэ

Нээхийн тулд хурцадмал байдалцахилгаан талбайнууд, түүнд мэдэгдэж буй туршилтын төлбөрийг нэмнэ үү. Түүнд үйлчлэх хүчийг хажуу талаас нь хэмжинэ талбайнуудба хурцадмал байдлын утгыг тооцоолох. Хэрэв цахилгаан орон нь цэгийн цэнэг эсвэл конденсатораар үүсгэгдсэн бол тусгай томъёогоор тооцоолно.

Танд хэрэгтэй болно

• электрометр, динамометр, вольтметр, захирагч, протектор.

Заавар

1. Дурын цахилгааны хурцадмал байдлыг тодорхойлох талбайнуудХэмжээ нь цахилгаан орон үүсгэдэг биеийн хэмжээстэй харьцуулахад ач холбогдолгүй цэнэглэгдсэн биеийг ав. Бага масстай цэнэглэгдсэн металл бөмбөг төгс төгөлдөр юм. Түүний цэнэгийн утгыг цахилгаан хэмжигчээр хэмжиж, цахилгаан талбарт хэрэглэнэ. Цахилгаанаас ирэх цэнэг дээр үйлчлэх хүчийг тэнцвэржүүлнэ талбайнууддинамометр ба түүнийг Ньютоноор уншина. Хүчний энэ утгын дараа Кулон дахь цэнэгийн утгад хуваана (E=F/q). Үр дүн нь байх болно хурцадмал байдалцахилгаан талбайнуудметр тутамд вольтоор.

2. талбайнуудцэгийн цэнэг Хэрэв цахилгаан орон нь хэмжээ нь мэдэгдэж байгаа цэнэгээс үүссэн бол түүнээс алслагдсан орон зайн аль нэг цэгт түүний эрчмийг тодорхойлохын тулд сонгосон цэг ба цэнэгийн хоорондох зайг метрээр хэмжинэ. Үүний дараа Кулон дахь цэнэгийн утгыг хоёр дахь хүч (q / r?) хүртэл өсгөсөн хэмжсэн зайд хуваана. Үр дүнг 9*10^9-оор үржүүлнэ.

3. Цахилгаан хурцадмал байдлыг тодорхойлох талбайнуудКонденсатор Конденсаторын ялтсуудын хоорондох боломжит зөрүүг (хүчдэл) хэмжинэ. Үүнийг хийхийн тулд вольтметрийг зэрэгцээ холбож, үр дүнг вольтоор тогтооно. Дараа нь эдгээр хавтангийн хоорондох зайг метрээр хэмжинэ. Хүчдэлийн утгыг ялтсуудын хоорондох зайд хуваавал үр дүн нь гарна хурцадмал байдалцахилгаан талбайнууд. Хэрэв ялтсуудын хооронд агаар байхгүй бол энэ орчны диэлектрик дамжуулалтыг тодорхойлж, нийт дүнг түүний утгад хуваана.

4. Цахилгааны тодорхойлолт талбайнуудхэд хэдэн хийсэн талбайнуудХэрэв өгөгдсөн цэг дээрх талбар нь хэд хэдэн цахилгаан талбайн суперпозицияны үр дүн юм бол тэдгээрийн чиглэлийг харгалзан эдгээр талбаруудын утгын вектор нийлбэрийг олоорой (талбайн суперпозиция диссертаци). Хэрэв хоёроос үүссэн цахилгаан талбайг илрүүлэх шаардлагатай бол талбайнууд mi, өгөгдсөн цэг дээр тэдгээрийн векторуудыг барьж, тэдгээрийн хоорондох өнцгийг хэмжинэ. Үүний дараа тэдгээрийн аль нэг утгыг квадрат болгож, нийлбэрийг нь ол. Талбайн хүч чадлын үржвэрийг тооцоолж, өнцгийн косинусаар үржүүлж, 180-тай тэнцүү байна уу? Хүчдэлийн векторуудын хоорондох өнцгийг хасаад нийлбэрийг 2-оор үржүүлнэ. Дараа нь квадрат хүчдэлийн нийлбэрээс үүссэн тоог хасна (E=E1?+E2?-2E1E2*Cos(180?-?)). Талбай барихдаа үүнийг анхаарч үзээрэй хүчний шугамуудзөв цэнэгүүдээс сөрөг цэнэгүүд рүү.

Холбоотой видеонууд

Вектор алгебрийн объектууд нь модуль гэж нэрлэгддэг чиглэл, урттай шулуун шугамын сегментүүд юм. Тодорхойлох модуль вектор, гаргаж авах ёстой Квадрат язгууркоординатын тэнхлэгүүд дээрх проекцуудын квадратуудын нийлбэр болох хэмжигдэхүүнээс.

Заавар

1. Векторууд нь урт ба чиглэл гэсэн хоёр үндсэн шинж чанараар тодорхойлогддог. Урт вектормодуль буюу норм гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь скаляр утга бөгөөд эхлэл цэгээс төгсгөлийн цэг хүртэлх зай юм. Эдгээр шинж чанаруудыг хоёуланг нь янз бүрийн хэмжигдэхүүн эсвэл үйлдлүүд, тухайлбал физик хүч, хөдөлгөөнийг графикаар илэрхийлэхэд ашигладаг энгийн бөөмсгэх мэт.

2. Байршил векторхоёр хэмжээст эсвэл гурван хэмжээст орон зайд түүний шинж чанарт нөлөөлөхгүй. Хэрэв та үүнийг өөр газар шилжүүлэх юм бол зөвхөн төгсгөлийн координатууд өөрчлөгдөх болно модульмөн чиглэл нь хуучин хэвээр байх болно. Энэхүү бие даасан байдал нь вектор алгебрийн хэрэгслийг янз бүрийн тооцоололд ашиглах боломжийг олгодог, жишээлбэл, орон зайн шугам ба хавтгайн хоорондох өнцгийг тодорхойлох.

3. Векторыг бүхэлд нь түүний төгсгөлийн координатаар тодорхойлж болно. Эхлээд хоёр хэмжээст орон зайг авч үзье: оршил векторА цэгт (1, -3), төгсгөл нь B (4, -5) цэг дээр байна. Тэдний проекцийг олохын тулд абсцисса ба у тэнхлэгт перпендикуляруудыг буулгана.

4. -ийн төсөөллийг тодорхойл вектор, үүнийг томъёогоор тооцоолж болно: ABx \u003d (xb - xa) \u003d 3; ABy \u003d (yb - ya) \u003d -2, энд: ABx ба ABy нь төсөөлөл юм. вектор Ox ба Oy тэнхлэгүүд дээр; xa ба xb нь A ба B цэгүүдийн абсциссууд; ya ба yb нь харгалзах орднатууд юм.

5. График зураг дээр та проекцтой тэнцүү урттай хөлөөр үүссэн тэгш өнцөгт гурвалжинг харах болно вектор. Гурвалжны гипотенуз нь тооцоолох утга юм, i.e. модуль вектор. Пифагорын теоремыг хэрэглэх:|AB|? = ABx? +ABy? ? |AB| = ?((xb – xa)? + (yb – ya)?) = ?13.

6. Гурван хэмжээст орон зайн хувьд гурав дахь координатыг - төгсгөлд нь zb ба za-ийн хэрэглүүрийг нэмснээр томъёо нь илүү төвөгтэй болж байгаа бололтой. вектор:|AB| = ?((xb – xa)? + (yb – ya)? + (zb – za)?).

7. Үзэж буй жишээнд za = 3, zb = 8, тэгвэл: zb – za = 5;|AB| = ?(9 + 4 + 25) = ?38.

Холбоотой видеонууд

Ижил хэмжээтэй цэгийн цэнэгийн модулийг тодорхойлохын тулд тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хүч ба тэдгээрийн хоорондын зайг хэмжиж, тооцоолно. Хэрэв бие даасан цэгүүдийн цэнэгийн модулийг илрүүлэх шаардлагатай бол тэдгээрийг мэдэгдэж буй эрчимтэй цахилгаан орон руу авчирч, талбайн эдгээр цэнэгүүдэд үйлчлэх хүчийг хэмжинэ.

Танд хэрэгтэй болно

• - мушгих масштаб;
• - шугам;
• - тооцоолуур;
• - цахилгаан статик талбайн тоолуур.

Заавар

1. Хэрэв модулийн хувьд ижил хоёр цэнэг байгаа бол тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг нэгэн зэрэг сэтгэл хөдлөлийн динамометр болох Кулоны мушгих хэмжүүрээр хэмжинэ. Хожим нь цэнэг тэнцвэржиж, тэнцвэрийн утас нь цахилгаан харилцан үйлчлэлийн хүчийг нөхсөний дараа энэ хүчний утгыг хуваарийн хуваарь дээр тогтооно. Дараа нь хэмжигч, диаметр хэмжигч эсвэл жингийн тусгай жин ашиглан эдгээр цэнэгийн хоорондох зайг ол. Цэнэгүүдээс ялгаатай нь татдаг, адил цэнэгүүд нь түлхэгддэг гэдгийг анхаарч үзээрэй. Хүчийг Ньютоноор хэмжиж, зайг метрээр хэмжинэ.

2. Нэг цэгийн цэнэгийн модулийн утгыг тооцоол q. Үүнийг хийхийн тулд хоёр цэнэг харилцан үйлчлэх F хүчийг 9 10 ^ 9 үзүүлэлтээр хуваана. Үр дүнгийн квадрат язгуурыг авна. Үр дүнг r, q=r ?(F/9 10^9) цэнэгийн хоорондох зайгаар үржүүлнэ. Та төлбөрийг Кулоноор хүлээн авах болно.

3. Хэрэв төлбөр нь ижил биш бол тэдгээрийн аль нэгийг нь өмнө нь мэдэж байх ёстой. Алдартай ба үл мэдэгдэх цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч ба тэдгээрийн хоорондох зайг Кулоны мушгирах жинг ашиглан тодорхойл. Үл мэдэгдэх цэнэгийн модулийг тооцоол. Үүнийг хийхийн тулд F цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг хувааж, 9 10 ^ 9 индикаторын үржвэрт q0 алдартай цэнэгийн модулиар хуваана. Үр дүнгийн тооноос квадрат язгуурыг авч үр дүнг цэнэгийн хоорондох зайгаар үржүүлнэ r; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Үл мэдэгдэх цэгийн цэнэгийн модулийг электростатик талбарт оруулах замаар тодорхойл. Хэрэв энэ үед түүний хурцадмал байдал нь урьдчилан тодорхойгүй байвал электростатик талбайн тоолуурын мэдрэгчийг оруулаарай. Хүчдэлийг метр тутамд вольтоор хэмждэг. Мэдэгдэж буй хурцадмал байдал бүхий цэг рүү цэнэгийг шахаж, сэтгэл хөдлөлийн динамометрийн тусламжтайгаар түүнд нөлөөлж буй хүчийг Ньютоноор хэмжинэ. F хүчний утгыг цахилгаан орны хүч Е-д хувааж цэнэгийн модулийг тодорхойлох; q=F/E.

Холбоотой видеонууд

Анхаар!
Хүчдэлийн вектор нь огторгуйн аль ч цэгт зөвхөн нэг чиглэлтэй байдаг тул хурцадмал байдлын шугамууд огтлолцохгүй.

1 .Хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг, тэдгээрийн шинж чанар. Хамгийн жижиг хуваагдашгүй цахилгаан цэнэг. Цахилгаан цэнэг хадгалагдах хууль. Кулоны хууль. Цэнэглэх нэгж. электростатик талбар. Талбай илрүүлэх арга. Цахилгаан статик талбайн шинж чанар болох хурцадмал байдал. Хүчдэлийн вектор, түүний чиглэл. Цэгэн цэнэгийн цахилгаан талбайн хүч. Хүчдэлийн нэгжүүд. Талбайн суперпозиция зарчим.

Цахилгаан цэнэг - хэмжигдэхүүн нь өөрчлөгддөггүй, өөрөөр хэлбэл. нь лавлагааны хүрээнээс хамаардаггүй тул цэнэг хөдөлж байгаа эсэхээс үл хамаарна.

хоёр төрлийн (төрөл) цахилгаан цэнэг : эерэг цэнэг ба сөрөг цэнэг.

Ижил нэртэй цэнэгүүд түлхэж, эсрэг цэнэгүүд татдаг болохыг туршилтаар тогтоосон.

Цахилгаан саармаг биет эерэг ба сөрөг цэнэгийн тоо тэнцүү байх ёстой боловч биеийн эзлэхүүнд тэдгээрийн тархалт жигд байх ёстой.

Имэйлийг хамгаалах хууль. цэнэглэх : elec-ийн алгебрийн нийлбэр. Ямар ч хаалттай системийн цэнэг (гадаад хэмжигдэхүүнтэй цэнэг солилцдоггүй систем) энэ системд ямар процесс явагдсанаас үл хамааран өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Элек. Цэнэгүүд нь аяндаа үүсдэггүй бөгөөд үүсдэггүй, зөвхөн салгаж, нэг биеэс нөгөөд шилжих боломжтой.

Байгаа хамгийн бага цэнэгийг энгийн цэнэг гэж нэрлэдэг байсан - Энэ бол электроны цэнэг бөгөөд биеийн цэнэг нь энэхүү энгийн цэнэгийн үржвэр юм: e \u003d 1.6 * 10 -19 cl. Сөрөг элементар цэнэг нь электронтой, эерэг элементар цэнэг нь позитронтой холбоотой бөгөөд цэнэг ба масс нь электроны цэнэг ба масстай тоон хувьд давхцдаг. Гэсэн хэдий ч позитроны амьдрах хугацаа богино байдаг тул тэдгээр нь биед байхгүй тул биетүүдийн эерэг эсвэл сөрөг цэнэгийг бие махбодид электрон дутагдал эсвэл илүүдэлтэй холбодог.

Кулоны хууль: Нэг төрлийн ба изотроп орчинд байгаа хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь эдгээр цэнэгийн үржвэртэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ бөгөөд эдгээр цэнэгүүдийг дайран өнгөрөх шулуун шугамын дагуу чиглэсэн байна. r нь q 1 ба q 2 цэнэгийн хоорондох зай, k нь физик нэгжийн системийн сонголтоос хамааран пропорциональ коэффициент юм.

м / F, a \u003d 8.85 * 10 -12 F / м - диэлектрик тогтмол

Цэгэн цэнэгийг шугаман хэмжээсүүд нь тэдгээрийн хоорондох зайтай харьцуулахад бага байдаг биед төвлөрсөн цэнэг гэж ойлгох хэрэгтэй.

Энэ тохиолдолд цэнэгийг кулоноор хэмждэг - дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэг секундын дотор 1 ампер гүйдлээр урсах цахилгааны хэмжээ.

F хүч нь цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэнэ, өөрөөр хэлбэл. нь төв хүч бөгөөд таталцалд нийцдэг (Ф<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) ижил төстэй төлбөрийн тохиолдолд. Энэ хүчийг гэж нэрлэдэг Кулоны хүч.

Фарадейгийн хожмын судалгаанууд нь цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох цахилгаан харилцан үйлчлэл нь эдгээр харилцан үйлчлэл явагдаж буй орчны шинж чанараас хамаардаг болохыг харуулсан.

Хичээлийн зорилго:талбайн аль ч цэгт цахилгаан орны хүч чадал, түүний тодорхойлолтын тухай ойлголтыг өгөх.

Хичээлийн зорилго:

• цахилгаан талбайн хүч чадлын тухай ойлголтыг бий болгох; хүчдэлийн шугамын тухай ойлголт, цахилгаан талбайн график дүрслэлийг өгөх;
• оюутнуудад хурцадмал байдлыг тооцоолох энгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд E \u003d kq / r 2 томъёог ашиглахыг заах.

Цахилгаан орон бол материйн онцгой хэлбэр бөгөөд түүний оршин тогтнолыг зөвхөн үйлдлээр нь шүүж болно. Хоёр төрлийн цэнэгийн эргэн тойронд хүчний шугамаар тодорхойлогддог цахилгаан орон байдаг нь туршилтаар батлагдсан.

Талбайг графикаар дүрслэхдээ цахилгаан орны хүч чадлын шугамууд нь дараахь зүйлийг санах нь зүйтэй.

1. хаана ч бие биетэйгээ огтлолцохгүй байх;
2. эерэг цэнэгийн эхлэл (эсвэл хязгааргүй) ба сөрөг цэнэгийн төгсгөл (эсвэл хязгааргүй) байх, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь нээлттэй шугамууд юм;
3. төлбөр хоорондын зай хаана ч тасалддаггүй.

Зураг 1

Эерэг цэнэгийн хүчний шугамууд:

Зураг 2

Сөрөг цэнэгийн хүчний шугамууд:

Зураг 3

Ижил харилцан үйлчлэх цэнэгийн хүчний шугамууд:

Зураг 4

Эсрэг харилцан үйлчлэх цэнэгийн хүчний шугамууд:

Зураг 5

Цахилгаан талбайн чадлын шинж чанар нь E үсгээр тэмдэглэгдсэн эрч хүч бөгөөд хэмжилтийн нэгж буюу эсвэл байна. Хүчдэл нь вектор хэмжигдэхүүн бөгөөд энэ нь Кулоны хүчийг нэгж эерэг цэнэгийн утгад харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог.

Кулоны хуулийн томъёо ба бат бэхийн томъёог өөрчилсний үр дүнд бид талбайн хүч нь өгөгдсөн цэнэгтэй харьцуулахад тодорхойлогдсон зайнаас хамааралтай болсон.

Хаана: к- пропорциональ коэффициент, түүний утга нь цахилгаан цэнэгийн нэгжийн сонголтоос хамаарна.

SI системд N м 2 / Кл 2,

энд ε 0 нь 8.85 10 -12 C 2 /N m 2-тай тэнцүү цахилгаан тогтмол;

q нь цахилгаан цэнэг (C);

r нь цэнэгээс эрчмийг тодорхойлох цэг хүртэлх зай юм.

Хүчдэлийн векторын чиглэл нь Кулоны хүчний чиглэлтэй давхцдаг.

Сансар огторгуйн бүх цэгт хүч нь ижил байдаг цахилгаан орныг нэгэн төрлийн гэж нэрлэдэг. Сансар огторгуйн хязгаарлагдмал мужид, хэрэв энэ муж дахь талбайн хүч өчүүхэн өөрчлөгдвөл цахилгаан орон ойролцоогоор жигд байна гэж үзэж болно.

Хэд хэдэн харилцан үйлчлэгч цэнэгийн талбайн нийт хүч нь хүч чадлын векторуудын геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байх бөгөөд энэ нь талбайн суперпозиция зарчим юм.

Хурцадмал байдлыг тодорхойлох хэд хэдэн тохиолдлыг авч үзье.

1. Эсрэг хоёр цэнэгийг харилцан үйлчилье. Бид тэдгээрийн хооронд цэгийн эерэг цэнэгийг байрлуулж, дараа нь ижил чиглэлд чиглэсэн хоёр эрчим хүчний вектор ажиллах болно.

Талбайн суперпозиция зарчмын дагуу өгөгдсөн цэг дэх талбайн нийт хүч нь E 31 ба E 32 хүч чадлын векторуудын геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

Өгөгдсөн цэг дэх хурцадмал байдлыг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

E \u003d kq 1 / x 2 + kq 2 / (r - x) 2

Үүнд: r нь эхний ба хоёр дахь цэнэгийн хоорондох зай;

x нь эхний ба цэгийн цэнэгийн хоорондох зай юм.

Зураг 6

2. Хоёр дахь цэнэгээс a зайд алслагдсан цэгийн эрчмийг олох шаардлагатай тохиолдлыг авч үзье. Хэрэв бид эхний цэнэгийн талбар нь хоёр дахь цэнэгийн талбайгаас их байгааг харгалзан үзвэл талбайн өгөгдсөн цэг дэх эрчим нь E 31 ба E 32 эрчим хүчний хоорондох геометрийн зөрүүтэй тэнцүү байна.

Өгөгдсөн цэг дэх хурцадмал байдлын томъёо нь:

E \u003d kq1 / (r + a) 2 - kq 2 / a 2

Үүнд: r нь харилцан үйлчлэх цэнэгийн хоорондох зай;

a нь хоёр дахь ба цэгийн цэнэгийн хоорондох зай юм.

Зураг 7

3. Талбайн хүчийг эхний ба хоёр дахь цэнэгээс тодорхой зайд, энэ тохиолдолд эхний цэнэгээс r зайд, хоёр дахь цэнэгээс b зайд тодорхойлох шаардлагатай жишээг авч үзье. Ижил нэртэй цэнэгүүд нь түлхэж, цэнэгүүдээс ялгаатай нь нэг цэгээс гарч буй хоёр хүчдэлийн вектор байдаг тул тэдгээрийг нэмэхийн тулд параллелограммын эсрэг талын буланд нийт хүчдэлийн вектор байх аргыг хэрэглэж болно. Алгебрийн нийлбэрПифагорын теоремоос олдог векторууд:

E \u003d (E 31 2 + E 32 2) 1/2

Тиймээс:

E \u003d ((kq 1 / r 2) 2 + (kq 2 / b 2) 2) 1/2

Зураг 8

Энэ ажил дээр үндэслэн харилцан үйлчлэх цэнэгийн хэмжээ, цэнэг бүрээс өгөгдсөн цэг хүртэлх зай, цахилгаан тогтмолыг мэдэх замаар талбайн аль ч цэг дэх эрчмийг тодорхойлж болно.

4. Сэдвийг засах.

Баталгаажуулах ажил.

Сонголт дугаар 1.

1. "Электростатик бол ..." гэсэн хэллэгийг үргэлжлүүлнэ үү.

2. Энэ өгүүлбэрийг үргэлжлүүлээрэй: цахилгаан орон нь ....

3. Энэ цэнэгийн хүчний шугамууд хэрхэн чиглэсэн вэ?

4. Төлбөрийн шинж тэмдгийг тодорхойлно уу.

Гэрийн даалгавар:

1. q 1 = +3 10 -7 C ба q 2 = −2 10 -7 C гэсэн хоёр цэнэг бие биенээсээ 0,2 м зайд вакуумд байна. Цэнэгүүдийг холбосон шугам дээр байрлах C цэгийн талбайн хүчийг q 2 цэнэгийн баруун талд 0.05 м зайд тодорхойлно.

2. Талбайн аль нэг цэгт 5 10 -9 С цэнэг дээр 3 10 -4 Н хүч үйлчилнэ. Энэ цэг дэх талбайн хүчийг олоод тухайн цэг нь бол талбай үүсгэх цэнэгийн хэмжээг тодорхойл. Үүнээс 0.1 м зайтай.