Ctrl K
Maruza 90 daqiqa

Kirish. Elektr va magnetizm kursi vazifasi va manbalari. Elektr zaryadlarining o‘zaro ta’siri qonuni. Kulon qonuni. Zaryadlarning chiziqiy, sirtiy va hajmiy zichliklari

Kirish. Elektr va magnetizm kursi vazifasi va manbalari. Elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri qonuni. Kulon qonuni. Zaryadlarning chiziqiy, sirtiy va hajmiy zichliklari.

Maqsadlar 29 ta
  • Elektr zaryadi. Zaryadning saqlanish qonuni. Kulon qonuni.
  • Qahraboni jun matosiga ishqalaganda ba’zi bir engil jismlarni o’ziga tortishi haqidagi yozuvlar eramizdan avvalgi VII asrda yashagan grek faylasufi Fales asarlarida uchraydi. 1600- yilda ingliz olimi Gilbert ipakka ishqalangan shisha va qator boshqa moddalar ham shunday xususiyatga ega ekanligini ko’rsatdi. Bunday jismlar “Qahrabolangan” yoki elektrlangan deb atalgan. Qahrabo (qadimda o’sgan igna bargli daraxtning toshga aylangan smolasi) – grek tilida elektron deyiladi. Elektr so’zi shundan kelib chiqqan.
  • Tabiatda ikki xil elektrlanish mavjud. Shartli ravishda shoyiga (ipakka) ishqalangan shisha tayoqchani musbat, junga ishqalangan qahraboni (ebonitni) esa manfiy elektrlangan deb qabul qilingan. Ikki xil elektrlanish tabiatda ikki hil zaryad borligini ifodallaydi. Ya’ni musbat “+” va manfiy “-” zaryadlar. Tajribalar shuni ko’rsatadiki, bir xil ishorali zaryad bilan zaryadlangan (elektrlangan) jismlar o’zaro itarishadi, har xil ishorali zardlar bilan zaryadlangan jismlar o’zaro tortishar ekan. Elektr zaryadning ikki turi “+” va “-” zarrachalarining borligi tabiatda eng kichik bo’linmas deb atalgan atomlarning murakkab tuzilgan zarraligiga shubha qoldirmaydi.
  • Normal sharoitda jismlarning elektrik jihatdan neytralligi atomlar ichidagi musbat “+” va manfiy “-” zaryad miqdorlarining tengligidan dalolat beradi. Atomlar yadrodan va yadro atrofida ma’lum orbitalarda harakatlanadigan elektronlardan tuzilgan. Yadroda protonlar (musbat zaryadlangan) va neytronlar joylashgan. Elektronining zaryadi protonning zaryadiga miqdor jihatdan teng bo’lib, ishorasi qarama – qarshidir. e = - 1,6∙10-19 Kl, e = +1,6∙10-19 Kl. Bugungi kunda zarralarning massalari ham ma’lum bo’lib elektron me= 9,1∙10-31 kg ga, proton esa undan 1836 marta katta ekan, ya’ni mp=1.67∙10-27 kg.
  • Atomda nechta proton bo’lsa shuncha elektroni ham bo’ladi. Bu esa ularning elektrik jihatidan neytralligini ta’minlaydi. Jismlar ishqalanganda, ana shu zaryadlangan zarralarning, aniqrog’I, elektronning bir jismdan ikkinchisiga o’tishini sodir bo’ladi. Elektron qabul qilgan jismlar manfiy, elektron berganlari esa musbat elektrlanadi. Shunga o’xshash qator tajribalar asosida elektr zaryadlarining quyidagi saqlanish qonuni kashf etildi.
  • Elektr zaryadlari o’z-o’zidan paydo bo’lmaydi, yo’qolmaydi, ular faqat bir jismdan boshqasiga uzatiladi yoki berilgan jism ichida ko’chadi va berk tizim ichida elektr zaryadlarning algebraik yig’indisi o’zgarmay qoladi, ya’ni
  • q1+q2+…+qn=const. (1)
  • Jismlar elektrlanganda N-ta elektron bergan yoki qabul qilgan bo’ladi. Demak jismlarning elektrlanish darajasi yoki zaryad miqdori
  • qum = ± N e (2)
  • formula bilan aniqlanadi. Zaryadlangan jismlar o’zlarining atrofida elektrostatik maydonini vujudga keltiradi. Elektrostatik maydon materiyaning maxsus turidir, u orqali bir elektrlangan jismning ta’siri boshqa jismlarga uzatiladi.
  • Ikkita nuqtaviy zaryadning o’zaro tasir qonunini 1785–yil fransuz fizigi Sharl Kulon tajriba yo’li bilan aniqlagan (1-rasm). Nuqtaviy zaryad deb tekshirilayotgan masofaga nisbatan o’lchamlari juda kichik bo’lgan zaryadli jismlarga aytiladi. Kulon qonuni quyidagicha ta’riflanadi. Vakumdagi ikki nuqtaviy elektr zaryadning o’zaro ta’sir kuchi zaryadlar modullarining ko’paytmasiga to’g’ri proporsional hamda ular orasiga masofaning kavadratiga teskari proporsional ya’ni
  • (3)
  • Bunda q1 va q2-nuqtaviy zaryadlar, r-nuqtaviy zaryadlar orasidagi masofa. ; K – proporsionallik koyfitsienti bo’lib birliklar sistemasiga va muhitning dielektrik xususiyatiga bog’liq. Agar zaryadlarning birini ebonit tayoqcha yordamida manfiy zaryadlasak, nuqtaviy zaryadlar o’zaro itarishadi va aylanma dinamometr nuqtaviy zaryadlar orasidagi ta’sir kuchini qayd qiladi. SI sistemasida zaryadning birligi qilib 1 Kl zaryad qabul qilingan; 1 Kl (Kulon) - tok kuchi 1A bo’lgan o’zgarmas tok o’tayotgan o’tkazgichning ko’ndalang kesimi orqali 1 sekund davomida o’tadigan zaryad miqdoridir, ya’ni 1Kl=1A∙s. (3) ifodada proporsionallik koefitsientining qiymati ga teng ekanligini topish mumkin. SI birliklar tizimida K- koeffitsiyent ko’rinishda yoziladi. Bunda ε0 - elektr doimiysi bo’lib uning qiymati
  • ga teng. Umumiy holda vakuumda ikkita zaryadlangan zaryadlar orasidagi ta’sir etuvchi kuchini vector ko’rinishda (4) yozish mumkin.
  • Zaryadlar orasida o’zaro ta’sir kuchi muhitning xususiyatlariga bog’liq bo’lib, vakuumdagidan farqli bo’lar ekan. Muhitning ana shunday xossasini ifodalaydigan kattalikni muhitning dielektrik singdiruvchanligi deb atash qabul qilingan va uni ε harfi bilan belgilaydilar.  – ning fizikaviy ma’nosi zaryadlar orasidagi ta’sir kuchining vakuumdagiga nisbatan muhitda qancha marta farq qilishini anglatadi. Masalan, vakuum va havo uchun ε=1; suv uchun ε=81; muhitning ana shu xususiyatini hisobga olgan holda Kulon qonunining formulasini
  • quyidagi ko’rinishda yoza olamiz.
  • (5)
  • Elektr maydoni.
  • Elektr zaryadlarning o’zaro ta’siri elektr maydonidagina sodir bo’ladi. Agar elektr maydon harakatsiz zaryadlar tomonidan hosil qilinsa, bunday maydon elektrostatik elektr maydon deyiladi.
  • Elektr maydon materiyaning bir ko’rinishidir. q – zaryad tomonidan hosil qilingan elektr maydonining istalgan biror nuqtasiga qo – “sinov zaryadi” kiritaylik “sinov zaryadi” sifatida shunday musbat zaryaddan foydalanish mumkinki, uning miqdori maydonni vujudga keltirayotgan zaryadning miqdoriga nisbattan juda kichik bo’lishi kerak u holda qo zaryadga q zaryad tomonidan kuch ta’sir qiladi. Bu kuch qo zaryad kattaligiga proporsional bo’lib maydonning turli nuqtalarida turlicha qiymatga ega bo’ladi. Agar shu kuchning qo sinov zaryadi kattaligiga nisbatini olsak, elektr maydonining qo zaryad kiritilgan nuqtasi uchun doimiy ekanligini aniqlash mumkin. Bu doimiylik elektr maydonining berilgan nuqtasi uchun maydon harakteristkasini ifodalaydigan kattalikdir.
  • (6)
  • ko’rinishda ifodalab elektr maydon kuchlanganligi deb atash qabul qilingan. Musbat ishorali birlik nuqtaviy zaryadga maydon tomondan ta’sir qiluvchi kuch maydonning shu nuqtasidagi elektr maydon kuchlanganligi deyiladi.
  • Agar elektr maydonni bitta q nuqtaviy zaryad hosil qilgan bo‘lsa, maydon kuchlanganligining kattaligi bevosita Kulon qonunidan tenglikning ikkala qismini ikkinchi q0 zaryadga bo‘lish yo‘li bilan olinadi.
  • Kulon qonuni ifodasi (3) ni sinov zaryadi ifodasini kattaligiga bo’lib yuborsak, u holda (7) ifoda hosil bo’ladi. Ya’ni nuqtaviy zaryadning elektr maydon kuchlanganlikgi masofaning kvadratiga teskari proporsional bo’lar ekan. Maydon kuchlanganligi birligi SI – tizimida V/m yoki .
  • Maydonlar superpozitsiyasi. Elektr maydon kuchlanganlik chiziqlari
  • Kuchlanganlik vektor kattalik bo’lib, uning yo’nalishi musbat zaryadga ta’sir qiluvchi kuch yo’nalishi bilan mos tushadi. Agar elektr maydonini bir necha zaryadlar vjudga keltirayotgan bo’lsa, ularning natijaviy maydoni kuchlanganligi alohida zaryadlar vujudga keltirgan elektr maydon kuchlanganliklarining vektor yig’indisiga teng bo’ldi ya’ni (8)
  • bu ifoda maydonlar superpozitsiyasi prinsipini ifodalaydi.
  • Kuchlanganlik chiziqlari kuch chiziqlari ham deb ataladi. Kuchlanganlik chizig’i deganda shunday chiziqni nazarda tutamizki bu chiziqning har bir nuqtasida kuchlanganlik vektori urinma bo’lib yo’nalgan bo’ladi. Kuchlanganlik chizig’ining yo’nalishi, chiziqning har bir nuqtasidagi kuchlanganlik vekorining yo’nalishi bilan bir xil bo’ladi. 3 – rasmda turli ishorali nuqtaviy zaryadlarning kuchlanganliik chiziqlari keltirilgan:
  • Bitta nuqtaviy zaryadning kuchlanganlik chiziqlari, zaryad musbat bo’lsa zaryaddan chiquvchi (2 a-rasm) va zaryad manfiy bo’lsa, zaryadga kiruvchi to’g’ri chiziqlar (2b-rasm) ekanligini ko’rish mumkin. 3a- rasmda teng va bir hil ishorali ikkirta nuqtaviy zaryadning, 3b-rasmda esa kattaliklari o’zaro teng turli ishorali ikkita nuqtaviy zaryadning kuchlanganlik chiziqlari tasvirlangan. Kuchlanganlik chizig‘i kuchlangan-likning yo‘nalishini xarakterlaydi, biroq kuchlanganlikni kattalik jihatdan xarakterlamaydi. Lekin kuchlanganlik kattaligini o‘tkazilgan kuch chiziqlar soni bilan bog‘lovchi shartni kiritish mumkin. Kuchlanganlik ko‘p bo‘lgan joyda chiziqlarni zichroq, kam bo‘lgan joyda siyrak o‘tkaziladi.

Maruza matni

PDF
Maruza matni PDF · 704 KB
PDF tayyorlanmoqda…

Interaktiv animatsiyalar

5 ta
1.1 Zaryadlarning o'zaro ta'siri — Kulon qonuni

Ikki zaryadning ishorasi va masofasini o'zgartirib, tortishish va itarilish kuchini kuzatish.

1.2 Kulon qonuni — interaktiv animatsiya

q₁, q₂ va r slayderlari orqali F = k|q₁q₂|/r² kuchini hisoblash.

1.3 Zaryadlarning chiziqiy zichligi

λ = dq/dl. Chiziq uzunligi va umumiy zaryadning zichlikka ta'siri.

1.4 Zaryadlarning sirtiy zichligi

σ = dq/dS. Sirt yuzasi va umumiy zaryadning zichlikka ta'siri.

1.5 Zaryadlarning hajmiy zichligi

ρ = dq/dV. Hajm va umumiy zaryadning zichlikka ta'siri.

Asosiy tushunchalar

Lug'at
Elektr va magnetizm
Elektr zaryadlari, elektr va magnit maydonlar hamda ularning o'zaro bog'lanishini o'rganuvchi fizika bo'limi.
Elektr zaryadi (q)
Jismlarning elektromagnit o'zaro ta'sirda qatnashishini tavsiflovchi fizik kattalik.
Musbat zaryad (+q)
Shartli ravishda musbat ishora bilan belgilanadigan elektr zaryadi.
Manfiy zaryad (−q)
Shartli ravishda manfiy ishora bilan belgilanadigan elektr zaryadi.
Elementar zaryad (e)
Elektr zaryadining elementar miqdori; proton zaryadi +e, elektron zaryadi −e. e = 1,6·10⁻¹⁹ Kl.
Nuqtaviy zaryad
O'lchamlari qaralayotgan masofaga nisbatan juda kichik deb hisoblanadigan zaryadlangan jism modeli.
Elektrostatik o'zaro ta'sir
Tinch holatdagi elektr zaryadlari orasidagi o'zaro ta'sir.
Kulon kuchi (F)
Ikki nuqtaviy elektr zaryadi orasida yuzaga keladigan elektrostatik kuch.
Kulon qonuni
Nuqtaviy zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi, zaryadlar miqdori va ular orasidagi masofa o'rtasidagi bog'lanishni ifodalovchi qonun.
Kulon doimiysi (k)
Kulon qonunidagi proporsionallik koeffitsiyenti, k ≈ 9·10⁹ N·m²/Kl².
Chiziqiy zaryad zichligi (λ, τ)
Birlik uzunlikka to'g'ri keluvchi elektr zaryadi miqdori, SI birligi — C/m.
Sirtiy zaryad zichligi (σ)
Birlik yuzaga to'g'ri keluvchi elektr zaryadi miqdori, SI birligi — C/m².
Hajmiy zaryad zichligi (ρ)
Birlik hajmga to'g'ri keluvchi elektr zaryadi miqdori, SI birligi — C/m³.
Elektrostatika
Tinch holatdagi elektr zaryadlari va ular hosil qiladigan elektr maydonlarni o'rganuvchi bo'lim.
Zaryadning saqlanish qonuni
Izolyatsiyalangan sistemadagi elektr zaryadlarining algebraik yig'indisi o'zgarmasligini ifodalovchi qonun.

Bilimni tekshirish

Mavzuni o'qib bo'lgach 10 ta savoldan iborat testni topshiring. Keyingi mavzu 50% dan yuqori natijada ochiladi.

Testni boshlash