XVI. Тарау. Электростатика

§1. Электр зарядтары және орісі. Электр өрісі тұракгылыгы

туралы ұгымнын фнзнкалык мазмүны және оны колданудың

шектеулері

Дененің электрлік күйін сипаттайтын жэне электрленген дене-

нің өзара эсер заңдарын қарастыратын электр жөніндегі ілімнің

саласын электростатика деп атайды. XVIII гасырдың басында жүргі-

зілген тәжірибелер электрленудің екі түрі болатындыгын көрсетгі:

1. Теріге үйкелген шынының электрленуіне сэйкес келетін

электрлену, бүны шартты түрде оң электрлену деп атайды.

2. Шыныга үйкелген терінің электрленуіне сэйкес электрлену,

мүны шарггы түрде теріс электрлену деп атайды.

Денелерді тиістіргенде электрлік күй бір денеден екінші денеге

беріле алады. Сонда электрленген күйдегі дененің заряды болады

дейді. Ол оның қаншалықты электрлену шамасын көрсетеді. Сонымен

шартты түрде алынған оң және теріс деп аталатын екі түрлі электр

заряды бар. Бірдей таңбалы зарядтар бір-бірінен тебіледі, эр түрлі

таңбалы зарядтар бір-біріне тартылады. Электр заряды деп белгілі

бір элементар бөлшектің бөлінбейтін қасиетін айтады. Жогарыда

айтқанымыздай, элементар бөлшектердің қатарына, мысалы, электрон

(теріс зарядты тасушы), протон (оң зарядты тасушы) жэне нейтрон

(заряды нольге тең) жатады. Элементар бөлшектердің барлығының

заряды абсалют шамасы бойынша бірдей болады, оны элементар

заряд деп атауға болады. Біз оны е әрпімен белгілейміз.

Дененің электр зарядының жоғалуы жэне қайтадан пайда болуы

мүмкін. Әр қашан да қарама-қарсы таңбалы екі элементар белшек бір

мезгілде жоғапып немесе пайда болып отырады. Сонда изоляци-

яланған жүйеде зарядтардың жалпы қосындысы өзгеруі мүмкін емес,

бүп түжырымдама жоғарыда айтылған электр зарядының сақтапу

заңын көрсетеді. Сонымен эрбір зарядтың кішкентайпығы сонша,

макроскопиялык денелер зарядтарының мүмкін болатын шамаларын

үздіксіз өзгереді деп қарастыруга болады. Зарядтар тыныштықта

түрғанда олардың айнапасындагы кеңістікте электростатикалык

өріс пайда болады дейміз. Сонда екі зарядтың бір-біріне езара әсерін

былай түсіндіруге болады: зарядтардың эрқайсысы өзінің айналасын-

дағы кеңістікте өріс тудырады да сол өріс екінші зарядқа белгілі бір

күшпен әсер етеді. Сонымен, электростатикалык еріс дегеніміз

материяның ерекше түріне жатады. Электрленген бір дененің басқа

электрленген денеге түсіретін эсерін осы өріс жеткізеді. Өрістің

қасиеттері ерістің зарядтарга түсіретін күштері багынатын зандылык-

206

иір аркылы тексеріледі. Атомдар кұрамына кіретін микробөлшектер

ылгида қозғапыста болатындыктан зарядталған дененің заряд шамасы

ксиістік пен уакыт бойынша жылдам өзғереді. Сондыктан зарядталған

дснелер арасындағы әсерді сипаттайтын электр өрісі де уакыт жэне

ксңістік бойынша өзгереді. Ал кванттык физика тұрғысында бұл эсер

фотондар алмасу аркылы жүзеге асатындыктан әсердің дискретті

сксндігің анғару киын емес. Сонымен, жаппы карастырылатын электр

црісі дискретгі жэне уакыт пен кеңістік бойынша өзгереді. Бірақ-та

шсктромагниттік қүбылыстардың к лассикалык физикасында

ілсктр өрісін үздіксіз езгеретің шама деп есептейді. Ол үшін жеке

фотонның эсері олардың біріккен әсерінен элдеқайда кіші болу керек.

Ягни, қарастырылып отырған әсерге қатынасатын кванттар саны өте

коп, ап жеке кванттың импульсі әсерді қабылдайтын дене импульс-

ынан өте аз болуы керек. Басқаша айтканда, электр өрісінің физика-

/іық аз көлем мен, физикалық аз уақыт бойынша орта мәңі оның ретсіз

іпгсретің бөлігінен элдеқайда үлкен болуы керек. Бүп үшін жеке

микробөлшектердің микроскопиапық масштабта байқапатын орта

пріске қосатын үлесі өте аз болуы керек.