
- •2 Негізгі таратылатын материалдар мазмұны
- •2.1 Курстың тақырыптық жоспары
- •1Бөлім Механика
- •1 Кинематика
- •Материялық нүкте қозғалысының кинематикалық сипаттамалары
- •1.2 Траектория, жол ұзындығы, орын ауыстыру векторы
- •1.3 Жылдамдық
- •1.4 Үдеу және оның құраушылары
- •1.5 Қатты дененің ілгерілмелі қозғалысы
- •1.6 Айналмалы қозғалыс кинематикасы
- •Қатты дененің ілгерілмелі қозғалысының және материялық нүктенің динамикасы
- •2.1 Ньютонның бірінші заңы – инерция заңы
- •2.2 Күш. Масса
- •2.3 Ньютонның екінші заңы– материялық нүкте динамикасының негізгі заңы
- •2.4 Ньютонның үшінші заңы
- •2.5 Қатты дененің ілгерілмелі қозғалыс динамикасының негізгі заңы
- •2.6 Импульстің сақталу заңы
- •2.7 Механикалық жүйенің массалар центрі және оның қозғалыс заңдары
- •2.8 Механикадағы күш түрлері
- •2.9 Энергия, күш жұмысы, қуат
- •2.10 Денелер жүйесінің механикалық энергиясы
- •2.11 Механикалық энергияның сақталу заңы
- •3 Қатты дененің айналмалы қозғалыс динамикасы
- •3.1 Күш моменті
- •3.2 Дененің инерция моменті
- •4.1 Айналмалы қозғалыстағы дененің жұмысы және кинетикалық энергиясы
- •4.2 Қатты дененің айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі
- •4.3 Импульс моменті және оның сақталу заңы
- •4.3 Импульс моментінің сақталу заңын дәлелдеу
- •Арнайы салыстырмалы теорияның элементтері
- •Релятивистік динамика элементтері
- •5 Тұтас орта механикасының элементтері
- •5.1 Ағынның үздіксіздік теңдеуі
- •5.2 Бернулли теңдеуі
- •5.2.1 Сұйықтықтың горизонталь ағуы
- •5.2.2 Сұйықтықтың тесіктен ағуы
- •5.3 Тұтқырлық
- •5.4 Сұйық ағынының екі түрі
- •Тербелістер мен толқындар
- •6.1 Механикалық гармониялық тербелістер және олардың сипаттамалары
- •6.2 Гармониялық тербелістегі материялық нүкте энергиясы
- •6.3 Гармониялық осцилляторлар
- •6.3 Өшетін тербелістер
- •6.4 Еріксіз тербелістер
- •6.5 Механикалық гармониялық толқындар
- •6.6 Жазық қума толқынның теңдеуі
- •6.7 Тұрғын толқындар
- •II бөлім . Молекулалық физика және термодинамика
- •7 Термодинамикалық жүйелер мен олардың параметрлері
- •7.1 Термодинамикалық параметрлер мен процестер
- •7.2 Идеал газдың күй теңдеуі
- •7.3 Идеал газдардың молекула-кинетикалық теориясы
- •7.4 Газ молекулаларының ілгерілемелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы
- •7.5 Статистикалық таралу
- •7.5.1 Энергияның еркіндік дәрежелер бойынша бірқалыпты таралу заңы
- •7.5.2 Сыртқы күш өрісіндегі бөлшектер үшін Больцман таралуы
- •7.5.3 Газ молекулаларының жылдамдықтар бойынша таралу заңы (Максвелл заңы)
- •7.6 Термодинамикалық тепе-теңдіксіз жүйелердегі тасымалдау құбылыстары
- •7.6.1 Диффузия
- •7.6.2 Ішкі кедергі
- •Термодинамикның бірінші бастамасы
- •8.1 Жүйенің ішкі энергиясы
- •8.2 Жұмыс және жылу
- •8 Термодинамиканың бірінші заңы
- •8.4 Термодинамикалық процестер мен жұмыстың графиктері
- •8.5 Заттың жылусыйымдылығы
- •8.6 Термодинамиканың бірінші бастамасын идеал газдардағы изопроцестерге қолдану
- •8.6.1 Изохоралық процесс ( )
- •8.6.2 Изобаралық процесс ( )
- •8.6.3 Изотермиялық процесс ( )
- •8.6.4 Адиабаталық процесс ( )
- •8.6.5 Политроптық процесс ( )
- •Термодинамиканың екінші бастамасы
- •9.1 Қайтымды және қайтымсыз процестер
- •9.2 Дөңгелек процестер
- •9.3 Карноның идеал жылулық машинасы
- •9.4 Карно теоремасы
- •9.5 Клаузиус теңсіздігі
- •9.6 Энтропия
- •9.6.1 Энтропияның қасиеттері
- •9.7 Термодинамиканың екінші бастамасы
- •Нақты газдар мен булар
- •10.1 Молекула көлемін ескеру
- •10.2 Молекулалардың тартылыс күшін ескеру
- •10.4 Заттың критикалық күйі. Фазалық ауысулар
- •– Газдың универсал тұрақтысы. Сонымен, Ван-дер-Ваальс теңдеуі газ күйін, газдың сұйықтыққа айналу процесін және сұйықтықтың сығылуын сипаттай алады.
- •10.5 Нақты газдың ішкі энергиясы
- •III бөлім. Электр өрісі
- •Кулон заңы
- •Электрстатикалық өріс кернеулігі
- •Гаусс теоремасы
- •Электрстатикалық өрістердің қасиеттері
- •Электр өрісіндегі өткізгіштер
- •Электрлік сыйымдылық. Оқшауланған өткізгіштің электрлік сыйымдылығы
- •Өзара сыйымдылық. Конденсаторлар.
- •Электрстатикалық өрістегі диэлектриктер. Диэлектриктердің түрлері.
- •Диэлектриктердің поляризациясы. Поляризациялану.
- •Поляризациялық зарядтар
- •Электрлік ығысу векторы
- •Электр зарядтарының энергиясы
- •Зарядталған конденсатордың энергиясы
- •Өзара әсерлесуші зарядтардың энергиясы
- •Зарядталған өткізгіштің энергиясы
- •Ток күші және ток тығыздығы
- •Тармақталған тізбектерге арналған Кирхгоф ережелері
- •Газдардың электрөткізгіштігі
Диэлектриктердің поляризациясы. Поляризациялану.
Сыртқы
электр өрісі болмаған кезде диэлектриктің
молекулаларының дипольдік моменттері
не нөлге тең (полярлы емес молекулалар)
немесе кеңістікте ретсіз
түрде
орналасады
(полярлы молекула). Екі жағдайда да
дипольдік моменттердің қосындысы нөлге
тең
болады.
Сыртқы өрістің әсерінен диэлектрик
поляризацияланады.
Олай болса –
диэлектриктегі
қорытқы дипольдік момент нөлден өзгеше,
демек тұтас диэлектриктің
көлемдік дипольдік моменті бар.
Поляризациялану
–
диэлектрикте сыртқы зарядтар туғызған
өріс кернеулігінің кемуіне әкеледі.
Егер вакуумда
зарядтардың өзара әсерлесу күші
,
ал диэлектриктегі күші
болса, онда Кулон заңына сәйкес
болатындықтан,
диэлектрикті ортадағы кернеулікті
деп жаза
аламыз. Осыдан
шамасының мәні тек молекулалардың
құрылымы
мен қасиетіне ғана байланысты емес,
диэлектриктің сыртқы өрісте поляризациялану
қабілетін де анықтайды екен. Диэлектриктердің
поляризациялану
дәрежесін сипаттау үшін көлем бірлігіндегі
дипольдік моментті анықтау
керек, ол
үшін шексіз
аз
көлемді
бөліп алып, осы көлемдегі молекулалардың
моменттерінің қосындысын сол
көлемге бөлу керек:
(13.13)
Бұл
жерде
дегеніміз көлемдегі
молекулалардың
саны,
- і-ші
молекуланың
дипольдік моменті. (13.13)
өрнегімен
анықталатын векторлық
шама диэлектриктің поляризациялану
векторы деп аталады.
векторы
бағыты
диэлектрик
тұрған жердегі электр өрісінің
бағытымен бағыттас болады. Тәжірибеге
сәйкес поляризациялану векторының
шамасы өріс кернеулігінің шамасына
пропорционал, яғни
~
деп қабылдауға болады. Кез
келген
изотропты диэлектрик түрлері үшін
берілген нүктедегі поляризациялану
векторы, өрістің кернеулігімен байланысы
мынадай болады:
= æ·0
, (13.14)
мұндағы æ – диэлектрлік қабылдағыштық деп аталады, ол шамасына тәуелсіз. Ол ортаның поляризациялану қабілетін сипаттайды және ортаның құрылымына байланысты болады. мен шамаларының өлшем бірліктері бірдей, сондықтан æ - өлшем бірліксіз шама. Полярлы емес молекулалардан тұратын диэлектриктер үшін (13.14) өрнегі мынадай түрде жазылады
=
,
(13.15)
мұндағы
бірлік көлемдегі молекула саны;
– молекулалардың поляризациялану
қабілеті.
Егерде æ=
,
деп белгілесек, онда (13.14) өрнекке келеміз.
Поляризациялық зарядтар
Поляризацияланған
диэлектрик шекарасындағы, мысалы,
конденсатор астарына қараған жағындағы,
молекулалық диполь заряды ішкі
дипольдағыдай көрші молекулалық диполь
зарядтарымен компенсацияланбайды.
Сондықтан (13.4-сурет) конденсатордың
теріс зарядталған астары жағында беттік
тығыздығы +
оң зарядтар жиналады, оң зарядталған
астары жағына беттік тығыздығы −
теріс зарядтар жиналады. Бұл зарядтар
поляризациялық зарядтар деп аталады.
13.4-сурет.
Диэлектриктің
шекарасындағы поляризация
Поляризацияланған
зарядтар қосымша
электр өрісін тудырады. Суреттен көрініп
тұрғандай қосымша
өріс сыртқы
өріске
қарама-қарсы бағытталған болады, және
оны әлсіретеді. Сондықтан диэлектриктегі
қорытқы электр өрісі:
=
-
.
Қосымша
өрісті диэлектриктің екі жазық
қабырғаларында бірқалыпты таралған,
беттік тығыздықтары ±
поляризациялық зарядтар тудырған өріс
ретінде қарастыруға болады.
,
æ·
.
(13.16)
мұндағы
-
диэлектриктің ішіндегі өріс кернеулігінің
нормаль құраушысы. (13.16) өрнекке сәйкес,
кернеулік сызықтары диэлектриктен
шығатын жерлерде (
>0),
диэлектриктің беткі жағында байланыстағы
оң зарядтар жиналады, ал кернеулік
сызықтары диэлектрикке кіретін (
<0)
жерлерде, беткі теріс зарядтар пайда
болады. (13.16) өрнек кез-келген пішіндегі
біртекті емес диэлектрик біртекті емес
электр өрісінде орналасқан жағдайда
да орындалады. Қарастырылған поляризация
механизмінен көрініп тұрғандай
векторы әрқашан нақты
өріс бойымен бағытталады. Диэлектрлік
қабылдағыштық әрқашан оң және
.
Газдардағы жеке молекулалардың
поляризациясы бір-біріне тәуелсіз және
газ тығыздығына тура пропорционал
болады. Қатаң дипольді диэлектриктердегі
бағдарланған (бағытталған) поляризация
және сезімталдық абсолют температураға
кері пропорционал болады.