69.Электростатикалық өріс энергиясы.

Дискретті және үзіліссіз таралған зарядтардың өзара әсерлесу энергиясы. Меншікті энергия. Электр өрісі энергиясының көлемдік тығыздығы. Беттік зарядтар өрісінің энергиясы. Зарядталған өткізгіштердің энергиясы. Сыртқы өрістегі дипольдың энергиясы.

Электростатикалық өрістің потенциалдылығы. Скалярлық потенциал, оның бір мәнді еместігі және нормалануы. Электр өрісіндегі жөмыс. Нүктелік зарядтың, нүктелік зарядтар жүйесінің және үзіліссіз таралған зарядтың потенциалы. Электр өрісін табу үшін қажетті үш әдіс: Кулон заңын тікелей қолдану, потенциалды және Гаусс теоремасын пайдалану. Лаплас және Пуассон теңдеулері.

Өткізгіштердегі электростатикалық өріс. Өткізгіш бетінде зарядтардың таралуы. Электростатикалық индукция. Өткізгіш бетінің маңындағы өріс. Зарядтардың беттік тығыздығының беттің қисықтығына тәуелділігі. Зарядтардың өткізгіштен ағып шығуы. Өткізгіш потенциалы және металдық экран. Оңашаланған өткізгіштің сыйымдылығы. Өткізгіштер жүйесі. Конденсаторлар, олардың түрлері және сыйымдылықтары. Кейбір электростатикалық есептерді шешу үшін қолданылатын кескіндеу әдісі.

Диэлектриктердегі электростатиқалық өріс. Диэлектриктердің поляризациялануы. Полярлы және полярлы емес диэлектриктер. Дипольдің өрісі. Үзіліссіз таралған зарядтардың дипольдық моменті. Поляризацияланғыштық - поляризацияланудың сандық сипаттамасы. Поляризацияның электр өрісіне әсері. Байланыстағы зарядтар. Байланыстағы зарядтардың беттік және көлемдік тығыздықтары. Диэлектриктердегі электр өрісі үшін Гаусстың электростатикалық теоремасы. Электрлік ығысу векторы және диэлектрлік өтімділік. Диэлектриктердің шекарасында электр өрісі сызықтарының сынуы.

70. Диэлектриктер. Олардың поляризациясы

Диэлектриктер (немесе изоляторлар) деп электр тогын өткiзбейтiн денелердi айтады.

Изолятордың немесе диэлектриктiң еркiн электр заряды жоқ нейтраль атомдарда электрондар мен ядролар бiр-бiрiмен байланысқан және электр өрiсiнiң әсерiнен бүкiл денеге орынауыстыра алмайды. Өткiзгiштер мен диэлектриктер электростатикалық өрiсте өздерiн әрқалай ұстайды. Диэлектрик iшiнде электр өрiсi болуы мүмкiн; бұл жағдайда диэлектрик өрiске белгiлi бiр әсер бередi.

Диэлектриктердi екi түрге ажыратады: полярлық емес және полярлық.

Полярлық емес диэлектриктер молекулаларында және атомдарында оң және терiс зарядтардың таралу центрлерi сәйкес келедi. Мысалға, сутегi атомында оң заряд – протон – центрде болады, терiс заряд – электрон – ядро маңайында өте жоғары жылдамдықпен айналады, сондықтан уақыт бойынша орташа терiс зарядтың таралу центрi ортасына келедi, яғни оң зарядталған ядромен сәйкес келедi.

Полярлық емес диэлектриктер – инерттi газдар, сутегi, азот, көмiртегi және басқалар.

Полярлық диэлектриктер молекулаларында оң және терiс зарядтардың центрлерi сәйкес келмейдi. Мысалға, ас тұзының NaCl пайда болуы кезiнде, жетi валенттiк электрондары бар хлор атомы натрий атомының бiр валенттiк электронын iлестiредi. Өз ядросымен әлсiз байланысқан. Нейтраль атомдардың әрқайсысы таңбалары қарама-қарсы екi ионнан тұратын жүйеге айналады. Үлкен арақашықтықта молекуланың модульдерi бойынша тең және зарядтары бойынша бiр-бiрiнен L арақашықтықта қарама-қарсы екi нүктелiк зарядтардың жиынтығы ретiнде қарастыруға болады. Бұндай зарядтардың бүтiндей нейтраль жүйесiн электр диполi деп атайды

Полярлық диэлектриктерге спирт, су және басқа заттар жатады.

Диэлектриктiң iшкi электр өрiсiне орынауыстыру кезiнде поляризация процесi жүредi. Поляризация деп диэлектриктiң оң жәнен терiс байланысқан зарядтарының қарама-қарсы бағыттарда араласуын айтады.

71. Электрлік ығысу (электрлік индукция)    – изотропты ортада еркін зарядтардың электрстатикалық өрісін сипаттайтын векторлық шама:

.                                   (56) 

диэлектрикте қортқы өріс кернеулігі   векторының сызықтары кез келген (еркін зарядтарда, байланған зарядтарда) басталады және аяқталады. ығысу векторының сызықтары тек еркін зарядтарда ғана басталады және аяқталады.

     электрлік ығысу сызықтары – жанамалары берілген нүктедегі   ығысу  векторымен сәйкес келетін сызықтар (11-сурет). электр өрісінің  әрбір нүктесінде ығысу  векторының бағыты  тек біреу болатындықтан, күш сызықтары ешқашан өзара қиылыспайды.

  электрлік ығысу векторының ағыны – электрлік ығысу сызықтарына перпендикуляр беттің бірлік ауданын тесіп өтетін ығысу сызықтарының тығыздығын (санын) сипаттайтын шама.

   электрлік ығысу векторының элементар ағыны – беттің шексіз аз    ауданшасынан өтетін ығысу сызықтарының саны (12-сурет):

,                                   (57)

мұндағы  – модулі  –ке тең, бағыты ауданшаға жүргізілген бірлік   нормальға сәйкес вектор.

     электрлік ығысу векторының ауданы s толық тұйық беттен өткен ағыны тұйықталған беттің шексіз аз    ауданшаларынан өтетін ағындардың алгебралық қосындысына тең:

.