58. Потенциал. Потенциал мен электр өрісінің кернеулігі арасындағы байланыс.

Электр өрісінде орналасқан нүктелік зарядтың потенциалдық энергиясының осы зарядтың шамасына қатынасын электр өрісінің потенциалы деп атайды.

,

Өлшем бірлігі – .

          Потенциал электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы болып табылады, яғни электр өрісінде орналасқан зарядтың потенциалдық энергиясын анықтайды.   Потенциал – скаляр шама болып табылады.

Нүктелік зарядтың потенциалын анықтайтын өрнек: 

Потенциалды күш пен потенциалдық энергия арасында келесі байланыс болады:

Күш пен потенциалдық энергия электр өрісін сипаттайтын шамалармен келесі түрде байланысады:

       және    

59. Электрлік диполь.Электр өрісі кернеулік векторының циркуляциясы туралы теорема.Гаусс теоремасы.

Бір-бірінен   қашықтықта орналасқан шамалары бірдей және таңбалары қарама-қарсы екі зарядтан тұратын электрлік жүйені электрлік диполь деп атайды.

Электрлік дипольді сандық сипаттау үшін дипольдік момент немесе электрлік момент деп аталатын физикалық векторлық шама енгізілген.

 

Электрлік дипольдің берілген нүктедегі электр өрісінің потенциалын анықтайық.

Электрлік дипольдің электр өрісінің потенциалы келесі өрнекпен анықталады:

Сыртқы электр өрісіндегі дипольдің потенциалдық энергиясы:

.

Гаусстың электростатикалық теоремасы электр өрісі кернеулігінің тұйық бет бойымен алынған ағыны сол беттің ішінде орналасқан зарядтардың арасындағы математикалық байланысты тағайындайды:

Гаусс теоремасының физикалық негізі Кулон заңы болып табылады; немесе басқаша айтқанда Гаусс теоремасы Кулон заңының интегралдық түрі деуге болады.

Тыныштықтағы зарядтардың арасындағы өзара әсер электр өрісі арқылы жүзеге асырылады. Кезкелген заряд өзінің айналасындағы кеңістіктің қасиеттін өзгертеді - онда электр өрісін туғызады. Бұл өріс оның әйтеуір бір нүктесінде орналастырылған электр зарядының күші әсерінен болатындығынан білінеді.

Зерттелінетін өріске өзгеріс енгізбеу үшін сыншы зарядтың шамасын жеткілікті мөлшерде кішкентай етіп алу керек. Нүктелік зарядтың өріс кернеулігі:

Өрістің кернеулігі болып келген нүктесіндегі, кезкелген нүктелік q зарядқа күш әсер етеді. Бұл соңғы формула локальді тұжырымды береді, өйткені E,q, F бір нүктеде анықталады .

Ортаның диэлектриктік өтімділігі электр өрісі вакуумнен диэлектрикке өткенде қанша есе кемитінін көрсетеді.

мұндағы:  - вакуумдегі электр өрісі,   - заттың ішіндегі электр өрісі.

60.Электр өрісіндегі өткізгіштер. Электр сыйымдылық.

 Өткізгіштердің электрлік қасиеттері олардағы еркін зарядталған бөлшектердің болуымен сипатталады. Мысалы,  металлдарда еркін электрондар болады. Электр өрісіне өткізгішті енгізгенде ондағы еркін зарядтар ығысып, қайта таралып орналасады. Зарядтардың бұл қайта таралып орналасуы өткізгіш ішіндегі электр өрісі нольге тең болғанша жүреді.

Электр өрісіндегі зарядтардың қайта таралып орналасуын электростатикалық индукция құбылысы деп атайды, ал өткізгіш бетінде пайда болатын теңеспеген зарядтарды индукцияланған зарядтар деп атайды.

          Сыртқы электр өрісіндегі өткізгіштерде келесі шарттар орындалады:

1.     Электр өрісіндегі өткізгіштің ішіндегі электр өрісінің кернеулігі нольге тең,    ;

2.     Өткізгіш бетіндегі кез келген нүктедегі электр өрісінің кернеулігі өткізгіш бетіне нормаль бағытталады,  ;

3.     Өткізгіш беті эквипотенциал бет болып табылады;

4.     Өткізгіштің ішіндегі кез-келген көлем үшін Остроградский-Гаусс теоремасы келесі түрде жазылады:

;

5.     Өткізгіш бетіндегі кез-келген тұйық бет үшін Остроградский-Гаусс теоремасы мына түрде жазылады:

Ығысу векторы өткізгіш бетіндегі еркін зарядтардың беттік тығыздығына тең болады: 

 екенін ескерсек, өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі      өрнегімен анықталады. Мұндағы   өткізгішті қоршаған ортаның диэлектриктік өтімділігі.