Электр талаасынын касиеттери менен мүнөздөмөлөрү дээрлик бардык техникалык адистер тарабынан изилденет. Бирок университеттин курсу көбүнчө татаал жана түшүнүксүз тилде жазылат. Ошондуктан, макаланын алкагында, электр талааларынын мүнөздөмөлөрү, аларды ар бир адам түшүнө ала тургандай жеткиликтүү түрдө сүрөттөлөт. Мындан тышкары, биз өз ара байланыштуу концепцияларга (суперпозиция) жана физиканын бул тармагын өнүктүрүү мүмкүнчүлүктөрүнө өзгөчө көңүл бурабыз.
Жалпы маалымат
Заманбап концепциялар боюнча электр заряддары бири-бири менен түздөн-түз өз ара аракеттенишпейт. Мындан бир кызык өзгөчөлүк чыгат. Демек, ар бир заряддалган дененин курчап турган мейкиндикте өзүнүн электр талаасы бар. Бул башка субъекттерге таасирин тийгизет. Электрдик талаалардын мүнөздөмөлөрү бизди кызыктырат, анткени алар талаанын электр заряддарына тийгизген таасирин жана анын аткарылуучу күчүн көрсөтөт. Мындан кандай жыйынтык чыгарууга болот? Заряддалган денелер өз ара түз таасир этпейт. Бул үчүн электр талаалары колдонулат. Аларды кантип изилдөөгө болот? Бул үчүн, сиз сыноо зарядын колдоно аласыз - кичинекей чекит бөлүкчөлөрүнүн нуру, андай эмесиштеп жаткан структурага олуттуу таасирин тийгизет. Ошентип, электр талаасынын өзгөчөлүктөрү кандай? Алардын үчөө бар: чыңалуу, чыңалуу жана потенциал. Алардын ар биринин өзүнүн өзгөчөлүктөрү жана бөлүкчөлөргө таасир этүүчү чөйрөлөрү бар.
Электр талаасы: бул эмне?
Бирок макаланын негизги темасына өтүүдөн мурун белгилүү бир билимге ээ болушуңуз керек. Эгерде алар болсо, анда бул бөлүктү коопсуз өткөрүп жиберсе болот. Биринчиден, электр талаасынын болушунун себеби жөнүндө маселени карап көрөлү. Бул үчүн, заряд керек. Болгондо да заряддалган дене жашаган мейкиндиктин касиеттери ал жок жерлеринен айырмаланышы керек. Бул жерде мындай өзгөчөлүк бар: эгерде заряд белгилүү бир координат системасына жайгаштырылса, анда өзгөрүүлөр заматта эмес, белгилүү бир ылдамдыкта гана болот. Алар толкундар сыяктуу космоско тарайт. Бул координаттар системасындагы башка алып жүрүүчүлөргө таасир этүүчү механикалык күчтөрдүн пайда болушу менен коштолот. Мына, биз негизги нерсеге келдик! Түзүлүп жаткан күчтөр түз таасирдин эмес, сапаттык жактан өзгөргөн чөйрө аркылуу өз ара аракеттенүүнүн натыйжасы. Мындай өзгөрүүлөр болгон мейкиндик электр талаасы деп аталат.
Функциялар
Электр талаасында жайгашкан заряд ага таасир эткен күч багытында кыймылдайт. Эс алуу абалына жетишүү мүмкүнбү? Ооба, бул абдан реалдуу. Бирок бул үчүн электр талаасынын күчү айрымдар тарабынан тең салмактуу болушу керекбашка таасири. Дисбаланс пайда болору менен заряд кайра кыймылдай баштайт. Бул учурда багыт көбүрөөк күчкө жараша болот. Алардын саны көп болсо да, жыйынтыгы тең салмактуу жана универсалдуу болот. Эмне менен иштеш керек экенин жакшыраак элестетүү үчүн, күч сызыктары сүрөттөлөт. Алардын багыттары аракеттеги күчтөргө туура келет. Белгилей кетсек, күч линияларынын башталышы да, аягы да бар. Башкача айтканда, алар өздөрүнө жабылбайт. Алар оң заряддуу денелерден башталып, терс заряддуу денелерден бүтөт. Бул баары эмес, күч сызыктары, алардын теориялык негиздери жана практикалык ишке ашырылышы жөнүндө кененирээк, биз текстте бир аз кененирээк айтып, Кулон мыйзамы менен бирге карап чыгабыз.
Электр талаасынын күчү
Бул мүнөздөмө электр талаасынын санын аныктоо үчүн колдонулат. Муну түшүнүү абдан кыйын. Электр талаасынын (күчтүн) бул мүнөздөмөсү мейкиндиктин белгилүү чекитинде жайгашкан оң сыноо зарядына таасир этүүчү күчтүн анын маанисине болгон катышына барабар физикалык чоңдук. Бул жерде бир өзгөчө жагдай бар. Бул физикалык чоңдук вектор болуп саналат. Анын багыты оң сыноо зарядына таасир этүүчү күчтүн багыты менен дал келет. Сиз ошондой эле өтө кеңири таралган бир суроого жооп беришиңиз керек жана электр талаасынын күч мүнөздөмөсү так интенсивдүүлүк экенин белгилешиңиз керек. Ал эми кыймылсыз жана өзгөрүлбөгөн субъекттер менен эмне болот? Алардын электр талаасы электростатикалык деп эсептелет. чекиттик заряд менен иштегенде жаначыңалууну изилдөөгө кызыгуу күч сызыктары жана Кулон мыйзамы менен камсыз кылынат. Бул жерде кандай функциялар бар?
Кулон мыйзамы жана күч сызыктары
Электр талаасынын күч мүнөздөмөсү бул учурда андан белгилүү радиуста аралыкта жайгашкан чекиттик заряд үчүн гана иштейт. Жана бул модулдун маанисин алсак, анда кулон талаасына ээ болобуз. Анда вектордун багыты түздөн-түз заряддын белгисине көз каранды. Демек, ал оң болсо, анда талаа радиусу боюнча "кыймылдайт". Тескерисинче, вектор заряддын өзүнө түз багытталат. Эмне болуп жатканын жана кантип визуалдык түшүнүү үчүн, күч сызыктарын көрсөткөн чиймелерди таап, тааныша аласыз. Окуу китептеринде электр талаасынын негизги мүнөздөмөлөрү, түшүндүрүү кыйын болсо да, чиймелерде, алар өз убагында берилиши керек, алар жогорку сапатта. Ырас, китептердин мындай өзгөчөлүгүн белгилей кетүү керек: күч сызыктарынын чиймелерин курууда алардын тыгыздыгы чыңалуу векторунун модулуна пропорционалдуу. Бул билимди көзөмөлдөөдө же сынакта чоң жардам бере турган кичинекей кеңеш.
Потенциал
Заряд күчтөрдүн тең салмактуулугу жок болгондо дайыма кыймылдайт. Бул бизге бул учурда электр талаасынын потенциалдык энергияга ээ экенин айтат. Башка сөз менен айтканда, ал кандайдыр бир иштерди кыла алат. Келгиле, кичинекей бир мисалды карап көрөлү. Электр талаасы зарядды бир чекиттен жылдырдыАл эми Б-да мунун натыйжасында талаанын потенциалдык энергиясы азайган. Бул иш аткарылгандыктан болуп жатат. Кыймыл тышкы таасир астында жасалган болсо, электр талаасынын бул күч мүнөздөмөсү өзгөрбөйт. Бул учурда потенциалдык энергия азайбайт, тескерисинче көбөйөт. Мындан тышкары, электр талаасынын бул физикалык мүнөздөмөсү электр талаасындагы зарядды жылдырган тышкы күчкө түз пропорцияда өзгөрөт. Бул учурда бардык аткарылган иштер потенциалдык энергияны көбөйтүүгө жумшала тургандыгын белгилей кетүү керек. Теманы түшүнүү үчүн төмөнкү мисалды алалы. Ошентип, бизде оң заряд бар. Ал каралып жаткан электр талаасынан тышкары жайгашкан. Ушундан улам, таасири өтө аз болгондуктан, аны этибарга албай коюуга болот. Тышкы күч пайда болуп, ал электр талаасына заряд киргизет. Ал жылыш үчүн керектүү иштерди жасайт. Мында талаанын кучтеру жецип алынат. Ошентип, аракет потенциалы пайда болот, бирок электр талаасынын өзүндө. Бул гетерогендүү көрсөткүч болушу мүмкүн экенин белгилей кетүү керек. Ошентип, оң заряддын ар бир белгилүү бирдигине тиешелүү болгон энергия ошол чекиттеги талаанын потенциалы деп аталат. Ал сан жагынан предметти берилген жерге жылдыруу үчүн тышкы күч тарабынан аткарылган ишке барабар. Талаа потенциалы вольт менен өлчөнөт.
Voltage
Кандайдыр бир электр талаасында, потенциалдуулугу жогору чекиттерден бул параметрдин мааниси төмөн болгондорго оң заряддар кандайча "көчүп" баратканын байкай аласыз. Негативдер бул жолду тескери багытта баратышат. Бирок эки учурда тең бул потенциалдык энергиянын болушуна байланыштуу гана болот. Чыңалуу андан эсептелет. Бул үчүн, талаанын потенциалдык энергиясы азайган маанини билүү керек. Чыңалуу сан жагынан эки белгилүү чекиттин ортосунда оң зарядды өткөрүү үчүн аткарылган ишке барабар. Мындан кызыктуу кат алышууну көрүүгө болот. Демек, бул учурда чыңалуу менен потенциалдык айырма бирдей физикалык нерсе.
Электр талаасынын суперпозициясы
Ошентип, биз электр талаасынын негизги мүнөздөмөлөрүн карап чыктык. Бирок теманы жакшыраак түшүнүү үчүн, биз кошумча маанилүү болушу мүмкүн болгон бир катар параметрлерди карап чыгууну сунуштайбыз. Жана биз электр талааларынын суперпозициясынан баштайбыз. Мурда биз бир гана конкреттүү айып болгон жагдайларды карап чыктык. Бирок талааларда алардын саны аз эмес! Ошондуктан чындыкка жакын жагдайды эске алып, бизде бир нече айыптар бар деп элестетип көрөлү. Анда вектордук кошуу эрежесине баш ийген күчтөр сыноо предметине таасир этет экен. Ошондой эле, суперпозиция принциби татаал кыймылды эки же андан көп жөнөкөй кыймылга бөлсө болот дейт. Суперпозицияны эсепке албастан реалдуу кыймыл моделин иштеп чыгуу мүмкүн эмес. Башкача айтканда, азыркы шарттарда биз карап жаткан бөлүкчө ар кандай заряддардан таасир этет, алардын ар бири өзүнө тиешелүү.электр талаасы.
Колдонуу
Азыр электр талаасынын мумкунчулуктеру толук пайдаланылбай жаткандыгын белгилее керек. Жада калса, анын мүмкүнчүлүктөрүн биз дээрлик колдонбойбуз десек туура болмок. Чижевскийдин люстрасын электр талаасынын мүмкүнчүлүктөрүн практикалык ишке ашыруу катары келтирүүгө болот. Буга чейин, өткөн кылымдын орто ченинде адамзат космосту изилдей баштаган. Бирок окумуштуулардын көптөгөн чечилбеген суроолору бар болчу. Алардын бири аба жана анын зыяндуу компоненттери. Бул маселени чечуу менен ошол эле мезгилде электр талаасынын энергетикалык мунезде-месуне кызыккан советтик окумуштуу Чижевский колго алган. Ал чынында эле жакшы өнүгүүгө ээ экенин белгилей кетүү керек. Бул аппарат кичинекей разряддардын эсебинен аэроиондук аба агымдарын түзүү техникасына негизделген. Бирок, макаланын алкагында, биз аппараттын өзүнө эмес, анын иштөө принцибине кызыкдарбыз. Чындыгында Чижевский люстранын иштеши үчүн стационардык электр булагы эмес, электр талаасы колдонулган! Энергияны топтоо үчүн атайын конденсаторлор колдонулган. Айлана-чөйрөнүн электр талаасынын энергетикалык мүнөздөмөсү аппараттын ийгилигине олуттуу таасир эткен. Башкача айтканда, бул аппарат түзмө-түз электроника менен толтурулган космостук аппараттар үчүн атайын иштелип чыккан. Ал туруктуу энергия булактарына туташтырылган башка аппараттардын ишинин натыйжалары менен камсыз болгон. Белгилей кетсек, бул багыттан баш тартпай, азыр электр талаасынан энергия алуу мүмкүнчүлүгү иликтенип жатат. Чындык,Азырынча олуттуу жылыштарга жетише электигин айта кетуу керек. Жүргүзүлүп жаткан изилдөөлөрдүн салыштырмалуу аз масштабын жана алардын көбү ыктыярдуу ойлоп табуучулар тарабынан жүргүзүлүп жаткандыгын да белгилей кетүү керек.
Электр талаасынын өзгөчөлүктөрү кандай?
Эмне үчүн аларды изилдөө? Жогоруда айтылгандай, электр талаасынын мүнөздөмөлөрү күч, чыңалуу жана потенциал болуп саналат. Жөнөкөй карапайым адамдын жашоосунда бул параметрлер олуттуу таасири менен мактана албайт. Бирок, чоң жана татаал нерсени жасоо керек деген суроолор пайда болгондо, аларды эске албай коюу - люкс. Чындыгында, электрондук талаалардын ашыкча саны (же алардын ашыкча күчү) сигналдарды жабдуулар менен өткөрүүдө тоскоолдуктарга алып келет. Бул берилген маалыматтын бурмаланышына алып келет. Бул типтеги көйгөй жалгыз эмес экенин белгилей кетүү керек. Технологиянын ак ызы-чуусунан тышкары, ашыкча күчтүү электрондук талаалар да адам денесинин иштешине терс таасирин тийгизиши мүмкүн. Белгилей кетчү нерсе, бөлмөнүн кичинекей иондоштуруусу дагы эле бата болуп саналат, анткени ал адамдын турак-жайынын бетине чаңдын түшүшүнө өбөлгө түзөт. Бирок үйүбүздө канча түрдүү жабдуулар (муздаткычтар, телевизорлор, казандар, телефондор, электр системалары жана башкалар) бар экенине көз чаптырсаңыз, тилекке каршы, бул ден соолук үчүн жакшы эмес деген жыйынтыкка келсек болот. Белгилей кетсек, электр талааларынын төмөнкү мүнөздөмөлөрү бизге дээрлик эч кандай зыян келтирбейтАдамзат эчак эле космостук радиацияга көнүп калган. Бирок электроника жөнүндө айтуу кыйын. Албетте, мунун бардыгынан баш тартуу мүмкүн эмес, бирок адамдын организмине электр талааларынын терс таасирин ийгиликтүү азайтууга болот. Бул үчүн, демек, механизмдердин иштөө убактысын минималдаштырууну караган технологияны энергияны үнөмдүү пайдалануу принциптерин колдонуу жетиштүү.
Тыянак
Биз кандай физикалык чоңдуктун электр талаасынын мүнөздөмөсү экенин, кайда колдонулаарын, өнүгүүлөрдүн потенциалы кандай экенин жана алардын күнүмдүк турмушта колдонулушун карап чыктык. Бирок, мен дагы эле тема боюнча бир нече акыркы сөздү кошуп кетким келет. Белгилеп кетсек, аларга абдан көп адамдар кызыккан. Тарыхта эң көрүнүктүү издердин бири атактуу серб ойлоп табуучу Никола Тесла тарабынан калган. Бул, ал өз пландарын ишке ашыруу боюнча бир топ ийгиликтерге жетише алды, бирок, тилекке каршы, энергияны үнөмдөө жагынан эмес. Демек, бул багытта иштөөгө каалоо болсо, ачыла элек мүмкүнчүлүктөр көп.
