“Жаратылыстану” факультеті


“Жаратылыстану” факультеті



бет3/6
Дата02.05.2016
өлшемі0.75 Mb.
1   2   3   4   5   6

Жаратылыстануфакультеті

Жалпы математика жєне физика” кафедрасы

Электр және магнетизм” пәні бойынша

050110 – физика мамандыќтарының студенттері үшін


ЛЕКЦИЯНЫҢ ЌЫСЌАША КУРСЫ

Жетісай- 2008 ж




Лекция сабақтарының жоспары

Кредит №1-3

Лекция №1
Тақырыбы: Электростатика.
Жоспары:

1. Заряд және оның қасиеттері.

  1. Кулон заңы.

  2. Электр өрісінің негізгі қасиеттері.

  3. Суперпозиция принципі.

2004ж БҰҰ 2005жылды «физика жылы» деп жариялады. Себебі 1905 ж неміс физигі Алберт Энштейн арнайы салыстырмалы теорияны жүзеге келтіріп классикалық механикамен реалитивистік және кванттық физика арасындағы қайшылықтарды шешіп кетті.



Электростатика деп – физиканың электр бөліміндегі зарядтардың пайда болуының олардың қасиеттерін үйренетін бөлімге айтылады.

Заряд деп – дененің атом түзілісіндегі электрондарының артық немесе кемейіп қалу құбылысына айтылады.

Дене өз атомындағы электронның басқа денеге өткізу үшін ол сол денемен әсерлесу керек. Ол әсерлесу тікелейде немесе ұзақтанда болуы мүмкін.



1-мысал: Янтарды шерске үйкелесек янтарь оң зарядты, ал шерс теріс таңбалы зарядқа ие болады. Себебі дененің зарядталғаның басқа денелерді өзіне тарту қасиеттерімен білеміз.

2 –мысал: Енді ұзақтан зарядталу бұл құбылыс электростатикалық өріс арқылы болады. Мұнда алдынан зарядталған денеге зарядталмаған денедегі атомның электрондары, электростатикалық өріс арқылы тартылшып зарядталады. Ешқашан бір түрлі зарядтар электрленбейді.

Зарядтардың қасиеттері:

1. Зарядтар бөлінеді және оның бөлінбейтін бөлшегі электрон деп аталады. Электрон сөзі «янтарь» сөзінен келіп шығады. Оның заряды 1е=-1.6*10-19Кл.

2. Зарядтар бір- бірімен тебісуі де немесе тартысуы да мүмкін. Екеуіде оң таңбалы болса тебіседі, ал теріс болса тартысады.

3. Денедегі зарядтардың алгебралық жиындысы сол дененің толық зарядына тең болады және ол әр уақытта өзгермес болып қалады.




Зарядтардың бірлігі деп 1 Кулон алынған. 1Кл=6.25*1018 е

Мұндағы зарядтарды элементар зарядтар деп аталады. Бұл атауды Американ

физигі Миликен, совет физигі Эйплер тәжірибеде анықтаған. Зарядтардың

өзгермес қалу заңын 1-ші болып ағылшын физигі Майклл Фарадей бұл заңға да табиғаттың негізгі заңы деп атаған. Зарядтар жаңадан жасалмайды да жоқ та болып кетпейді. Тек бір денеден екінші денеге көшуі немесе өз денесіне орын ауыстыру мүмкін. Екінші жағдайда зарядтардың химиялық табиғатында ешқандай өзгеріс болмайды, соның үшін берілген дене өз табиғатын сақтап тұрады.



2. Кулон заңы.

1875 ж Кулон иірілмелі таразының көмегімен зарядтардың арасындағы өзара әсер күшін анықтаған. Оның заңы бойынша өзара әсер күші зарядтар арасындағы коэффициенті және зарядтардың мөлшерінің көбейтіндісіне тура пропорционал ал олардың қашықтығының квадратына кері пропорционал.



Бұл жердегі k-ға электр тұрақтысы.





- деп ортаның диэлектрлік өтімділігі делінеді.

Ол Кулон күшінің немесе ортаның электр өрісінің вакумдағысынан қанша есе кіші екендігін білдіреді. r – салыстырмалы.

Кулон күшімен пратон мен электрон үшін гравитациалық немесе бүкіл әлемдік тартылыс күштерін өзара салыстырсақ, Кулон күші үлкен болады.

Электр өрісі деп- қозғалмас зарядтар айналасында болатын материяға айтылады. Оны көзбен көре алмаймыз, қолда ұстай алмаймыз, жадымызға келтіре алмаймыз. Бірақ барлығын басқа денелерге , зарядтарға әсер етуінен білеміз. Мысалы: бір аттас зарядтарды тебісуі, әр аттастың тартысуы электр өрісінің күш сызықтары дененің пішініне байланысты болып түзу сызықты да немесе қисық сызықты да болуы мүмкін. Оң зарядталған дененің электр өрісі зарядтардың центрінен кеңістікке қарай бағытталған болады., ал теріс зарядтікі керісінше.

F0- зарядтардың вакуумдағы әсерлесу күші.

F-зарядтардың ортадағы әсерлесу күші.

Электр зарядтарының өзара әсерлесуін келтіріп шығаратын материяның түріне электр өрісі деп аталады.

Барлық қозғалмайтын электр зарядтардың айналасындағы электр өрісін электростатикалық өріс деп атайды.



Суперпозиция деп - электростатикалық өрісте бірнеше нүктелік зарядтар берілсе олардың бір нүктедегі қорытқы электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігі әрбір жеке зарядтардың сол нүктеде тудыратын электр өрісі кернеулігінің геометриалық қосындысына тең екендігін білдіреді.



Электрлық дипол деп – шамалары жағынан тең ал жүйе өрісі нүктелерге қарағанда арақашықтығы едәір аз әр аттас нүктелік зарядтан құралған жүйеге айтылады. Сонда дипол моменті.

Кернеулік векторының ағыны деп – белгілі бір бетті тесіп өтетін кернеулік сызықтарының жалпы санына айтылады. Ағынды Ф - әріпімен белігілейміз.

Егерде кернеулік бетке бұрыш астында түсетін болса онда cos қосылады.



. Ал егерде кернеулік бір текті болмаса онда кернеулік ағыны беттік интегралдау жолымен табылады.

Егерде аудан мен кернеулік бір-біріне параллель болса онда кернеулік векторы нөлге айналады. Себебі: ф=0

Бұдан мынадай тұжырым шығады. Егер кернеулік сызықтары нормальмен сүйір бұрыш жасаса онда кернеуліктің векторының ағыны үлкен нөл немесе оң болады. Ал болса онда вектордың ағыны кіші ноль немесе теріс таңбалы болады.

Электрлік ығысу векторы деп – сан жағынан электр кернеулік вектордың абсалюттік диэлектрлік өтімділік пен көбейтіндісіне тең шамаға айтылады. Ал абсалюттік диэлектриктік өтімділік деп вакумдағы диэлектрлік өтімділікпен ортадағы диэлектрлік өтімділіктің көбейтіндісіне айтылады. Оны Д әріпімен белгілейміз.

.

Д – шама ортаның қасиетіне тәуелсіз.

Егер электрлік ығысу әртүрлі болса тағыда интегралдау жолымен табылады.




Лекция №2.
Тақырыбы: Потенциал.
Жоспар:

1. Электростатикалық өрістегі жұмыс.

2. Электростатикалық өрістің кернеулік векторының циркуляциясы жайлы

теорема.


Потенциал деп – кез-келген өрістегі эарядты ұстап тұру үшін екі заряд арасындағы атқарылған жұмыста оң болады. Ал әр аттас үшін потенциал энергия теріс шамалы болып жұмыс потенциялының біріншісінен екіншісіне айырып тастағанға тең болады.

Потенциал градиенті.

Градиент деп – берілген потенциалдың басқа нүктемен салыстырғандағысына айтылады. Сонда элкетростатикалық өрістің потенциалы нүктеден нүктеге өзгеретін функция болып табылады.

Мұндағы минус таңба q1 нүктелік зарядты q зарядын қашықтатып көшірілген нүктедегі потенциалдың бірте –бірте кеміп баруын көрсетеді. Сонда Е – кернеулік кері таңбамен алынған потенциалдың градиентіне тең болады. Кернеулік бет бойынша Остроградский-Гаусс теоремасы бойынша таралады. Мұнда кез – келген тұйық беттен өтетін электрлік ығысу ағынының сол беттің ішіндегі электр зарядының арасындағы байланысты көрсететін теорема. Сонда,



Лекция №3.
Тақырыбы: Потенциалдық энергия.

Жоспары: 1. Нүктенің және таралған зарядтар жүйесінің потенциалдық

энергиясы.

2. Потенциал және кернеулік арасындағы байланыс.

Потенциалдық энергия деп – электр өрісіндегі зарядты ұстап тұрушы жасырын энергияға айтылады. Оны табу үшін электр сиымдылық немесе конденсатордан пайдаланамыз.


Конденсатор деп - өзара диэлектрикпен ажыратылған екі өткізгішке айтылады. Олардың сыйымдылығы немесе пропорционалдық коэффициенті осы өткізгіштердегі зарядтардың потенциалдар айырмасына тең болады. Ал оқшауланған өткізгіш үшін сол өткізгіштегі зарядтарды оның потенциалына қатынасына айтылады.

Бірақ 1Кл заряд өте үлкен шама болғаны үшін электротехникада оның кіші үлестері істетіледі.

Конденсатордың диэлектрик рөлін ауа, фарафинделген қағаз, қорғасын істетілуі мүмкін. Олар пішіні жағынан әр түрлі.

1. Жазық конденсатор. Оның сиымдылығы:

2. Цилиндрлі болуы мүмкін.

3. Сфералы болуы мүмкін.

4. Шардікі болуы мүмкін.
Конденсаторларды бір – біріне қосу.
1. Тізбектеп қосу деп – бірінің соңына екіншісінің басын қосып кете беруді айтады.
2. Паралель қосу деп – конденсатордың әрқайсы таңбалы пластинкаларын бөлек етіп екі түйінге қосып қоюға айтылады.
Электр өрісінің энергиясы.

Зарядтар жүйесінің энергиялары.

Егер осы энергиалық зарядтар жүйесіне бірнеше зарядтарды жақындатсақ, онда оның толық энергиясы

Яғни суперпозиция принципі атқарылады.




Конденсатор сиымдылықтың формуласы:




Лекция №4.

Тақырыбы: Электр тогы.

Жоспар :

  1. Электр тогы.

  2. Электр пайда болуының екі шарты.

  3. Ом заңы.

  4. Заряд және оның тығыздығы.

Электр зарядтарының реттелген , бағытталған қозғалысын электр тогы деп аталады.



Электр тогының пайда болудың екі шарты бар:

  1. зарядтар денеде атомдармен байланысты болмаған еркін электрондар.

  2. Сол электрондарды бағытталған, қозғалысқа келтіретін электр өрісі болуы керек.

Электр қасиеті бойынша денелер екі топқа бөлінеді:

  1. Өткізгіштер яғни электр тогын өткізетін денелер.

  2. Диэлектриктер.

Барлық материалдар көмегінде еркін электрондар болады. Соның үшін олар өткізгіштерге кіреді. Диэлектриктерде еркін электрондар болмайды. Соның үшін оларда электр тогын пайда болуы мүмкін емес.

i- ток күші.

Тұрақты тогта 1А=


Георг Ом заңы.


Металдарда пайда болған ток кернеуге пропорционал.

Тізбек бөлігі үшін Ом заңы.
Зарядтар тығыздығы 3 түрлі болады.

1. Белгілі бір сызық немесе жұқа цилиндр бойында біркелкі орналасқан зарядтардың тығыздығы сызықтық тығыздығы деп атап сол жердегі зарядтардың жұқа цилиндр немесе сызық ұзындығына қатынасымен айтылады.

2. Аудандық тығыздыққа беттік тығыздық делінеді.




3. Көлемдік тығыздық.


Эквипатенциал беттердің қасиеттері:

1. Егер нүктелік заряд эквипатенциал беттің бойымен орын ауыстырса оның істеген жұмысы нолге тең болады.

2. Өріс кернеулігінің күш сызықтары әр уақытта эквипатенциал бетке нормаль болады. Егер ондай болмаса онда элкетр өрісі кернеулігі тангенциал немесе жанама болып атқарған жұмысы нолден өзгеше болады.

3. Электростатикалық өрістегі электр өткізгішінің беті әр уақытта эквипатенциал беттер болады. Себебі: егер зарядтар цилиндр немесе шар

сфера тәрізді өткізгіштің осінде орналасса олардың электр өрісі күш сызықтары өткізгіштің бетіне радиалды бағытталған болады.

4. Өрістің күш сызықтары өріс нүктесіндегі потенциалдық жылдамырақ өзгеру бағытын көрсетеді. Сонымен біртекті өріс үшін эквипатенциал беттер

бір –бірімен бірдей қашықтықта орналасқан өрістің бағытына перпендикуляр сызықтар жүйесі болып табылады.


Лекция №5.
Тақырыбы: Диэлектриктер.

Жоспары: 1. Диэлектриктегі электр өрісі.

2.Полярлы және полярлы емес молекулалар.

3. Квадруполь.

«Ди» деген сөз «жоқ» деген мағынаны береді. Ал диэлектрик дегеніміз электр тогын өткізбейтіндер деген сөз. Диэлектрик деп – оң және теріс зарядтарды тең молекулаларын немесе емін- еркін қозғала алмайтын иондардан тұратын электр тогын өткізбейтін заттарға айтылады. Оларға эбонит таяқшасы, форфор сұйықтармен газдар жатады. Мысалы: дистерленген судан ток өтпейді, себебі оған ток тасушы болмайды. Газдардан да ток өтпейді, егер оларға сырттан әсер етпесе . Сыртқы электр өрісі әсерінде диэлектрдегі зарядтар аз ғана ығысады не өздерінің орналасу бағытын өзгертеді де меншікті электр өрісіне ие бола алады. Ал сыртқы өрісті алып тастасақ онда олардың меншікті электр өрісі жоғалады.

Егер сыртқы электр өрісі әсерінде диэлектриктердегі оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір- біріне қатысты дәл келсе онда бұл молекулалар поляризацияланбаған болып диэлектриктердің меншікті электрлік моменті мынаған тең болады.

Мұндай молекулаларға полиссіз молекулалар делінеді. Сонда мұндай молекулалар сырқы өрісте өзін серпінді диполь ретінде ұстайды. Ал сырқы өріс әсерінде диэлектриктегі оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір – біріне қатысты ығысқан болса онда мұндай диэлектриктегі молекула электр диполіне эквивалентті болып полярлы молекулаға айналады. Онда бұл молекула сырқы өрісте өзін қатаң диполь ретінде қатаң ұстайды. Бұл дегеніміз диэлектрик зарядталып электр өрісіне ие болады. Сонда диэлектриктер зарядты болу үшін оның молекулалары себепкер болады екен.


Ал металда атомдағы электрондар.

Квадруполь.

Сондықтан иондық кристалдарда өздерінің жеке молекулалар даралығын жоғалтып бір тұтас молекула сияқты көрініске ие болады да, кристал торын бір – біріне кигізілген бірі оң , екіншісі теріс иондардан жасалған екі тор немесе квадруполь ретінде қарастыруға болады. Егерде мұндай диэлектрикке зарядталған денені жақындатсақ бұл ұшында аттас зарядтар пайда болады.



Диэлектриктің поляризациялау векторы.

Бұған бір бірлік көлемдегі диэлектрлік моменті дейді. Сонда Диэлектриктердің беткі жағындағы поляризациаланған заряд.



зарядтың беттік тығыздығы делінеді. Егер осы теңдеудің екі жағында диэлектрик ұзындығына көбейтсек

S-жазық пластинаның ауданы.



Диэлектрик өтімділік деп – сан жағынан зарядтың беттік тығыздығының электр өрісіне қатынасына айтылады.

Электр өрісі кернеулігінің нормаль құраушысы.

Бұдан диэлектриктің поляризациалану векторы

еркін.

поляризациаланған зарядтардың беттік тығыздығы.

Бірақ бұлар өзара қарама- қарсы өрістерге ие болғандығы үшін




вакумда.

Д – электрлік индукция векторы.



ортада.

Бұдан,

Яғни диэлектрик өтімділік деп вакумдағы электр өрісі кернеулігінің диэлектрик немесе ортаның әсерінен қанша есе кемейтінің көрсететін шамаға айтылады.

Диэлектриктегі байланысқан зарядың металдағы еркін электрленген айырмашылығы тек қана олардың өз молекуланың шегін тастап кете алмауында. Сонда индукция векторы Д – еркін зарядынан басталып аяқталады. Сондықтан, тұйық беттің индукция векторы Д, Острогадский -Гаусс теоремасына


Электр өрісінікі ,

Еркін және байланысқан зарядтардың алгебралық қосындысына айтылады



Лекция №6.
Тақырыбы: Сегнетоэлектриктер.

Жоспар :

  1. Сегнетоэлектриктер

  2. Домендер

  3. Кюри нүктесі

  4. Сегнетоэлектриктердің ерекше қасиеттері



Сегнетоэлектриктер депкристалды заттың ішіндегі симетия центрі жоқтарына айтылады. Ол өздігінен белгілі бір температура аралығында сыртқы электр өрісі кернеулігі болмағанда поляризациялана алады. Бұл құбылыс алғаш рет сегнет тұзының электрлік қасиетін егжей – тегжейлі зерттеген совет физигі Курилатовпен Кобеколар болды. Тексеру 1930-34 ж өткізілген сегнет тұзының екі кюри нүктесі бар.

1) -180С (255К) 2) 240С (297К)

Осы температура оның дипольдік моменттері бірдей бағдарлану шегіне жетіп паралель орналасады. Бірақ оның толық диполдық моменттері нөл болып қалады.

Домендер деп - өздігінен поляризациялану аймақтарына ие болғанына айтылады. Сыртқы электр өрісі кернеулігі әсерінен домендердің моменттері

бір тұтас өріс бағыты бойынша бұрылады. Өте жоғары температурада

сегнетоэлектриктер диэлектриктерге айналып кетеді. Сондықтан, температураның бұл аралық нүктесіне Кюри нүктесі деп аталады. Совет физигі Б.И. Буль бариді титанның Ва ТiO3 формуласы, 1250С- де диэлектрик өтімділігі алты мыңға жететіндігін анықтаған. Кюри нүктесіне жақындағанда диэлектрик өтімділік жоғалып сигнетоэлектриктердің жылу сиымдылығы күрт асатынын байқаған. Онда фазалық ауысу пайда болып кәдімгі диэлектриктерге айналады екен.

Сегнетоэлектриктердің ерекше қасиеттері.


  1. Диэлектрик өтімділігі өте жоғары.

  2. Диэлектриктер өрісі кернеулігімен индукция.

Векторлары өзара сызықты байланысқан.

  1. Диэлектриктік өтімділік электр өрісі кернеулігіне тәуелді.

  2. Поляризация уақытында дипольдық моменттердің электр өрісі кернеулігінің кешігіп жүруі.

Бұл сызыққа яғни дипольдік моменттің электр өрісі кернеулігімен кемігу сызығына гистерезис деп аталады. Мұндай құбылыс магниттелетін заттарда ұшырайды яғнни кездеседі. Сонда қалдық магнетизмнің әсерінен бір түрлі заттар өзінің магниттелу қасиеттерін сақтап қалып тұрақты магнитке айналады. Бірақ оларда өздерінің кюри температурасына ие. Мұндай зерттеулер негізінен лабараториялық жұмыстармен дәлелденген. Ал табиғатта оны бұл құбылысты өте қиын. Себебі температурадан тыс ол заттарға өте күрделі күштер әсер етуінен және табиғаттағы перомагнетиктер жер қыртысында өте шұңқырда жатады.



Лекция №7.
Тақырыбы: Гаусс теоремасы.
Жоспары:
1. Поляризациялау векторы үшін Гаусс теоремасы.

2. Диэлектрик вакуум және диэлектрик – диэлектрик шекараларындағы шарттар.

Диэлектриктердегі байланысқан зарядтардың металдардағы еркін электрондардың айырмашылығы тек қана олардың өз молекуласының шегін тастап кете алмауында ғана. Еркін электронның индукция векторы Д тек еркін зарядтардан басталып және өзінде аяқталады. Сондықтан тұйық беттің индукция векторы Острагадский Гаусс теоремасы бойынша табылады.

Ал диэлектриктегі электр өрісінің кернеулік векторы.



Яғни диэлектриктегі электр өрісінің кернеулік векторы ондағы зарядтардың алгебралық қосындысынан тұрады екен.

Диэлектрик пен вакуум арасында ешқашан электр өрісі болмайды. Ал ішінде индукция векторы пайда болады.

Диэлектрик пен диэлектрик шеарасында да электр өрісі болмайды. Себебі диэлектриктердің зарядталуы өз ішінде ғана жүреді, сыртқа шықпайды.



Лекция №8.
Тақырыбы: Разряд.

Жоспары:

  1. Разряд

  2. Разряд түрлері


Разряд депсыртқы әсер тәсірінде газдардағы электр тогы пайда болуына айтылады. Олар екі түрлі болады:

1. Тәуелсіз электр немесе газ разряды деп күшті электр өрісі әсерінде газдан өздігінен ток өтуіне айтылады.

2. Тәуелсіз электр разряды деп газдарды иондандыру сыртқы әсер арқылы болып газдардан ток өтуіне айтылады.

Разряд түрлері: бықсыма разряд мұнда берілетін кернеу 60-230 В

дейін болуы мүмкін ток күші 1мА –ден бірнеше Ампер болуы мүмкін.

2. Солғын разряд бұларда кернеу бірнеше 10В дейін болады. Бұлар кішкене қысымды сынапты, неонды, кварсты, электр лампаларында істетіледі немесе санағыштарда.

3. Доғалық разряд. Олардың кенеуі 10-15В ток күші 1-ден 1000А дейін болады. Бұлар үлкен қысымды сынапты лампаларда істетіледі.

4. Тәжді разряд- мұнда кернеуі бірнеше кВ- ры болады. Бұлар дәнекерлеуде істетіледі.

5. Ұшқынды разряд. Мұнда электр өрісі кернеулігі өте үлкен болып ионазизатордағы кернеу 100В үлкен болады. Ток күші милли амперден (1мА) бірнеше амперге дейін болады. Бұларды біз найзағайда көреміз, яғни аспандағы бұлттарда көп мөлшерде оң иондардың топталуынан болады. Сонда аспан қабаты сфералық конденсатордың бір пластинасы болса 2-ші әсер қызмет етсе зарядтардың соншалықты көп топталған ортадағы ауа қабаты диэлектрик өткізгішке айналып зарядтар ағыны пайда болады. Ал бұл жолдағы ауа молекуласын жандырып найзағайды тудырады.



Лекция №9.
Тақырыбы: Электр өрісіндегі өткізгіштер.

Жоспары: 1. Өткізгіш вакум шекарасындағы электр өрісінің қасиеттері.

2. Үшкір өткізгіш ұшының маңындағы электр өрісі.


Өткізгіштер деп - өздерінен электр тогын жақсы өткізетін заттар мен денелерге айтылады.

Оларды сыртқы электр өрісіне еңгізсек, олардың ішіндегі зарядтар теңдей екіге бөлініп, зарядтары да өткізгіш бетінде электр өрісінің кернеулігі пайда болады. Ал ішінде болмайды. Сонда оның ішіндегі электрлік ығысу да нолге тең болады. Яғни Ф да нолге тең болады. Ф=0.







_ _

+ + + +

E - E+

+ + _ _ + +

Яғни өткізгіш пен вакуум шекарасында әр уақытта электр өрісі болады. Себебі өткізгіштер бетінде зарядтар пайда болды.

Ал ішінде тепе – тең болғандығы үшін болмайды. Себебі, бұл жерде зарядтары еркін Электр жүзеге келтіреді.

Беттегі пайда болған зарядтар тығыздығы және олардың электр өрістері берілген беттің пішініне тура пропорционал болып пішіні қанша үшкір болса сол жердегі зарядтардың беттік тығыздығы да сонша үлкен болады. Олар дөңес жерінде оң зарядтар жиналады, ал ойыс жерлерінде теріс зарядтар пайда болады, зарядтар тығыздығы кіші болады, ал сүйір жерінде ең үлкен тығыздыққа ие болады. Бұл тығыздықты бірінші болып Фарадей анықтаған.

Фарадей қапасы (торы) деп аталады.
+ + + + + + + + + + + + + + +



бірдей

+ + + + + + + + + + + + + + +

Мұндай электростатикалық зарядтарға индукцияланған зарядтар делінеді.

Индукция дегенде бұл жерде сыртқы электр өрісі кернеулігі әсерінде зарядтардың пайда болу құбылысына айтылады. Егер өткізгіш іші қуыс болса ондай денеде зарядтардың өзара тепе – теңдігінен электр өрісі де нолге тең болады.

Өткізгіщтер әр түрлі болады:


  1. Қатты күйдегі өткізгіштер. Оларға барлық темірге жататындар.

  2. Сұйықтықтар оларды электролиттер деп атайды. Олар қышқыл немесе гидрооксидті немесе тұзды болады.

  3. Өз кезінде газдар да өткізгішке айналады.

  4. Кез – келгенде де вакуумда өткізгішке айналады. Электрондық лампаларда, термоэлектрондық эмиссия арқылы металдан ыршып шығатын электрондар вакуум арқылы анодқа қарай өтіп, анод тогын туғызады.

  5. Жартылай өткізгіш деп – сыртқы әсер арқылы өткізгішке айналатын Менделеев элементтеріндегі 12 элементке айтылады. Оларға: В, К, F, I, St, Te, Se.


Лекция №10.
Тақырыбы: Зарядталған конденсатордың энергиясы.

Жоспары: 1. Электростатикалық энергияның тығыздығы.

2. Зарядталған сфераның энергиясы және оның тығыздығы.




Зарядтар жүйесінің энергиясы.

Егер осындай энергияны зарядтар жүйесіне бірнеше n зарядтарды жақындатсақ ондағы толық энергия олардың жиындысына тең болады.



Сонда зарядтардың өткізгіштердің энергиялары жұмысқа тең болады.



Одай болса зарядтардың конденсатордың энергиясы потенциял энергия болып ,




Ал жазық конденсатор үшін.

Себебі:

Конденсатордың энергиясы .

Сонда конденсатордың энергиясы пластиналар ауданына тура олардың ара – қашықтығына кері пропорционал болады.

Егер кеңістіктегі өріс бір текті және тұрақты болса онда оны сфера деп алуға болады. Мұндай өрістің энергиясы тұрақты көлемдік тығыздық пен тарап сфералы энергияға тең болады. Оның энергиясы,

Бұл жерде өзгеруші шама тек өріс кернеулігі болып өріс кернеулігі энергиясы квадратқа арттырып тұрады.

Энергияның кеңістіктегі көлемдік тығыздығы немесе электр өрісі энергиясының көлемдік тығыздығы.


Бұл шамаларды электрлік ығысу арқылы жазатын болсақ,



Сонда электр өрісі кернеулігінің көлемдік тығыздығы электрлік ығысумен сол кернеуліктің көбейтіндісінің жартысына тең болады екен.




Лекция №11.
Тақырыбы: Өткізгіштегі тұрақты ток.

Жоспары: 1. Электр тогы дегеніміз не?

2. Электр тогының өтуінің шарты.

3. Электр қозғаушы күш.

4. Ток тығыздығы.

5. Өткізгіштің электрондық классикалық теориясы.
Электр тогы деп кез –келген зарядталған бөлшектердің немесе зарядтардың тәртіпті түрде бір бағыттағы ағынына айтылады. «Ток» деген сөз орыс тілінен аударғанда оған деген шағананы білдіреді.

Электр тогы өтуінің шарты:


  1. Ток болу үшін зарядталған еркін қозғала алатын бөлшектер (ион, пратон) еркін, яғни өзінің ядросымен күйсіз немесе әлсіз байланысқан зарядтардың бөлшекке айтылады.

  2. Зарядталған еркін бөлшектердің тәртіпті қозғалысына жүзеге келтіретін кернеу көзі немесе ток көзі немесе электр өрісі болуы шарт.

  3. Зарядталған еркін бөлшектер еркін өте алатын өткізгіштер болуы шарт.

Ток күші деп - өткізгіштің көлденең қимасы ауданынан бір бірлік уақыт ішінде ағып өтетін еркін зарядтар мөлшеріне тең болған физикалық шамаға айтылады.

Тұрақты ток – деп уақыт өтуімен шамасы және бағыты өзгермес болатын токтарға айтылады. Тұрақты токты акуммулятор, голвани элементтер, батарейкалар береді және олар тұрақты ток көздері болып саналады.

Электр қозғаушы күш – деп еркін зарядтарды тасымалдау жұмысын жасайтын бөгде күштерге айтылады. Оны ток көздері тудырады. Оны

эпсилион мен белгілейміз.


Тізбектегі толық электр қозғаушы күш оның әр бөлігіндегі ЭҚК –тің жиындысынан тұрады.



Сонда тізбектегі еркін зарядтарға бөгде күштерден тыс электростатикалық өріс күші әсер ететін зарядқа әсер етуші қорытқы күш тізбектерінің - бөлігінде . Осы екі күштің атқарған жұмысынан тұрады.



Еқорытқы=Ебөгде

тұйық тізбек

Бөгде күштер деп – ток көзін тұтынушылардағы күштерге айтылады.

Ток тығыздығы деп - тізбектегі тогтың өткізгіш көлденең қимасынан өтіп тұратын зарядтан концентрациясымен жылдамдығының көбейтіндісіне айтылады. Немесе жай тілмен айтқанда өтіп жатқан ток күшінің сол жердегі көлденең қимасын айтады.

Өткізгіштегі электр күш теоремасы – дегенде өткізгіш арқылы электрондардың қозғалысымен түсіндіретін теорияға айтылады. Мұны бірінші болып экспериментте 1913 ж совет физиктері Монделштам және Пополекси 1916 ж Америка физиктері өз тәжірибелерінде дұрыс екендігі

дәлелдеген.

Осы теорема бойынша жүзеге келетін электр өрісі.



мұны Джоуль – Ленц тапқан.

n – консентрация – көлем бірлігіндегі молекулалар саны.

Катушкаға оралған сымның көлемі

Егерде көлем бойынша қозғалыс мөлшерін өзгерісі мен өрісінің өзгерісін өзара тең деп алып

Өзара тең деп алсақ онда dq –ды табамыз

Лекция №12
Тақырыбы: Ток жұмысы мен қуаты.
Жоспары:

1. Ом және Джоуль Ленц заңдарының дифференциалдық

түрлері.

2.Ток қуаты.



Токтың жұмысы деп - тогы бар тізбектен уақыт бойынша өтіп тұрған тог күші өткізгіш ұштарындағы кернеу және осы уақыттың шамаларының көбейтіндісіне тең болған физикалық шамаға айтылады.

Тізбектеп қосылса А=I2Rt A=IUt, параллель қосылса




Джоуль- Ленц заңы тогы бар өткізгіштен ажыралып шығатын жылулық мөлшері сондағы токтың атқарған жұмысына тең болады.

бұл табиғаттағы заттардың орын ауыстыруынан болатын жұмыс бұл дегеніміз тұрақты токтың атқарған жұмысы сол токтың өту уақыты мен анықталады.Өйткені бұл жерде

t- өзгеріп тұрады.

Ом заңы 1 заңы тізбектің бір бөлігі үшін Ом заңы деп өткізгіштен өтіп жатқан ток күші оған қиылған кернеу тура пропорцианал, ал кедергіге кері пропорционал болады.




R










2- заңы. Толық тізбек үшін Ом заңы деп – тізбектен өтіп жатқан ток күші оған қосылған электр қозғаушы күшіне тура тізбек кедергісімен ток көзі ішкі кедергісінің қосындысына кері пропорционал болады.

3. Электр кедергісі металдар үшін.

Металдық меншікті кедергісі мен ұзындығының көбейтіндісіне тура пропорционал ал көлденең қимасының ауданына кері пропорционал болады.

4. Заттың ішкі кедергісі.



Көлденең қимасының ауданы 1 мм2-да берілсе онда 10-6 жүреді.

5. Электр өткізгіштік - деп заттың электр кедергісіне кері болған физикалық шамаға айтылады. Өлшем бірлігі:

6. Өткізгіштің Вольт Амперлік сипаттамасы – деп әр түрлі өткізгіштердегі токтың кернеуге байланысқан тәуелділігін айтады.



7. Меншікті электр өткізгіштік – деп өткізгіштің меншікті кедергісіне кері болған физикалық шамаға айтылады. Оны j- мен белгілейміз.




8. Ом заңының дифференциалдық түрі.





9. Токтың беттік тығыздығы.



10. Меншікті электр өткізгішті классикалық теоремамен анықтау.



Ток қуаты деп ток жұмысының жеделдігін білдіретін физикалық шамаға айтылады.



Джоуль Ленц заңының дифференциалдық теңдеуі деп өткізгіш ұзындығының l – бөлігіндегі қуат сан жағынан бірлік уақыт ішінде бірлік көлемнен шығатын жылу мөлшеріне тең екендігін дәлелдейді.



Q=jE2 Джоуль Ленцзаңының дифференциалдық теңдеуі бұл теңдеу тұрақты және айнымалы ток үшін де орынды.

Лекция №13.
Тақырыбы: Диэлектриктегі ток.

Жоспары:1. Молекулалардың диссациясы.

2. Ток және иондардың қозғалғыштығы.

3. Электролиз заңдары.
Молекулалардың диссациясы деп сұйықтықтарда қатты денелердің еркін оң және теріс иондарының ажыралуына айтылады. Мысалы, MaCl кристалын дистилденген суға араластырсақ Na оң, Cl теріс ионға қоссақ, Н2 оң , соң теріс болып ажыралады.

Мұндай құйылған сұйықтыққа электролит деп аталады.



Электролиттегі электр тогы деп ондағы оң және теріс иондардың өзара қарама – қарсы бағыттағы тәртіпті қозғалыстарына айтылады.
Токтың жүзеге келу шарты.

  1. Электролиттің болуы.

  2. Оң және теріс электроттардың болуы.

  3. Оған тұтынушылық қосылуы.

Оң электротты анод делінеді, теріс электротты катод делінеді.

Оң иондар катодқа қарай тәртіпті жылжиды. Ал теріс иондар анодқа қарай тәртіпті қозғалып токты тасымалдайды. Сонда электрлиттердегі электр тогына оң және теріс иондар тасымалдайды.



Молекулалардың рекомбинациясы деп диссацацияға кері болған құбылысқа айтылып ажыралған иондардың қайта қосылуына айтылады.

Ток өту кезінде иондар тәртіпті түрде қозғалып өзіне сай электрондарға арта береді. Яғни минустар анодқа плюстер катодқа отырады.

Электролиттегі электр тогы үшін Ом заңы орындалады. Бірақ анық ішкі кедергісі температура артқан сайын келеді. Ал металдарда артады. Себебі: металдарда молекулалардың қозғалысы жылулықтан артып электрондардың өтуіне кедергі жасайды. Яғни ток күші кемейеді. Ал электрметті температуралық коэффициенті - минус таңбасымен жүреді. Сол үшін аккумуляторларымызды қызып кетуден сақтауымыз керек, қызып кеткенде ток күші артады.

Электролиз заңдары – электролизден электролиттерде ток өткен уақытта ондағы электроттар да заттардың ажыралуына айтылады. Бұл электрлерді Фарадей тапқан.

Фарадейдің бірінші заңы. Элекролиз уақытында ажыралып шыққан зат массасы сол заттың электрохимиялық эквиваленттен өтіп жатқан зарядтың көбейтіндісіне тең болады.

Заттың электрохимиялық эквивалентті

К – берілген заттың массасында қанша заряд бар екендігін білдіреді.

=10.

Фарадейдің II- заңы заттың электрохимиялық эквиваленті сол заттың маляр массасына тура Фарадей санымен немесе электон зарядының Авагадро тұрақтысына көбейтіндісімен заттың валенттілігіне кері пропорционал болады.

4 – валенттілік.



Фарадей саны нені көрсетеді . Ол электролиз уақытында 1 моль мөлшері 1-валентті зат ажыралып шығуы үшін өтуі керек болатын заряд мөлшерін көрсетеді. Олда тең F=96500Кл екен. F – Фарадей саны.
Фарадейдің біріккен саны – деп Фарадейдің 2- ші заңымен көбейтіндісіне айтылады.

Лекция № 14
Тақырыбы: Газдағы электр тогы.

Жоспары:

1. Молекулалардың иондалуы, рекомбинациясы.

2. Ток тығыздығының өріс кернеулігіне тәуелділігінің сапалы көрінісі.

3. Газдағы еріксіз разряд.


Жай жағдайда газдар электр тогын өткізбейді. Оны электр өткізгіштікке айналдыру үшін сырттан әсер ету керек оған. Мысалы. (қыздыру арқылы ультракүлгін жарықтармен сәулелендіру арқылы) әсер етсек , газ молекулалары иондарға ажыралады.

Бұл процеске газдарды иондандыру дейді.

Рекомбинация деп – иондандырылған газдардың иондарының қайта қосылып өз молекуласын жүзеге келтіруін айтады.

Газдарда электр тогын оң иондармен бірге электрондардың тәртіпті қозғалысы жүзеге келеді. Сонд иондалған газдан ток өтуін электр разряды деп аталады.

Ал газдарды иондаушы құрылмаға ионизатор дейді.

Ионизатордағы кернеуге жүзеге келетін электр тогының тығыздығы заңына бағынады.


U=0 -200B

I=мкА – 1А

U=200-1000B

I=1-10A


U=100B

I=10A-100A



Токтардың өзгеруі газдың тегіне байланысты.

С-2 электрондар арасындағы электр сиымдылығы дейді.

Разряд деп – сыртқы әсер тәсірінде газдардағы электр тогы пайда болуы н айтады. Олар 2 түрлі болады.

Тәуелсіз электр разряды деп – газдарды иондандыру сыртқы әсер арқылы болып, газдан ток өтуіне айтылады.

Разряд түрлері:



  1. Бықсыма разряд мұнда берілетін кернеу 60-230-қа дейін болуы мүмкін. Өтетін ток күші 1мА –ге бірнеше амперге дейін болуы мүмкін.

  2. Солғын разряд – бұларда берілетін кернеу бірнеше 10В -60В дейін болады. Ток күші мкА – мА –ге дейін болады. Бұлар кішкене қысымды, сынапты неонды, кварцты, электр лампаларында істетіледі. Одан тыс санды лампаларда істетіледі. Яғни санағыштарда.

  3. Доғалық разряд. Олардың кернеуі 10-15В ал ток күші 1-1000А-ге дейін болады. Бұлар үлкен қысымда сынапты лампаларда істетіледі.

  4. Тәжді разряд. Мұнда кернеуі бірнеше кВ болады, ал ток күші бірнеше 100А болады. Бұлар дәнекерлеуде істетіледі.

  5. Ұшқынды разряд. Мұнда электр өрісі кернеулігі өте үлкен болып, ионизатордағы кернеу 100В –н үлкен болады. Ток күші мА –дан бірнеше А –ге дейін болады. Бұларды біз найзағайда көреміз. Яғни аспандағы бұлттарда көп мөлшерде оң иондардың топталуынан болады. Сонда аспан қабаты сфералық конденсатордың бір пластинасы болса, жер 2- ші пластина болып, қызмет етсе , зарядтардың соншалықты көп топталғанынан ортадағы ауа қабаты диэлектрик өткізгіштікке айналып зарядтар ағыны пайда болады. Ал бұл жолдағы ауа молекуласын жандандырып найзағай пайда болады.


Лекция №15
Тақырыбы: Электромагниттік толқындар

Жоспары:

1. Электромагниттік толқындардың пайда болуы.

2.Вакум және диэлектриктегі электромагниттік толқындардың жылдамдығы.

Электромагниттік толқындар деп – электр және магниттік өрістің кеңістікте таралу кезінде белгілі бір периодты заңдылық пен олардың өзгеруіне айтылады. Толқын сәулелері электромагниттік көзінің пішіні мен өлшеміне және тербеліс жиілігіне тәуелді.

Толқынның жақсы сәулелену үшін тербеліс контуры ашық болуы шарт яғни электромагниттік өріс тудыратын кеңістік көлемі үлкен болуы керек. Бұдан тыс толқын ұзатушы және қабылдаушы жиліктері бір – біріне тең болып резонанстың шарты орындалуы тиіс. Электромагнит толқындар көлденең толқын болып есептеледі. Оның дифференциалдық теңдеуі:



теңдеудің шешімі

Электромагнит толқынның вакуумдағы жылдамдығы.

Ал диэлектриктегі

Егер диэлектриктің магниттік өтімділігі 1-ге тең болса



Бұл теңдеудің жарық пен электромагниттік толқынның табиғаттары бір түрлі екендігі келіп шығады. Яғни жарықта көлденең толқын екендігі дәлелдейді.




Қолданылған әдебиеттер.
1. Ж. Абдуллаев «Жалпы физика курсы». Алматы. «Ана тілі» 1991ж.

2. Г. С. Ландсберг «Оптика». Мо сква: «Высшая школа» 1976г

3. П. Полатбеков «Оптика». Алматы: «Мектеп» 1971ж .

4. И. В. Соболев. «Курс обшей физики» Москва: «Наука» 1982г

5. Г. А. Зисман. О. М. Тодес. «Курс общей физика» Масква: «Наука» 1979г

6. Т. И. Трофимова. «Курс физики». Москва: «Высшая школа» 1986г.

7. А. С. Шубин. «Общей физики». Москва: «Высшая школа» 1976г.

8. Б. М. Яворский. «Курс физики» Москва: «Высшая школа» 1972г.

Ќазаќстан Республикасы Білім жєне Ѓылым министрлігі
Сырдария” университеті




Каталог: CDO -> Sillabus
Sillabus -> Лекция : 15 сағат обсөЖ : 15 сағат Барлық сағат саны : 45 сағат Қорытынды бақылау : емтихан, 4 семестр
Sillabus -> Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Sillabus -> Хор жүргізу” пәні бойынша 5В010600-“Музыкалық білім” мамандығының студенттері үшін. ОҚУ-Әдістемелік кешен
Sillabus -> Арнайы семинар: “Абайдың ақын шәкірттері” пәні бойынша
Sillabus -> Лекция:: 18 сағат Семинар: 16 сағат СӨЖ: 11 сағат Барлық сағат саны: 45 сағат
Sillabus -> Лекция:: 34 сағат Семинар: 34 сағат СӨЖ: 22 сағат Барлық сағат саны: 90 сағат
Sillabus -> Лекция: 3 Практикалық/семинар: 6 СӨЖ: 99 Барлық сағат саны: 135 Аралық бақылаулар саны:
Sillabus -> Семинар: 248 сағат обтөЖ: 124 сағат ТӨЖ: 40 сағат Барлығы: 412 сағат І аб-30 балл ІІ аб-30 балл Емтихан-40 балл
Sillabus -> Лекция: 18 Семинар: 16 СӨЖ: 11 Барлық сағат саны: 45
Sillabus -> Лекция : 30 сағат обсөЖ : 30 сағат Барлық сағат саны: 90 сағат Аралық бақылау саны 2 60 балл


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет