Elektrostatik maydon. Elektrostatik maydon Atrofimizdagi elektromagnit maydon

Elektr maydoni, elementar fizik tushunchalarga ko'ra, zaryadlangan jismlar atrofida paydo bo'ladigan va ma'lum bir yakuniy tezlikda va qat'iy cheklangan makonda bunday jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni tashkil etishga ta'sir qiluvchi maxsus turdagi moddiy muhitdan boshqa narsa emas.

Elektr maydoni harakatsiz va harakatlanuvchi jismlarda ham paydo bo'lishi uzoq vaqtdan beri isbotlangan. Bu mavjudlikning asosiy belgisi uning ta'siridir

Asosiy miqdoriy ko'rsatkichlardan biri "maydon kuchi" tushunchasidir. Raqamli ma'noda, bu atama sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchning to'g'ridan-to'g'ri ushbu zaryadning miqdoriy ifodasiga nisbatini anglatadi.

Zaryadning sinovli ekanligi uning o'zi bu maydonni yaratishda hech qanday ishtirok etmasligini anglatadi va uning qiymati shunchalik kichikki, u dastlabki ma'lumotlarning buzilishiga olib kelmaydi. Maydon kuchi V / m da o'lchanadi, bu shartli ravishda N / C ga teng.

Mashhur ingliz tadqiqotchisi M. Faraday elektr maydonini grafik tasvirlash usulini ilmiy muomalaga kiritdi. Uning fikricha, chizmadagi bu maxsus turdagi materiya uzluksiz chiziqlar shaklida tasvirlanishi kerak. Keyinchalik ular "elektr maydon intensivligi chiziqlari" deb atala boshlandi va ularning yo'nalishi asosiy fizik qonunlarga asoslanib, kuchlanish yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Kuch chiziqlari zichlik yoki zichlik kabi kuchlanishning sifat xususiyatlarini ko'rsatish uchun kerak. Bunday holda, kuchlanish chiziqlarining zichligi ularning birlik yuzasidagi soniga bog'liq. Quvvat chiziqlarining yaratilgan rasmi uning alohida bo'limlarida maydon kuchining miqdoriy ifodasini aniqlashga, shuningdek, uning qanday o'zgarishini aniqlashga imkon beradi.

Dielektriklarning elektr maydoni juda qiziqarli xususiyatlarga ega. Ma'lumki, dielektriklar - deyarli hech qanday erkin zaryadlangan zarrachalar mavjud bo'lmagan moddalar, shuning uchun ular o'tkazuvchanlik qobiliyatiga ega emaslar.Bunday moddalarga birinchi navbatda barcha gazlar, keramika, chinni, distillangan suv, slyuda kiradi. , va boshqalar.

Dielektrikda maydon kuchini aniqlash uchun u orqali elektr maydonini o'tkazish kerak. Uning ta'siri ostida dielektrikdagi bog'langan zaryadlar siljiy boshlaydi, lekin ular molekulalarining chegaralarini tark eta olmaydi. Ko'chirish yo'nalishi musbat zaryadlanganlar elektr maydonining yo'nalishi bo'ylab, manfiy zaryadlanganlar esa qarshi siljishini anglatadi. Ushbu manipulyatsiyalar natijasida dielektrik ichida yangi elektr maydoni paydo bo'ladi, uning yo'nalishi tashqi tomonga to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshidir. Ushbu ichki maydon tashqi maydonni sezilarli darajada zaiflashtiradi, shuning uchun ikkinchisining intensivligi pasayadi.

Maydon kuchi uning eng muhim miqdoriy xarakteristikasi bo'lib, bu maxsus turdagi moddalarning tashqi elektr zaryadiga ta'sir qilish kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Ushbu qiymatni ko'rishning iloji yo'qligiga qaramay, kuch-quvvat chiziqlarini chizish orqali siz uning kosmosdagi zichligi va yo'nalishi haqida tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin.

Ayrim zaryadlangan jismlarning boshqa zaryadlangan jismlarga ta'siri ularning bevosita aloqasisiz, elektr maydoni yordamida amalga oshiriladi.

Elektr maydoni moddiydir. U bizdan va bizning bilimimizdan mustaqil ravishda mavjud.

Elektr maydoni elektr zaryadlari orqali hosil bo'ladi va elektr zaryadlari yordamida ularga ma'lum bir kuch ta'sirida aniqlanadi.

Elektr maydoni vakuumda 300 000 km / s yakuniy tezlikda tarqaladi.

Elektr maydonining asosiy xususiyatlaridan biri uning ma'lum quvvatga ega bo'lgan zaryadlangan zarrachalarga ta'siri bo'lganligi sababli, maydonning miqdoriy xarakteristikalarini kiritish uchun q zaryadli (sinov zaryadi) kichik tanani joylashtirish kerak. kosmosdagi tekshirilgan nuqta. Bu jismga maydon tomondan kuch ta'sir qiladi

Agar siz sinov zaryadining qiymatini, masalan, ikki marta o'zgartirsangiz, unga ta'sir qiluvchi kuch ham ikki marta o'zgaradi.

Sinov zaryadining qiymati n marta o'zgarganda, zaryadga ta'sir qiluvchi kuch ham n marta o'zgaradi.

Maydonning ma'lum bir nuqtasida joylashtirilgan sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchning ushbu zaryadning qiymatiga nisbati doimiy qiymatdir va bu kuchga ham, zaryadning kattaligiga ham, bor-yo'qligiga ham bog'liq emas. har qanday to'lov. Bu nisbat harf bilan belgilanadi va elektr maydonining kuch xarakteristikasi sifatida qabul qilinadi. Tegishli jismoniy miqdor deyiladi elektr maydon kuchi .

Kuchlanish elektr maydonining ma'lum bir nuqtasida joylashtirilgan birlik zaryadga qanday kuch ta'sir qilishini ko'rsatadi.

Kuchlanish birligini topish uchun kuchlanishning boshqaruvchi tenglamasiga kuch birliklarini - 1 N va zaryadni - 1 C almashtirish kerak. Biz olamiz: [E] = 1 N / 1 Cl = 1 N / Cl.

Aniqlik uchun chizmalardagi elektr maydonlari kuch chiziqlari yordamida tasvirlangan.

Elektr maydoni zaryadni bir nuqtadan boshqasiga o'tkazish ishini bajarishi mumkin. Demak, maydonning ma'lum bir nuqtasiga joylashtirilgan zaryad potensial energiya zahirasiga ega.

Maydonning energiya xarakteristikalari kuch xarakteristikasi kiritilishi bilan bir xil tarzda kiritilishi mumkin.

Sinov zaryadining qiymati o'zgarganda, nafaqat unga ta'sir qiluvchi kuch, balki bu zaryadning potentsial energiyasi ham o'zgaradi. Maydonning ma'lum bir nuqtasida joylashgan sinov zaryadining energiyasining ushbu zaryadning qiymatiga nisbati doimiy qiymat bo'lib, na energiyaga, na zaryadga bog'liq emas.

Potensial birligini olish uchun potentsialning boshqaruvchi tenglamasiga energiya birliklarini - 1 J va zaryadni - 1 C almashtirish kerak. Biz olamiz: [ph] = 1 J / 1 C = 1 V.

Ushbu birlik 1 voltli o'z nomiga ega.

Nuqtaviy zaryad maydonining potentsiali maydonni yaratuvchi zaryadning kattaligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va zaryaddan maydonning ma'lum bir nuqtasigacha bo'lgan masofaga teskari proportsionaldir:

Chizmalardagi elektr maydonlari teng potentsial yuzalar yordamida ham tasvirlanishi mumkin, deyiladi ekvipotentsial yuzalar .

Elektr zaryadi bir potentsialli nuqtadan boshqa potentsialli nuqtaga o'tganda ish bajariladi.

Zaryadni maydonning bir nuqtasidan ikkinchisiga o'tkazish ishining ushbu zaryad qiymatiga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor deyiladi. elektr kuchlanish :

1 C zaryad maydonning bir nuqtasidan ikkinchisiga ko'chirilganda, kuchlanish elektr maydoni tomonidan bajarilgan ish nimaga teng ekanligini ko'rsatadi.

Potensial kabi kuchlanish birligi 1 V ga teng.

Bir-biridan d masofada joylashgan maydonning ikkita nuqtasi orasidagi kuchlanish maydon kuchiga bog'liq:

Yagona elektr maydonida zaryadni maydonning bir nuqtasidan ikkinchisiga o'tkazish ishi traektoriya shakliga bog'liq emas va faqat zaryadning kattaligi va maydon nuqtalari orasidagi potentsial farq bilan belgilanadi.

DARS TURI: Yangi materialni o'rganish darsi.

DARS MAQSADLARI:

Tarbiyaviy:

1. Elektrodinamikaning asosiy tushunchalaridan biri - elektr maydonini shakllantirish.
2. Materiya haqida ikki shaklda tasavvur hosil qilish: materiya va maydon.
3. Elektr maydonini qanday aniqlashni ko'rsating.

Rivojlanayotgan:

1. Talabalarning tahlil qilish, taqqoslash, muhim xususiyatlarni ajratib ko'rsatish, xulosa chiqarish qobiliyatini rivojlantirish.
2. Talabalarning mavhum va mantiqiy tafakkurini rivojlantirish.

Tarbiyalash:

1. Qisqa va uzoq masofali harakat nazariyalari o‘rtasidagi kurash misolidan foydalanib, bilish jarayonining murakkabligini ko‘rsating.
2. Moddaning tuzilishi haqidagi bilimlar misolida dunyoqarashni shakllantirishni davom ettiring.
3. O'z nuqtai nazarini isbotlash, himoya qilish qobiliyatini rivojlantirish.

Uskunalar:

• proyektor;
• elektr maydonlarining spektrlarini ko'rsatish uchun qurilma;
• yuqori voltli konvertor "Deşarj";
• joriy manba;
• ulash simlari;
• elektrometr;
• mo'yna, pleksiglas tayoq;
• qog'oz raqamlar;
• paxta momig'ining bir qismi, simlar;
• transformator;
• 3,5V chiroqli simli lasan.

Didaktik moment: bilim, qobiliyat, ko'nikmalarni hisobga olish.

Qabul qilish: frontal tekshiruv.

O'qituvchi: Elektr zaryadi nima ekanligini eslang.
Talaba: Elektr zaryadi - bu jismlarning bir-biri bilan elektromagnit o'zaro ta'sirini butun dunyo tortishish kuchlari kabi masofaning ortishi bilan kamayadigan, lekin tortishish kuchlaridan bir necha marta oshib ketadigan kuchlar xususiyatidir.
O'qituvchi: Aytish mumkinmi: "Bepul to'lov uchib ketdi".
Talaba: Yo'q. Elektr zaryadi har doim zarrachada bo'ladi, erkin elektr zaryadlari mavjud emas.
O'qituvchi: Qanday turdagi elektr zaryadlarini bilasiz va ularning o'zaro ta'siri.
Talaba: Tabiatda musbat va manfiy zaryadli zarralar mavjud. Ikki musbat zaryadlangan yoki ikkita manfiy zaryadlangan zarralar itariladi, musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalar esa tortiladi.
O'qituvchi: Darhaqiqat, ayblovlar odamlar hayotidagi kabi hamma narsaga ega. Ikki baquvvat faol odam uzoq vaqt birga bo'lolmaydi, xuddi shunday qaytariladi. Baquvvat va xotirjam yaxshi munosabatda bo'ladi, turli xil narsalar jalb qilinadi.
O'qituvchi: Elektrostatikada siz va men zaryadlarning o'zaro ta'siri uchun Kulon qonunini bilamiz. Ushbu qonunni yozing va tuzing.
Talaba: F = k | q1 | |q2 | / rI (doskaga yozadi, qonunni ovoz chiqarib talaffuz qiladi).

Vakuumdagi ikkita statsionar zaryadlangan jismning o'zaro ta'sir kuchi zaryad modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofalarning kvadratiga teskari proportsionaldir. Agar kamida bitta zaryad ko'paytirilsa, u holda o'zaro ta'sir kuchi ortadi, agar zaryadlar orasidagi masofa oshirilsa, kuch kamayadi.

Didaktik moment: yangi materialni o'rganish propedevtikasi.
Qabul qilish: muammoli vaziyat.

O'qituvchi: Xo'sh, biz boshdan kechirgan asosiy narsalarni esladik. Bir zaryad boshqasiga qanday ta'sir qilishini hech o'ylab ko'rganmisiz?

Tajriba: Men yuqori voltli konvertorning salbiy qutbiga bir parcha paxta qo'ydim. U minus belgisini oladi. Musbat qutb tomondan junga elektr quvvati ta'sir qiladi. Uning ta'siri ostida paxta jun ijobiy qutbga sakrab chiqadi, ortiqcha belgiga ega bo'ladi va hokazo.

O'qituvchi: Bir zaryad boshqasiga qanday ta'sir qiladi? Elektr o'zaro ta'siri qanday amalga oshiriladi? Kulon qonuni bunga javob bermaydi. Muammo ... Elektr o'zaro ta'siridan chetga chiqaylik. Va bir-biringiz bilan qanday munosabatda bo'lasiz, masalan, Anya Katyaning e'tiborini o'ziga qaratadi?
Talaba: Men uning qo'lini ushlab turaman, itarishim, eslatma tashlashim, kimdir unga qo'ng'iroq qilishini so'rashim, baqirishim, hushtak chalishim mumkin.
O'qituvchi: Fizika nuqtai nazaridan sizning barcha harakatlaringizda bitta umumiy narsa bor: bu umumiy narsani kim payqadi?
Talaba: O'zaro ta'sir oraliq bo'g'inlar (qo'llar, elkalar, notalar) orqali yoki vosita (tovush havoda tarqaladi) orqali amalga oshiriladi.
O'qituvchi: Xulosa nima?
Talaba: Jismlarning o'zaro ta'siri uchun o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar orasidagi bo'shliqda ma'lum bir jismoniy jarayon talab qilinadi.
O'qituvchi: Shunday qilib, biz odamlarning o'zaro ta'sirini aniqladik. Ammo elektr zaryadlari qanday o'zaro ta'sir qiladi? Oraliq bo'g'inlar, elektr o'zaro ta'sirlarni amalga oshiruvchi vosita nima?

Didaktik moment: yangi materialni o'rganish.
Qabullar: talaba bilimiga asoslangan tushuntirish, munozara elementlari, o'yin elementlari, nazariyani she'r bilan ko'rsatish, ko'rgazmali eksperiment.
O'qituvchi: Shu munosabat bilan fizikada qisqa va uzoq masofali harakat nazariyalari tarafdorlari o'rtasida uzoq vaqtdan beri bahs-munozaralar mavjud edi. Endi biz ushbu nazariyalarning tarafdorlari bo'lamiz va bahslashishga harakat qilamiz ..
(Sinf xonasi va doskani ikkiga bo‘laman. Doskaning o‘ng tomoniga: “Qisqa masofadagi harakatlar nazariyasi” deb yozaman. Bu yerda krossvord ham chizilgan, 1-rasm).

(Doskaning chap tomonida men yozaman: "Masofadagi harakatlar nazariyasi." Mana, krossvord, 2-rasm).

O'qituvchi: Shunday qilib, sinfning o'ng tomoni - qisqa masofali harakatlar nazariyasi tarafdorlari. Bitimmi?
Chap tomon - masofadagi harakat nazariyasi tarafdorlari. Bitimmi?
(Men sinfning o'ng tomoniga boraman).

O'qituvchi: Xo'sh, keling, bahsni boshlaylik. Men qisqa masofali harakatlar nazariyasining mohiyatini tushuntiryapman va siz menga yordam bering, doskada yozilgan so'zlarni taxmin qiling.

Biz yaqin harakatlar tarafdorimiz

Tanalar o'rtasida bo'lishi kerak chorshanba.
Muloqot uchun havolalar, emas bo'shliq.
Bu muhitdagi jarayonlar tez,
Lekin darhol emas. Ularning tezligi cheklangan.
(Keyin yana takror aytaman, pauza qilmasdan, men qisqa masofali harakatlar nazariyasining barcha tarafdorlaridan ta'kidlangan so'zlarni talaffuz qilishni so'rayman).

O'qituvchi: Nazariyangizni isbotlash uchun misollar keltiring.
Talaba: 1. Ovoz havo yoki boshqa muhit orqali 330 m/s tezlikda tarqaladi.

2. Tormoz pedalini bosing, oxirgi tezlikda tormoz suyuqligi bosimi tormoz prokladkalariga uzatiladi.
(Men sinfning chap tomoniga o'taman)

O'qituvchi: Masofadagi harakat nazariyasi tarafdorlari. Men masofadan turib harakat nazariyasining mohiyatini taqdim etaman va siz menga yordam bering, doskada yozilgan so'zlarni taxmin qiling.

Biz uzoq muddatli harakat tarafdorimiz
Tasdiqlash: o'zaro aloqa uchun
Bittasi kerak bo'shlik,
Va ba'zi havolalar emas, chorshanba.
Jismlarning o'zaro ta'siri shubhasizdir
Bu bo'shliqda sodir bo'ladi darhol.

(Keyin yana takrorlayman, pauza qilmasdan, tanlangan so'zlarni masofadan turib harakat nazariyasining barcha tarafdorlariga talaffuz qilishingizni so'rayman)

O'qituvchi: Nazariyangizni isbotlash uchun misollar keltiring?
Talaba: 1. Men kalitni bosaman, chiroq bir zumda yonadi. 2. Men mo'yna ustidagi tayoqni elektrlashtiraman, uni elektrometrga keltiraman, elektrometr ignasi bir zumda burilib ketadi (ko'rsatadi) tajriba elektrometr bilan).
O'qituvchi: Keling, daftarga eslatma yozamiz:

Qisqa masofalar nazariyasi:

1. Elektr o'zaro ta'siri vosita, oraliq bo'g'inlar orqali amalga oshiriladi.
2. Elektr o'zaro ta'siri cheklangan tezlikda uzatiladi.

Uzoq muddatli nazariya:

1. Elektr o'zaro ta'siri bo'shliq orqali sodir bo'ladi.
2. Elektr shovqinlari bir zumda uzatiladi.

O'qituvchi: Qanday bo'lish kerak? Kim haq? Bahsni hal qilish uchun bizga kerak ...?

Sinf: Fikr.

O'qituvchi: Ha, g'oya so'zlar o'rmonida kam uchraydigan o'yin. / V.Hyugo /

Bahs g'oyalar generatori tomonidan yakunlandi -
Ingliz olimi Maykl Faraday.

Faradayning fikri nima? 102-bet, 38-band, 1-bandga o'ting.

Faradayning ajoyib g'oyasini tushunish uchun sizga 3 daqiqa vaqt beraman. ( Sinf o'qiydi, o'qituvchi asboblar o'rnini o'zgartiradi).

Shogird: Faraday g'oyasiga ko'ra, elektr zaryadlari bir-biriga bevosita ta'sir qilmaydi. Ularning har biri atrofdagi makonda yaratadi elektr maydon. Bir zaryadning maydoni boshqa zaryadga ta'sir qiladi va aksincha. Zaryaddan masofa oshgani sayin, maydon zaiflashadi.

O'qituvchi: Xo'sh, kim to'g'ri: uzoq masofali harakatlar yoki qisqa masofali harakatlar nazariyalari tarafdorlarimi?

Shogird: Qisqa masofali harakatlar nazariyasi tarafdorlari.

O'qituvchi: Va elektr o'zaro ta'sirini amalga oshiradigan oraliq bo'g'in nima?

Talaba: Elektr maydoni.

O'qituvchi: Xo'sh, nima uchun zaryadlangan paxta uzoqdan zaryadlangan to'p bilan o'zaro ta'sir qiladi, tajribani eslang?

Shogird: Zaryadlangan to'pning elektr maydoni paxta to'piga ta'sir qiladi.

O'qituvchi: Elektr maydoni ... Aytish oson, lekin tasavvur qilish qiyin. Bizning sezgilarimiz ko'rishga, bu sohani tuzatishga qodir emas. Xo'sh, elektr maydoni nima? (1-bandlar matni) - 4) birgalikda tuzamiz, o'quvchilar daftarga eslatma yozadilar).

Elektr maydoni: ( daftarga yozish). O'qituvchi yoki talabalarning og'zaki sharhlari.

O'qituvchi: Elektr maydonini "ko'rishni" xohlaysizmi?

Bizning sezgilarimiz bilan bu mumkin emas. Mashina yog'iga quyilgan va kuchli elektr maydoniga joylashtirilgan kichik zarralar (irmik) bizga yordam beradi.

Tajriba. (Elektr maydonlarining spektrlarini ko'rsatish uchun qurilma ishlatiladi).

Men yog 'va irmik solingan kyuvetani olaman, uni proyektorda aralashtiraman, kuchlanishni "O'chirish" dan elektrodlarga keltiraman. Elektrodlarda qarama-qarshi zaryadlar paydo bo'ldi. Biz nimani ko'rmoqdamiz, buni qanday tushuntirish kerak?

Shogird: Elektrodlar atrofida elektr maydon mavjud; dala donalarga kuch bilan ta'sir qiladi.

O'qituvchi: Donlar bir qatorda elektr uzatish liniyalari elektr maydoni, aks ettiruvchi uning "rasmi". Chiziqlar zichroq bo'lgan joyda - maydon kuchliroq, kamroq - zaifroq. Chiziqlar bir-biriga qarab cho'zilgan, ya'ni maydonlar qarama-qarshidir.

Ikki plitaning maydoni boshqacha. Maydon chiziqlari parallel. Bunday maydon barcha nuqtalarda bir xil bo'lib, bir xil deb ataladi.

Men ikkita plastinka maydoniga metall halqa qo'yaman, "donalar halqa ichida qayta tartibga solinmagan. Bu nimani anglatadi?

Shogird: Metall halqa ichida elektr maydoni yo‘q.

Didaktik moment: umumlashtirish; bilimlar haqida qisqacha ma'lumot.
Qabullar: signal kartalari yordamida tezkor so'rov; taxmin qilish tajribasi.

O'qituvchi: Xo'sh, bugun biz nimani o'rgandik, boshimizda nima qoldi? Keling, tekshiramiz. Stollaringizda turli rangdagi 5 ta karta bor. Men savol beraman, siz kartani ko'tarasiz, sizning fikringizcha, to'g'ri javob: rangli tomoni - menga, matn - sizga. Rang bo'yicha men kim nimani o'rganganini tezda bilib olaman. (O'qituvchi ekspress so'rov natijasini qayd etadi).

Ekspress so'rov.

Savol 1. Nazariyaning mohiyati harakatga yaqinmi? (Qizil kartochka).

Savol 2. Masofadagi harakat nazariyasining mohiyati? (Moviy karta).
3-savol. Faraday g'oyasining mohiyati nimada? (Yashil karta).
4-savol. Elektr maydoni nima? (Oq karta).

(Beshinchi karta (apelsin) savollarning birortasiga mos kelmaydi.)

Kartalar matnlari.

1. Qizil kartochka: tanalar final bilan oraliq aloqalar orqali o'zaro ta'sir qiladi
   tezlik.
2. Moviy karta: jismlar bir zumda bo'shliq orqali o'zaro ta'sir qiladi.
3. Yashil karta: Elektr o'zaro ta'siri tufayli
   elektr maydoni.
4. Oq karta: zaryadlangan jismlar atrofida fazoda mavjud bo'lgan materiya turi. Maydon bizdan mustaqil bo'lib, cheklangan tezlik bilan tarqaladi va zaryadga qandaydir kuch bilan ta'sir qiladi.

Xulosa: o'qituvchi sinfdan nechta odam savollarga to'g'ri javob berganligini aytadi, kartalarning to'g'ri ranglarini nomlaydi. Juda qoyil!

O'qituvchi: Va endi - qo'ng'iroq ostida tajriba.

Tajriba: Men transformatorni tarmoqqa ulayman. Zaryadlar uning o'rashlarida harakatlanadi, ular atrofida, siz bilganingizdek, elektr maydoni hosil bo'ladi. Men sim va chiroqni olaman. Bobin tarmoqqa ulanmagan. Men uni transformatorga olib kelaman. Nima uchun chiroq elektr tarmog'iga ulanmagan bo'lsa, yonadi?

Shogird: Transformatorning o'rashlari atrofida elektr maydon mavjud bo'lib, u g'altakdagi zaryadlarga kuch bilan ta'sir qiladi, zaryadlarni harakatga keltiradi, chiroqdan oqim o'tadi, chiroq yonadi. Maydon moddiy. Elektr maydoni mavjud!

Didaktik vaqt: uy vazifasi.
Qabul qilish: doskadan kundalikka paragraflar yozish.

§37, savollar 102-bet, §38, savollar 104-bet. (Myakishev G.Ya., Buxovtsev B.B. Ta'lim muassasalarining 10-sinflari uchun darslik. - 8-nashr. - M .: Prosv., 2000).

VI BOSHQA

Didaktik moment: xulosa.

Qabul qilish: dars uchun talabalarning to'g'ri javoblarini hisobga olgan holda, keyinchalik umumlashtirish; baholash.

Muayyan sharoitlarda o'zgaruvchan elektr va magnit maydonlar bir-birini hosil qilishi mumkin. Ular elektromagnit maydon hosil qiladi, bu ularning kombinatsiyasi emas. Bu bir butun bo'lib, unda bu ikki soha bir-birisiz mavjud bo'lolmaydi.

Tarixdan

Daniyalik olim Xans Kristian Oerstedning 1821 yilda o'tkazgan tajribasi elektr toki magnit maydon hosil qilishini ko'rsatdi. O'z navbatida, o'zgaruvchan magnit maydon elektr tokini yaratishga qodir. Buni 1831 yilda elektromagnit induksiya hodisasini kashf etgan ingliz fizigi Maykl Faraday isbotlagan. U, shuningdek, "elektromagnit maydon" atamasining muallifi.

O'sha paytda fizikada Nyutonning uzoq masofali harakati tushunchasi qabul qilingan edi. Barcha jismlar cheksiz yuqori tezlikda (deyarli bir zumda) va har qanday masofada bo'shliq orqali bir-biriga ta'sir qiladi, deb ishonilgan. Elektr zaryadlari ham xuddi shunday tarzda o'zaro ta'sir qiladi deb taxmin qilingan. Faraday esa tabiatda bo'shliq mavjud emas, o'zaro ta'sir ma'lum bir moddiy muhit orqali cheklangan tezlikda sodir bo'ladi, deb hisoblardi. Elektr zaryadlari uchun bu vosita hisoblanadi elektromagnit maydon... Va u yorug'lik tezligiga teng tezlikda tarqaladi.

Maksvell nazariyasi

Oldingi tadqiqotlar natijalarini birlashtirib, Ingliz fizigi Jeyms Klerk Maksvell 1864 yilda yaratilgan elektromagnit maydon nazariyasi... Uning so'zlariga ko'ra, o'zgaruvchan magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydonini, o'zgaruvchan elektr maydoni esa o'zgaruvchan magnit maydonni hosil qiladi. Albatta, boshida maydonlardan biri zaryad yoki oqim manbai tomonidan yaratilgan. Ammo kelajakda bu maydonlar bir-birining paydo bo'lishiga olib keladigan manbalardan mustaqil ravishda mavjud bo'lishi mumkin. Ya'ni, elektr va magnit maydonlar bitta elektromagnit maydonning tarkibiy qismlaridir... Va ulardan biridagi har qanday o'zgarish boshqasining ko'rinishini keltirib chiqaradi. Bu gipoteza Maksvell nazariyasining asosini tashkil qiladi. Magnit maydon tomonidan hosil qilingan elektr maydoni vorteksdir. Uning kuch chiziqlari yopiq.

Bu nazariya fenomenologikdir. Bu degani, u taxminlar va kuzatishlar asosida yaratilgan va elektr va magnit maydonlarining paydo bo'lish sababini hisobga olmaydi.

Elektromagnit maydon xossalari

Elektromagnit maydon elektr va magnit maydonlarining birikmasidir, shuning uchun uning makonining har bir nuqtasida u ikkita asosiy miqdor bilan tavsiflanadi: elektr maydonining kuchi. E va magnit induksiya V .

Elektromagnit maydon elektr maydonini magnitga, keyin esa magnit maydonni elektrga aylantirish jarayoni bo'lganligi sababli, uning holati doimo o'zgarib turadi. Fazo va vaqt ichida tarqalib, elektromagnit to'lqinlarni hosil qiladi. Chastotasi va uzunligiga qarab, bu to'lqinlar quyidagilarga bo'linadi radioto'lqinlar, teragerts nurlanishi, infraqizil nurlanish, ko'rinadigan yorug'lik, ultrabinafsha nurlanish, rentgen va gamma nurlanish.

Elektromagnit maydonning intensivligi va induktsiya vektorlari o'zaro perpendikulyar va ular yotadigan tekislik to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar.

Uzoq masofali ta'sir nazariyasida elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi cheksiz katta deb hisoblangan. Biroq, Maksvell bunday emasligini isbotladi. Moddada elektromagnit to'lqinlar cheklangan tezlikda tarqaladi, bu moddaning dielektrik va magnit o'tkazuvchanligiga bog'liq. Shuning uchun Maksvell nazariyasi qisqa masofali harakat nazariyasi deb ataladi.

Eksperimental tarzda Maksvell nazariyasi 1888 yilda nemis fizigi Geynrix Rudolf Gerts tomonidan tasdiqlangan. U elektromagnit to'lqinlarning mavjudligini isbotladi. Bundan tashqari, u vakuumda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligini o'lchadi, bu yorug'lik tezligiga teng bo'lib chiqdi.

Integral shaklda ushbu qonun quyidagicha ko'rinadi:

Magnit maydon uchun Gauss qonuni

Yopiq sirt orqali magnit induksiya oqimi nolga teng.

Ushbu qonunning jismoniy ma'nosi tabiatda magnit zaryadlar yo'qligidir. Magnitning qutblarini ajratib bo'lmaydi. Magnit maydon chiziqlari yopiq.

Faraday induksiya qonuni

Magnit induksiyaning o'zgarishi vorteksli elektr maydonining paydo bo'lishiga olib keladi.

,

Magnit maydon aylanish teoremasi

Bu teorema magnit maydonning manbalarini, shuningdek, ular tomonidan yaratilgan maydonlarni tavsiflaydi.

Elektr toki va elektr induktsiyasining o'zgarishi vorteks magnit maydonini hosil qiladi.

,

,

E- elektr maydon kuchi;

N- magnit maydon kuchi;

V- magnit induksiya. Bu v tezlik bilan harakatlanuvchi q qiymatli zaryadga magnit maydon qanday kuch bilan ta'sir qilishini ko'rsatadigan vektor kattalik;

D- elektr induksiyasi yoki elektr siljishi. Bu intensivlik vektori va qutblanish vektori yig'indisiga teng vektor miqdori. Polarizatsiya tashqi elektr maydon ta'sirida elektr zaryadlarining bunday maydon bo'lmaganda ularning holatiga nisbatan siljishi natijasida yuzaga keladi.

Δ - operator Nabla. Ushbu operatorning ma'lum bir maydondagi harakati ushbu maydonning rotori deb ataladi.

D x E = rot E

ρ - tashqi elektr zaryadining zichligi;

j- oqim zichligi - birlik maydonidan o'tadigan oqim kuchini ko'rsatadigan qiymat;

bilan- vakuumdagi yorug'lik tezligi.

Elektromagnit maydonni o'rganish deb nomlangan fan bilan shug'ullanadi elektrodinamika... U uning elektr zaryadiga ega bo'lgan jismlar bilan o'zaro ta'sirini ko'rib chiqadi. Ushbu o'zaro ta'sir deyiladi elektromagnit... Klassik elektrodinamika Maksvell tenglamalari yordamida elektromagnit maydonning faqat uzluksiz xossalarini tavsiflaydi. Zamonaviy kvant elektrodinamika elektromagnit maydon ham diskret (uzluksiz) xususiyatlarga ega deb hisoblaydi. Va bunday elektromagnit o'zaro ta'sir massa va zaryadga ega bo'lmagan bo'linmas kvant zarralari yordamida sodir bo'ladi. Elektromagnit maydonning kvanti deyiladi foton .

Atrofimizdagi elektromagnit maydon

Har qanday AC o'tkazgich atrofida elektromagnit maydon hosil bo'ladi. Elektromagnit maydonlarning manbalari elektr uzatish liniyalari, elektr dvigatellari, transformatorlar, shahar elektr transporti, temir yo'l transporti, elektr va elektron maishiy texnika - televizorlar, kompyuterlar, muzlatgichlar, dazmollar, changyutgichlar, simsiz telefonlar, mobil telefonlar, elektr ustaralar - bir so'z bilan aytganda, hamma narsadir. elektr energiyasini iste'mol qilish yoki uzatish bilan bog'liq. Elektromagnit maydonlarning kuchli manbalari televizion uzatgichlar, uyali telefon stantsiyalari uchun antennalar, radar stantsiyalari, mikroto'lqinli pechlar va boshqalardir. Atrofimizda bunday qurilmalar juda ko'p bo'lganligi sababli, elektromagnit maydonlar bizni hamma joyda o'rab oladi. Bu maydonlar atrof-muhitga va odamlarga ta'sir qiladi. Bu ta'sir har doim salbiy bo'ladi, degani emas. Elektr va magnit maydonlar odamlar atrofida uzoq vaqtdan beri mavjud bo'lib kelgan, ammo ularning nurlanish kuchi bundan bir necha o'n yillar oldin hozirgisidan yuzlab marta past edi.

Ma'lum bir darajaga qadar elektromagnit nurlanish odamlar uchun zararsiz bo'lishi mumkin. Shunday qilib, tibbiyotda past intensivlikdagi elektromagnit nurlanish yordamida to'qimalar shifo beradi, yallig'lanish jarayonlarini yo'q qiladi va og'riq qoldiruvchi ta'sirga ega. UHF asboblari ichak va oshqozon silliq mushaklarining spazmlarini engillashtiradi, tana hujayralarida metabolik jarayonlarni yaxshilaydi, kapillyarlarning ohangini pasaytiradi va qon bosimini pasaytiradi.

Ammo kuchli elektromagnit maydonlar insonning yurak-qon tomir, immun, endokrin va asab tizimlarining ishida uzilishlarga olib keladi, uyqusizlik, bosh og'rig'i, stressni keltirib chiqarishi mumkin. Xavf shundaki, ularning ta'siri odamlar uchun deyarli sezilmaydi va buzilishlar asta-sekin paydo bo'ladi.

Bizni o'rab turgan elektromagnit nurlanishdan o'zimizni qanday himoya qilishimiz mumkin? Buni to'liq qilish mumkin emas, shuning uchun siz uning ta'sirini kamaytirishga harakat qilishingiz kerak. Avvalo, siz uy jihozlarini biz tez-tez bo'ladigan joylardan uzoqda bo'lishi uchun tartibga solishingiz kerak. Misol uchun, televizorga juda yaqin o'tirish shart emas. Axir, elektromagnit maydonning manbasidan qanchalik uzoq bo'lsa, u shunchalik zaif bo'ladi. Ko'pincha biz jihozni elektr tarmog'iga ulangan holda qoldiramiz. Ammo elektromagnit maydon faqat qurilma elektr tarmog'idan uzilganida yo'qoladi.

Inson salomatligiga tabiiy elektromagnit maydonlar - kosmik nurlanish, Yerning magnit maydoni ham ta'sir qiladi.

Biz har doim uzoqdagi hodisalar haqidagi signallarni oraliq vosita yordamida olamiz.Masalan, telefon aloqasi elektr simlari yordamida amalga oshiriladi, nutq havoda tarqaladigan tovush to'lqinlari yordamida masofaga uzatiladi.

(tovush havosiz bo'shliqda tarqala olmaydi). Signalning paydo bo'lishi har doim moddiy hodisa bo'lganligi sababli, energiyaning kosmosdagi nuqtadan nuqtaga o'tkazilishi bilan bog'liq bo'lgan tarqalishi faqat moddiy muhitda sodir bo'lishi mumkin.

Oraliq muhitning signal uzatishda ishtirok etishining eng muhim belgisi signalning manbadan kuzatuvchiga tarqalish tezligining yakuniy tezligi bo'lib, u muhitning xususiyatlariga bog'liq. Masalan, tovush havoda taxminan 330 m/s tezlikda tarqaladi.

Agar tabiatda signallarning tarqalish tezligi cheksiz katta bo'lgan hodisalar mavjud bo'lsa, ya'ni signal ular orasidagi har qanday masofada bir zumda bir jismdan ikkinchisiga uzatiladi, demak, bu jismlar bir-biriga bir xil tezlikda ta'sir qilishi mumkinligini bildiradi. masofa va ular orasidagi materiya yo'qligida. Jismlarning bir-biriga bunday ta'siri fizikada uzoq masofali ta'sir deyiladi. Jismlar bir-biriga oraliqdagi moddalar yordamida ta'sir etsa, ularning o'zaro ta'siri qisqa diapazonli deb ataladi. Binobarin, qisqa muddatli harakat bilan tana moddiy muhitga bevosita ta'sir qiladi va bu muhit allaqachon boshqa tanaga ta'sir qiladi.

Oraliq muhit orqali bir jismning boshqa jismga ta'sirini o'tkazish uchun biroz vaqt kerak bo'ladi, chunki moddiy muhitdagi har qanday jarayonlar cheklangan va aniq belgilangan tezlik bilan nuqtadan nuqtaga o'tkaziladi. Qisqa masofali harakatlar nazariyasining matematik asoslanishini atoqli ingliz olimi D. Maksvell (1831-1879) bergan. Bir zumda tarqaladigan signallar tabiatda mavjud emasligi sababli, kelajakda biz qisqa masofali ta'sir nazariyasiga amal qilamiz.

Ba'zi hollarda signallarning tarqalishi moddaning yordami bilan sodir bo'ladi, masalan, havoda tovushning tarqalishi. Boshqa hollarda, materiya signal uzatishda bevosita ishtirok etmaydi, masalan, Quyoshdan keladigan yorug'lik havosiz fazo orqali Yerga etib boradi. Demak, materiya faqat materiya shaklida mavjud emas.

Jismlarning bir-biriga ta'siri havosiz bo'shliq orqali sodir bo'lishi mumkin bo'lgan hollarda, bu ta'sirni uzatuvchi moddiy muhit maydon deb ataladi. Shunday qilib, materiya materiya shaklida va shaklda mavjudmi? dalalar. Jismlar o'rtasida ta'sir qiluvchi kuchlarning turiga qarab, maydonlar turli xil bo'lishi mumkin. Umumjahon tortishish qonuniga muvofiq bir jismning harakatini boshqa jismga uzatuvchi maydon tortishish maydoni deb ataladi. Kulon qonuniga muvofiq bir turg`un elektr zaryadning ta`sirini boshqa turg`un zaryadga o`tkazuvchi maydon elektrostatik yoki elektr maydon deyiladi.

Tajriba shuni ko'rsatdiki, elektr signallari havosiz kosmosda juda yuqori, ammo yakuniy tezlikda tarqaladi, bu taxminan 300 000 km / s (§ 27.7). bu

elektr maydoni materiya bilan bir xil jismoniy haqiqat ekanligini isbotlaydi. Maydonning xususiyatlarini o'rganish energiyani maydon yordamida masofaga uzatish va undan insoniyat ehtiyojlari uchun foydalanish imkonini berdi. Masalan, radioaloqa, televidenie, lazer va boshqalarning ta'siri. Biroq, bu sohaning ko'pgina xususiyatlari juda kam o'rganilgan yoki hali ma'lum emas. Maydonning fizik xossalarini hamda maydon bilan materiyaning o‘zaro ta’sirini o‘rganish hozirgi zamon fizikasining eng muhim ilmiy muammolaridan biridir.

Har qanday elektr zaryadi kosmosda elektr maydonini hosil qiladi, uning yordamida u boshqa zaryadlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Elektr maydoni faqat elektr zaryadlariga ta'sir qiladi. Shuning uchun bunday maydonni aniqlashning faqat bir yo'li bor: kosmosdagi qiziqish nuqtasiga sinov zaryadini kiritish.Agar bu nuqtada maydon mavjud bo'lsa, u holda unga elektr kuchi ta'sir qiladi.

Dala sinov zaryadi bilan tekshirilganda, uning mavjudligi tekshirilayotgan maydonni buzmaydi, deb hisoblanadi. Bu shuni anglatadiki, sinov zaryadining kattaligi maydonni yaratadigan zaryadlarga nisbatan juda kichik bo'lishi kerak. Biz sinov zaryadi sifatida musbat zaryaddan foydalanishga kelishib oldik.

Kulon qonunidan kelib chiqadiki, elektr zaryadlarining o'zaro ta'sir kuchining mutlaq qiymati ular orasidagi masofa ortishi bilan kamayadi, lekin hech qachon butunlay yo'qolmaydi. Demak, nazariy jihatdan elektr zaryad maydoni cheksizgacha cho'ziladi. Biroq, amalda, biz maydon faqat sinov zaryadiga sezilarli kuch ta'sir qiladigan joyda mavjud deb hisoblaymiz.

Shuni ham yodda tutingki, zaryad harakat qilganda, uning maydoni u bilan birga harakat qiladi. Zaryad shunchalik ko'p olib tashlanganki, elektr quvvati kosmosning istalgan nuqtasida sinov zaryadiga deyarli ta'sir qilmaydi, biz maydon g'oyib bo'ldi deb aytamiz, garchi u haqiqatda u kosmosning boshqa nuqtalariga o'tgan.