Elektros krūvis, krūvio tankis

Elektros kruvis. Kruvio tankis. Elektros kruvis yra daleliu ar kunu abipusines elektromagnetines saveikos intensyvumo matas. Nustatyta, kad esama dvieju rusiu elektros kruviu. Elektrono kruvis yra neigiamas, o protono – teigiamas. Elektros kruviams galioja aditivumo principas: sudetingu medziagu daleliu ar kunu elektros kruvis yra lygus ji sudaranciu elektringuju saleliu kruviu algebrinei sumai. Atomo ar molekules teigiami kruviai kompensuoja neigiamus, del to normaliai visi kunai elektriskai yra neutralus. Vienodo zenklo kruviais ielektrinti kunai vienas kita stumia, o skirtingo zenklo - traukia. Tarptautineje vienetu sistemoje SI kruvis matuojamas kulonais (C). Elektros kruvio tvermes desnis: kad ir kokie procesai vyktu elektriskai izoliuotoje sistemoje, jos kruviu algebrine suma, laikui begant, nekinta. Atlikus labai tikslius bandymus su elektringomis dalelemis, prieta prie isvados, jog elektros kruvio didumas ir zenklas nepriklauso nuo ju judejimo, t.y. nuo atksiatos sistemos. Taigi elektros kruvis yra invariantinis dydis. Tolydinis elektros kruviu pasiskirstymas apibudinamas kruvio tankiu. Kai kuvis pasiskirstes isilgai linijos, kalbama apie ilgini tanki cia dl- nykstamai maza linijos elementas, isilgai kurio pasisikirstes kruvis dq. Baigtiniame linijos ilgyje l pasiskirstes kruvis . Vienetai yra kulonas metru (C/m). Kai elementriajame pavirsiuje dS yra paissikirstes kruvis dq, kruvio pavirsiniu tankiu vadiname dydi Vienetai (C/m2). Kai elementariajame turyje dV yra pasisikirstes kruvis dq, kruvio turinis tankis Vienetai (C/m3). Kruviu saveika. Kulono desnis. Elektrine konstanta. Elektromagenetines jegas, kuriomis veikia vienas kita ielektrinti nejudantys kunai, vanimae elektrostatinemis arba kulono jegomis. Kulonas nustate nejudanciu ielektrintu kunu saveikos desni: dvieju taskiniu elektros kruviu elektrostatines saveikos jega yra tiesiog proporcinga tu kruviu q1 ir q2 sandaugai ir atvirksciai proporcinga atstumo tarp ju r kvadratui. Vektorine israiska ir Nagrinekime atveji, kai taskiniai kruviai saveikauja vakuume. Tuomet formules visus dydzius isreiske Si vienetais, turesime Elektrostatinsi laukas. Lauko stipris. Dydis E vadiname elektrinio lauko stiprumu. Jis moduliu ir kryptimi sutampa su jega, kuria elektrinis laukas veikia teigiama taskini vienetini kruvi. Kai kruvis q‘0, todel ju ε>1. Tik vakuume ε=1. Taigi poliarizuotame vienalyciame izotropiniame dielektrike elektrostatinio lauko stiprumas yra ε kartu mazsnis negu vakuume. Segnetoelektrikai. Segnetoelektrikų pavadinimas kilęs iš pirmosios ištirtos šio tipo medžiagos- segneto druskos. Nuo paprastų dielektrikų segnetoelektrikai skiriasi keliomis ypatybėmis: 1. Daugumos dielektrikų santykinė dielektrinė skvarba yra nedidelė- retai kurių siekia 100. Tuo tarpu segnetoelektrikų ε gali siekti keletą tūkstančių. 2. Paprastų dielektrikų dielektrinė skvarba nepriklauso nuo elektri­nio lauko stiprumo, o segnetoelektrikų- priklauso. 3. Segnetoelektrikų santykinė dielektrinė skvarba taip pat labai pri­klauso nuo temperatūros. 4. Visiems segnetoelektrikams būdingas dielektrinės histerezės reiškinys. Paveiksle parodytas segnetoelektriko poliarizuotumo P priklausomybės nuo jų poliarizuojančio elektrinio lauko stiprumo grafikas. Iš pradžių stiprinant elektrinį lauka, poliarizuotumas didėja 1 kreive iki soties. Lauką pamažu silpninant iki 0, mažės pagal kreivę 2, kol pasiekia P0 ši vertė vadinama liktiniu poliarizuotumu. Dabar, silpninant lauką, poliari­zuotumas kinta pagal kreivę 3. Kreivė P=f(E) vadinama histerezes kilpa. Gauso teorema dielektrikui. Elektrine slinktis. Taigi elektrines slinkties srautas pro uzdaraji pavirsiu yra lygus to pavirsiaus gaubiamu laisvuju kruviu algebrinei sumai. Tai yra Gauso teorema dielektrikui. . Dydi D vadiname elektrines slinkties vektoriumi, arba tiesiog elektrine slinktimi. Is gauso teoremos formuleje elektrines slinkties vektorius D isreiskiamas dvieju skirtingos prasmes vektoriu goemetrine suma. Taciau atsizvelge i sarysius , lygybe perasome: . SI vienetas (C/m2). Elektrostatinis laukas įelektrintame laidininke ir ties jo paviršiumi. Normaliomis sąlygomis laidininkas kaip ir kiti kunai yra elektriskai neutralus. Suteikus jam perteklini, arba nesukompensuotaji kruvi jis gana greit pasiskirsto laidininke ir nusistovi makroskopine pusiausvyra, oji galima tik tada kai elektrinio lauko stiprumas lygus 0. Tokia busena vadinama statine. Is lygybes gauname , arba Taigi laidininke visų taškų potencialas φ pasidaro vienodast.y. visas jo turis ekvipotencialinis. Vadinasi, perteklinis statinis elektros kruvis laidininko viduje elektrinio lauko nesukuria. Pritaike Gauso teorema betkokiam uzdarajam pavirsiui, esanciam laidininke,gauname , nes laidininke E ir jam proporcingas D, lygus 0. Taigi toks pavirsius pertekliniu kruviu negaubia (q=0). Is cia isplaukia kad perteklinis statinis kruvis pasiskirsto tik laidininko pavirsiuje kuris taip pat yra ekvipotencialinis. Ielektrinto laidininko elektrine talpa. Ivairiems laidininkams suteikus vienoda kruvi, ju potencialas pakinta skirtingai, todel laidininka tikslinga apibudinti santykiu kuris nepriklauso nuo kruvio vertes. Dydis C vadinamas laidininko elektrine talpa. Talpos Si ienetas yra faradas (1F=1C/1V). Kondensatoriu sudaro du laidininkai, atskirti plonu dielektriko sluoksniu. Ikrauto kondensatoriaus elektrodu kruviu moduliai visuomet yra lygus, o ju zenklai – priesingi. Todel kondensatoriaus kruviu vadinamas jo vieno elektrodo kruvio modulis q. Kondensatoriaus kruvio ir elektrodu potencialu skirtumo modulio santylis vadinamas kondensatoriaus talpa: . Ploksciojo kondensatoriaus elektrines talpos formule: . Elektrinio lauko energija ir energijos tankis. Elektromagnetines bangos sukelia ivairius energinius reiskinius: indukuoja sroves, ikaitina kunus ir t.t., taigi jos neturi energijos. Tai rodo, kad ielektrinto kuno savoji energija yra lokalizuota elektriniame lauke, ir ja galima vadinti elektrinio lauko energija. Todel, sukuriant elektrini lauka, atliekamas darbas. Elektrinio lauko energijos erdviu pasisikrstyma apibudina lygybe nustatytas energijos turinis tankis: . Cia dWp – lauko, esancio turyje dV, energijos kiekis. Taigi lauko energijos turinis tankis skaitine verte yra lygus vienalycio lauko turio vieneto energijai. Nuolatine laidumo srove. Sroves stipris ir tankis. Kryptinga elektrinuju daleliu ar ielektrintu kunu judejima vadiname elektros srove. Pagal judejima sukeliancias jegas skirtomos laidumo ir konvekcine sroves. Laidumo srove yra elektringuju daleliu kryptingas judejimas, kuri sukelia elektrinis laukas. Sroves stiprumu vadinamas dydis . Taigi elektros sroves stiprumas yra sklaliarinis dydis, kurio skaitine verte lygi per laiko vieneta pro laidininko skerspjuvi pernestam elektros kruviui. Srove, kurios kryptis laike nesikeiia, vadinama nuolatine srove. Nuolatine srove, kurios stiprumas nesikeicia, vadiname pastoviaja nuolatine stove. Si sroves vienetas amperas (A). Detaliau srove apibudina vektorinis dydis j, kuris vadinamas elektros sroves tankiu. Elektros sroves tankis skaitine verte lygus stiprumui sroves, kuri prateka pro laidininko skerspjuvio, statmeno sroves krypciai, ploto vieneta. Si sroves tankio vienetas yra (A/m2). Klasikines elektronines metalu laidumo teorijos pagrindai. Ja 1900 m sukure vokieciu fizikas P. Drude ir veliau ispletojo olandu fizikas H. Lorencas. Metalo valantiniu elektronu siluminiam judejimui tinka vienatomiu idealiuju duju desniai, todel Drude pavadino juos elektroninemis dujomis. Pagal, sia teorija, elektronai susidurineja su jonais, todel jiems taikytina laisvojo lekio savoka, o ju schaotisko judejimo kinetine energija apskaiciuojama is idealiosioms dujoms isvestos formules cia m – elektrono mase, T – absoliutine temperatura, - elektronu greiciu kvadratu vidurkis. Omo desnis. Santyki vadiname grandines dalyje veikiancia elektrovaros jega. Ji rodo pasaliniu jegu darba perkeliant vienetini kruvi. Tarptautineje vienetu sistemoje elektrovaros jega, kaip ir elektros potencialas, matuojama voltais. Grandines dalyje veikianti elektrovaros jega lygi 1V, jeigu darbas, kuri atlieka pasalines jegos, perkeldamaos isilgai tos dalies 1C kruvi, yra lygus 1J. Omo desnis, uzrasytas nevienalytei grandineis daliai: . Dydis U=IR vadinamas grandines dalies itampa, arba itampos kritimu. Kaip isplaukia is formules, grandines dalies elektrine itampa lygi darbui, kuri atlieka lektrostatines ir pasalines jegos, perkeldamos toje grandines dalyje vienetini teigiama kruvi. Laidininko savybe priesintis elektros srovei vadinama jo elektrine varza. Varza nuolatinei srovei vadinama omine varza. Si varzos vienetas Omas. Specifine (savitoji) varza lygi varzai medziagos kubo, kurio krastine 1m. Si specifines varzos vienetas yra ommentras (Ω*m). Nesavaiminsi islydis dujose. Rekombinacija. Procesas, kai susidure ivairiazenkliai laisvieji kruvininkai isnyksta, vadinamas rekombinacija. Sis procesas yra atvirkstinis jonizacijai ir vyksta visuomet kartu su ja. Rekombinacijos parta apibudinama insykstanciu turio vienete per laiko vieneta jonu poru skaiciumi. Kuo didesne priesingu zenklu jonu koncentracija, tuo didesne tikimybe jiems susidurti ri rekombinuoti. Rekombinacijos sparta uzrasoma taip: . Elektros sroves tekejimas dujomis vadinamas elektros islydziu. Islydis, kuris vyksta isorinio jonizatoriaus jonizuotose dujose, vadinamas nesavaiminiu. Nustojus veikti jonizatoriui, nesavaiminis islydis nutruksta. Kai elektrinis laukas yra silpnas, tai n= √g/r, t.y. koncentracija n nepriklauso nuo elektrinio lauko stiprumo. Šiuo atveju srovės tankis . Vadinasi, kai elektrinis laukas yra silpnas, nesavaiminiam išlydžiui galioja Omo desnis, nes prie E esantis daugiklis nuo lauko stiprumo nepriklauso. Savaiminis islydis dujose. Duju islydzio tipai. Islydis, kuris vyksta ir nustojus veikti isoriniam jonizatoriui, vadinamas savaiminiu. Kad, jis vyktu, butinai tokie procesai, kuriuose vis susidarytu naujos ivairiazenkliu daleliu poros. Dazniausiai jas sukuria smugine jonizacija. Savaiminio išlydžio yra keturi tipai: vainikinis, kibirkštinis, laukinis ir žėrintis, arba rusenantis. Plačiau pakalbėkime apie pastarąjį. Tai – savaiminis išlydis praretintose dujose. Išlydžio vamzdelyje sudarius elektrinę įtampą ir retinant dujas, atsiranda gyvatėlės pavidalo švytintis elektrinis išlydis. Kai dujų slėgis pasidaro apie 5 mm Hg (~ 660 Pa), švytintis ruožas vamzdelyje išsiplečia ir suskyla į kelias sritis (brėžinys (66 psl.)). Ties katodu, nuo jo atskirta tamsia siaura Astono sritimi 1, yra šviečianti katodinė plėvelė 2. Nuo jos anodo link matoma silpnai švytinti sritis 3, vadinama katodo tamsiuoju tarpu. Ji labai kontrastuoja su rusenančiojo švytėjimo sritimi 4. Šios sritys sudaro rusenančiojo išlydžio katodinę dalį. Rusenančioji išlydžio sritis 4 palaipsniui pereina į Faradėjaus tamsųjį tarpą 5. Likusią vamzdžio dalį užpildo švytintis teigiamas stulpas 6. Nuo jo priklauso išlydžio vamzdžio optinės savybės. Išlydžiui palaikyti jis nebūtinas. Termoelektrine emisija. Ricardsono ir Dasmano formule. Elektrono islaisvinimo darbas yra lygus energijos kiekiui, kurio reikia elektronui, kad islektu is kietojo ar skystojo kuno i vakuuma, neturedamas kinetines energijos. Tarp islekusio elektrono ir sio kruvio veikia Kulono traukos jega. . Islekti is kuno gali tik tie elektronai, kuriu energija ne mazesne kaip elektronu islaisvinimo darbas. Elektronu spinduliavimas is ikaitusiu kunu i vakuuma ar aplinka vadinamas termoelektronine emisija. Ricardsono ir Dasmano formule: . Duju plazma. Esant aukštai dujų temperatūrai, jos gali būti jonizuojamos – susidaro teigiami, neigiami jonai, elektronai. Medžiagos būsena, kai jos molekulės jonizuotos, vadinama plazma. Ji visumoj yra neutrali. Pasaulio medžiagos 99,9% susidaro iš plazmos. Plazma yra geras laidininkas. Ją gauti galima 2 būdais: 1) Kaitinant iki aukštų temperatūrų (T>105 K); 2) Sudarant dujų išlydį (T0, tai magnetinės jėgos kryptis nusakoma vektorių ir sandaugos taisykle, jei q0

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!