Էլեկտրաստատիկ դաշտ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Ee55.jpg

Անշարժ լիցքերի ստեղծած դաշտն անվանում են էլեկտրաստատիկ դաշտ։ Այն ժամանակի ընթացքում չի փոխվում։ Էլեկտրաստատիկ դաշտը ստեղծվում է միայն էլեկտրական լիցքերով։ Այն գոյություն ունի լիցքերը շրջապատող տարածության մեջ և նրանց հետ անբաժանելիորեն կապված է։ Էլեկտրաստատիկ դաշտի լարվածության գծերը փակ գծեր չեն, նրանք սկսվում են դրական լիցքերւց և վերջանում բացասական լիցքերի վրա։ Ուժագծերը չեն կարող հատվել, քանի որ հատման կետում կստացվեր, որ լարվածության վեկտորն ունի երկու ուղղություն։ Ուժագծերի միջոցով կարելի է դատել լարվածության վեկտորի ոչ միայն ուղղության, աըլև մեծության մասին։ ունի մոդուլն ուղիղ համեմտական է տվյակ կետում - ին ուղղահայաց միավոր մակերևույթով անցնող ուժագծերի թվին, այսինքն ուժագծերի խտությանը։ Կետային լիցքի դաշտի ուժագծերն ինչպես նաև տարանուն լիցքավորված թիթեղների միջև համասեռ էլեկտրաստառտիկ դաշտի ուժագծերն ունեն հետևյալ տեսքը։

Հաղորդիչները էլեկտրաստատիկ դաշտում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հաղորդիչներ կոչվում են այն նյութերը, որոնցում եղած ազատ լիցքակիրները ընդունակ են տեղաշարժվել ցանկացած չափով փոքր ուժի ազդեցության տակ և կատարել կարգավորված շարժում հաղորդչի ներսում։ Հաղորդիչների դասին են պատկանում մետաղները, որոնցում որպես ազատ լիցքեր հանդես են գալիս բյուրեղային ցանցը կազմող ատոմներից պոկված և ընդհանրացված էլեկտրոնները։ Երբ հաղորդիչը մտցվում է արտաքին էլեկտրական դաշտի մեջ կամ նրան հաղորդվում է որոշակի լիցք, հաղորդչի լիցկակիրների վրա ազդում են էլեկտրական ուժեր, ինչի արդյունքում նրանք սկսում են տեղաշարժվել։ Այդ տեղաշարժը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև չի հաստատվում լիցքերի հավասարակշված բաշխում։ Դա տեղի է ունենում շատ կարճ ժամանակամիջոցի ընթացքում։ Երբ հաղորդ- չում հաստատվում է հավասարակշռված վիճակ, ապա էլեկտրական դաշտը նրա- նում հավասարվում է զրոյի։ Իրոք, եթե դաշը հաղորդչի ներսում զրո չլիներ, ապա հաղորդչում կառաջանար լիցքերի ուղղորդված շարժում առանց արտաքին աղբյու- րի էներգիայի ծախսի, ինչը հակասում է էներգիայի պահպանման օրենքին։

Եզրակացություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Kk96.jpg

Վերը նշվածից կարելի է հանգել հետևյալ եզրակացությունների.

1) Դաշտի լարվածությունը հաղորդչի ներսում ամենուրեք պետք է հավասար լինի զրոյի՜ E = 0 ։

2) Հաղորդչի ներսում բոլոր կետերում դաշտի պոտենցիալը պետք է լինի նույնը(ϕ = const), և, մասնավորապես, էլեկտրաստատիկ դաշտում հաղորդչի մակերևույթը պիտի լինի համապոտենցիալ։

3) Երկրորդ կետից հետևում է, որ դաշտի լարվածությունը հաղորդչի մակերևույթի վրա յուրաքանչյուր կետում պետք է ուղղված լինի մակերևույթի նորմալի ուղղությամբ, քանի որ դաշտի լարվածության գծերը պիտի լինեն ուղղահայաց համապոտենցիալներին։

4) Եթե հաղորդչին հաղորդել որոշակի լիցք, ապա չկոմպենսացված լիցքերը որևէ σ խտությամբ կբաշխվեն միայն հաղորդչի մակերևույթով։

Դիէլեկտրիկի մի մակերևույթի վրա ի հայտ են գալիս դրական, իսկ մյուսի վրա բացասական կապված լիցքեր։ Նույնը տեղի է ունենում ոչ բևեռային դիէլեկտրիկների հետ, որոնք արտաքին էլեկտրական դաշտում նույնպես բևեռանում են։ Սակայն մեխանիզմը այստեղ այլ է։ Դրական և բացասական լիցքերը տեղաշարժվում են դեպի հակադիր կողմեր և ոչ բևեռային մոլեկուլը դառնում է դիպոլ, որի առանցքն ուղղված է արտաքին էլեկտրական դաշտի ուղղությամբ։ Սնամեջ հաղորդչում ավելցուկային լիցքը բաշխվում է այնպես, ինչպես հոծ հաղորդչի վրա, այսինքն նրա արտաքին մակերևույթով։ Հավասաոակշռության վիճակում ավելցուկային լիցքերը խոռոչի ներքին մակերևույթի վրա չեն կարող դասավորվել։ Գտնենք լիցքավորված հաղորդչի մակերևույթի մոտակայքում էլեկտրական դաշտի E լարվածության և նրա մակերևույթի վրա եղած լիցքերի մակերևութոյին σ խտու- թյան միջև կապը։ Դրա համար կիրառենք Գաուսի թեորեմը մի ոչ մեծ գլանային մակերևույթի համար, որը կազմված է հաղորդչի մակերևույթին տարած նորմալնե- րով (համընկնում է D շեղման վեկտորի ուղղության հետ) և ΔS մեծության հիմքեր- ով, որոնցից մեկը դասավորված է հաղորդչի ներսում, իսկ մյուսը՝ նրանից դուրս (տես նկ.)։ Քանի որ հաղորդչի ներսում E = 0, հետևաբար, նաև - D ն զրո է, հոսքը գլանային մակերևույթի ներքին մասով հավասար է զրոյի։ Հաղորդչից դուրս՝ նրա անմիջական մոտակայքում դաշտի E լարվածությունն ուղղված է հաղորդչի մակերևույթի նորմալի ուղղությամբ։ Հետևաբար, գլանի դուրս ցցված կողմնայինքանի որ ուղղահայաց է , հոսքը ևս հավասար է զրոյի։ Արտաքին հիմքի համար, քանի որ || , հոսքը հավասար է DΔS (ենթադրվում է, որ արտաքին հիմքը շատ մոտ է դասավորված հաղորդչի մակե- րևույթին)։ Գլանի ներսում պարփակված լիցքերի քանակը հավասար է σΔS, և Գաուսի թեորեմի համաձայն DΔS =σΔS⇒D=σ։ Այսպիսով, էլեկտրաստատիկ դաշտի լարվածությունը հաղորդչի մակերևույթի մոտ որոշվում է լիցքերի մակերևույթային խտությամբ։ Կարելի է ցույց տալ, որ այս պնդումը ճիշտ է նաև կամայական ձևի հաղորդչի համար։

Աղբյուրներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Cheng, David K. (1985). Field and Wave Electromagnetics