Цахилгаан талбайн энерги. Диэлектрикийн туйлшралтай ажиллах

ялтсуудын хоорондох боломжит зөрүүний агшин зуурын утга хаана байна. Энэ ажил бүхэлдээ нэмэгдүүлэх зорилготой цахилгаан эрчим хүчконденсатор

Интеграцчилснаар бид олж авдаг

Харилцааны энерги цэгийн төлбөрхязгааргүйгээс байрлаж байгаа газар руу нь шилжүүлэх замаар олж авдаг. Томъёо нь болж хувирав

Потенциал дахь анхны хэмжээ нь үүнийг тооцоолохдоо тэдгээрийн ажиллаж буй цэнэгээс бусад бүх төлбөрийг харгалзан үзнэ гэсэн үг юм. Үргэлжлүүлэн тараасан хураамжцэнэгүүдийн эзэлдэг эзэлхүүн дээр интегралыг олж авна

Хаана - их хэмжээний нягтралтайхураамж.

Конденсаторын цахилгаан орон нь дотор төвлөрч, жигд байдаг тул талбайн энерги нь конденсатор дотор бас тархсан гэж бид үзэж болно. Хэрэв бид тооцоолсон энергийг эзлэхүүнээр хуваавал , хавтангийн талбай хаана байна, бид эзэлхүүний энергийн нягтыг авна

Энэ томьёо нь ямар ч цахилгаан талбайн тохиргоонд үнэн болохыг харуулж болно.

Цахилгаан соронзон индукц

Цахилгаан соронзон индукцийг 1831 онд Фарадей нээсэн. Энэ үзэгдлийг харуулахын тулд төгсгөлүүд нь гальванометртэй холбогдсон хөдөлгөөнгүй соронз ба утас ороомгийг авъя. Хэрэв ороомогыг соронзны туйлуудын аль нэгэнд ойртуулсан бол хөдөлгөөний явцад гальванометрийн зүү хазайдаг - ороомогт цахилгаан гүйдэл өдөөгддөг. Ороомог эсрэг чиглэлд шилжих үед гүйдлийн чиглэл эсрэгээр өөрчлөгдөнө. Соронзыг өөр гүйдлийн ороомог эсвэл цахилгаан соронзонгоор сольж болно. Энэ гүйдлийг индукцийн гүйдэл гэж нэрлэдэг бөгөөд үзэгдлийг өөрөө цахилгаан соронзон индукц гэж нэрлэдэг.

Сэтгэл хөдлөл цахилгаан гүйдэлдамжуулагч соронзон орон дотор хөдөлж байх үед энэ нь дамжуулагч хөдөлж байх үед үүсдэг Лоренцын хүчний үйлчлэлээр тайлбарлагддаг. Ингээд авч үзье хамгийн энгийн тохиолдолхоёр байхад зэрэгцээ утаснуудба зургийн хавтгайд перпендикуляр, бидэн рүү чиглэсэн тогтмол жигд соронзон орон дотор байрлуулна. (зураг харна уу) Зүүн талд утаснууд хаалттай, баруун талд нь нээлттэй байна. Дамжуулагч гүүр нь утаснуудын дагуу чөлөөтэй хөдөлдөг. Гүүр баруун тийш хурдтай хөдлөхөд электронууд болон эерэг ионууд түүнтэй хамт хөдөлдөг. Соронзон орон дахь хөдөлж буй цэнэг бүр Лоренцын хүчинд захирагддаг . Энэ нь эерэг ион дээр доошоо, сөрөг электрон дээр дээшээ үйлчилдэг. Электронууд дээшээ хөдөлж эхлэх ба сөрөг цэнэг тэнд хуримтлагдаж, доод хэсэгт илүү ихийг үлдээнэ эерэг ионууд. Энэ нь эерэг ба сөрөг цэнэгүүдтусдаа, гүүрний дагуу цахилгаан орон үүсч, гүйдэл урсдаг. Энэ гүйдлийг индукцийн гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гүйдэл нь хэлхээний бусад хэсгүүдэд урсах болно . Зураг дээр гүйдлийг хатуу сумаар дүрсэлсэн байна.

Энэ томъёонд индукцийн гүйдлийн чиглэлийг хурдан тодорхойлох боломжийг олгодог дүрмийг нэмэх шаардлагатай. Үүнийг Лензийн дүрэм гэж нэрлэдэг бөгөөд дараахь зүйлийг хэлдэг. Индукцийн гүйдэлөөрийн соронзон орон нь түүнийг үүсгэдэг соронзон урсгалын өөрчлөлтөөс сэргийлдэг тийм чиглэлтэй байдаг.

Эсэргүүцэл байгаа тул дамжуулагч дахь гүйдэл алга болдог. Хэрэв эсэргүүцэл байхгүй байсан бол гүйдэл тодорхойгүй үргэлжлэх болно. Ийм нөхцөл байдал хэт дамжуулагчдад тохиолддог. Үүнээс гадна хууль цахилгаан соронзон индукцатом ба молекул дахь диамагнетизмыг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. Үүссэн нэмэлт гүйдлийн соронзон орон нь эсрэг чиглэлд чиглэнэ гадаад талбар. Мөн молекулуудад эсэргүүцэл байхгүй тул алга болдоггүй.

Соронзон урсгал

Урьдчилсан байдлаар хэлэлцээд хуулиа боловсруулж байна ерөнхий үзэл. Цахилгаан орны нэгэн адил соронзон орны урсгалыг оруулж болно.

Энд - соронзон орон дамждаг контурын талбай - контураар хязгаарлагдсан талбайн хэвийн хэмжээ. Скаляр бүтээгдэхүүн-ээр сольж болно , индукцийн вектор ба нормаль чиглэлүүдийн хоорондох өнцөг хаана байна. Хэрэв соронзон индукцийн хэмжээ, чиглэл өөрчлөгдвөл урсгалын томъёо дараах байдалтай байна

ЦАХИЛГААН ЦЭНЭГ. БӨӨМӨС.

Цахилгаан цэнэг q - физик хэмжигдэхүүн, энэ нь эрч хүчийг тодорхойлдог цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл.

[q] = l Cl (Кулон).

Атомууд нь цөм ба электронуудаас бүрддэг. Цөм нь эерэг цэнэгтэй протон ба цэнэггүй нейтрон агуулдаг. Электронууд сөрөг цэнэгтэй байдаг. Атом дахь электронуудын тоо нь цөм дэх протоны тоотой тэнцүү тул атом нь ерөнхийдөө төвийг сахисан байдаг.

Аливаа биеийн төлбөр: q = ±Үгүй, энд e = 1.6*10 -19 C - анхан шатны буюу хамгийн бага боломжтой төлбөр(электрон цэнэг), Н- илүүдэл буюу дутуу электронуудын тоо. IN хаалттай систем алгебрийн нийлбэртөлбөр тогтмол хэвээр байна:

q 1 + q 2 + … + q n = const.

Цэгэн цахилгаан цэнэг гэдэг нь хэмжээсүүд нь түүнтэй харилцан үйлчлэх өөр цахилгаанжуулсан бие хүртэлх зайнаас хэд дахин бага цэнэгтэй бие юм.

Кулоны хууль

Вакуум дахь хоёр суурин цэгийн цахилгаан цэнэг нь эдгээр цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн хүчнүүдтэй харилцан үйлчилдэг; Эдгээр хүчний модулиуд нь цэнэгийн үржвэртэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Пропорциональ хүчин зүйл

цахилгаан тогтмол хаана байна.

Энд 12 нь эхний цэнэгийн хоёр дахь цэнэгээс, 21 нь эхний цэнэгээс хоёрдугаарт үйлчлэх хүч юм.

ЦАХИЛГААН ТАЛБАЙ. ХУРДЧИЛАЛ

Холын зайд цахилгаан цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн баримтыг тэдгээрийн эргэн тойронд цахилгаан орон байгаагаар тайлбарлаж болно. материаллаг объект, орон зайд тасралтгүй, бусад цэнэг дээр ажиллах чадвартай.

Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгийн талбарыг электростатик гэж нэрлэдэг.

Талбайн шинж чанар нь түүний эрчим юм.

Өгөгдсөн цэг дэх цахилгаан талбайн хүчмодуль нь вектор юм харьцаатай тэнцүү байнацэг дээр үйлчлэх хүч эерэг цэнэг, энэ цэнэгийн хэмжээ хүртэл, чиглэл нь хүчний чиглэлтэй давхцдаг.

Цэгийн цэнэгийн талбайн хүч Qзайнд rтэнцүү

Талбайн суперпозицийн зарчим

Цэнэгүүдийн системийн талбайн хүч нь систем дэх цэнэг бүрийн талбайн хүч чадлын вектор нийлбэртэй тэнцүү байна.

Диэлектрик тогтмолорчин нь вакуум ба материйн талбайн хүч чадлын харьцаатай тэнцүү байна:

Энэ нь бодис хэдэн удаа талбайг сулруулж байгааг харуулж байна. Хоёр цэгийн цэнэгийн Кулоны хууль qТэгээд Q, зайд байрладаг rдиэлектрик тогтмол орчинд:

Алсын зайд талбайн хүч rцэнэгээс Qтэнцүү

Нэг төрлийн ЦАХИЛГААН-СТАТИК ТАЛБАЙ ДАХЬ ЦЭНЭГЛЭГДСЭН БИЕИЙН БОЛОМЖТОЙ ЭРЧИМ ХҮЧ

Эсрэг тэмдгээр цэнэглэгдсэн, зэрэгцээ байрладаг хоёр том хавтангийн хооронд бид цэгийн цэнэгийг байрлуулна q.

Нэг төрлийн эрчимтэй ялтсуудын хоорондох цахилгаан орон тул хүч нь бүх цэг дээр цэнэг дээр ажилладаг. F = qE, энэ нь цэнэгийг хол зайд шилжүүлэхэд ажилладаг

Энэ ажил нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй, өөрөөр хэлбэл цэнэг хөдөлдөг qдурын шугамын дагуу Лажил нь адилхан байх болно.

Ажил электростатик оронцэнэгийн хөдөлгөөний дагуу траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн системийн эхний ба эцсийн төлөвөөр тодорхойлогддог. Энэ нь таталцлын талбайн нэгэн адил авсан боломжит энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна эсрэг тэмдэг:

Өмнөх томьёотой харьцуулбал тодорхой байна боломжит эрчим хүчНэг төрлийн электростатик талбар дахь цэнэгийн хэмжээ нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.

Боломжит энерги нь тэг түвшний сонголтоос хамаардаг тул гүн гүнзгий утга агуулаагүй болно.

ЦАХИЛГААН ҮЙЛДВЭРИЙН ПОТЕНЦИАЛ БА ХҮЧДЭЛ

Боломжтойталбайн нэг цэгээс нөгөө цэг рүү шилжих үед ажиллах нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй талбай юм. Боломжит талбарууд нь таталцлын орон ба электростатик орон юм.

Потенциал талбайн хийсэн ажил нь эсрэг тэмдгээр авсан системийн боломжит энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна.

Боломжтой- талбайн цэнэгийн боломжит энергийг энэ цэнэгийн хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа:

Боломжтой жигд талбайтэнцүү байна

Хаана г- зарим тэг түвшингээс хэмжсэн зай.

Цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги qталбартай тэнцүү байна.

Иймд цэнэгийг φ 1 потенциалтай цэгээс φ 2 потенциалтай цэг рүү шилжүүлэх талбайн ажил:

Хэмжигдэхүүнийг потенциалын зөрүү буюу хүчдэл гэж нэрлэдэг.

Хоёр цэгийн хоорондох хүчдэл эсвэл потенциалын зөрүү нь цэнэгийг эхлэх цэгээс эцсийн цэг хүртэл шилжүүлэхийн тулд цахилгаан талбайн гүйцэтгэсэн ажлын энэ цэнэгийн хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм.

[U]=1J/C=1V

ХЭЛБЭРИЙН ХҮЧ, БОЛОМЖТОЙ ЗӨРҮҮ

Цэнэг шилжүүлэх үед qдагуу цахилгаан шугамзайд цахилгаан орны хүч Δ d талбай ажиллаж байна

Тодорхойлолтоор бид дараахь зүйлийг авна.

Тиймээс цахилгаан орны хүч нь тэнцүү байна

Тиймээс цахилгаан талбайн хүч нь нэг урттай талбайн шугамын дагуу хөдөлж байх үед потенциалын өөрчлөлттэй тэнцүү байна.

Хэрэв эерэг цэнэг талбайн шугамын чиглэлд хөдөлдөг бол хүчний чиглэл нь хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж, талбайн ажил эерэг байна.

Дараа нь хурцадмал байдал нь потенциалыг бууруулахад чиглэгддэг.

Хүчдэлийг метр тутамд вольтоор хэмждэг:

[E]=1 Б/м

1 м-ийн зайд байрлах цахилгаан шугамын хоёр цэгийн хоорондох хүчдэл 1 В байвал талбайн хүч 1 В/м байна.

ЦАХИЛГААН ХҮЧИН ЧАДВАР

Хэрэв бид төлбөрийг бие даан хэмжих юм бол Q, бие махбодтой холбоо ба түүний боломжит φ, тэгвэл тэдгээр нь бие биентэйгээ шууд пропорциональ байгааг олж мэднэ.

C утга нь дамжуулагчийн цахилгаан цэнэгийг хуримтлуулах чадварыг тодорхойлдог бөгөөд үүнийг нэрлэдэг цахилгаан хүчин чадал. Дамжуулагчийн цахилгаан хүчин чадал нь түүний хэмжээ, хэлбэр, мөн түүнчлэн хамаарна цахилгаан шинж чанарорчин.

Хоёр дамжуулагчийн цахилгаан хүчин чадал нь тэдгээрийн аль нэгний цэнэгийг тэдгээрийн хоорондох боломжит зөрүүтэй харьцуулсан харьцаа юм.

Биеийн хүчин чадал нь 1 Ф, хэрэв түүнд 1 С цэнэг өгөхөд 1 В-ийн потенциалыг олж авна.

Конденсатор

Конденсатор- хадгалах зориулалттай диэлектрикээр тусгаарлагдсан хоёр дамжуулагч цахилгаан цэнэг. Конденсаторын цэнэгийг түүний аль нэг хавтан эсвэл хавтангийн цэнэгийн модуль гэж ойлгодог.

Конденсаторын цэнэгийг хуримтлуулах чадвар нь цахилгаан хүчин чадлаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь конденсаторын цэнэгийн хүчдэлийн харьцаатай тэнцүү байна.

Хэрэв 1 В хүчдэлд түүний цэнэг 1 С байвал конденсаторын багтаамж 1 F байна.

Зэрэгцээ хавтан конденсаторын багтаамж нь хавтангийн талбайтай шууд пропорциональ байна С, диэлектрик тогтмолорчин, мөн ялтсуудын хоорондох зайтай урвуу пропорциональ байна г:

ЦЭНЭГЛЭГДСЭН КОНДЕНСАТОРЫН ЭРЧИМ ХҮЧ.

Нарийвчилсан туршилтууд үүнийг харуулж байна W=CU 2 /2

Учир нь q = CU, Тэр

Цахилгаан талбайн энергийн нягт

Хаана V = Sdнь конденсатор доторх талбайн эзэлхүүн юм. Зэрэгцээ хавтантай конденсаторын багтаамжийг авч үзвэл

ба түүний хавтан дээрх хүчдэл U = Ред

бид авах:

Жишээ.Цахилгаан талбарт 1-р цэгээс 2-р цэг хүртэл хөдөлж буй электрон хурдаа 1000-аас 3000 км/с хүртэл нэмэгдүүлсэн. 1 ба 2-р цэгүүдийн боломжит зөрүүг тодорхойлно уу.

Цэнэглэгдсэн конденсаторын энергийг тооцоолъё. Конденсаторын хавтанг эхлээд цэнэггүй болго. Бид эерэг (эсвэл сөрөг) цэнэгийг жижиг хэсгүүдэд нэг хавтангаас нөгөөд шилжүүлэх болно. Дамжуулахын тулд цахилгаан талбайн эсрэг ажил хийх ёстой; , ялтсуудын хоорондох боломжит зөрүүний агшин зуурын утга хаана байна. Энэ ажил нь бүхэлдээ конденсаторын цахилгаан энергийг нэмэгдүүлэхэд чиглэгддэг .

Интеграцчилснаар бид олж авдаг
.

Цэгэн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн энергийг хязгааргүйгээс байрлаж байгаа газар руу нь шилжүүлэх замаар олж авдаг. Томъёо нь болж хувирав , Потенциал дахь анхны хэмжээ нь үүнийг тооцоолохдоо тэдгээрийн ажиллаж буй цэнэгээс бусад бүх төлбөрийг харгалзан үзнэ гэсэн үг юм. Тасралтгүй тархсан цэнэгийн хувьд цэнэгүүдийн эзэлдэг эзлэхүүний интегралыг олж авна. , эзэлхүүний цэнэгийн нягт хаана байна.

Энэ томьёо нь ямар ч цахилгаан талбайн тохиргоонд үнэн болохыг харуулж болно.

Цахилгаан соронзон индукц

Дамжуулагчийг соронзон орон дотор хөдөлгөх үед цахилгаан гүйдлийн өдөөлтийг дамжуулагч хөдөлж байх үед үүсдэг Лоренцын хүчний үйлчлэлээр тайлбарладаг. Зургийн хавтгайд перпендикуляр, бидэн рүү чиглэсэн тогтмол жигд соронзон орон дээр хоёр зэрэгцээ утсыг байрлуулах хамгийн энгийн тохиолдлыг авч үзье. (зураг харна уу) Зүүн талд утаснууд хаалттай, баруун талд нь нээлттэй байна. Дамжуулагч гүүр нь утаснуудын дагуу чөлөөтэй хөдөлдөг. Гүүр баруун тийш хурдтай хөдлөхөд электронууд болон эерэг ионууд түүнтэй хамт хөдөлдөг. Соронзон орон дахь хөдөлж буй цэнэг бүр Лоренцын хүчинд захирагддаг . Энэ нь эерэг ион дээр доошоо, сөрөг электрон дээр дээшээ үйлчилдэг. Электронууд дээшээ хөдөлж, сөрөг цэнэг хуримтлагдаж, доод хэсэгт илүү эерэг ионууд үлдэх болно. Өөрөөр хэлбэл, эерэг ба сөрөг цэнэгүүдийг салгаж, гүүрний дагуу цахилгаан орон гарч, гүйдэл урсдаг. Энэ гүйдлийг индукцийн гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гүйдэл нь хэлхээний бусад хэсгүүдэд урсах болно . Зураг дээр гүйдлийг хатуу сумаар дүрсэлсэн байна.

Гадаад талбайн хүч чадал нь тэнцүү үүснэ Энэ талбараас үүссэн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг индукцийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэж нэрлэх ба . Энэ тохиолдолд , гүүрний урт хаана байна. Гадны талбар нь баруун талын шурагны дүрмийн дагуу вектороор тодорхойлогдсон контурын эерэг тойргийн эсрэг чиглэсэн тул хасах тэмдгийг байрлуулна. Утга нь контурын талбайн өсөлт юм нэгж цаг тутамд. Тиймээс энэ нь тэнцүү байна , өөрөөр хэлбэл хэлхээний талбайд нэвтэрч буй соронзон урсгалын өсөлтийн хурд . Тиймээс, . Энэ томъёонд индукцийн гүйдлийн чиглэлийг хурдан тодорхойлох боломжийг олгодог дүрмийг нэмэх шаардлагатай. Үүнийг Ленцийн дүрэм гэж нэрлэдэг бөгөөд дараахь зүйлийг заадаг: Индукцлагдсан гүйдэл нь үргэлж өөрийн соронзон орон нь түүнийг үүсгэдэг соронзон урсгалын өөрчлөлтөөс сэргийлдэг чиглэлтэй байдаг.

Эсэргүүцэл байгаа тул дамжуулагч дахь гүйдэл алга болдог. Хэрэв эсэргүүцэл байхгүй байсан бол нэг удаа үүссэн бол гүйдэл хязгааргүй үргэлжлэх болно. Ийм нөхцөл байдал хэт дамжуулагчдад тохиолддог. Үүнээс гадна цахилгаан соронзон индукцийн хууль нь атом ба молекул дахь диамагнетизмыг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. Үүссэн нэмэлт гүйдлийн соронзон орон нь гадаад талбайн эсрэг чиглэлд чиглэнэ. Мөн молекулуудад эсэргүүцэл байхгүй тул алга болдоггүй.

Соронзон урсгал

Соронзон индукцийн векторын урсгал (соронзон урсгал)талбайгаар dS нь тэнцүү скаляр физик хэмжигдэхүүн юм

Энд Bn - B cos a - В векторын проекц dS сайтын хэвийн чиглэлд (a - n ба В векторуудын хоорондох өнцөг); dS нь хэмжээ нь dS-тэй тэнцүү вектор бөгөөд түүний чиглэл нь хэвийн n-ийн талбай руу чиглэсэн чиглэлтэй давхцдаг.

В векторын урсгал нь cos a-ийн тэмдгээс хамаарч эерэг эсвэл сөрөг байж болно (хэвийн n-ийн эерэг чиглэлийн сонголтоор тодорхойлогддог). В векторын урсгал нь гүйдэл дамжих хэлхээтэй холбоотой. Энэ тохиолдолд контурын хэвийн эерэг чиглэл нь баруун эрэгний дүрмээр гүйдэлтэй холбоотой байдаг. Тиймээс, соронзон урсгал, өөрөө хязгаарлагдмал гадаргуугаар дамжуулан контураар үүсгэгдсэн нь үргэлж эерэг байдаг.

Нэг бие нь эргэн тойрон дахь орон зайд E талбар, өөр нэг талбар E2 бий болгоё

Үүссэн талбар E=E+E2 ба энэ утгын квадрат

Энэ системийн нийт энерги нь гурван интегралын нийлбэртэй тэнцүү байна

Эхний хоёр интеграл нь эхний ба хоёр дахь цэнэгтэй биетүүдийн өөрийн энергийг илэрхийлдэг бол сүүлчийн интеграл нь дараах томъёоноос харахад тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн энерги W 12 байна.

1. Цэнэглэгдсэн бие бүрийн дотоод энерги эерэг байна. Нийт энерги нь үргэлж эерэг байдаг боловч харилцан үйлчлэлийн энерги нь эерэг ба сөрөг аль аль нь байж болно.

2. Цэнэглэгдсэн биетүүдийн боломжит бүх хөдөлгөөнд биеийн өөрийн энерги хэвээр үлддэг тул үүнийг илэрхийлэлд нэмэлт тогтмол гэж үзэж болно. нийт эрчим хүч W 1.2 Ялангуяа хоёр цэгийн цэнэгийн системийн энерги хоорондын зай өөрчлөгдөхөд яг ингэж ажилладаг.

3. Вектор Е-ээс ялгаатай нь цахилгаан талбайн энерги нь нэмэлт хэмжигдэхүүн биш, i.e.

Талбайн энерги Е нь E1 ба E2-ийн нийлбэр бөгөөд харилцан энергийн W1,2-ын улмаас хоёр талбайн энергийн нийлбэртэй тэнцүү биш бөгөөд E n дахин ихсэх үед талбайн энерги n pa3-аар нэмэгддэг.

Диэлектрик байгаа үед үзүүлэх хүч e

Туршлагаас харахад хүч нь цахилгаан талбар дахь диэлектрик дээр ажилладаг (тэдгээрийг заримдаа пондеромотив хүч гэж нэрлэдэг), тэдгээрийн үүсэх шалтгаан нь жигд бус цахилгаан талбайн үйлчлэл юм. диполь молекулуудтуйлширсан диэлектрик. Пондеромотив хүчний нөлөөн дор туйлширсан диэлектрик нь гажигтай байдаг. Энэ үзэгдлийг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг. Цахилгаан наалдсанаас болж диэлектрик дотор механик стресс үүсдэг. Ихэнх тохиолдолд эдгээр хүчийг эрчим хүчний агшилтын хуулийг ашиглан тооцоолж болно.

Хүчийг тодорхойлох цахилгаан арга

Цэнэглэгдсэн дамжуулагчийг хүчдэлийн эх үүсвэрээс салгасан тохиолдолд дамжуулагчийн цэнэг тогтмол хэвээр байна. А ажил, дамжуулагч ба диэлектрикийн хөдөлгөөн нь систем эсвэл түүний талбайн W цахилгаан эрчим хүчний алдагдлаас болж бүхэлдээ хийгддэг.

Хязгааргүй жижиг шилжилтийн хувьд бид бичиж болно

-q тэмдэг нь системийн эрчим хүчний алдагдлыг утсан дээрх тогтмол цэнэгээр тооцоолох ёстойг харуулж байна.

Энэ биеийн чиглэлийн хязгааргүй бага хөрвүүлгийн шилжилтийн dx хувьд хүссэн F хүчний d x шилжилт дээрх ажил.

Fx нь SA-ийн тэгшитгэлд орлуулсны дараа X тэнхлэгийн эерэг чиглэл дэх F хүчний проекц бөгөөд dx-д хуваагдана.

Хэрэв дамжуулагч дээр тогтмол потенциалтай хөдөлгөөн хийвэл

Цахилгаан энерги Механикийн хичээлээс биетүүд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэгийг мэддэг таталцлын хүч, боломжит энергитэй байна. Цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн тухай Кулоны хууль ижил байна математик хэлбэр, энэ нь хууль юм бүх нийтийн таталцал. Эндээс бид цэнэглэгдсэн биетүүдийн систем нь потенциал энергитэй байдаг гэж дүгнэж болно. Эго гэдэг нь цэнэглэгдсэн биетүүдийн систем нь тодорхой ажил гүйцэтгэх чадвартай гэсэн үг юм.

Жишээлбэл, цахилгаан дурангийн цэнэглэгдсэн навчнууд бие биенээсээ түлхэгдэх үед ийм ажил хийгддэг.

Цэнэглэгдсэн биетүүдийн боломжит энергийг цахилгаан эсвэл Кулон гэж нэрлэдэг.

Атом дахь электронуудын цөмтэй харилцан үйлчлэх энерги, молекул дахь атомуудын харилцан үйлчлэлийн энерги (химийн энерги) нь голчлон цахилгаан энерги юм. Дотор нь асар их цахилгаан энерги хуримтлагддаг атомын цөм. Энэ энергийн улмаас үйл ажиллагааны явцад дулаан ялгардаг. цөмийн реакторцөмийн цахилгаан станц.

Богино зайн үйл ажиллагааны онолын үүднээс авч үзвэл цэнэг дээр шууд үйлчилдэг бусад цэнэгүүд биш, харин тэдгээрийн үүсгэсэн цахилгаан орон нь цэнэгийг хөдөлгөхөд тухайн талбараас түүнд үйлчлэх хүч юм ажлаа хийдэг. (Ирээдүйд бид талбайн ажлын талаар товчхон ярих болно.) Тиймээс бид зөвхөн цэнэгтэй бөөмсийн системийн энерги төдийгүй цахилгаан дахь бие даасан цэнэгтэй биеийн потенциал энергийн тухай ярьж болно. талбар.

Нэг жигд цахилгаан орон дахь цэнэгийн потенциал энергийг олъё.

Нэг жигд талбарт цэнэгийг хөдөлгөх үед ажиллана.Нэг төрлийн талбарыг жишээлбэл, эсрэг талын цэнэгтэй том металл хавтангууд үүсгэдэг. Энэ талбар нь цэнэгээр ажилладаг тогтмол хүчяг л дэлхий гадаргын ойролцоох чулуун дээр тогтмол хүчээр үйлчилдэг шиг. Хавтануудыг босоо байрлалд байрлуулна (Зураг 124), зүүн хавтан В сөрөг, баруун хавтан эерэг цэнэгтэй байна. В хавтангаас хол зайд байрлах 1-р цэгээс ижил хавтангаас зайд байрлах 2-р цэг рүү цэнэгийг шилжүүлэхэд талбайн гүйцэтгэсэн ажлыг тооцоолъё. 1 ба 2-р цэгүүд нь нэг талбарын шугам дээр байрладаг.

Замын нэг хэсгийн дагуу цахилгаан орон нь дараахь ажлыг гүйцэтгэнэ.

Энэ ажил нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй.

Холбогдох нотлох баримтууд тогтмол хүчхүндийн хүчийг физикийн сурах бичигт өгсөн VIII ангимөн байнгын хүч чадлын хувьд үүнийг давтах шаардлагагүй. Энд зөвхөн хүчний тогтвортой байдлын баримт чухал боловч түүний гарал үүсэл биш юм.

Боломжит эрчим хүч.Хэрэв ажил нь биеийн траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй бол энэ нь эсрэг тэмдгээр авсан биеийн боломжит энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна. (Тухай

VIII ангийн физикийн хичээл дээр энэ талаар дэлгэрэнгүй авч үзсэн.) Үнэхээр,

Хавтангаас хол зайд жигд цахилгаан орон дахь цэнэгийн боломжит энерги.

Формула (8.19) нь дэлхийн гадаргуугаас дээш биетийн боломжит энергийн томъёотой төстэй юм. Гэхдээ цэнэг нь массаас ялгаатай нь эерэг эсвэл сөрөг байж болно. Хэрэв потенциал энерги (8.19) сөрөг байна.

Хэрэв талбай эерэг ажил хийвэл талбар дахь цэнэгтэй биеийн боломжит энерги буурна: Үүний зэрэгцээ энерги хадгалагдах хуулийн дагуу түүний кинетик энерги. Энэ нь вакуум хоолой, телевизийн хоолой гэх мэт цахилгаан талбайн электронуудыг хурдасгах үндэс суурь юм. Эсрэгээр, хэрэв ажил сөрөг байвал (жишээлбэл, эерэг цэнэгтэй бөөмс чиглэлд шилжих үед эсрэг чиглэлхурцадмал байдал E; энэ хөдөлгөөн нь дээш шидсэн чулууны хөдөлгөөнтэй төстэй), дараа нь боломжит энерги нэмэгдэж, кинетик энерги буурдаг: бөөмс удааширч байна.

Хаалттай зам дээр, цэнэг буцаж ирэхэд эхлэх цэгхээрийн ажил тэг байна:

Боломжит энергийн тэг түвшин.Потенциал энерги (8.19) В хавтангийн гадаргуу дээр тэг байна гэсэн үг тэг түвшинболомжит энерги нь В хавтантай давхцдаг. Гэхдээ таталцлын хүчний нэгэн адил боломжит энергийн тэг түвшинг дур зоргоороо сонгодог. Бид B хавтан нь зайд гэж үзэж болно Дараа нь

Физик утгатай зүйл бол боломжит энерги биш, харин цэнэгийг хөдөлгөх үед талбайн ажлаар тодорхойлогддог утгын зөрүү юм. анхны байрлалфинал хүртэл.