Цахилгаан цэнэгүүд бие биедээ шууд нөлөөлдөггүй нь эрт дээр үеэс тогтоогдсон. Бүх цэнэглэгдсэн биетүүдийг тойрсон орон зайд үйлдэл ажиглагдаж байна цахилгаан орон. Тиймээс цэнэгийн эргэн тойрон дахь талбаруудын хооронд харилцан үйлчлэл үүсдэг. Талбар бүр нь цэнэг дээр ажилладаг тодорхой хүчтэй байдаг. Энэ чадвар нь хүн бүрийн гол шинж чанар юм.
Цахилгаан талбайн параметрүүдийг тодорхойлох
Цэнэглэгдсэн объектын эргэн тойронд байрлах цахилгаан талбайн судалгааг туршилтын цэнэг гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө энэ нь цэгийн цэнэг, түүний хэмжээ нь маш өчүүхэн бөгөөд судалж буй үндсэн цэнэгт ямар ч байдлаар мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй.
Илүү ихийг нарийн тодорхойлолтцахилгаан талбайн тоон үзүүлэлтүүд, тусгай утгыг тогтоосон. Энэ хүчний шинж чанарцахилгаан талбайн хүч хэлбэрээр нэрээ авсан.
Талбайн хүч нь тогтвортой физик хэмжигдэхүүн юм. Үүний утга нь орон зайн тодорхой цэгт байрлах эерэг туршилтын цэнэг дээр ажиллаж буй талбайн хүчийг энэхүү туршилтын цэнэгийн утгатай харьцуулсан харьцаатай тэнцүү байна.
Хүчдэлийн вектор - үндсэн шинж чанар
Эрчим хүчний гол шинж чанар нь цахилгаан орны эрчмийн вектор юм. Тиймээс, энэ шинж чанарнь вектор физик хэмжигдэхүүн юм. Хэзээ ч орон зайн цэг, хурцадмал байдлын вектор нь хүч үзүүлэхтэй ижил чиглэлд чиглэнэ 
эерэг туршилтын цэнэгийн нөлөө. Суурин төлбөр, цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй, цахилгаан статик цахилгаан оронтой.
Хэд хэдэн цэнэглэгдсэн биетүүдийн үүсгэсэн цахилгаан талбайг нэгэн зэрэг судалж байгаа тохиолдолд түүний ерөнхий хүч чадалтуршилтын цэнэгт үйлчлэх цэнэгтэй бие бүрийн хүчний геометрийн нийлбэрээс бүрдэнэ.
Үүний үр дүнд цахилгаан орны хүч чадлын вектор нь дараахаас бүрдэнэ нийт дүнцэг бүрт бие даасан цэнэгийн үүсгэсэн бүх талбайн хүч чадлын векторууд.
Цахилгаан талбайн шугамууд нь түүний харааны график дүрслэлийг илэрхийлдэг. Цэг бүрийн хурцадмал байдлын вектор нь хүчний шугамтай холбоотой байрлах шүргэгч рүү чиглэнэ. Цахилгаан шугамын тоо нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын хэмжээтэй пропорциональ байна.
Хүчдэлийн вектор урсгал
1 .Хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг, тэдгээрийн шинж чанар. Хамгийн жижиг хуваагдашгүй цахилгаан цэнэг. Цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хууль. Кулоны хууль. Цэнэглэх нэгж. Электростатик талбар. Талбай илрүүлэх арга.Хүчдэлийн шинж чанар
электростатик орон - . Хүчдэлийн вектор, түүний чиглэл.
Цэгэн цэнэгийн цахилгаан талбайн хүч. Хүчдэлийн нэгжүүд. Талбайн суперпозиция зарчим.
Цахилгаан цэнэг
хэмжигдэхүүн нь өөрчлөгддөггүй, өөрөөр хэлбэл. жишиг хүрээнээс хамаардаггүй тул цэнэг хөдөлж байгаа эсэхээс үл хамаарна.
хоёр төрлийн (төрөл) цахилгаан цэнэг : : эерэг цэнэг ба сөрөг цэнэг.
Нэг төрлийн цэнэг нь түлхэж, ялгаатай нь татдаг болохыг туршилтаар тогтоосон.
Цахилгаан саармаг биет эерэг ба сөрөг цэнэгийн тоо тэнцүү байх ёстой боловч биеийн эзлэхүүнд тэдгээрийн тархалт жигд байх ёстой. Элийн хадгалалтын хууль. цэнэглэх elec-ийн алгебрийн нийлбэр. ямар ч хаалттай системийн цэнэг (гадаад дулаантай цэнэг солилцдоггүй систем) энэ системд ямар процесс явагдахаас үл хамааран өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. -19 Элек.Цэнэгүүд нь аяндаа үүсдэггүй бөгөөд үүсдэггүй, зөвхөн салгаж, нэг биеэс нөгөөд шилжих боломжтой. Байгаахамгийн бага цэнэгийг энгийн цэнэг гэж нэрлэдэг байсан -
Энэ нь электроны цэнэг бөгөөд биеийн цэнэг нь энэ энгийн цэнэгийн үржвэр юм: e=1.6*10 Cl g нь q 1 ба q 2 цэнэгийн хоорондох зай, k нь физик нэгжийн системийн сонголтоос хамааран пропорциональ коэффициент юм.
m/F, a =8.85*10 -12 F/m - диэлектрик тогтмол
Цэгэн цэнэгийг шугаман хэмжээсүүд нь тэдгээрийн хоорондох зайтай харьцуулахад бага байдаг биед төвлөрсөн цэнэг гэж ойлгох хэрэгтэй.
Энэ тохиолдолд цэнэгийг кулоноор хэмждэг - дамжин өнгөрөх цахилгааны хэмжээ хөндлөн огтлол 1 ампер гүйдлээр нэг секундын дотор дамжуулагч.
F хүч нь цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэнэ, өөрөөр хэлбэл. байна төв хүчболон таталцлын дагуу (Ф<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) ижил нэртэй хураамжийн хувьд. Энэ хүчийг гэж нэрлэдэг Кулоны хүч.
Фарадейгийн хожмын судалгаагаар үүнийг харуулсан цахилгаан харилцан үйлчлэлЦэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл нь эдгээр харилцан үйлчлэлийн орчны шинж чанараас хамаарна.
Хичээлийн зорилго:талбайн аль ч цэгт цахилгаан орны хүч чадал, түүний тодорхойлолтын тухай ойлголтыг өгөх.
Хичээлийн зорилго:
- цахилгаан талбайн хүч чадлын тухай ойлголтыг бий болгох; хурцадмал байдлын шугамын талаар ойлголт өгөх ба график дүрслэлцахилгаан талбай;
- хүчдэлийг тооцоолох энгийн бодлогуудыг шийдвэрлэхдээ E=kq/r 2 томьёог хэрэглэхийг оюутнуудад заах.
Цахилгаан орон нь тусгай хэлбэроршихуйг зөвхөн үйлдлээр нь дүгнэж болох матери. Хоёр төрлийн цэнэгийн эргэн тойронд хүчний шугамаар тодорхойлогддог цахилгаан орон байдаг нь туршилтаар батлагдсан.
Талбайг графикаар дүрслэхдээ цахилгаан орны хүч чадлын шугамууд дараахь зүйлийг санах нь зүйтэй.
- хаана ч бие биетэйгээ огтлолцохгүй байх;
- эхлэх эерэг цэнэг(эсвэл хязгааргүйд) ба төгсгөл нь сөрөг (эсвэл хязгааргүй), өөрөөр хэлбэл, тэдгээр нь нээлттэй шугамууд;
- төлбөр хоорондын зай хаана ч тасалддаггүй.
Зураг 1
Эерэг цэнэгийн шугамууд:
Зураг 2
Сөрөг цэнэгийн шугамууд:
Зураг 3
Ижил нэртэй харилцан үйлчлэх цэнэгийн талбайн шугамууд:
Зураг 4
Харилцан харилцан адилгүй цэнэгийн талбайн шугамууд:
Зураг 5
Цахилгаан талбайн хүч чадлын шинж чанар нь эрч хүч бөгөөд үүнийг E үсгээр тэмдэглэсэн бөгөөд хэмжилтийн нэгж буюу эсвэл байна. хурцадмал байдал байна вектор хэмжигдэхүүн, учир нь энэ нь Кулоны хүчийг нэгж эерэг цэнэгийн утгад харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог
Кулоны хуулийн томъёо ба эрчмийн томъёог өөрчилсний үр дүнд бид талбайн хүч нь өгөгдсөн цэнэгтэй харьцуулахад тодорхойлогдсон зайнаас хамааралтай болно.
Хаана: к- пропорциональ коэффициент, түүний утга нь цахилгаан цэнэгийн нэгжийн сонголтоос хамаарна.
SI системд 
N м 2 / Кл 2,
Энд ε 0 нь 8.85·10 -12 C 2 /N m 2-тай тэнцүү цахилгаан тогтмол;
q – цахилгаан цэнэг (C);
r нь цэнэгээс хүчдэлийг тодорхойлох цэг хүртэлх зай юм.
Хүчдэлийн векторын чиглэл нь Кулоны хүчний чиглэлтэй давхцдаг.
Сансар огторгуйн бүх цэгт хүч чадал нь ижил байдаг цахилгаан орныг жигд гэж нэрлэдэг. IN хязгаарлагдмал талбайорон зайд, хэрэв энэ бүс доторх талбайн хүч бага зэрэг өөрчлөгдвөл цахилгаан талбайг ойролцоогоор жигд гэж үзэж болно.
Хэд хэдэн харилцан үйлчлэх цэнэгийн талбайн нийт хүч нь тэнцүү байх болно геометрийн нийлбэрталбайн суперпозиция зарчим болох хурцадмал векторууд:
Хурцадмал байдлыг тодорхойлох хэд хэдэн тохиолдлыг авч үзье.
1. Эсрэг хоёр цэнэгийг харилцан үйлчилье. Тэдний хооронд цэгийн эерэг цэнэгийг байрлуулъя, тэгвэл энэ үед нэг чиглэлд чиглэсэн хоёр хүчдэлийн вектор байх болно.
Талбайн суперпозиция зарчмын дагуу тухайн цэг дэх талбайн нийт хүч нь E 31 ба E 32 хүч чадлын векторуудын геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байна.
Өгөгдсөн цэг дэх хурцадмал байдлыг дараахь томъёогоор тодорхойлно.
E = kq 1 /x 2 + kq 2 /(r – x) 2
Үүнд: r – эхний ба хоёр дахь цэнэгийн хоорондох зай;
x нь эхний ба цэгийн цэнэгийн хоорондох зай юм.
Зураг 6
2. Хоёр дахь цэнэгээс a зайд байгаа цэгийн хүчдэлийг олох шаардлагатай тохиолдлыг авч үзье. Хэрэв бид эхний цэнэгийн талбар нь хоёр дахь цэнэгийн талбайгаас их байгааг харгалзан үзвэл талбайн өгөгдсөн цэг дэх эрчим нь E 31 ба E 32 эрчим хүчний геометрийн зөрүүтэй тэнцүү байна.
Өгөгдсөн цэг дэх хурцадмал байдлын томъёо нь:
E = kq1/(r + a) 2 – kq 2 /a 2
Үүнд: r – харилцан үйлчлэх цэнэгийн хоорондох зай;
a нь хоёр дахь ба цэгийн цэнэгийн хоорондох зай юм.
Зураг 7
3. Эхний болон хоёр дахь цэнэгийн аль алинаас нь тодорхой зайд талбайн хүчийг тодорхойлох шаардлагатай жишээг авч үзье. энэ тохиолдолдэхний цэнэгээс r зайд, хоёр дахь цэнэгээс b зайд. Цэнэгүүд нь няцаах ба цэнэгүүдээс ялгаатай нь бид нэг цэгээс гарч буй хоёр хурцадмал вектортой тул тэдгээрийг нэмэхийн тулд параллелограммын эсрэг өнцөгт нийт хүчдэлийн вектор байх аргыг хэрэглэж болно. Алгебрийн нийлбэрБид Пифагорын теоремоос векторуудыг олдог.
E = (E 31 2 + E 32 2) 1/2
Тиймээс:
E = ((kq 1 /r 2) 2 + (kq 2 /b 2) 2) 1/2
Зураг 8
Энэ ажил дээр үндэслэн харилцан үйлчлэх цэнэгийн хэмжээ, цэнэг бүрээс өгөгдсөн цэг хүртэлх зай, цахилгаан тогтмолыг мэдэх замаар талбайн аль ч цэг дэх эрчмийг тодорхойлж болно.
4. Сэдвийг бататгах.
Туршилтын ажил.
Сонголт №1.
1. “Электростатик бол...
2. Энэ өгүүлбэрийг үргэлжлүүлнэ үү: an electric field is….
3. Тэдгээрийг хэрхэн чиглүүлдэг цахилгаан шугамэнэ цэнэгийн хурцадмал байдал?
4. Төлбөрийн шинж тэмдгийг тодорхойлно уу.
Гэрийн даалгавар:
1. q 1 = +3·10 -7 С ба q 2 = −2·10 -7 С гэсэн хоёр цэнэг бие биенээсээ 0,2 м зайд вакуумд байна. q 2 цэнэгийн баруун талд 0.05 м зайд цэнэгүүдийг холбосон шугам дээр байрлах С цэгийн талбайн хүчийг тодорхойлно.
2. Талбайн тодорхой цэгт 5·10 -9 С цэнэг 3·10 -4 Н хүчээр үйлчилнэ. Энэ цэг дэх талбайн хүчийг олж, орон үүсгэх цэнэгийн хэмжээг тодорхойл. Хэрэв цэг нь түүнээс 0.1 м зайд байвал.
Заавар
Хэрэв цахилгаан талбарт байгаа бол хураамж үүсгэсэн Q, өөр Q0 цэнэгийг байрлуул, тэгвэл энэ нь түүнд тодорхой хүчээр үйлчилнэ. Үүнийг цахилгаан орны хүч чадал E гэж нэрлэдэг. Энэ нь орон зайн тодорхой цэгт Q0 эерэг цахилгаан цэнэг дээр үйлчилж буй F хүчийг энэ цэнэгийн утгад харьцуулсан харьцаа юм: E = F/Q0.
-аас хамаарна тодорхой цэгорон зайд E талбайн хүч чадлын утга өөрчлөгдөж болох бөгөөд үүнийг E = E (x, y, z, t) томъёогоор илэрхийлнэ. Тиймээс цахилгаан орны хүч нь вектор юм физик хэмжигдэхүүнүүд.
Талбайн хүч нь цэгийн цэнэгт үйлчлэх хүчнээс хамаардаг тул цахилгаан орны хүч чадлын вектор Е нь хүчний вектор F-тэй ижил байна.Куломын хуулийн дагуу хоёр цэнэгтэй бөөмс вакуумд харилцан үйлчлэх хүч нь чиглэлийн дагуу чиглэнэ. Энэ нь эдгээр төлбөрийг холбодог.
Сэдвийн талаархи видео
Объектууд вектор алгебрмодуль гэж нэрлэгддэг чиглэл, урттай шулуун шугамын сегментүүд юм. Тодорхойлохын тулд модуль вектор, арилгах хэрэгтэй квадрат язгууркоординатын тэнхлэгүүд дээрх проекцуудын квадратуудын нийлбэрийг илэрхийлэх хэмжигдэхүүнээс.
Заавар
Векторууд нь урт ба чиглэл гэсэн хоёр үндсэн шинж чанараар тодорхойлогддог. Урт векторэсвэл норм ба илэрхийлнэ скаляр утга, эхлэх цэгээс эцсийн цэг хүртэлх зай. Аль аль нь янз бүрийн эсвэл үйлдлүүдийг графикаар илэрхийлэхэд ашиглагддаг, жишээлбэл. биеийн хүч чадал, хөдөлгөөнүүд энгийн бөөмсгэх мэт.
Байршил векторхоёр хэмжээст буюу гурван хэмжээст орон зайтүүний шинж чанарт нөлөөлөхгүй. Хэрэв та үүнийг өөр газар шилжүүлэх юм бол зөвхөн төгсгөлийн координатууд өөрчлөгдөх болно модульмөн чиглэл нь хэвээр байх болно. Энэхүү бие даасан байдал нь вектор алгебрийг янз бүрийн тооцоололд ашиглах боломжийг олгодог, жишээлбэл, орон зайн шугам ба хавтгай хоорондын өнцөг.
Вектор бүрийг түүний төгсгөлийн координатаар тодорхойлж болно. Эхлээд хоёр хэмжээст орон зайг авч үзье: эхлэлийг нь үзье векторА цэгт (1, -3), В цэгт (4, -5) байна. Тэдний проекцийг олохын тулд х тэнхлэг ба орднатын перпендикулярыг буулгана.
Өөрийнхөө төсөөллийг тодорхойл вектор, үүнийг томъёогоор тооцоолж болно: АВх = (xb - xa) = 3 ABy = (yb - ya) = -2, энд: ABx ба ABy нь проекц юм вектор Ox болон Oy тэнхлэг дээр xa ба xb нь A ба B цэгүүдийн абсциссууд юм ya ба yb нь харгалзах орднууд;
График зураг дээр та харах болно зөв гурвалжин, урттай хөлөөр үүсгэгдсэн, төсөөлөлтэй тэнцүү байна вектор. Гурвалжны гипотенуз нь тооцоолох шаардлагатай хэмжигдэхүүн юм, i.e. модуль вектор. Пифагорын теоремыг хэрэглэ: |AB|² = ABx² + ABy² → |AB| = √((xb - xa)² + (yb – ya)²) = √13.
Үзэж буй жишээнд za = 3, zb = 8, тэгвэл: zb – za = 5;|AB| = √(9 + 4 + 25) = √38.
Сэдвийн талаархи видео
Цэгийн цэнэгийн модулийг тодорхойлохын тулд ижил хэмжээтэй, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хүч болон тэдгээрийн хоорондын зайг хэмжиж тооцоолно. Хэрэв та хувь хүнд зориулж цэнэглэх модулийг олох шаардлагатай бол цэгийн биетүүд, тэдгээрийг мэдэгдэж буй хүч чадалтай цахилгаан талбарт нэвтрүүлж, эдгээр цэнэгүүд дээр талбайн үйлчлэх хүчийг хэмжинэ.
Бид ямар нэгэн хүч, харилцан үйлчлэлийг хэрхэн илрүүлэх вэ? Нөлөөллийн үр дүнгийн дагуу. Бид бөмбөгийг цохиж, бөмбөгний хурд өөрчлөгдсөн. Дэлхий биднийг татдаг; бид хөлөөрөө түлхэж, нисч чадахгүй, гэхдээ үргэлж буцаж буудаг. Харамсалтай нь :)
Үүний нэгэн адил, цахилгаан талбайн хувьд зөвхөн түүний оршин тогтнохыг мэдэх нь хангалттай биш бөгөөд түүний нөлөөллийн үр дүнг тайлбарлах зарим шинж чанарыг олж мэдэх шаардлагатай.
Талбар нь төлбөрт нөлөөлдөг гэдгийг бид мэднэ. Үнэн хэрэгтээ бид цахилгаан талбарыг зөвхөн цэнэгт үзүүлэх нөлөөгөөр л илрүүлж чадна. Үүний дагуу бид энэ нөлөөллийн хүчийг тодорхойлсон утгыг нэвтрүүлэх ёстой.
Хүчдэл нь цахилгаан талбайн шинж чанар юм
Тогтмол цахилгаан талбарт янз бүрийн цэнэгийг байрлуулахдаа цэнэг дээр үйлчлэх хүчний хэмжээ нь үргэлж энэ цэнэгийн хэмжээтэй шууд пропорциональ байдгийг олж мэдэх боломжтой байв.
Кулоны хуулийн дагуу бүх зүйл зөв байна. Эцсийн эцэст талбар нь q_1 цэнэгээр үүсгэгддэг тул q_1 цэнэгийн тогтмол утгатай бол түүний үүсгэсэн талбар нь түүнд байрлуулсан q_2 цэнэг дээр ажиллах болно. Кулоны хүч, хэмжээтэй пропорциональ байнатөлбөр q_2.
Тиймээс түүнд байрлуулсан цэнэгийн талбайн хүчийг энэ цэнэгтэй харьцуулсан харьцаа нь энэ талбарыг үүсгэсэн цэнэгийн хэмжээнээс үл хамаарах утга байх болно.
Энэ утгыг тухайн талбайн шинж чанар гэж үзэж болно. Үүнийг цахилгаан талбайн хүч гэж нэрлэдэг:
Энд E нь цахилгаан орны хүч, F нь цэгийн цэнэгт үйлчлэх хүч, q нь тухайн талбайд байрлуулсан цэнэг юм.
Талбайн хүчхэмжигдэхүүн нь вектор, талбайн аль ч цэг дэх эрчимжилтийн вектор нь энэ цэг болон талбарт байрлуулсан цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу үргэлж чиглэгддэг. Хүчдэлийн вектор нь цэнэг дээр ажиллаж буй хүчний вектортой үргэлж чиглэлтэй давхцдаг.
Талбайн суперпозицийн зарчим
Бие махбодид хэд хэдэн нөлөөлөлд өртсөн бол бид мэднэ янз бүрийн хүч, чиглэсэн өөр өөр талууд, тэгвэл эдгээр хүчний үр дүн нь геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байх болно: F =F_1+F_2+...+F_n.
Энэ хүчний нөлөөллийн чиглэлийг вектор нэмэх дүрмээр тодорхойлно. Хэрэв бид хэд хэдэн цахилгаан талбайн үйл ажиллагааны бүсэд цэнэгтэй бол үүн дээр хэд хэдэн хүч үйлчилнэ.
Хүч бүрийн хэмжээ, чиглэл нь тус тусын талбайн хүчнээс хамаарна. Биеийн хувьд эдгээр хүчний үр дүн нь геометрийн нийлбэртэй тэнцүү байх болно.
Дараа нь бидний цэнэгийн талбайн хүч нь энэ үед байгаа бүх талбаруудын хүч чадлын нийлбэр болно гэж үзэх нь логик юм. Энэ бол талбайн суперпозиция зарчмын мөн чанар юм.
Энэ зарчим туршилтаар батлагдсан: хэрэв сансар огторгуйн өгөгдсөн цэг дээр янз бүрийн цэнэгтэй бөөмсүүд хүч чадал нь E_1, E_2,..., E_n цахилгаан орон үүсгэдэг бол энэ цэг дэх талбайн хүч нь эдгээр талбайн хүч чадлын нийлбэртэй тэнцүү байна. .
