Кулон заңы және вакуумдағы электрстатиканың теңдеулері.

(технического состояния, работоспособности, надёжности, числа, расхода и т.д.)

Электрмагниттік әрекеттесу, оның сипаттамалары. Классикалық электрдинамиканың пәні және әдістері, басқа физика пәндері арасындағы орны.

Зарядталған бөлшектердің арасындағы өзара әрекеттесу электромагниттік әрекеттесу- деп аталады. Бұл процесс– электр заряды не магниттік моменті бар бөлшектер арасындағы электрмагниттік өріс арқылы берілетін өзара әсер. Электромагниттік өзара әсерлесудің де өзіндік әмбебап қасиеттері бар, олар өзара тартылыс (әр түрлі зарядтар арасында) және тебіліс (бірдей зарядтар арасында) қүбылыстары байқалады.

Әр түрлі зарядтардың әрекеттесу жағдайында тартылыс әсері, ал бірдей зарядтар әрекеттескенде тебілу әсері байқалады. Электромагниттік зарядтар қатысуымен болатын барлық процестерде заряд, импульс, энергия сақталу заңдары орындалады.

Электромагниттік байланыстың арқасында атомдар, молекулалар және макроскопиялық денелер пайда болады. Электр туралы ғылымның дамуының алғашқы кезеңінде бұл өзара әрекеттесудің электрлік және магниттік компоненттері бір-бірне байланыссыз түрде қарастырылды. Максвелл бұл екі күштің бір-бірімен тығыз байланысты екендігін дәлелдеді.

Ортаның электрлік және магниттік қасиеттер арасында келесі қатыс бар: .

Электромагниттік өрісті сипаттайтын физикалық шамалар арасында келесі қатыс бар:

, , , - магнит тұрақтысы

ɛ=1, ортаның магниттік өтімділігі

Максвелл теңдеулері электр және магнит өрістеріне қатынасты симметриялы емес. Статционар өріс үшін

, , ,

Классикалық электродинамика – макроскопиялық теорияларға жатады, қолданылу ауқымы үлкен болғанымен, шектелген; Яғни өрістің және зарядтардың дискретті сипаты құбылыстарға әсерін тигізбейтін кезде ғана электродинамика қорытындылары дұрыс болады. Теориялық физиканың маңызды бөлімі классикалық электродинамика мен арнаулы салыстырмалық теория болып табылады. Бұл мәселелер физика курсының бағдарламасында алатын орны үлкен. Сол себепті болашақ физика пәнінің оқытушысының бұл саладан білімі терең болуы тиіс. Сонымен бірге болашақ ғалым, инженер және техникалық қызметкер үшін де электродинамикадан білімі таяз болмағаны қажет. Осы тұрғыдан теориялық физика пәнінің оның ішінде классикалық электродинамиканың болашақ маман үшін маңызы жоғары.

Электр заряды. Заряд және ток тығыздығы. Зарядтың сақталу заңы. Вакуумдағы электрмагниттік өріс, оның зарядталған бөлшектерге әсері, өріс көздері.

Электр заряды – бөлшектер мен денелердің сыртқы электрмагниттік өріспен өзара әсерін, сондай-ақ олардың электрмагниттік өрістерінің өзара байланысын анықтайтын негізгі сипаттамалардың бірі. Э. з. 2 түрге ажыратылады және ол шартты түрде оң заряд және теріс заряд деп аталады. Э. з-ның бірліктердің халықаралық жүйесіндегі (СИ) өлшеу бірлігі – кулон (к).

Ток тығыздығы- ток бағытына перпендикуляр беттің бірлік аудан арқылы өтетін ток күшімен анықталады Бұл өрнектен беттен өтетін ток күші осы беттен өткен ток тығыздығының векторының ағынына тең екені шығады Ток тығыздығын өткізгіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы, ток тасмалдаушылардың концентрациясы және тасымалдаушылардың элементар заряды арқылы төмендегідей өрнектеуге болады

Дененiң электрлену кезiнде электр зарядының сақталу заңы орындалады: тұйық жүйеде барлық бөлшектердiң зарядтарының алгебралық қосындысы өзгерiссiз қалады. Жүйе тұйық деп аталады, егер зарядталған бөлшектер одан сыртқа шықпаса және сырттан оған енбесе. .

Зарядтың сақталу заңы бойынша зарядталған, бiр оң және бiр терiс зарядтардан тұратын, бөлшектер тек қосарланып қана пайда болады және жоғалады, мысалы, протон және антипротон, электрон және позитрон.

Электростатикалық өріс деп – қозғалмайтын электр зарядының өрісін айтады.

Оның вакуумдегі таралу жылдамдығы 300 000 км/с (жарықтың таралу жылдамдығымен бірдей). Біртекті изотроптық ортада электрлік кернеулік (Е) және магниттік кернеулік (Н) бірбіріне және толқынның таралу бағытына перпендикуляр болады, яғни электромагниттік толқын колденең толқын болып табылады. Кеңістіктің кез келген нүктесінде Е және Н толқындарының фазасы бірдей болады.

Вакуумдегі электромагниттік өріс үшін мынадай болып түрленеді:

Теңдеулердің бұл жазылымында электр және магнит өрістерінің арасындағы байланыстар ерекше айқын көрініп тұр. Олардың біреуінің уақыт бойынша өзгерісі басқа вектордың құйынды өрісін туғызады. Айнымалы электромагниттік өріс тербелістерінің кеңістікте таралуын электромагниттік толқын деп атайды. Максвеллдің болжамы бойынша электромагниттік толқын тогы бар өткізгіштің бойымен, диэлектрикте және электр зарядтары жоқ вакуумде де тарала алады. Максвелл теориясынан шығатын аса маңызды салдардың бірі — электромагниттік толқынның таралу жылдамдығының шектілігі. Оның есептеулері бойынша электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы: м\с, (3.1)

мұндағы Ф\м — электрлік және Гн\м— магниттік тұрақтылар. Бұл электромагниттік өрістің іргелі қасиеті. Электромагниттік толқынның ортадағы таралу жылдамдығы Максвелл формуласы бойынша анықталады: , (3.2)

мұндағы — ортаның сыну көрсеткіші, — ортаның диэлектрлік және — магниттік өтімділіктері.
Электромагниттік толқынның теориялық есептеулер арқылы табылған вакуумдегі жылдамдығы тікелей өлшенген жарық жылдамдығына тең болуының маңыздылығы ерекше

Электр және магнит өрістері. Электр өрісінің кернеулігі, магнит өрісінің индукциясы, суперпозиция принципі. Лоренц күші. Электрмагниттік өрістің электр және магнит өрістеріне жіктелуінің салыстырмалылығы. Е және В векторларын электрмагниттік өріс күйінің айнымалы сипаттамалары ретінде қарастыру.

Магнит өрісі

Кулон заңы және вакуумдағы электрстатиканың теңдеулері.

Кулон заңы — екі нүктелік электрикалық зарядтардың өзара әсерін сиппаттайтын заң.

Кулон заңы - тыныштықтағы екі нүктелік зарядтар зарядтардың модульдерінің көбейтіндісіне тура пропорционал, ара қашықтықтың квадратына кері пропорционал, таңбасы зарядтардың таңбаларының көбейтіндісімен бірдей, ал бағыты екі зарядты қосатын түзу бойымен бағыттас күшпен өзара әсер етеді

Векторлы түрде Ш. Кулон заңы тұжырымы былай жазылады:

мұндағы — 1 заряд 2 зарядқа әсер ететін күш; — зарядтар шамасы; — радиус-вектор (модулә -ге тең 1 зарядтан 2 зарядқа бағытталған вектор); — пропорционалдық коэффициенті. Осылайша, заңға сәйкес біртекті зарядтар бір-бірін итереді (ал әртекті — тартады).