B. A. Nazarbayeva
Yüklə 3,42 Mb. Pdf görüntüsü
|
| Elektr dipoli –
bu bir-biridan 2 a masofada joylashgan ikkita turli nomdagi zaryadlarning kombinatsiyasidir (4.3A- rasm). Zaryadlarning har biri kiritilgan test zaryadiga ularning E 1 va E 2 elektr maydonlari bilan belgilanadigan kuch bilan ta’sir qiladi. Dipolning E natijalovchi elektr maydoni ikkita maydon kuchlanganlik vektorlarining yig‘indisidan aniqlanadi. E vektorning modulini quyidagi tenglamadan topish mumkin: E = (4.10) Bunda r – dipolning markazidan bo‘lgan masofa. 4.2 rasm. Cheksiz uzunlikdagi ingichka sterjen atrofidagi elektr maydoni, (A)- cheksiz uzunlikdagi plastinka atrofidagi elektr maydoni, (B)-elektr maydonining turlicha konsentratsiyaga ega bo‘lgan, (D)-obyekt geometriyasining o‘zgarishini aks ettiradigan kuch chiziqlari Bu holda zaryadlarning taqsimlanishining muhim tavsiflari q zaryad kattaligi va 2 a masofa bo‘lib hisoblanadi. (4.10) ifodaga bu kattaliklarning ko‘paytmasi kirgan, bu shuni bildiradiki, dipoldan turli masofada E elektr maydonining kuchlanganligi o‘lchanganda (bu masofa a dan anchagina katta bo‘lishi lozim deb hisoblanadi), hech qachon q va 2 a ning alohida qiymatlarini olib bo‘lmaydi, 143 faqatgina ularning ko‘paytmasini olish mumkin bo‘ladi. Masalan, bir paytning o‘zida q ikki marta oshirilganda va a ikki marta kamaytirilganda, elektr maydonining kattaligi o‘zgarmasdan qoladi. 2 qa ko‘paytma r dipol momenti deb ataladi. Endi 4.10 ifodani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin: E = (4.11) Dipolning kenlikdagi joylashishi uning r vektor ko‘rinishida ifodalangan momenti bilan xarakterlanadi. Hamma materiallar ham dipol momentiga ega bo‘lavermaydi. Metan, atsetilen, etilen, uglerod dioksidi kabi gazlarda va boshqa ko‘pgina gazlarda u yo‘q. Bunda uglerod oksidi kuchsiz dipol momentiga ega bo‘ladi (0,37 10 30 Kl m). Kuchli dipol momentiga ega bo‘lgan moddaga misol sifatida suvni ko‘rsatish mumkin (6,17 10 30 Kl m). 4.3- rasm. A – elektr dipoli, B – dipol elektr maydonida aylanish kuchining ta’siriga tortiladi Dipollar kristall strukturaga ega bo‘lgan ba’zi bir materiallarda topilgan. Bu pyezoelektrik va piroelektrik datchiklarni ishlash imkonini bergan. Dipolning dastlabki qaratilishi kristall panjaraning tipi bilan belgilanadi. Dipol elektr maydoniga joylashtirilganda unga aylanish kuchlari ta’sir ko‘rsata boshlaydi (4.3B-rasm). Agar elektr maydoni yetarlicha kuchli bo‘lsa, dipol uning kuch 144 chiziqlari bo‘ylab joylashadi. Bu paytda dipolga ta’sir ko‘rsatadigan aylantiruvchi momentni vektor formasida quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin: τ = pE (4.12) Dipolning qaratilishini o‘zgartirish uchun tashqi elektr maydonida ish bajarilishi lozim. Bu ishni tashqi elektr maydonini generatsiyalaydigan dipol- qurilma tizimida zahiralangan U potensial energiya ko‘rinishida ifodalash mumkin. Bu potensial energiya vektor formasida quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: U = - pE (4.13) Dipolning qaratilishining o‘zgarish jarayoni qutblanish deb ataladi. Qo‘yilgan elektr maydoni materialning kristall panjarasini o‘zgarishsiz saqlashga intiladigan kuchlarni engish uchun etarlicha kuchli bo‘lishi lozim. Qutblanish jarayonini soddalashtirish uchun materialni isitishga murojaat qilinadi, bu uning molekulyar strukturasining harakatchanligini oshiradi. Qutblanish pyezoelektrik va piroelektrik kristallarni tayyorlashda qo‘llaniladi. Zaryadlangan obyekt atrofidagi elektr maydonini faqatgina E kuchlanganlik vektori bilan emas, uning skalyar kattaligi bilan ham tasvirlash mumkin, bu kattalik V elektr potensiali deb ataladi. Bu har ikkala kattalik bir-biri bilan chambarchas bog‘langan, amaliyotda ulardan qaysi birini qo‘llash, qoidaga ko‘ra, qulay bo‘lishi nuqtai-nazaridan belgilanadi. Potensialdan kenglikning berilgan nuqtasidagi elektr maydonini tasvirlash uchun kam foydalaniladi. Amaliyotda ko‘pincha ikkita nuqta o‘rtasidagi potensiallar farqi (kuchlanish) tushunchasi qo‘llaniladi. Ikkita ixtiyoriy nuqta o‘rtasidagi kuchlanishni topish uchun yuqorida tasvirlangan test zaryadi uslubini qo‘llash mumkin. Bu erda test zaryadi rolini juda kichik q 0 musbat zaryad o‘ynaydi. Aytaylik, elektr zaryadi A nuqtaga joylashtirilgan bo‘lsin, bu erda u muvozanat holatida bo‘ladi (nazariy jihatdan, cheksiz uzoq vaqt davomida), bunda unga q 0 E ga teng bo‘lgan kuch ta’sir ko‘rsatadi. Agar endi biz zaryadni A nuqtadan V nuqtaga ko‘chirishga urinadigan bo‘lsak, bu kuchni engish bo‘yicha ish bajarishimizga to‘g‘ri keladi. Zaryadni A nuqtadan V nuqtaga ko‘chirish uchun elektr maydonining kuchlariga qarshi 145 bajarilgan W AB ishni bu nuqtalar o‘rtasidagi kuchlanish kattaligi orqali quyidagicha ifodalash mumkin: = (4.14) Bu ifodadan kelib chiqish bilan shuni tasdiqlash mumkinki, V nuqtadagi elektr potensiali A nuqtadagi potensialga qaraganda kichik bo‘ladi. SI birliklar tizimida 1 Volt kuchlanish birligi 1 joulning 1 kulonga nisbati sifatida aniqlanadi (1 V = J/Kl). Qulay bo‘lishi uchun A nuqta qolgan barcha zaryadlardan yetarlicha uzoq bo‘lgan masofada tanlanadi (nazariy jihatdan – cheksiz uzoq masofada), va bu nuqtada elektr potensiali nolga teng deb hisoblanadi. Bundan kelib chiqish bilan kenglikning har qanday nuqtasidagi elektr potensialini quyidagicha aniqlash mumkin: V = - W/q 0 (4.15) Bu tenglamadan ko‘rinib turibdiki, musbat zaryad atrofidagi potensial musbat bo‘lib hisoblanadi. Bu shu bilan izohlanadiki, musbat test zaryadi cheksizlikdan kenglikdagi konkret nuqtaga ko‘chganda itarish kuchlarini yengish uchun ish bajariladi. Shu sababli formuladan minus belgisini olib tashlash mumkin. Shuni qayd qilish lozim bo‘ladiki, ikkita nuqta o‘rtasidagi potensiallar farqi test zaryadining ko‘chish trayektoriyasiga bog‘liq bo‘lmaydi. U faqatgina tanlangan ikkita nuqta o‘rtasidagi elektr maydonining farqini tasvirlaydi. To‘g‘ri chiziq bo‘ylab joylashgan nuqtalarda V kattalikni o‘lchashda zaryadning l yo‘l bo‘ylab ko‘chishida V parametrning o‘zgarish tezligi shu yo‘nalishdagi E maydon kuchlanganligiga mos kelishi ma’lum bo‘lgan, ya’ni: E 0 = - dV/dl (4.16) Bu formuladagi minus E vektor V parametrning kamayishi tomoniga qarab yo‘nalganligini bildiradi. Shu sababli elektr maydonining kuchlanganligini volt/metr (V/m) birliklarda o‘lchash mumkin. |