Išsamus fizikos egzamino konspektas

1.Kulono desnis. Pagrindinis elektrostatikos desnis yra kruviu saveikos desnis. Laikysime kad aplink kruvius erdeveje susidaro elektrostatinis laukas. Elektros kruviai gali buti teigiaimi ir neigiami. Elektronams neigiamo kruvio nesejas yra elektronas, teigiamo pozitronas. Elektros kruviai vieni kitus veikia tam tikromis jegomis. Vienvardziai kruviai kruviai vieni kitus stumia, ivariavardziai vieni kitus traukia. Pradzioje nagrinekime nejuidanciu elektros kruviu saveika. Mokslas apie nejudanciu elektros kruviu tarpusavio saveika ir ju pusiausvyros salygas vad elektrostatika. Kokybiskai kruviu saveikos desni nustate kulonas. Kulonas pasinaudojo sukamosiomis svarstyklemis. Is principo jas sudare plona vielyte kurios vienas galas pritvirtintas nejudamai o ant kito svirtele. Brez1. Saveikos jega tarp kruviu yra tiesiog proporcinga kruviu dydziu sandaugai ir atvirksciai prorpocinga atstumo kvadratui tarp ju. F~q1*q2/r^2. Norint gauti ligybe reikia ivesti proporcingumo koef. SI sistemoje K=1/4piεε0. Kulono desnis Si sistemoje: F=(1/4piεε0)* (q1*q2/r^2). ε0-elektrine konstanta. Sios konstantos dydis priklauso nuo pasirinktos matavimo sistemos. ε-vadinama santkine dielektrine skverbtimi, jos reiksme priklauso nuo aplinkos savybiu. Vektoriskai Kulono desni isreiskiame taip: F(vekt)12=(1/4piεε0)* (q1*q2/r12^3)*(vekt. r12). Brez2. F(vekt)21=(1/4piεε0)* (q1*q2/r21^3)*(vekt. r21). Saveikos jega tarp kruviu yra nukreipta isilgai tieses, jungiancios siuos kruvius. Kulonines saveikos jegos yra centrines jegos. Taip pat reikia pabreziti kad kulono desnis grieztai kalbant tinka tik taskiniams elektros kruviams. Taskiniai kruviai yra tokie kruviai kuriu matmenys zymei mazesni nei atstumas tarp tu kruviu. 2.Elektrostatinio lauko stripumas.Kiekvineas kruvis aplinkoje sukuria elektrostini lauka. Lauko savybes galima tirti patalpinant i ji taskini kruvi, ir stebint veikiancias juos jegas. Isivaizduokime kad turime tam tikra elektrostatinio kruvio lauka, pasirenkame tam tikro lauko taska C, ir i ji talrpiname taskinius kruvius q1, q2, q3, … qn ir matuojame veikiancias jegas. Randame, kad q1 veix jega F1, q2 – F2, q3-F3, … qn-Fn. Jei kruviu dydziai yra skirtingi q1≠q2≠q3≠…≠qn, tai ir veikiancios jegos bus skirtingos. F1≠F2≠F3≠…≠Fn. Taciau jei paimsime santykini veikiancios jegos ir kruviu F1/q1 = F2/q2… ir t.t. Tai jis duotajam lauko taski isliks pastovus. Santyki vikiancios jegos su kruviu zym E, ir vad elektrostatinio lauko stiprumu: E=F/q. Jei turesime vienetini teigiama elektros kruvi, tai E=F. Galime nustatyti lauko stripumo fizikine prasme: lauko stripumas skaitmeniskai lygus jegai veikianciai vienetini teigiama elektros kruvi. Lauko stiprumas yra lauko jegos charakteristika. Lauko stripumas yra vektorius. Vekt E-kryptis sutampa su jegos veikiancios teigiama elektros kruvi kryptimi. Isistacius i kulono desnio veikiancios jegu israiska gausime: Fvekt=1/4piεε0*(q*q0/r^3)*vekt r. Evekt=1/4piεε0*(q0/r^2). Elektrini lauka gali kruti ir kruviu visuma, netik vienas kruvis. Jei pirmojo kruvio E1vekt antrojo E2vekt ir t.t.. tai atstojamo lauko stiprumas E bus lygus: visu E vekt suma; arba Evekt=∑ni=1Ei vekt. Sumuojant elektrostatiniu lauku stiprumus galioja super pozicijos principas: atstojamasisi vektorius lygus sumai.Raskime dipolio lauko stripruma. Dipoliu vadiname dvieju lygiu kruviu su priesingais zenklais visuma. Kai tie kruviai yra nutole vienas nuo kito atstumu kuris yra maesnis palyginti su ju atstumu nuo tasku, kuriuose nustatomas lauko stiprumas. Tiesia einancia per kruvius pavadinsime kdipolio asimi. Isivaizduokime kad turie du taskinius kruvius su priesingais kruviais. Kai q+ = q- = q, tai: Evekt=2q/4piεε0*(r l vekt/(r^2-(l^2/4))^2). Jeigu r>>2 tai:Evekt=2*Pe vekt/4piεε0r^3. q*l vekt= Pe vekt – dipolio momentas. Gaunamas elektrino lauko stripumas yra tiesiog proporcingas dipolio momentui. 3.Elektriniu lauku grafinis vaizdavimas.Faradejus pasiule elektrostatinio lauko stiprumo erdvini pasisikirstima, grafiskai vaizduoti jegu linijomis. Jos turi parodyti lauko stripumo moduli ir krypti. Sutarta laikyti kad elektrostatinio lauko jegu linijos prasideda teigiamuosiuose kruviuose arba begalybeje. Jos breziamos taip, kad ju liestines kiekviename taske sutaptu su Evekt kryptmi. Breziniai cieli 3! Elektrinio lauko jegu linijos ya neuzdaros kreives, elektrostatinis laukas yra nesukurinis. Jei lauko stripumas stipresnis, tai ir lauko liniju skaicius yra didesnis. Elektrostatine slinktis Is formules, kai elektrostatiio lauko stiprumas E=1/4piεε0*(q/r^2) matyti kad elektrinio lauko striprumas E, esant tame paciame taske, esant skirtingams dielektrikams yra skirtingas. Tai matyti is ε. Patalpinkime q oro pusleles centre, orro puslele patalpinkime i alyva. Oro, alyvos pavirsiu riboje praeis statmenai pro pavirsiu nevienodas jegu liniju skaicius. Reiskia dvieju dielektriku iboje elektrostinio lauko stiprumas keiciasi suoliais. Reikia ivesti nauja fizikini dydi kuris dvieju dielektriku riboje nesikeistu suoliais. Kitaip sakant nepriklausytu nuo aplinkos savybiu. O toks dydis ir yra elektrostatine slingtis. (elektrostatine indukcija) – zymima D. D=εε0*E – tai vektorinis dydis. Jei istatysime i: E=1/4piεε0*(q/r^2), tai D=(1/(pi*4))*(q/r^2) . Pasiaiskinkime elektrostatines slingties fizikine prasme: inesus dielektrika I elektrini lauka kuri sukuria pasaliniai laisvi kruviai jo pavirsiuje aciranda suristieji kruviai. Sakome dielektrikas poliarizuojasi (brezinukas). Susideda laukai prieisngu krypciu ir atstojamojo lauko stirpris sumazeja. Beto atstojamojo lauko dielektrike stripris priklauso nuo dielektriku elektriniu savybiu. Tuo tarpu elektrostatine slingtis D bet kuriame lauko taske nepriklauso nuo aplinkos savybiu. Is ica seka kad kiekvinejo medziagoje elektrostine singti sukuria tik laisvieji elektrostatiniai kruviai. Elektrostatine slingtis proporcinga tokiam elektros lauko stipriui, kuri sukuria tik lasivieji kruviai vakume, kai ju pasiskirstymas erdveje yra tox kox buna dielektriko buvimo metu. 4.Slinkties srautas Elektriniu jegu liniju einanciu pro joms statmena ploto vieneta skaicius nusako sio ploto vietoje vienalycio elektrinio lauko stripruma. Jei lauko striprumas lygus E=1, tai pro stameno pavirsiuas ploto vieneta turime isvesti E elektriniu jegu liniju einanciu pro bet koki pavirsiaus plota S. Elektriniu jegu liniju skaicis vadinamas elektrinio lauko stiprumo srautu. Vienlyciame elektriniame lauke, jegu liniju skaicius N pro statmena plota S yra lygus elektrinio lauko stiprumo E ir pavirsiaus ploto S sandaugai. N=E*S. Jei turime nevienalyti elektini lauka, ir bet kuriomis kryptimis pro pavrisiu einanciu jegu linijos, tai jegu liniju srautai apskaiciuoti pasirinkus begalo maza pavirsiaus plota dS ir isvedame i isore normale(brezinukas) Radome E vektoriaus projekcija ir krypti En vekt. Tuomet dN=EndS; En=E*cosα; dN=E*cosα*dS. Eleketriniu jegu liniju srautas pro visa duotaji pavirsiu bus lygus: N=s ∫En*dS= s ∫Ecosα*dS. Kaip ir elektrinio lauko stiprumas grafiskai vaizduojamas elektrines jegu linijos taip ir elektrine slingti D galime atviazduoti sligties linijomis. Slingties liniju praeinaciu pro statmeno pavrisiaus ploto vieneta, skaicius yra lygus slinkties reiksmei toje lauko vietoje. Vienalyciame elektors lauke slinkties srautas pro statmena pavirsiu bus lygus. Φ-slinkties srautas. Φ=D*S. Jei slinkties linijos eina bet kuria kryptimi pavirsiaus atzvilgiu tai kaipir pirmu atveju galima uzrasyti: dΦ-begalo mazas srautas. DΦ=Dn*dS. Visos slinkties srautas pro duotaji pavirsiu: Φ=s ∫ Dn*dS=s ∫D*cosα * dS; Dn=D*cosα 5.Gauso teorema Panagrinekime rysi tarp elektriniu jegu liniju srauto pro bet kuri uzdara pavirsiu ir jo viduje esancio elektros kruviu algebrines sumas. Pradzioje tarkime kad musu nagrinejama aplinka yra vienalyte, ir kad uzdaro pavirsiaus viduje yra teigiamas taskinis kruvis. (Paveixlelis). Paskaiciuokime kam lygus N liniju skaicius. Tuo tikslu nagrinejamaji pavirsiu apgaupkime sferiniu pavirsiu kurio radijusas R. Pro kekviena S’ pavirsiaus ploto vieneta, praeina statmenai jegu liniju skaicius E. Kox liniju skaicius praeina pro S, tox pac jegu liniju skaicius praeina ir pro S’ ploto vieneta. Tad pro S’ praeinanciu jegu liniju skaicius yra: N=E*S; E=1/4piεε0*(q/R^2); S=4piR^2; N=q/εε0. Dabar laikykime kad sio pavirsiaus S yra kruviu visuma q1, q2, q3, … qn . Tuomet srautas kertantis uzdara pavirsiu S: A) N=(q1+q2+q3+…+qn)/εε0=(n Σi=1qi)/εε0 Jei aplinka nevienalyte tai, vietoje elektriniu jegu liniju srauto naudosime slinkties linju srauta Φ. Φ=D*S=q; Jei sferinis pavrisiu syra n kruviu tai :B) Φ= nΣi=1qi; A ir B lygteles ir isreiskia Gauso teorema. Zodziais teorema skamba taip: Visas elektrines slinkties liniju srautas iseinantis pro bet kuri uzdara pavirsiu skaitine reiksme yra lygus sio pavirsiaus viduje esanciu elektros kruviu algebrinei sumai. Tolygiai ielektrintos begalines plokstumos lauko stiprumas.Tarkime, kad turime begaline plokstuma (brezinukelis) Laikykime ielektrinta teigiamai su kruvio pavrisiumi tankiu б=q/S; Raskime begaline plokstumos E; N=q/εε0 (1) N=2E*∆S (2); 2e*∆S=q/εε0; E=q/∆S*(1/2εε0); q/∆S= б; E= б/2εε0; D= б/2; D=E*εε0.Dvieju begaliniu lygiagreciu plokstumu elektrinis laukasTarkime, kad turim dvi begalines lygigirecias plokstumas ieletrintas skritingais kruviais. (Brezinukaz) E= б+/2εε0+ б-/2εε0; | б+|=| б-|= б; E= б/2εε0+ б/2εε0= б/εε0; Kairiau kairios ir desiniau desinios elektriniai laukai lygus nuliui. O centre dvigubinasi. 6.Elektrostatinio lauko jėgų darbas Krūviams judant elektrostatiniame lauke juos veikiančios jegos atlieka darbą. Drabas, kurį jos atlieka nepriklauso nuo kelio formos, o tik priklauso nuo pradinių ir galutinių padečių. Tai potencialinės arba koncervatyviosios jėgos. Raskime darbą: turime krūvį ir šio krūvio q lauke juda dA=F*ds*cosά; ds*cosά=dr; dA=F*dr; A=∫r1r2F*dr; F reikšmė iš kulono dėsnio F= q/έ έ0; E=1/4π έ έ0 *q/r2 ; A=qq0 /4π έ έ0 ∫r1r2dr/ r2= qq0 /4π έ έ0((1/r1)-( 1/r2)); Įvairiavardžių krūvių q ir q0 darbas bus teigiamas jeigu jie suartes ir neigiamas jei jie tols vienas nuo kito. Darbas kurį atlieka potencialinės jėgos perkeldamos krūvį q0 lauke uždara kreive r1=r2 (A=0) tai ir bus lauko potencialo kriterijus. A=F*s*cosά; A= q0∫lEdl* cos(Evekt dl); Potencialinio kriterijaus bendra forma ∫Evektr*dlvektr=0 Šis dydis vad. Elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija. Ji lygi: darbui kurį atlieka jėgos (elektrinio lauko) perkeldamos uždara trajektorija vienetinį teigiamą taškinį elktros krūvį. Elektrinio lauko potencialas Laikykime kad turime tam tikra krūvį kuris sukuria elektrinį lauką B ir į jį perkelkime bandomuosius krūvius q1, q2,...,qn ir matujame atliktus darbus A1, A2,....,An . Kaip žinome iš mechanikos atliktas darbas bus lygus potencines energijos neigiamam pokyčiui. A= - (Wp2-Wp1) . Kadangi elektrostatinio lauko jėgų atliekamas darbas bus lygus (∞→dt) A=1/4π έ έ0 * qq0/r; Taškinio krūvio q0 potencinės energijos pokytis, jeigu q0 yra vienetinis teigiamas krūvis , galėsime išreikšti taip : Wp/ q0=̃γ ; Jeigu krūvis perkeliamas iš begalybės į duotąjį tašką : A= - (Wp2-Wp1) gauname A= Wp1 Jei 2=∞, tai Wp2=0; γ=A/ q0; Potencialas skaitine verte lygus darbui prkrliant vienetinį teigiamą krūvį iš begalybės į duotąjį tašką. Potencialas yra skaliarinis dydis ir yra elelktrostatinio lauko energetinė charakteristika. Jei elektros krūvis perkeliamas iš vieno lauko taško su potencialu γ1 į kitą su potencialu γ2, tai atliktas darbas A= q0(γ1- γ2); (γ1- γ2) – potencialų skirtumas U. 7.Ryšys tarp elektrostatinio lauko stiprumo ir potencialo Pastovaus potencialo taškų geometrinę vietą pavadinsime lygio paviršiumi arba ekvipotecialiniu paviršiumi. Pimkime du taškus B ir B‘. Per juos išvedame normalę n, potencialų didėjimo kryptimi. Raskime darbą, kuris atliekamas perkeliant elektros krūvį iš taško B į tašką B‘. A= - F*∆n; E=F/q; F=E*q; A= - Eq∆n; γ=A/ q; A=q(γ+∆γ-γ)=q*∆γ; Eq∆n=q∆ γ; E= - ∆ γ/∆n; Jei ∆n→dn; ∆ γ→d γ; E= -d γ/dn – potencialo kitimo greitis. Evekt=grad γ; grad=(∂/∂x)i+(∂/∂y)j+(∂/∂z)k; E= - grad γ i6rei6kia ry65 tarp elektrinio lauko stiprumo ir potencialo. Minuso ženklas parodo, kad lauko stiprumo vektorius E yra nukreiptas sparčiausio potencialo mažėjimo krytimi. Gauso dėsnis dielektrikui. Elektrinė slinktis. Gauso teoremą galime taikyti ir dielektrikui, bet tada butina išlaikyti nagrinėjamo uždaro paviršiaus viduje, tiek laisvuosius tiek surištuosius elektros krūvius. q- laisvieji krūviai, qs- surištieji krūviai. N=εn(I-n)qi/ε0. N-jegu liniju srautas. N=∫sEnds. (A)N=∫sEnds=q+qs/ ε0. Surištasis krūvis qs priklauso nuo elektrinio lauko stiprumo E. Poliarizuotumo vekt. srautas pro uždarą paviršių yra lygus: Фp=∫s Pnds. Surištuju kruviu ir edviniu krūvių algebrinė suma turi buti lygi nuliui. Tuomet surištasis krūvis bus lygus qs=-∫s Pnds. Įsistačius qs į (A) lygtį, randame kad jėgų lyniju srautas bus lygus: ∫s(ε0E+P)ds=q. ε0Evekt+Pvekt=Dvekt- vad elektrin4s slinkties vektoriumi. Tada ∫sDnds=q. Ši lygtis ir išreiškia gauso teorema dielektrikui. Elektrinės slinkties srautas pro uždarą paviršių yra lygus to paviršiaus gaubiamų laisvujų krūvių algebrinei sumai. 8.Dielektriko molekulių dipolio momentas.Dialektrikose nebūna laisvų elektros krūvių, molekulės branduolių teigiamų krūvių suma lygi neigiamų krūvių sumai.Pakeitus visus molekules teig. ir neig. krūvius esančius krūvių masių centre atitinkamai į +q ir –q turime, kad dipolio momentas Pe=q*lvekt. Kai –q ir +q masių centrai sutampa tada Pe=0. Nepolinę molek. patalpinkim į išorinį elektrinį lauką.Atomą neelektriniame laukia veikia kuloninė traukos ir išcentrinės jėgos. Fe = (1/4pi*٤٤0)*(e2/ r2); |-e|=|+e|=e. Kulonine jėga vad. Išcentrine jėga, F= mv2/r=mw2r; (1/4pi*٤٤0)*(e2/ r2)= mw2r. Patalpinam atoma į išorinį elektrini lauką Fvek=F1vek+F2vek; F= mw2r; F1=e*E; ▲l/r= (eE/ mw2r)*r; Pevek= e*▲lvek; Pevek=e*(Ee/ mw2); Pe= e2*E/ mw2); (e2/ mw2)= 4pi*٤٤0* r3; Pe=4pi*٤٤0* r3*E; Pevek=4pi*٤٤0* r3*Evek. Dydis 4pi* r3=α; tada Pe= α*٤0*E. Didele dialektrikų dalį sudaro tokios medžiagos kurių elektronai ne simetriškai išsideste branduolio atzvilgiu. Šios molekules turi nuolatinį elektrinį dipolio momenta, šios molek elgiasi panasiai kaip ir tos kurios sudarytos is +q ir –q. Dipolio momento vekt kryptis su išorinio lauko kryptimi sudaro kampa: F1=q+ *Evekt; F2=-q- *Evekt, veikiant jegoms F1 ir F2 atsiranda sukamasis momentas: M=M1+M2; M=q*E*(1/2sinα)+q*E*(1/2sinα)=q*E*l*sinα; jei |F1vek|=|F2vek|=F tai M=F*l*sinα; q*l=Pe; M=Pe*Esinα. Vektoriškai Mvek= Pevek*Evek 9.Dialektrikų poliarizacija , elektrinis poliarizuotumasĮnešus dialektrika į elektrinį lauką vyksta dialektriko poliarizacija, dipolinių momentų vekt išsidesto haotiškai Pevek. Molekulių esančių tam tikrame dialektrikų tūryje ▲v suma= i=1Σn(Pe)vek=0. Jei dialektrikas sudarytas iš nepolinių molekulių tai molek dipolio momentas=0. Kiekybinis dialektriko poliarizacijos matas yra poliarizuotumas Pevekt. Elektrinis poliarizuotumas = Pevekt=limv-0(1/v*i=1Σn * Pevek). Jeigu vienalyčiame elekt lauke yra vienalytis dialektrikas, kurio molek yra nepolines tai Pevek=n0*Pevek; Pevek= α*٤0*E; Pevek= n0*Pevek= n0*٤0* α*Evek; α*n0=ﺢe. Dialektriko jautris kai laukai yra silpni lygus: ﺢe=(n0*Pe2/3*٤0*Kt). Pollinių molekulių dialektriko dipolis priklauso nuo išorinio elektrinio lauko stiprumo. Elekrostatinis laukas dielektrike. Tarkime turime dvi lygiagriačias begalines plokštumas.Dielektriko paviršiuje susidarys surištasis elektros krūvis. Susidaro viduje elektrinis laukas E’. Pagal lauku super pozicijos principaatstatomojo lauko stipriu dielektriku yra šių abiejų laukų stiprumo geometrine shema. Evek=E0+E’.Elektriniame lauke dielektrikas poliarizuojasi. Sukurtas dielektriko elektrinis laukas E’=δ’/ε0. Tuomet atstojamojo lauko absoliutinis dydumas bus E=E0-E’=E0-δ’/ε0.Paviršinio krūvio tankis yra lygus δ’=ε0ЖeE. Įsistačius šią reikšmę į priešpaskutinę f-lę randame, kad atstojamojo lauko stipris E lygus: E=E0/1+Жe. 1+Жe= ε( vad santikine dielektrine skverbtimi). Visų dielektrikų dielektrini jautri Жe>0, todėl visų dielektrikų santykinė dielektrinė skverbtis didesnė už 1. ε>1. Polerizuotame vienalyčiame izotropiniame dielektrike eloktrostatinio lauko stipris yra ε kartų mažesnis už lauko stirprį vakume. 10.Segneto elektrika ir supratimas apie Piezo elektrikus ir Piro elektrikus. Segneto elektrikų pav. kiles iš pirmosios ištirtos šio tipo medžiagos, segneto druskos. Nuo paprastujų dielektrikų segneto dielektrikai skyriasi tokiomis sąvybėmis: 1)daugumos dielektrikų santykini dielektrinė skverbtis yra nedidelė. Tuo tarpu segneto dielektriko dielektrinė skverbtis gali siekti keletą tukstančių . 2)paprastu dielekrikų dielektrinė skverbtis nepriklauso nei nuo išorinio lauko stiprumo nei nuo temperatūros. O segneto dielektriku ji priklauso nuo šių dydžių: ε=f(E), ε=f(T). 3)Visiems magneto elektrikams budingas dielektrinės histerizės reiškinys. Jeigu vaizduosime poliarizuotumo priklausomybę nuo išorinio lauko stiprumo, gausime tokią priklausomybę(graf). Ši kilpa ir vad histerine kylpa. Lauko dydis, kuris poliarizuotumą sumažina iki nuolio, ir vad hoarciatyvine jėga. Histerizės susidarymą galima paaiškinti taip: visą segneto elektriką galima išskaidyti į tam tikras srytis. Nustatyta, kad kiekvienos tokios sryties riboje poliarizacijos vektoriai Pe yra nukreipti viena kryptimi. Tačiau atskirųsryčių yra orientuoti skirtingai. Jeigu didinsime elektrini lauką, tuomet srytis stengiasi sutapti su E. Kaip visos kryptis sutampa, gaunasi įsodrinimas. Atsikros srytis vad domunais. Temperatūrai didejant, domenų haotinis judesys didėja ir pasirinkus tam tikrą temperatūrą duomunai suįra. Ši temperatųra vad Kiuri taškais. Veikiamas išorinio elektrinio lauko Piezo krystalo dalelės pasislenka, kristalai deformuojasi. Jeigu kristalą veiksime periodinio kintamu elektriniu lauku, igaunamos ultra bangos. Keičiant temperatūra savaime poliaruotas kristalas deformuojasi dėl šiluminio plėtimosi. Kristalo paviršiuje susidaro priešingo nženklo surištieji krūviai: šis reiškinys vad piroelektriniu reiškiniu, o tokie dielektrikai- Piro dielektrikai. 11.Elektrostatinis laukas ielektrintame laidininke ir ties jo paviršiumi. Normaliomis sąlygomis laidininko kaip ir visų kunų teigiamas krūvis kompensuoją neigiama, todel jis yra neutralus. Suteikime jam papildomai perteklini kruvi. Jei gauna greitai pasiskyrsto taip, kad laidininke nusistovėtu perteklinių kruvių makroskopinė pusiausvyra. Tokią kruvio busena vad statine. Ji gali būti tik tuo atveju, kai elektrostatinio lauko stipris laidininke lygus nuliui. Prisiminus ryši tarp elektrostatinio lauko stiprio ir potiancialo : E=-dφ/dl, φ=0. Taigi laidininke visų taškų potiancialas φ pasidaro vienodas. t.i visas jų turis yra ekvipotencialinis. Tokiu budu perteklinis statinis elektros krūvis laidininko viduje elektrinio lauko nesukuria. Tuomet Gauso teorema bet kokiam uždarajam paviršiui esančiam laidininke išreiškiamas taip: q=Ф=∫sDlds=0. Nes laidininko viduje E=0, kartu ir jam proporcingas dydis D=0. D=εε0E. Raskime kam lygus elektrostatinis laukas ties ielektrinto laidininko paviršiuje: d Ф=Dds. Antra vertus pagal Gauso teorem1 6is sraytas yra lygus gaubiamajam kruviui: Ф=q, dФ=δds, nes δ=q/ds. Iš čia elektrostatinė slinktis: D=εε0E arba D=εε0E=δ. Lauko stipris E=δ/ εε0. Taigi elektrostatinio lauko stipris ties ielektrinto laidininko paviršiumi yra tiesiogiai proporcingas krūvio paviršiaus tankiui. Ištyrus kaip pasiskyrsto kruviai ivairios formos laidininkuose, esančiuose vienalyčiame dielektrike buvo nustatyta, kad kruviu pasiskyrstyma išoriniame elektriniame lauke paviršiuje priklaus tik nuo laidininko formos. Dėl tokio pasiskyrstymo susidaro tam tikri reiškiniai. Pvz: neigiamai ielektrinto laidininko smaigalyje susikaupe lektronai stumia vienas kita, kai šios jėgos pasidaro stipresnės, už elektrodo ir laidininko daleliu traukos jėgas elektronai gali atsiskyrti nuo laidininko ir išlykti išorėn. Taip susidaro vadinamoji šaltoji elektronų emisija. Įlektrinto kondenc. energija. Elekrtin. lauko energijos tankis. Betkokį įelektr. Laidininko perteklinį q galime nagrineti kaip taškinių q-vių sistemą.Jų sąveiko energiją galime apskaičiuotiWp= q1 ψ1= q2 ψ2.Dažniausiai jų sąveikos pot. energija užrašoma taip: Wp=1/2(q1 ψ1+q2 ψ2). Tuomet sistemos Wp=1/2 ψΣqi. Arba Wp=1/2 ψqi(q – perteklinis visas kruvis.%elekt. Laidininkui suteikiant papildoma q atliekamas darbas, padideja laidininko energija. dWp=dA=ψdq; dq=Cdψ. Tuomet dWp=dA=ψcdψ. Jei potencialas pakinta baigtiniu dydžiu(0→ψ) tai suintegrave gauname: Wp=ψ2C/2. Ji dar vadinama sav1ja enerdija,bet galime vadinti ir elektrinio lauko energija. Elektrinio lauko energijos erdvinį pasiskirstymą apibudina en. tūrinis tankis: we=dW0/dV arba : we=1/2ED. 13.Nuolat. Laidumo srovė. Srovės stipris, jos tankis bei koncentracijos ryšys. Reiškiniai ir procesai susiję su elektros krūvių judejima sudaro fizikos dalį vad. elektrodinamika.Elektros srove vadinamas kiekvienas tvarkingas el. krūvių judėjimas. Tvarkingą krūvių judėjimą galime sukelti elektriniu lauku, taip atsiradusi srovė vad. laidumo el. srove. Ją metaluose sudaro judantys laisvieji elektronai, puslaidininkiuose – elektronai ir skylutes, dujose – elektronai ir teigiami bei neigiami jonai, skysčiuose - teigiami bei neigiami jonai. Srovės stiriu I vad. fiz. dydį, lygų elektros krūviu, kuris prateka pro laidininko skerspjūvį per laiko vienetą. I=dq/dt . Jei srovės kryptis per tam tikrą laiką nesikeičia, tai ji vad. nuolatine. Jei kartu nesikeičia ir jos stiprumas, tai ji vad. pastoviąja elektros srove. Šiuo atveju per laiko vienetą visą laiką pratekės toks pat krūvis q. I=q/t. Suminis el. krūvis įeinantis per 1s pro vieną skerspjuvio plotą turi būti lygus sumioniam krūviui išeinančiam pro kitą skersp. plotą per laiko vienetą. Norint ap. el. srovės pasiskirstymą laidininko skerspjūvyje įvedamas srovės tankio vektorius j. Jo kryptis yra išilgai srovės, skaitine reikšme jis lygus stiprumui srovės, kuri prateka pro laidininko skerspjūvio stamenai srovės krypčiai ploto vienetą. j=dI/ds. Jei nėra statmenas skerspjūvio plotui, tai j=dI/ds’; ds’=ds cosα; j=d/ds cosα=j cosα ds; j cosα=jn ;dI= jn ds; Iš paskutinės formulės I=∫s jnds. Jei tur4sime pastov3 srov3, tai I=js; j=v n0e. Ryšys tarp srovės tankio krūvininkų koncenracijos n0, I=∫s v n0 eds. 14.Omo dėsnis.Elektrovara(uždarai grandinei).Pastovei srovei laidininke padaryti reikia palaikyti pastovų jo galų potencialų skirtumą. To pastovaus potencialų skirtumo šaltiniai dažniausiai esti galvaniniai elementai. Paprasčiuasią galvaninį elementą sudaro indas į kurį patalpinti du elektrodai skirtingų metalų. Įsielektrinant įvairiavardžiams krūviams susidaro pontencialūs skirtumas. Buityje dažniausiai naudojami Leklauše galvaniniai elementai. Juos sudaro Zn plokštelė panardinta į amonijaką ir anglies elektrodas apsuptas Mg puoksido sluoksniu. Sudarius uždarą grandinę joje teka elektros srovė. Išorinės grandinės R o vidinės r. Tuomet potencialų kitimą išorinės grandinės dalyje galime pažymėti φ1 – φ2 = IR . Potencialą vidinės grandinės dalyje pažymėkime φ1’ o kitame φ2’ , φ2’ - φ1’ = Ir. Atrodytų kad vidinės grandinės dalyje srovė teka nuo mažesnio potenc., link didesnio potenc.tačiau veikiant didžiulėms jėgoms elektrodų ir elektrolitų riboje susidaro potencialų šuoliai φ1 – φ2 + φ2’ - φ1’=I(R+r), φ1 – φ1’=ε1(šuolis), φ2’– φ2=ε2(šuolis).ε1 + ε2 = ε (potencialių jonų suma apimant uždarą grandinę – vadinama elektrovaros jėga). ε = I( R+r) Srovės stipris I= ε /R + r(Omo dėsnis uždarai grandiniai). Omo dėsnis grandinės daliai :Omo dėsnis grandinės daliai I=U/R.Vokiečių fizikas Omas ekspermentiškai nustatė kad vienalytėje grandinėje (kurioje nėra potencialų šuolių tekančios srovės stipris yra tiesiog proporcingas įtampai ir atvirkščiai proporcingas varžai) I=U/R,U =IR,R=U/I.Laidininko varža R: R=ρl/s, ρ-savitoji varža, ji lygi laidininko tūrio vieneto varžai.l-ilgis,s-skerspjūvio plotas. Varža priklauso nuo medžiagos prigimties ir jos parametrų. Iš Omo dėsnio grandinės daliai randame: U/I=ρl/s(padalinam iš l ir padauginam iš I), U/l=ρI/S, ∆φ/l=ρI/S, E = -grad φ =∆ φ/l,E=ρI/S, I/S=j(srovės tankis), E=ρj. j=E*1/ρ, 1/ρ=δ(specifinis laidumas),jvek = δEvek - Omo dėsnis diferencialinėje formoje,j=δE, I=U/R Omo dėsnis integralinėje formoje. Srovės darbas ir galia:Remiantis potencialo apibrėžimu galime užrašyti: φ=A/.., A= φ..., ∆A=∆ φ..., ∆ φ=U,prisimename, kad I=.../t, randame ... =It, A=UIt randame kam bus lygus elektros sroves atliktas darbas. Atliktas darbas per laiko vienetą bus lygus galia: N=A/t =UIt/t =UI. 15.Omo dėsnis nevienalytei grandinės daliai:Omo dėsnis išreikštas tokiu būdu, kad I=∆ φ/R=U/R yra teisingas vienalytei grandinės daliai, t.y.tokiai grandiniai, kurioje nėra jokių elektrovaros jėgų ir potencialų šuolių. Tačiau pastovi srovė grandinėje gali atsirasti tik esnat elektrovaros jėgai, o elektrovaros jėga susidaro potencialų šuolių elektrodų ir tirpalų riboje, tačiau potenc. šuoliai susidaro ir 2 skirtingų metalų kontaktų vietoje.Panagrinėkime grandinių sudarytų iš 3 nuosekliai sujungtų skirtingų metalų. 1) kontakto vietoje metalo A potencialą pasižymime φ’A, o metalo B pirmojo kontakto vietoje φ’B ir t.t. Užrašykime kiekvienam metalui Omo dėsnį: (IRA= φ1 – φ’A , IRB= φ’B – φ’’B, IRC= φ’’c – φ2 )- sudedame panariui, I(RA+RB +RC ) = (φ1 – φ2) + (φ’B – φ’A) + (φ’’c – φ’’B), (φ’B – φ’A) = ε1, (φ’’c – φ’’B) = ε2, ε1 + ε2= ε, RA + RB +RC=R, IR=(φ1 – φ2) + ε, I=(φ1 – φ2) + ε/R (Omo dėsnis nevienalytei grandiniai). Srovės stipris standartiškai lygus grandinės galų potencialų skirtumui (φ1 – φ2) ir veikiančios grandinėje EVJ padarytos ir pirmosios grandinės varžos sumai.Klasikinės elektronines metalu laidumo teorijos pagrindai. Omo dėsnio diferencialinė išraiška Laisvųjų elektronu atsiradimas metaluose aiškinamas taip: metalų valentiniai elektronai yra silpnai susiję su atomu.Iš tokiu atomu sudarius kristalą valentiniai elektronai ima saveikoti su kitais atomais ir pasidaro beveik laisvi.Tokie elektronai priklauso ne vienam atomui o visam kristalui. Jie labai laisvai keicia savo vieta kristale, taigi metalą galime įsivaizduoti sudaryta iš teigiamu jonų gardeles ir joje chaotiskai judančių elektronų. Sudarius elektrinį lauką atsiranda elektros srovė. Elektronai metale susiduria su kristalinės gardeles mazgais kinta jų kryptingas greitis.Tarkim tam tikra laika ﺡ elektrono greitis pakito nuo 0 iki Vmax. Tuomet elektrono vidutinis greiti

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!