Fizikos paruoštukėlė
3 (60%) 2 votes

Fizikos paruoštukėlė

1.Laukas ir medžiaga – dvi pagrindinės materijos formos. Yra dvi

pagrindinės materijos rūšys: laukas ir medžiaga. Medžiaga – sutankinta

materija, laukas – išsklaidyta materija. Abi formos susilieja

mikropasaulyje (fotonas yra laukas, kuris virsta medžiagos dalelėmis:

elektronu ir pozitronu). Taigi elektrinis laukas yra materijos rūšis, o

krūvis – medžiagos (materijos rūšies) savybė. Elektrostatinio lauko

stiprisNejudantys įelektrinti kūnai net vakuume veikia vienas kitą

elektrostatine jėga. Ir kaip šis poveikis perduodamas vieno kūno kitam?

Fizikos raidoje yra du požiūriai, kurie apibūdina šį klausimą:toliveikos ir

artiveikos. Toliveikos teorijoje, nutolusių įelektrintų kūnų poveikis nuo

vieno kitam perduodamas akimirksniu ir betarpiškai. Tačiau šiandien yra

laikomasi artiveikos teorijos. Artiveikos teorija teigia, kad vieno

įelektrinto kūno poveikis kitam perduodamas baigtiniu greičiu (ne didesniu

už šviesos greitį) ir per tarpininką, kuris vadinamas elektrostatiniu

lauku. Jį sukūria nejudantys elektros krūviai, to pasekoje jį apibūdinantys

dydžiai nekinta laike ir elektrostatinis laukas yra vadinamas stacionariu

elektriniu lauku. Elektrinio lauko stiprumas. Bandymai rodo, kad

kiekvienas elektrinis laukas bet kuriame jo taške esantį taškinį krūvį q’

veikia jėga F. Ši jėga yra tiesiogiai proporcinga krūvio q1 didumui. Todėl

santykis F/q’ = E nuo krūvio nepriklauso (Tai teisinga tik tuomet, kai

dydis q’ yra labai mažas ir nekeičia lauką sukuriančių krūvių išsidėstymo)

ir yra lauko taško charakteristika. Dydis E vadinamas elektrinio lauko

stiprumu. Jis moduliu ir kryptimi sutampa su jėga, kuria elektrinis laukas

veikia teigiamą taškinį vienetinį (1C) krūvį. Kai krūvis q'<0, jėgos F

kryptis yra priešinga lauko stiprumo E krypčiai. Taškinį elektros krūvį

veikiančios jėgos formulė: F = q’·E Kai elektrinį lauką vakuume

sukuria nejudantis taškinis krūvis q, iš [pic] ir F/q’ = E formulių

gauname štai tokią elektrostatinio lauko stiprumo išraišką: [pic], kurios

modulis: [pic]; Pagal šias formules galima spręsti, kad nuo krūvio q be

galo nutolusiuose taškuose (r→∞) elektrinio lauko nėra (E=0). Tačiau kai

lauką sukūria baigtinio didumo elektros krūvis, erdvės taškuose,

nutolusiuose nuo krūvio q daugiau kaip tam tikru nuotoliu r, dydis E

pasidaro neišmatuojamai mažas. Galima sakyti, kad elektrinio lauko

praktiškai nėra. Gauso teorema ir jos taikymas [pic]Šia formule

elektrostatikoje matematiškai išreiškiama Gauso teorema: elektrostatinio

lauko stiprumo vektoriaus srautas pro bet kokį uždarąjį paviršių yra

tiesiogiai proporcingas to paviršiaus gaubiamų elektros krūvių algebrinei

sumai. Gauso teorema tinka ir tolydžiai pasiskirsčiusiems krūviams.

Pavyzdžiui,kai krūvis pasiskirstęs tūryje V ir jo tankis ρ (ro), tai

elektrostatinio lauko srautas pro jį gaubiantį paviršių užrašomas

taip:[pic][pic]; Gauso teoremos taikymas elektrinio lauko stipriui

skaičiuoti. Nusibraižome įelektrintą kūną ir jo lauko jėgų inijasPer

taškus, kuriuose norim rasti elektrinio lauko stiprį, brėžiame paviršių,

gaubiantį įelektrintą kūną tokios formos, kad būtų lengviau integruoti

skaičiuojant srautą. Pritaikykime Gauso teoremą įelektrinto laidaus rutulio

lauko stipriui rasti, jo spindulys r0, krūvis +q. Ieškosime lauko stiprio E

taškuose A, B, C. Per šiuos taškus braižome uždarus paviršius, gaubiančius

rutulį. Srautą lengviausia apskaičiuoti tuo atveju, jei paviršiai bus

koncentrinės sferos, kurių spinduliai xa, xb=R0 ir xc. Skaičiuojam srautą

pro paviršių, kuriame yra taškas A. [pic]Pagal Gauso teoremą EA·4πxA =

4πkq. Gauname[pic]. Gauname taškinio krūvio lauko stiprio formulę. Taigi ,

įelektrinto laidaus rutulio lauko stipris už rutulio yra toks pat, kaip ir

to paties dydžio taškinio krūvio, patalpinto į rutulio centrą, lauko

stipris. Ryšys tarp elektrostatinio lauko stiprio ir

potencialo Kiekvienas elektrostatinio lauko taškas apibūdinamas dvejopai:

vektoriumi – lauko stiprumu ir skaliaru – potencialu. Iš [pic] lygybės

išplaukia, kad elektrostatinių jėgų atliekamas elementarusis darbas dA su

perkeliamu krūviu q’ bei potencialo elementariuoju pokyčiu dφ susietas štai

taip: [pic]. [pic] → elektrostatinių jėgų atliekamas elementarusis darbas

Suintegravus elementariojo darbo lygybę tarp bet kurių dviejų lauko taškų,

pvz.: 1 ir 2, gaunama tokia jų potencialų skirtumo išraiška:[pic]Šią lygybę

([pic]) galime perrašyti taip:[pic]; [pic];Lygybėje matyti, kad

lauko stiprumo vektoriaus projekcija laisvai pasirinktoje ryptyje lygi

potencialo neigiamai išvestinei išilgai tos krypties.[pic]; Ex, Ey,

Ez → vektoriaus E projekcijos i Dekarto koord. ašis.[pic];[pic] →

elektrostatinio lauko stiprumas yra lygus potencialo neigiamam gradientui.

Taškinių krūvių sistemosElektrostatinio lauko stipris randamas vektoriškai

sudedant atskirų krūvių sukurtų laukų stiprius pagal
superpozicijos

principą. [pic]Jei sfera įelektrinta tik paviršiuje tai jos viduje

elektrostatinio lauko nėra, o už sferos elektrostatinio lauko stipris yra

toks pats kaip taškinio krūvio, jei sferos paviršiuje esantį krūvį

sukoncentruotume sferos centre.Elektrostatinis dipolio laukas. Elektriniu

dipoliu vadiname sistemą, sudarytą is dviejų vienodo didumo ir priešingo

ženklo taškiniu krūvių +q ir -q, atstumas tarp kurių l yra mazas,

palyginti su atstumu iki nagrinejamųjų lauko taskų. Per abu krūvius

nubrežta tiesė vadinama dipolio asimi. Dipolio petimi vadinamas vektorius

l, kurio kryptis yra išilgai dipolio ašies nuo neigiamo krūvio link

teigiamo, o modulis lygus atstumui l. Dipolio teigiamo elektros krūvio ir

jo peties sandauga (p=ql) vadinama elektriniu dipoliniu momentu. Dipolis

kuria elektrinį lauką. Potencialinis elektrostatinio lauko pobūdis

Potencialinių jėgų darbas kūnui perkelti iš taško 1 į tašką 2 yra lygus to

kūno potencinės energijos neigiamam pokyčiui:[pic], [pic]- kūno potencinė

energija potencialinių jėgų lauko taške 1, [pic]- taške 2. [pic]Taškinio

krūvio q’ potencinės energijos santykį su krūvio didumu pažymėkime: [pic];

dydis φ vadinamas elektrostatinio lauko taško potencialu. Taškinio krūvio q

sukurto lauko kiekvieno taško potencialas priklauso nuo lauką kuriančio

krūvio didumo ir to taško atstumo iki lauko šaltinio. Lauko taško

potencialas skaitine verte lygus tame taške esančio vienetinio taškinio

krūvio potencinei energijai. Potencialas yra algebrinis dydis: jo ženklas

priklauso nuo lauką kuriančio elektros krūvio ženklo. Potencialui, kaip ir

lauko stiprumui, galioja superpozicinis principas: elektros krūvių sistemos

sukurto lauko bet kurio taško potencialas lygus laukų, kuriuos sukuria tame

taške atskiri krūviai, potencialų algebrinei sumai, t.y. [pic]. Darbas,

kurį atlieka elektrostatinio lauko jėgos, perkeldamos taškinį krūvį [pic]

iš lauko taško 1 į tašką 2, užrašome šitaip: [pic] . Dydis [pic] vadinamas

potencialų skirtumu, o [pic] – potencialo pokyčiu. Išvada: lauko taško

potencialas skaitine verte lygus darbui, kurį atlieka lauko jėgos,

perkeldamos vienetinį krūvį iš nagrinėjamo taško į begalybę. SI potencialo

vienetas yra voltas (V). Elektrostatiniai matavimo prietaisai,

elektringųjų dalelių greitintuvai, elektrostatinis fokusavimas

Elektrostatinis matuoklis. Jo veikimas pagrįstas tuo, kad jo judamąją dalį

stumia elektrinio lauko jėgos. Dėl tų jėgų poveikio gali kisti aktyvusis

elektrodų plotas.Prijungus prie jo elektrodų įtampą, elektrinio lauko jėgos

stengiasi pasukti judamąjį elektrodą taip, kad elektrinio lauko energija

We=CU2/2 būtų didžiausia. Taip esti, kai matuoklio talpa C didžiausia, T.Y.

didžiausias aktyvusis elektrodų plotas. Svarbiausi privalumai:1)      tinka

matuoti nuolatiniai ir kintamajai įtampai;2)      maži energijos

nuostuoliai;3)      matavimo rezultatai neturi įtakos aplinkos temperatūra,

matuojamosios įtampos dažnis ir kreivės forma, pašaliniai magnetiniai

laukai.Trūkumai:1)      mažas jautrumas ir nedidelis sukimo momentas, todėl

paprastai elektrostatiniai voltmetrai daugiau naudojami aukštoms įtampoms

matuoti;2)      jautrūs pašaliniams elektriniams laukams;3)      gana

sudėtinga konstrukcija, nes reikia imti specialių priemonių, kad matuoklio

talpa būtų kuo didesnė ir kuo geresnė izoliacija tarp

elektrodų.Elektrostatiniai matuokliai ypatingi tuo, kad elektrinis dydis, į

kurį jie tiesiod reguoja, yra įtampa. Kai prie jų prijungta nuolatinė

įtampa, jie visi nevartoja energijos, o kai kintamoji – vartoja labai

mažai.

Elektringųjų dalelių greitintuvai

 Yra tiesiniai ir cikliniai greitintuvai.

Tiesiniame greitintuve vienoje tiesėje išdėstytai daug laidžių vamzdžių,

prie kurių prijungtas kintamosios įtampos šaltinis (135 pav.). Dalelės

greitinamos tik tarp vamzdžių, nes jų viduje elektrinis laukas lygus

nuliui. Kol dalelė lekia vamzdžiu, šaltinio polių ženklai turi pasikeisti.

Dalelės greičiui didėjant, vamzdžių ilgiai ir atstumas tarp jų irgi turi

būti didesni.

|[pic] |

Plačiau taikomi cikliniai greitintuvai. Juose dalelių greitinimui

naudojamas elektrinis, o jų trajektorijai valdyti – magnetinis laukas.Priminsime statmenai magnetiniam laukui judančios elektringosios dalelės

trajektorijos spindulio R ir apskriejimo periodo formules (6.66) ir

(6.67):[pic][pic]

|[pic]|[pic]|

Ciklotrono schema pateikiama 136 pav. Jį sudaro du magnetiniame lauke

esantys laidūs duantai, prie kurių prijungtas kintamosios įtampos šaltinis.

Dalelės greitinamos tik tarp duantų esančioje srityje, nes duantų viduje

elektrinio lauko nėra. Todėl duantų viduje dalelės juda pusapskritimiais,

kurių spindulys didėja didėjant dalelių greičiui (žr. (6.66)).Ciklotrone gali būti naudojama pastovaus dažnio greitinančioji įtampa, nes

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1533 žodžiai iš 5044 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.