egp-3.1· Fəsil 3: Elektrodinamika· ~14 dəq

Elektrostatika

Kulon qanunu, elektrik sahəsi, potensial, gərginlik və kondensatorlar

Elektrostatika hərəkətsiz elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsirini öyrənir. İki nöqtəvi yük arasındakı təsir qüvvəsi Kulon qanunu ilə hesablanır: F=k⋅q1⋅q2/r2F = k \cdot q_1 \cdot q_2 / r^2, burada k=9⋅109k = 9 \cdot 10^9 N·m²/Kl². Yükün ətrafındakı elektrik sahəsi intensivliyi E=F/q=k⋅q/r2E = F/q = k \cdot q / r^2 düsturu ilə tapılır və vahidi V/m (və ya N/Kl) olur. Sahədə yükü hərəkət etdirən iş A=q⋅UA = q \cdot U, gərginlik isə iki nöqtə arasındakı potensiallar fərqidir: U=φ1−φ2U = \varphi_1 - \varphi_2. Kondensatorun tutumu C=q/UC = q/U, topladığı enerji isə W=CU2/2=qU/2W = CU^2/2 = qU/2 düsturları ilə tapılır.

📌Nümunə

Məsələn: q1=2 μKlq_1 = 2\ \mu\text{Kl} və q2=3 μKlq_2 = 3\ \mu\text{Kl} yükləri r=3 sm=0,03 mr = 3\ \text{sm} = 0{,}03\ \text{m} məsafədə yerləşir. Onda F=9⋅109⋅(2⋅10−6⋅3⋅10−6)/(0,03)2=9⋅109⋅6⋅10−12/9⋅10−4=60 NF = 9 \cdot 10^9 \cdot (2 \cdot 10^{-6} \cdot 3 \cdot 10^{-6}) / (0{,}03)^2 = 9 \cdot 10^9 \cdot 6 \cdot 10^{-12} / 9 \cdot 10^{-4} = 60\ \text{N} alınır.

Qrafiklər

Nöqtəvi yüklərin elektrik sahəsi xətləri: xətlər müsbət yükdən çıxıb mənfi yükə daxil olur
Nöqtəvi yüklərin elektrik sahəsi xətləri: xətlər müsbət yükdən çıxıb mənfi yükə daxil olur

Əsas terminlər

Elektrik yükü — Cisimlərin elektromaqnit qarşılıqlı təsirini xarakterizə edən kəmiyyət; vahidi Kulon (Kl).
Kulon qanunu — İki nöqtəvi yük arasındakı qüvvə: F=k⋅q1⋅q2/r2F = k \cdot q_1 \cdot q_2 / r^2, k=9⋅109k = 9 \cdot 10^9 N·m²/Kl².
Sahə intensivliyi — Sahənin vahid yükə təsir qüvvəsi: E=F/q=k⋅q/r2E = F/q = k \cdot q / r^2; vahidi V/m (və ya N/Kl).
Potensiallar fərqi (gərginlik) — İki nöqtə arasındakı potensiallar fərqi: U=φ1−φ2U = \varphi_1 - \varphi_2; vahidi Volt (V).
Sahə işi — Sahənin yükü hərəkət etdirərkən gördüyü iş: A=q⋅UA = q \cdot U; vahidi Coul (C).
Kondensator tutumu — Kondensatorun yük saxlama qabiliyyəti: C=q/UC = q/U; vahidi Farad (F).
Elektrostatika əsas düsturları
KəmiyyətİşarəDüsturVahid
Kulon qüvvəsiFFF=k⋅q1⋅q2/r2F = k \cdot q_1 \cdot q_2 / r^2N
Sahə intensivliyiEEE=F/q=k⋅q/r2E = F/q = k \cdot q / r^2V/m
GərginlikUUU=φ1−φ2U = \varphi_1 - \varphi_2V
Sahə işiAAA=q⋅UA = q \cdot UC
TutumCCC=q/UC = q/UF
Kondensator enerjisiWWW=CU2/2=qU/2W = CU^2/2 = qU/2C

k=9⋅109k = 9 \cdot 10^9 N·m²/Kl².

Kondensatorların birləşməsi
BirləşməTutum düsturuNəticə
ParalelC=C1+C2C = C_1 + C_2Tutumlar toplanır, artır
Ardıcıl1C=1C1+1C2\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}Tutum azalır

Ardıcılda ümumi tutum ən kiçik tutumdan da kiçik olur.

✎Kulon qüvvəsi (vahid çevirməsi)
  1. 1Verilən: q1=2 μKlq_1 = 2\ \mu\text{Kl}, q2=3 μKlq_2 = 3\ \mu\text{Kl}, r=3r = 3 sm; k=9⋅109k = 9 \cdot 10^9 N·m²/Kl².
  2. 2Vahidlər: q1=2⋅10−6q_1 = 2 \cdot 10^{-6} Kl, q2=3⋅10−6q_2 = 3 \cdot 10^{-6} Kl, r=0,03r = 0{,}03 m.
  3. 3Düstur: F=k⋅q1⋅q2/r2F = k \cdot q_1 \cdot q_2 / r^2.
  4. 4Hesab: F=9⋅109⋅6⋅10−12/9⋅10−4F = 9 \cdot 10^9 \cdot 6 \cdot 10^{-12} / 9 \cdot 10^{-4}.
  5. 5Cavab: F=60F = 60 N.
✎Ardıcıl birləşmənin ümumi tutumu
  1. 1Verilən: C1=6C_1 = 6 F, C2=12C_2 = 12 F ardıcıl birləşmişdir.
  2. 2Düstur: 1C=1C1+1C2\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}.
  3. 3Cəm: 1C=16+112=212+112=312\frac{1}{C} = \frac{1}{6} + \frac{1}{12} = \frac{2}{12} + \frac{1}{12} = \frac{3}{12}.
  4. 4Sadələşmə: 1C=14\frac{1}{C} = \frac{1}{4}.
  5. 5Cavab: C=4C = 4 F.
⚠️Diqqət

Məsafəni həmişə metrə çevirin: r=3r = 3 sm =0,03= 0{,}03 m, sonra r2r^2-ə bölün. sm saxlamaq nəticəni dağıdır.

🚫Tez-tez səhv

Məsafə kvadrat şəklində daxil olur: rr 3 dəfə artarsa, qüvvə 3 deyil, 9 dəfə azalır (r2r^2 ilə tərs mütənasibdir).

🚫Tez-tez səhv

U=A/qU = A/q-dur, A⋅qA \cdot q deyil; gərginlik bölmə ilə tapılır. Eyni qayda: C=q/UC = q/U, U=q/CU = q/C.

💡Qeyd

İki eyni metal kürəcik toxunarsa, ümumi yük bərabər paylanır: hər birində (q1+q2)/2(q_1 + q_2)/2 qalır.

⚠️Diqqət

Ardıcıl və paralel düsturları qarışdırmayın: paralel C=C1+C2C = C_1 + C_2 artır, ardıcıl 1C=1C1+1C2\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} azalır.

Qaydalar

  1. 1Kulon qanunu: F=k⋅q1⋅q2/r2F = k \cdot q_1 \cdot q_2 / r^2, k=9⋅109k = 9 \cdot 10^9 N·m²/Kl².
  2. 2Sahə intensivliyi: E=F/q=k⋅q/r2E = F/q = k \cdot q / r^2 (vahidi V/m və ya N/Kl).
  3. 3Gərginlik və iş: U=φ1−φ2U = \varphi_1 - \varphi_2, A=q⋅UA = q \cdot U.
  4. 4Kondensator: C=q/UC = q/U, enerji W=CU2/2=qU/2W = CU^2/2 = qU/2.
  5. 5Birləşmə: paralel C=C1+C2C = C_1 + C_2; ardıcıl 1C=1C1+1C2\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}.

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq