14-Modul, elektr maydon

Elektrostatikaning asosiy qonuni – Kulon qonuni

Tajribalar ko’rsatishicha, zaryadlangan jismlarning o’zaro ta’siri zaryadlarning o’lchami, shakli ular orasidagi masofaga bog’liq bo’ladi. Bu bog’lanishlardan istisno bo’lish uchun nuqtaviy zaryad tushunchasidan foydalaniladi. Nuqtaviy zaryad deb, o’lchamlari ular orasidagi masofaga nisbatan kichik bo’lgan zaryadlangan jismlarga aytiladi.

Nuqtaviy zaryadlarning o’zaro ta’sir qonunini 1785 – yilda fransuz olimi Kulon buralma tarozi yordamida tajribada aniqlagan (1.2 - rasm).
Kulon qonuniga muvofiq vakuumdagi joylashgan ikki nuqtaviy zaryad, zaryad miqdorlarining ko’paytmasiga to’g’ri proporsional kuch bilan ta’sirlashadi. Agar zaryadlar bir xil ishorali bo’lsa, bu kuch ularning tutashtiruvchi to’g’ri chiziq bo’ylab yo’nalgan bo’lib itarishish, aksincha, q arama – qarshi ishorali bo’lsa, tortishish xarakteriga ega bo’ladi. Kulon qonuni quyidagicha ifodalanadi:
F = k (1.3)
k – proporsionallik koeffitsiyenti.


1.2 – rasm
(1.3)-formuladagi kuch va masofani etalon birligidan foydalanib, zaryad miqdorining birligini keltirib chiqaramiz. SGS – absolyut birliklar sistemasida zaryad miqdorining birligi absolyut elektrostatik birlik 1 – SGSE – deb yuritiladi. Bu sistemada Kulon qonunidagi proporsionallik koeffitsiyenti (k=1) 1 ga teng deb olinadi.
F = k (1.4)
Agar |q₁| = |q₂| = q bo’lsa, zaryad miqdorining birligi quyidagi ifodadan aniqlanadi.
[q] = = =
Bu shunday zaryadning miqdoriki, vakuumda joylashgan zaryad, o’ziga teng zaryad miqdoriga bir santimetr masofadan bir dina kuch bilan ta’sir etadi. Tajribalar elementar zaryad miqdorining SGS-dagi qiymati e=4,8 · 10^-10 SGSE zaryad birligiga tengligini ko’rsatadi.
Xalqaro birliklar sistemasi (SI) elektr va magnit kattaliklarni aniqlashda, tokli o’tkazgichlarning o’zaro ta’siriga asoslanadi. Bir amper tok o’tib turgan o’tkazgichning ko`ndalang kesim yuzidan bir sekundda ko’chirilgan zaryad miqdori 1 Kulon deb yuritiladi:1 Kl = I A·sek
Hisoblashlar, 1 Kl=3·10⁹ SGSE – zaryad miqdorining SI-sistemadagi qiymati quyidagiga teng:
e = 1,6·10^-19 Kl
Kulon qonunini SI-sistema (ratsionallashtirilgan ko’rinish) da ifodalash uchun, tarzida yozish kelishilgan. U holda kulon qonuni quyidagicha ko’rinishda ifodalanadi:
F = (1.5)
- absolyut elektrostatik doimiy.
Agar zaryad miqdori kulonlarda, masofa metrlarda ifodalansa, vakuumda joylashgan ikki nuqtaviy zaryadlarning o’zaro ta’sir kuchi F=9·10⁹N ligi ma’lum bo’ladi. Shular yordamida absolyut elektrostatik doimiyni aniqlaymiz:
(1.6)
Barcha shart – sharoitlar o’zgarmaganda ikkala zaryad, bir jinsli modda (suv, kerosin, parafin…) ichiga joylashtirilsa, ularning o’zaro ta’sir kuchi kamayishini kuzatish mumkin.
Agar zaryadlarning vakuumda o’zaro ta’sir kuchini F_o deb, modda ichida F-deb belgilansa, nisbat moddalarning elektr xususiyatini belgilaydi va dielektrik singdiruvchanlik deb ataladi. Dielektrik sindiruvchanlik zaryadlangan zarrachalarning muhitdagi o’zaro ta’sir kuchi vakuumdagi o’zaro ta’sir kuchidan necha marta kichikligini bildiradi va har xil moddalar uchun turli qiymatga ega.

Modda		Modda
Havo	1	Karbolit	3-5
Kerosin	2	Shisha	6-8
Parafin	2,2	Slyuda	8-9
Ebonit	2,7	Etil spirti	27
		Suv	81

Dielektrik singdiruvchanlikni hisobga olib, Kulon qonuni umumiy ko’rinishda quyidagicha ifodalanadi:
F = (1.7)