Dielektrik qutblanishining asosiy turlari

Мавзу: Диэлктриклар қутбланиши. Диэлектрикларнинг электрон ва диполли қутбланиши. Қутбланиш вектори. Электростатик май донда ўтказгичлар. Ўтказгичларнинг электр сиғими. Зарядланган шарнинг электр сиғими. Ҳар хил геометрик шаклдаги конденсаторларнинг электр сиғими.
Dielektrik qutblanishining asosiy turlari
Таянч сўз ва иборалар: атом, молекула, электр дипол, дипол моМенти, эластик дипол, диэлектрик, қутбсиз ва қутбли молекула, ориентацион қутбланиш, деформацион қутбланиш, ионли қутбланиш, қутбланиш вектри, диэлектрик қабул қилувчанлик, боғланган зарядлар, изотроп
Диэлектрик, электр индукция вектори, сегнетоэлектриклар, Кюри нуқтаСи.

1. 
   Диэлектриклар ва уларнинг қутбланиши
   

Ўзидан ток ўтказмайдиган жисмларни диэлектриклар (изолятор-
Лар) деб аталади. Идеал изоляторлар табиатда мавжуд эмас, лекин бу
Жисмлар ўтказгичларга қараганда 1015-1020 марта кам ток ўтказади.
Агар диэлектрикни электр майдонига олиб кирсак, майдон ҳам
Диэлектрик ҳам ўзгаради. Бундай ҳолни тушиниш учун атом ва молеку-
Лалар таркибида мусбат зарядланган ядро ва манфий зарядланган элек-
Трон борлигини этиборга олишимиз керак.
Ҳар қандай молекула, натижавий заряди нолга тенг бўлган системадан
Иборат. Бунга электр дипол мисол бўла олади.
Электр майдони атом ва молекулалардаги боғланган зарядларга
Ҳам Маълум даражада таъсир кўрсатади. Бу ҳолни дипол мисолида
Кўрайлик. Агар электр майдони бир жинсли бўлса, зарядларга таъси
Сон жиъатидан ўзаро тенг бўлиб, диполга
Жуфт куч моменти таъсир этади.
Агар майдон бир жинсли бўлмаса,
Дан ташқари диполга
Куч таъсир этиб, бу куч диполни кучланганлик йўналган
Томонга қараб ҳаракатга келтиради. Куч моменти
Эса дипол моменти
Р ни ташқи майдон кучланганлиги Е нинг йўналиши бўйлаб жойлаштираДи.
Диэлектрикларни ташкил қилган молекулаларни электр диполига
Қиёслаш мумкин. Диполнинг мусбат заряди, ядро зарядларининг йиғинидиСига тенг бўлиб, у мусбат зарядлар марказига жойлашган, манфий заряди
Электронлар зарядининг йиғиндисига тенг бўлиб, у манфий зарядлар марКазига жойлашган.
Агар мусбат зарядларнинг маркази манфий зарядлар маркази биЛан устма-уст тушса, молекулани қутбсиз, аксинча бўлса, бундай молеку-
Лани қутбли молекула дейилади. Қутбсиз молекулаларга Н2, О2, N2 (сим-
Метрик), қутбли молекулаларга СО, NH3, H2О, SО2 (симметрик бўлмаган)
Лар мисол бўла олади.
Ташқи электр майдони таъсирида қутбсиз молекула зарядлари
Бир-бирига нисбатан силжийди; мусбат зарядлар майдон йўналишида,
Манфий зарядлар эса қарама-қарши йўналишда силжийди. Натижада, мо-
Лекула р дипол моментига эга бўлади, аксинча р = 0 (яъни  = 0). Демак,
Майдон таъсирида молекула қутбланади. Бу қутбланиш электрон орбита-
Ларининг ядрога нисбатан силжиши натижасида содир бўлаётганлиги
Учун деформацион қутбланиш (электрон қутбланиш) ва бундай молекула-
Ни эса эластик дипол деб аталади.
Қутбли молекулалардан иборат бўлган диэлектриклар электр
Майдони таъсирига учрамагунча, улар молекулаларининг дипол мо-
Ментлари тартибсиз йўналган бўлаганлиги туфайли, натижавий дипол
Момент вектори рi = 0 нолга тенг бўлади. Шунинг учун
= 0 бўлса, диЭлектрик ичида хусусий электр майдони бўлмайди. Бу диэлектрик, электр
Майдонга жойлаштирилса, унинг молекулалари майдон йўналишида бу-
Рилади ва уларнинг р дипол моментлари майдон
Бўйлаб жойлашади. Р Нинг қиймати
Га боғлиқ эмас, шунинг учун қутбли молекулаларни но-
Эластик дипол деб юритилади. Бундай қутбланиш ориентацион қутбла-
Ниш ёки дипол қутбланиш дейилади ва у температурага тескари пропор-
Ционал равишда камаяди. Чунки температура ортиши билан диполларнинг
Хаотик ҳаракати кучайиб, тартиб бузилади.
Учинчи гурух диэлектрикларга NaCl, KCl, Kbr, … кристаллари
Киради. Уларнинг молекулалари ион тузилишига эга. Ташқи электр май
Дон бундай диэлектрикларда мусбат ионларни майдон йўналишида, ман-
Фий ионларни эса майдонга тескари йўналишда силжитади. Бундай қутБланишни ионли қутбланиш дейилади.

2. 
   Қутбланиш вектори. Диэлектрик қабул қилувчанлик ва
   

Унинг температурага боғлиқлиги
Диэлектрикнинг қутбланиш даражасини характерлаш учун қут-
Бланиш вектори деб аталадиган каттац лик қўлланилади.
Қутбланиш вектори
Деганда диэлектрикларнинг бирлик ҳажм
Идаги барча диполлар электр моментларининг вектор йиғиндиси тушуНилади.
Бир жинсли бўлмаган диэлектрикларда, унинг исталган бирор
Нуқтасидаги қутбланиш вектори тўьрисида фикр юритиш мумкин. Бунинг
Учун шу нуқта атрофида элементар V ҳажм ажратамиз. Бу ҳажм
Ичидаги барча диполлар моментларининг вектор йиғиндисини шу
Ҳажм га нисбати,
Диэлектрикнинг қутбланиш векторини ифодалайди.
Тажрибаларни кўрсатишича, изотроп диэлектрикларда қутбланиш
Вектори
Билан майдон кучланганлиги
Жуда катта бўлмаса)
Орасидаги қуйидагича боғланиш бор.
диэлектрикнинг табиатини ифодалайдиган мусбат ўлчамсиз
Катталик бўлиб, уни диэлектрик қабул қилувчанлик дейилади. У
Больиқ эмас. Қутбсиз молекулалардан ташкил топган диэлектрикларнинг
температурага боғлиқ эмас, қутбли диэлектрикларники эса температуРага 1/Т каби боғланган бўлади . Кўпчилик диэлектрикларнинг
си бирдан унча катта эмас, лекин спирт учун = 25 ва сув учун эса
80 га тенг.
Қутбсиз диэлектриклар учун формула
Кўринишда
Ёзилади, уни формулага таққослаб эканлигини кўрамиз, бунда
атомнинг қутбланувчанлиги дейилади. Қутбли диэлектри-
Кларда эса формула қуйидаги кўринишда ёзилади.
Буни га ттаққосласа
Эканлигини кўрамиз. Бу ифодани Дебай – Ланжевен формуласи дейилади.

3. 
   Боғланган зарядлар
   

Фараз қилайлик, диэлектрик кучланганлиги
Бўлган электр
Майдонига жойлаштирилган бўлсин (расм-4.3). Майдон таъсирида ди-
Электрик қутбланади. Яъни унинг молекулаларидаги мусбат ва манфий
Зарядлар, мос равишда майдон ва унга тескари йўналишларда силжийди.
Бунда қўшни диполларнинг қарама – қарши зарядлари бир бирларини
Нейтраллайдилар. Лекин, диэлектрикнинг чап ва ўнг томонидаги сиртла-
Рида жойлашган манфий ва мусбат зарядлар ўзаро нейтраллашмайди.
Яъни, унинг чап сиртида манфий, ўнгида эса мусбат зарядлар вужудга
Келади. Бу зарядлар диэлектрик молекулалари билан боғланган бўлгани
Учун кўча олмайдилар. Шунинг учун уларни боғланган зарядлар ва ди-
Электрикнинг қутбланиши туфайли вужудга келганликлари учун эса қут-
Бланган сирт зарядлари дейилади. Сирт зарядлари ҳосил қилган ички
Майдон ташқи майдонга тескари йўналганлиги туфайли, диэлектрик
Ичида ташқи майдон заифлашади,
Сирт зардларини билан, уларнинг сирт зичлигини эса билан
Белгилаймиз. У ҳолда, 4.3-расмдаги диэлектрикни елкаси юзаси
Зарядлари qдиполни тенг бўлган дипол деб қараш мумкин. Бу диполнинг
Электр моменти бўлади. Қутбланиш векторининг қиймати
Демак, Р билан нинг кўпайтмасига тенг.
Энди бир жинсли бўлмаган диэлектрик берилган бўлсин:
Бир жинсли бўлмаган диэлектрик
Электр майдонига киритил
Нинг йўналишида диэлектрик молекулаларнинг концентрацияси
Ортиб боради, яъни Р2>Р1, бунга асосан бўлади. Диэлектрик ха
Жмида вужудга келувчи бу ортиқча зарядларнинг ммиқдор
Гаусс теоремасига асосан иккинчи томовектори
Қутбланиш векторининг
берк сирт орқали оқими, яъни
(4.8) ва (4.9) ларни солиштириш натижасида қуйидагини ҳосил қиламиз:
Бунда боғланган зарядлар йьиндисига тенг.
У ҳолда
Демак, диэлектрик ичида олинган ихтиёрий ёпиқ сирт орқали
Нинг оқими шу сирт билан чегараланган ҳажмдаги боғланган зарядлар
36
Нинг алгебраик йиғиндисининг тескари ишора билан олинган қийматига Тенг.

4. 
   Диэлектрикдаги электр майдони. Электр индукция вектори.
   

Гаусс теоремаси.
Диэлектрик ичидагии электр майдонини боғланган ва эркин за-
Рядлар вужудга келтиради. Диэлектрик ичидаги натижавий майдон
Бунда
О эркин зарядлар ҳосил қилган майдон кучланганлиги
Боғланган зарядлар ҳосил қилган майдон кучланганлиги.
Гаусс теоремасига асосан диэлектрикдаги берк сирт
Орқали кучланганлик векторининг оқими
ЁЁки
Маълумки
Бу ерда Векторни электр индукция вектоРи дейилади.
Бу ифода электр индукцияси вектори учун Гаусс теоремаси
Бўлади ва қуйидагича таъриф ланади: электр индукция векторининг ёпиқ
Сирт орқали оқими шу сирт ичида жойлашган эркин зарядларнинг алгебРаик йиғиндисига тенг.
Демак, электр индукцияси
Фақат эркин зарядлар вужудга келТирадиган майдонни ифодалайди. (4.16) формулани қуйидагича ёзиш
Бу ерда
Диэлектрик сингдирувчанлигидир. Вакуумда чунки
У ҳолда электр майдонига киРитилган диэлектрик ичидаги майдон вакуумдаги майдонга нисбатан неча
Марта сусайишини ифодалайди.
Демак, электр майдонини
Билан ҳам ифодалаш
Мумкин. Лекин,
Дан фойдаланишнинг сабаби нима? Буни тушунтириш
Учун 4.5-расмда кўрсатилгандек диэлектриклар тизимини олайлик,
Бундаги диэлектрикларларнинг ҳарбиридаги майдон кучланганликлари
Қуйидагича бўлади.
Электр индукция векторилари эса мос ҳолда қуйидагиларга:
Тенг бўлади.
Нинг қиймати турли диэлектрикларда турлича, лекин,
=cоnst, яъни ўзгармасдан қолади. Шунинг учун турли жисмлардаги
Электр майдонини ҳисоблашда
Дан фойдаланиш қулай, чунки,
ВекТор ихтиёрий заряддан, яъни боғланган ва эркин зарядлардан бошланиши
Ва уларда тугаши мумкин,
Вектор эса фақат эркин зарядлардан бошлаНади ва уларда тугайди.
Хулоса
Fanning asosiy maqsadi – tinglovchilarning kasbiy sohasida uchraydigan tarmoq sohasidagi muammolarni bartaraf etish yo‘llarini o‘rgatish, bo‘lajak fan o‘qituvchisi sifatida mutaxassis bo‘lib etishi uchun etarlicha bilimlar berishdan iborat.
Fanning vazifalari – kompyuter tarmog‘i haqida ma’lumotlar berish;
- har bir insonning hayotida va jamiyat rivojlanishida axborot texnologiyalarning rolini ko‘rsatish;
- mintaqaviy, lokal va global kompyuter tarmoqlarining imkoniyatlarini ochib berish;
- kompyuter tarmoqlaridagi ma’lumotlardan qanday hollarda va qanday maqsadlarda ishlatish tushunchalarini shakllantirish;
- global tarmoqqa joylashtiriladigan ma’lumotlarni qanday hosil qilish yo‘llarini o‘rgatishdan iborat.
Fan bo‘yicha tinglovchilarning bilimi, ko‘nikma va malakalariga
Qo‘yiladigan talablar
“Kompyuter tarmoqlari” o‘quv fanini o‘zlashtirish jarayonida amalga oshiriladigan masalalar doirasida tinglovchi:
- kompyuter tarmoqlari,telekommunikatsiyaning texnik vositalari, zamonaviy axborot hizmat turlarini, masofaviy ta’lim va uning imkoniyatlarini, tarmoq operatsion tizimi haqidagi bilimlarni bilishi kerak;
- kompyuter tarmoqlari turlari va ularning imkoniyatlari, mintakaviy, global va lokal kompyuter tarmoqlari, elektron pochta, masofaviy ta’lim, telekommunikatsiyalarni tashkil etish yo‘llari, tarmoq hizmatlari. Tarmoq texnologiyasi: tarmoq texnologiyasi haqida tushuncha, ko‘prik va shlyuzlar, tarmoq topologiyalari, ma’lumotlarin uzatish protokollari, IP, TCP va UDP protokollari. Tarmoq operatsion sistemalari. Lokal kompyuter tarmoqlari, ularni tashkil etish va ishlatish. Intranet kompyuter tarmog‘i lokal tarmoq imkoniyatlari, tarmoq operatsion tizimida ishlash prinsiplari, internet tarmog‘ida ishni tashkil qilish usullari, internet tarmog‘iga ma’lumotlar joylashtirish haqidagi ko‘nikmalarga ega bo‘lishlari kerak;
- internet tizimida ishlash; telekommunikasiya vositalari bilan ishlash; elektron pochtada ishlash; lokal kompyuter tarmog‘ida ishlash; Web sahifa yaratish malakalarga ega bo‘lishlari kerak.
Fanning o‘quv rejasidagi boshqa fanlar bilan o‘zaro bog‘liqligi,
Uslubiy jihatdan uzviyligi va ketma-ketligi
Kompyuter tarmoqlari fani asosiy kasbiy fanlaridan biri hisoblananib, dasturni amalga oshirish o‘quv rejasidagi rejalashtirilgan nazariy informatika, algoritmlash va dasturlash tillari, ma’lumotlar bazasi va ularni boshqarish tizimlari fanlaridan olingan nazariy va amaliy bilimlarga tayanadi.
Fanning ta’limdagi o‘rni
Kompyuter tarmoqlari fanini puxta o‘zlashtirish nazariy materiallarni bilish bilan birga, tinglovchilarning pedagogika faoliyati davrida ko‘nikma sifatida xizmat qiladi. Tinglovchilarda fanning o‘quv rejadagi boshqa fanlar bilan o‘zaro bog‘liqligi va uslubiy jihatdan uzviy ketma-ketligini o‘rganish va amaliyotda o‘quvlarga o‘rgatish uslublarini o‘rganishdan iborat. Kompyuter tarmoqlari fanini o‘rganish tinglovchilarni o‘quvchilarni o‘qitish va tarbiyalashga doir masalalarni mustaqil va ongli xal etishga tayyorlash, shuningdek, ta’lim va tarbiya nazariyasi va amaliyotni mustaqil o‘rganishni davom ettirish uchun, yangi nashr etilgan metodik adabiyotlarni o‘qish uchun, yozish tajribasini tarkibiy baholash va umumlashtirish uchun zarur bo‘lgan ko‘nikmalar bilan qurollantiradi.
Kompyuter tarmoqlari turlari va ularning imkoniyatlari, mintaqaviy, global va lokal kompyuter tarmoqlari, elektron pochta, masofaviy ta’lim, telekommunikatsiyalarni tashkil etish yo‘llari, tarmoq hizmatlarida ish samaradorligini oshirishda qo‘llanilmoqda.
Fanni o‘qitishda foydalaniladigan zamonaviy axborot va Pedagogik texnologiyalar
Kompyuter tarmoqlari fani o‘quvchida darsliklar, o‘quv-uslubiy qo‘llanmalar, ma’ruza matnlari, elektron materiallardan foydalanish, zamonaviy axborot va pedagogik texnologiyalarni qo‘llash, interfaol usullarni, ta’limiy vositalarni ta’lim jarayoniga tadbiq etish muhim ta’limiy ahamiyatga ega.
Fanning asosiy maqsadi – tinglovchilarning kasbiy sohasida uchraydigan tarmoq sohasidagi muammolarni bartaraf etish yo‘llarini o‘rgatish, bo‘lajak fan o‘qituvchisi sifatida mutaxassis bo‘lib etishi uchun etarlicha bilimlar berishdan iborat.
Fanning vazifalari – kompyuter tarmog‘i haqida ma’lumotlar berish;
- har bir insonning hayotida va jamiyat rivojlanishida axborot texnologiyalarning rolini ko‘rsatish;
- mintaqaviy, lokal va global kompyuter tarmoqlarining imkoniyatlarini ochib berish;
- kompyuter tarmoqlaridagi ma’lumotlardan qanday hollarda va qanday maqsadlarda ishlatish tushunchalarini shakllantiibora
- global tarmoqqa joylashtiriladigan ma’lumotlarni qanday hosil qilish yo‘llarini o‘rgatishdan iborat
Fan bo‘yicha tinglovchilarning bilimi, ko‘nikma va malakalariga
Qo‘yiladigan talablar
“Kompyuter tarmoqlari” o‘quv fanini o‘zlashtirish jarayonida amalga oshiriladigan masalalar doirasida tinglovchi:
- kompyuter tarmoqlari,telekommunikatsiyaning texnik vositalari, zamonaviy axborot hizmat turlarini, masofaviy ta’lim va uning imkoniyatlarini, tarmoq operatsion tizimi haqidagi bilimlarni bilishi kerak;
- kompyuter tarmoqlari turlari va ularning imkoniyatlari, mintakaviy, global va lokal kompyuter tarmoqlari, elektron pochta, masofaviy ta’lim, telekommunikatsiyalarni tashkil etish yo‘llari, tarmoq hizmatlari. Tarmoq texnologiyasi: tarmoq texnologiyasi haqida tushuncha, ko‘prik va shlyuzlar, tarmoq topologiyalari, ma’lumotlarin uzatish protokollari, IP, TCP va UDP protokollari. Tarmoq operatsion sistemalari. Lokal kompyuter tarmoqlari, ularni tashkil etish va ishlatish. Intranet kompyuter tarmog‘i lokal tarmoq imkoniyatlari, tarmoq operatsion tizimida ishlash prinsiplari, internet tarmog‘ida ishni tashkil qilish usullari, internet tarmog‘iga ma’lumotlar joylashtirish haqidagi ko‘nikmalarga ega bo‘lishlari kerak;
- internet tizimida ishlash; telekommunikasiya vositalari bilan ishlash; elektron pochtada ishlash; lokal kompyuter tarmog‘ida ishlash; Web sahifa yaratish malakalarga ega bo‘lishlari kerak.
Fanning o‘quv rejasidagi boshqa fanlar bilan o‘zaro bog‘liqligi,
Uslubiy jihatdan uzviyligi va ketma-ketligi
Kompyuter tarmoqlari fani asosiy kasbiy fanlaridan biri hisoblananib, dasturni amalga oshirish o‘quv rejasidagi rejalashtirilgan nazariy informatika, algoritmlash va dasturlash tillari, ma’lumotlar bazasi va ularni boshqarish tizimlari fanlaridan olingan nazariy va amaliy bilimlarga tayanadi.
Fanning ta’limdagi o‘rni
Kompyuter tarmoqlari fanini puxta o‘zlashtirish nazariy materiallarni bilish bilan birga, tinglovchilarning pedagogika faoliyati davrida ko‘nikma sifatida xizmat qiladi. Tinglovchilarda fanning o‘quv rejadagi boshqa fanlar bilan o‘zaro bog‘liqligi va uslubiy jihatdan uzviy ketma-ketligini o‘rganish va amaliyotda o‘quvlarga o‘rgatish uslublarini o‘rganishdan iborat. Kompyuter tarmoqlari fanini o‘rganish tinglovchilarni o‘quvchilarni o‘qitish va tarbiyalashga doir masalalarni mustaqil va ongli xal etishga tayyorlash, shuningdek, ta’lim va tarbiya nazariyasi va amaliyotni mustaqil o‘rganishni davom ettirish uchun, yangi nashr etilgan metodik adabiyotlarni o‘qish uchun, yozish tajribasini tarkibiy baholash va umumlashtirish uchun zarur bo‘lgan ko‘nikmalar bilan qurollantiradi.
Kompyuter tarmoqlari turlari va ularning imkoniyatlari, mintaqaviy, global va lokal kompyuter tarmoqlari, elektron pochta, masofaviy ta’lim, telekommunikatsiyalarni tashkil etish yo‘llari, tarmoq hizmatlarida ish samaradorligini oshirishda qo‘llanilmoqda.
Fanni o‘qitishda foydalaniladigan zamonaviy axborot va
Pedagogik texnologiyalar
Kompyuter tarmoqlari fani o‘quvchida darsliklar, o‘quv-uslubiy qo‘llanmalar, ma’ruza matnlari, elektron materiallardan foydalanish, zamonaviy axborot va pedagogik texnologiyalarni qo‘llash, interfaol usullarni, ta’limiy vositalarni ta’lim jarayoniga tadbiq etish muhim ta’limiy ahamiyatga ega.