Zaryadning saqlanish qonuni. Nuqtaviy zaryad maydoni. Elektr maydon kuchlanganligining superpozitsiya prinspi. Inovatsion texnogoliyalardan foydalanish ”

Kurs ishi tarkibi: kurs ishi tarkibi 2 ta bob, xulosa, foydanilgan adabiyotlar ro’yxati.
I-Bob. Zaryadning saqlanish qonuni

1. 
   Elektr zaryadi.
   

Qadim zamonlardan beri odamlar toʻrt turdagi hodisalar bilan tanish boʻlgan, bugungi kunda hammasi elektr zaryadi tushunchasi yordamida tushuntiriladi: (a) chaqmoq (b) torpedo baliqlari (yoki elektr nurlari), (c) Avliyo Elmo olovi va (d) moʻyna bilan ishqalangan qahrabo kichik, yengil narsalarni oʻziga tortishi[6]. Qahrabo haqida birinchi maʼlumot koʻpincha qadimgi yunon matematigi Miletlik Talesga tegishli boʻlib u miloddan avvalgi (624-546) davrlarda yashagan. Ammo Thales biron bir yozuv qoldirganmi yoki yoʻqmi degan shubhalar mavjud; chunki uning qahrabo haqidagi yozuvlari 200-yillarning boshidagi manbalardan maʼlum. Miloddan avvalgi 600-yillarda Thales bu hodisani jonsiz narsalarning ruhi borligining isboti sifatida tushuntirdi. Boshqacha qilib aytadigan boʻlsak, elektr zaryadi haqida hech qanday tushuncha yoʻq edi. Umuman olganda, qadimgi yunonlar ushbu toʻrt turdagi hodisalar oʻrtasidagi bogʻliqlikni tushunishmagan.
Elektr zaryadi materiyaning fizik xossasi boʻlib, zaryadlangan moddaning elektromagnit maydonga qoʻyilganda kuchga ega boʻlishiga olib keladi. Elektr zaryadi musbat yoki manfiy boʻlishi mumkin (odatda protonlar- va elektronlar tomonidan tashiladi). Bir xil ishorali zaryadlar bir-birini itaradi va turli ishorali zaryadlar bir-birini tortadi. Aniq zaryadsiz jism neytral deb ataladi. Zaryadlangan moddalarning oʻzaro taʼsiri haqidagi dastlabki bilimlar klassik elektrodinamika deb ataladi va kvant taʼsirini hisobga olishni talab qilmaydigan muammolar uchun hali ham toʻgʻri.
Elektr zaryadi saqlanadigan kattalik; izolyatsiya qilingan tizimning sof zaryadi, musbat zaryad miqdori va manfiy zaryad miqdori yigʻindisi oʻzgarmaydi. Elektr zaryadini subatomik zarralar olib yuradi. Oddiy moddada manfiy zaryadni elektronlarda, musbat zaryadni esa atom yadrolaridagi protonlarda saqlanadi. Agar moddada elektronlar protondan koʻp boʻlsa, u manfiy zaryadga ega boʻladi, kamroq boʻlsa — musbat zaryadga ega boʻladi, agar ularning soni teng boʻlsa, bu modda neytral boʻladi. Zaryad kvantlangan boʻlib; uni e=1.602× 10^-19 C elementar zaryad elementar zaryad deb ataladigan birlikka karrali qiymatni qabul qiladi. e erkin mavjud boʻlishi mumkin boʻlgan eng kichik zaryad (kvarklar deb ataladigan zarralar kichikroq zaryadga ega -1/3e yoki 2/3e lekin ular faqat kombinatsiyada topiladi va har doim e ning butun soni boʻlgan zaryadga ega boʻlgan zarrachalarni hosil qilish uchun birlashadilar). Protonning zaryad miqdorii +e, elektroniki esa -e.
Elektr zaryadi elektr maydonlarini hosil qiladi^. Harakatlanuvchi zaryad esa qoʻshimcha magnit maydon ham hosil qiladi. Elektr zaryadlarining elektromagnit maydon bilan oʻzaro taʼsiri (elektr va magnit maydonlarning kombinatsiyasi) elektromagnit (yoki Lorents) kuchining manbai fizikadagi toʻrtta asosiy kuchlardan biridir. Zaryadlangan zarralar orasidagi foton vositachiligidagi oʻzaro taʼsirlarni oʻrganish kvant elektrodinamika deb ataladi^.
SI tomonidan olingan elektr zaryad birligi fransuz fizigi Sharl-Agustin dKulonsharafiga kulon (C) deb nomlangan. Elektrotexnikada zaryad birligini amper-soatda (A⋅h) foydalanish ham keng tarqalgan. Fizika va kimyoda esa asosan elementar zaryaddan (e) birlik sifatida foydalaniladi. Kimyoda bir mol elementar zaryadning zaryadi boʻlgan Faraday doimiysi ham qoʻllaniladi. Kichik q belgisi koʻpincha zaryad miqdorini bildiradi.

Zaryad moddaning boshqa zaryadlangan materiya bilan elektrostatik tortishish yoki itarilishini koʻrsatadigan asosiy xususiyatidir. Elektr zaryadi koʻplab subatomik zarralarning xarakterli xususiyatidir. Erkin turgan zarrachalarning zaryadlari e elementar zaryadga karrali boʻladi; shuning uchun biz elektr zaryadi e ni kvantlangan deymiz. Maykl Faraday oʻzining elektroliz tajribalarida birinchi boʻlib elektr zaryadining diskret tabiatini qayd etdi. Robert Millikanning neft tomchilari tajribasi bu haqiqatni toʻgʻridan-toʻgʻri koʻrsatdi va elementar zaryadni oʻlchadi. Makroskopik obyektlar shakllanishi jarayonida tarkibiy atomlar va ionlar odatda neytral atomlarga elektr bilan bogʻlangan neytral ionli birikmalardan tashkil topgan tuzilmalarni hosil qilish uchun birlashadi. Shunday qilib, makroskopik ob’ektlar umuman neytral boʻlishga intiladi, ammo makroskopik ob’ektlar kamdan-kam hollardagina mutloq neytral boʻladi.

1-rasm Elektron

Elektron, manfiy zaryadlangan zarracha atrofida maydon chiziqlari va ekvipotensial sirtlari koʻrsatilgan diaagramma. Elektr neytral atomlar  elektronlar soni protonlar soniga (musbat zaryadlangan) teng boʻlib, umumiy zaryad nolga teng boʻladi.
Shisha boʻlagi va moʻyna parchasi (birortasi ham elektr xususiyatiga ega boʻlmagan) bir-biriga ishqalansa va ishqalangan yuzalar bir biriga tegib tursa ular elektr xususiyatlarini koʻrsatmaydi. Biroq, bir-biridan ajralganda ular bir-birlarini oʻziga tortadilar.
Ikkinchi shisha boʻlagini boshqa qatron bilan ishqalab, soʻng ularni birinchi shisha va qatron boʻlaklari yoniga osilsa, quyidagi hodisalarni keltirib chiqaradi:

• 
  Ikki shisha boʻlaklari bir-birini itaradi.
  

Har bir shisha boʻlagi har bir qatron boʻlagini oʻziga tortadi

• 
  Ikki boʻlak qatronlar bir-birini itaradi.
  

Bu tortishish va itarilish elektr hodisasidir va ularni koʻrsatadigan jismlar elektrlangan yoki elektr zaryadlangan deb ataladi. Jismlar boshqa koʻplab usullar bilan, shuningdek ishqalanish orqali ham elektrlanii mumkin. Ikki shisha boʻlakning elektr xususiyatlari (zaryad ishorasi) bir xil va qatronnikiga qarama-qarshidir: Shisha qatron itaradigan narsani oʻziga tortadi va qatron tortadigan narsani itaradi.

2-rasm. Elekt zaryadlarni joylashuvi


Tanada mavjud bo'lgan belgi elektr zaryadi, bu uning boshqa organlar bilan o'zaro ta'siri. Bu avvalgi xatboshida muhokama qilingan. Ammo intensivlikdagi har bir alohida holatda bunday o'zaro ta'sir boshqacha bo'lishi mumkin. Bu tananing elektr zaryad deb ataladigan mulki miqdoriy o'lchovga ega bo'lishi mumkinligini anglatadi.
Muddati "Elektr zaryadi" tez-tez ishlatiladi va shunchaki "elektr zaryadiga ega tanani" anglatadi.
Elektr zaryadining miqdoriy o'lchovi birinchi bo'lib chaqirildi elektr energiyasi miqdori. Vaqt o'tishi bilan bu chora shunchaki chaqirildi elektr zaryadi. Shunday qilib, agar biz elektr zaryadining qiymati haqida gapiradigan bo'lsak, unda ular tananing xususiyatlarining miqdoriy o'lchovi - elektr zaryadini anglatadi.
Elektr zaryadi - Bu tananing mulki, bu elektromagnit maydon bilan o'zaro ta'sirida namoyon bo'ladi. Elektr zaryadi - Shuningdek, bu elektr zaryadiga ega bo'lgan tananing xususiyatlarini o'lchovidir.
Kengaytirilgan tananing zaryadining qiymati xat bilan ko'rsatilgan Q. Agar nuqta tanasining zaryadlari haqida gapiradigan bo'lsak, unda u kichik harf bilan ko'rsatilgan q.
Elektr zaryadini o'lchash uchun maxsus qurilmalar qo'llaniladi. Shunday vositalardan biri elektrometr.
Elektrometrning asosiy qismi o'tkazuvchan bo'lmagan moddani yengidan foydalanib, metall korpusga mahkamlangan metall roddir (4.4-rasm). Sopning pastki qismida gorizontal o'qda aylanadigan engil metall strelka mavjud. Okning o'qi uning massa markazidan bir oz yuqoriga ko'tariladi. Faqat tortishish kuchi ta'siri ostida o'q normal holatda vertikal holatda bo'ladi. Saytdan materiallar
Agar novda ustki uchiga zaryadlangan metall to'p tegsa, novda va o'q elektr zaryadini oladi. Bir xil zaryadlangan novda va o'qning o'zaro ta'siri natijasida o'qni ma'lum bir burchakka aylantiradigan kuch paydo bo'ladi. O'qning og'ish burchagi novda va o'q ustidagi zaryad qiymatiga bog'liq ekanligi eksperimental ravishda aniqlandi. Shunday qilib, o'qning burilish burchagini o'lchab, biz elektr zaryadining qiymatini xulosa qilishimiz mumkin. O'q boshqa jismlarga ta'sir qilmasligi uchun metall korpus erga ulanishi kerak.


1.2. Elektr zaryadining saqlanish qonuni
Benjamin Franklin(1706-1790) - atoqli amerikalik siyosatchi; fizika sohasida ishlagan: elektrifikatsiyani "elektr suyuqligining toshib ketishi bilan izohlovchi nazariyani ishlab chiqdi", musbat va manfiy zaryad tushunchasini kiritdi; atmosferadagi elektr hodisalarini o'rgangan.
birinchi marta 1747 yilda amerikalik olim B. Franklin tomonidan tuzilgan.
Foydalanishda jismoniy muammolarni hal qilishda elektr zaryadining saqlanish qonuni elektr zaryadlarining qiymatlari ularning belgilari bilan ishlatiladi.
Olimlar bilishadi jismoniy jaroyonlar, bunda elektromagnit nurlanish hosil bo'ladi elementar zaralari. Oddiy misollar bunday hodisa - ta'lim elektron Va pozitron moddaning radioaktiv oʻzgarishlari jarayonida paydo boʻladigan g-nurlanishdan. Ko'pgina tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, manfiy zaryadli elektron har doim musbat zaryadli pozitron bilan juftlikda paydo bo'ladi. Elektron va pozitron zaryadlarining algebraik yig'indisi nolga teng. Elektromagnit nurlanish umuman to'lovi yo'q. Shunday qilib,
elektron-pozitron juftligini hosil qilish reaktsiyasida, zaryadning saqlanish qonuni.
q elektron +q pozitron = 0.
Pozitron - massasi taxminan elektron massasiga teng bo'lgan elementar zarracha; Pozitronning zaryadi musbat va elektronning zaryadiga teng.
Asosida elektr zaryadining saqlanish qonuni makroskopik jismlarning elektrlanishini tushuntiradi.
Ma'lumki, barcha jismlar atomlardan iborat bo'lib, ular o'z ichiga oladi elektronlar Va protonlar. Zaryadlanmagan jism tarkibidagi elektronlar va protonlar soni bir xil. Shuning uchun bunday jism boshqa jismlarga elektr ta'sirini ko'rsatmaydi. Agar ikkita jism yaqin aloqada bo'lsa (ishqalanish, siqish, ta'sir qilish va boshqalar), u holda atomlar bilan bog'langan elektronlar protonlarga qaraganda ancha zaif, ular bir tanadan ikkinchisiga o'tadi. saytdan olingan material
Elektronlar o'tgan jismda ularning ortiqcha qismi bo'ladi. Saqlanish qonuniga ko'ra, bu jismning elektr zaryadi barcha protonlarning musbat zaryadlari va barcha elektronlarning zaryadlarining algebraik yig'indisiga teng bo'ladi. Bu zaryad manfiy bo'ladi va ortiqcha elektronlarning zaryadlari yig'indisiga teng bo'ladi.
Ortiqcha elektronga ega bo'lgan jism manfiy zaryadga ega.
Elektronlarini yo'qotgan jism musbat zaryadga ega bo'ladi, uning moduli tananing yo'qotgan elektron zaryadlarining yig'indisiga teng bo'ladi.
Musbat zaryadlangan jismda protonlarga qaraganda kamroq elektronlar mavjud.
Elektr zaryadining saqlanish qonuni zaryadlangan jismlarning harakatlanishi yoki harakat qilmasligidan qat'iy nazar harakat qiladi. Zaryadning bu xususiyati o'zgarmaslik deb ataladi. Elektron zaryadi 1,6 ga teng. 200 m/s tezlikda ham, 100 000 km/s tezlikda ham 10 -19 S. Agar boshqacha bo'lsa, elektronlar erkin holatda ba'zi xususiyatlarga ega bo'lar edi va atomda butunlay boshqacha bo'lar edi. Va bu fan tomonidan aniqlanmagan.
Tananing boshqa mos yozuvlar tizimiga o'tganda elektr zaryadi o'zgarmaydi.
Juda ko’plab, jumladan, o’z tajribalari asosida ingliz fizigi M.Faradey 1843-yilda tabiatning fundamental qonunlaridan biri elektr zaryadining saqlanish qonunini ta’rifladi: Istalgan yopiq sistemada, sistema ichida qanday jarayonlar ro’y berishidan qat’i nazar, elektr zaryadlarining algebraik yig’indisi o’zgarmaydi: q1+q2+q3+…+qn=const. Bu yerda n – sistemadagi zaryadlar soni.
Yopiq sistema deb tashqi jismlar bilan zaryad almashmaydigan sistemaga aytiladi. Elektr zaryadi paydo ham bo’lmaydi, yo’qolmaydi ham, u faqat bir jismdan ikkinchisiga uzatiladi yoki shu sistema ichida qayta taqsimlanadi.  Elektr zaryadi – relativistik invariant kattalik bo’lib, uning miqdori qanday sanoq sistemasida qaralayotganligiga, zaryadning harakatda yoki tinch turganligiga mutlaqo bog’liq emas. Elektr zaryadining SI dagi birligi hosilaviy kattalik bo’lib, 1kulon (c) deb kiritilgan.
Elektr zaryadining saqlanish qonuni (1) yopiq sistema uchun, ya’ni tashqaridan zarralar kirmaydigan va tashqariga bunday zarrachalar chiqarmaydigan sistema uchun o’rinli.Elektrostatikaning asosiy qonuni zaryadlangan ikkita qo’zg’almas nuqtaviy jism yoki zarra orasidagi ta’sir qonunidir. Uni 1785 yilda Kulon tajriba orqali aniqlagan:
Ikkita nuqtaviy zaryadning o’zaro ta’sir kuchi har bir zaryad kattaligiga to’g’ri va zaryadlar o’rtasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir. Kuchning yo’nalishi zaryadlar orqali o’tgan to’g’ri chiziq bilan ustma -ust tushadi. Vektor ko’rinishda Kulon qonuni shunday yoziladi: