1. Elektrik yükü. Elektrik sahəsi

Təbiətdə müsbət və mənfi olmaqla iki növ elektrik yükü vardır. Elektrik yükünü elementar zərrəciklər daşıyır. Elektron mənfi, proton isə müsbət yükə malikdir. Ən kiçik yük elementar yük adlanır: e=1,6·10^-19 Kl. Elektronların sayı protonlara nisbətən artıq olduqda cisim mənfi, elektronlar çatışmadıqda isə müsbət yüklə yüklənir. Cismin yükü

burada  – cisimdəki artıq və ya çatışmayan elektronların sayıdır.

 Elektrik yükü itmir, yenidən yaranmır, yalnız bir cisimdən digərinə keçir.

Elektrik yükünün saxlanması qanunu. Qapalı sistemdə bütün zərrəciklərin yüklərinin cəbri cəmi sabit qalır:

.

Yüklü zərrəciklər arasındakı qarşılıqlı təsir elektromaqnit qarşılıqlı təsir adlanır. Elektrik yükü elektromaqnit qarşılıqlı təsirinin intensivliyini təyin edir. Yüklər eyni işarəli olduqda zərrəciklər bir – birini dəf, müxtəlif işarəli olduqda isə cəzb edir.

Kulon qanunu. Sükunətdə olan iki nöqtəvi yükün vakuumda qarşılıqlı təsir qüvvəsi bu yüklərin modulları hasili ilə düz, aralarındakı məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir

burada  və  – yüklərin miqdarı,  – onlar arasındakı məsafə,  - isə mütənasiblik əmsalıdır. Kulon qüvvəsi mərkəzi qüvvə olub, nöqtəvi yükləri birləşdirən düz xətt boyunca yönəlir.  ədədi qiymətcə bir – birindən  məsafədə yerləşmiş və hər biri  olan iki yükün qarşılıqlı təsir qüvvəsinə bərabərdir: . BS – də  əmsalı  şəklində yazılır. - kəmiyyəti elektrik sabiti adlanır: .

Yüklü cisimlər arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsi onların yerləşdiyi mühitin xassələrindən də asılıdır. Əgər nöqtəvi yüklər bircins dielektrik daxilində yerləşmişsə, onda onlar arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsi

burada - mühitin dielektrik nüfuzluğudur.

Elektrik sahəsinin intensivliyi sahənin qüvvə xarakteristikası olub, sahənin müəyyən nöqtəsində yerləşdirilmiş müsbət nöqtəvi yükə təsir edən qüvvənin bu yükün miqdarına olan nisbəti ilə ölçülən kəmiyyətə deyilir:

 olarsa, , yəni sahənin intensivliyi ədədi qiymətcə vahid müsbət yükə təsir edən qüvvəyə bərabərdir. BS – də  – nin vahidi

Sahəyə gətirilmiş yükə təsir edən qüvvə yükün miqdarı ilə sahənin intensivliyi hasilinə bərabərdir:

.

Müsbət yükə təsir edən qüvvə sahənin intensivliyi istiqamətində, mənfi yükə təsir edən qüvvə isə sahə intensivliyinin əksinə yönəlir.

Nöqtəvi  yükünün özündən  məsafədə vakuumda yaratdığı sahənin intensivliyinin modulu

Əgər  yükü müsbətdirsə, intensivlik vektoru nöqtəvi yüklə birləşdirən düz xətt boyunca yükdən xaricə doğru, mənfi olduqda isə yükə doğru yönəlir.

Sahənin superpozisiya prinsipi. q₁, q₂, q₃ və s. yüklər sistemi tərəfindən yaradılan sahənin yekun intensivliyi ayrı – ayrı yüklərin yaratdığı sahə intensivliklərinin həndəsi cəminə bərabərdir:

.

Sahənin qüvvə (intensivlik) xətləri elə xətlərə deyilir ki, onun hər bin nöqtəsinə çəkilmiş toxunan həmin nöqtədə intensivlik vektorunun üzərinə düşsün. Müsbət nöqtəvi yükün qüvvə xətləri yükdən çıxan düz xətlərdir, mənfi yükün qüvvə xətləri isə yükə daxil olan düz xətlərdir. Qüvvə xətləri müsbət yüklərdən başlanır, mənfi yüklərdə qurtarır. Qüvvə xətləri bir – birilə kəsişmir.

Fəzanın bütün nöqtələrində intensivliyi eyni olan sahəyə bircins sahə deyilir. Əks işarəli yüklərə malik iki paralel metal lövhə arasında bircins sahə yaranır. Belə sahənin qüvvə xətləri paralel olub, eyni sıxlığa malikdir.

Elektrik sahəsinə daxil edilmiş naqillərin daxilində sahə olmur və elektrik yükü isə yalnız naqillərin səthində toplanır. Elektrik yüklərinin səthi sıxlığı

,

burada  səthinin sahəsi  olan naqilin səthində paylanmış yükün miqdarıdır. BS – də - nın vahidi dır.

Bərabər yüklənmiş sonsuz müstəvinin vakuumda yaratdığı sahənin intensivliyinin modulu

.

 – radiuslu bərabər yüklənmiş kürənin daxilində  sahə intensivliyi sıfra bərabərdir. Vakuumda kürənin mərkəzindən  məsafəsində sahənin intensivliyinin modulu

.

Bircins dielektrikin daxilində elektrik sahəsinin  intensivliyinin, həmin sahənin vakuumdakı  intensivliyindən neçə dəfə az olduğunu göstrən kəmiyyətə mühitin dielektrik nüfuzluğu deyilir:

.

- dielektrik nüfuzluğunun vahidi yoxdur.

Bircins dielektrik daxilində nöqtəvi yükün yaratdığı sahənin intensivliyinin modulu

.

Bircins dielektrik daxilində nöqətvi yükün hərəkəti zamanı görülən iş

,

burada  yükün yerdəyişməsi,  - yerdəyişmə ilə  intensivlik vektoru arasındakı bucaq, - qüvvə xətti istiqamətində yükün yerdəyişməsidir. Elektrik sahəsində yükün yerdəyişməsi zamanı görülən iş trayektoriyanın formasından asılı deyildir. Qapalı trayektoriya üzrə elektrostatik sahənin gördüyü iş sıfra bərabərdir.

Sahənin  - potensialı skalyar kəmiyyət olub, sahənin ener@i xarakteristikasıdır. Sahəyə gətirilmiş yükün potensial ener@inin bu yükün miqdarına olan nisbəti ilə ölçülən kəmiyyətə sahənin potensialı deyilir:

BS – də - nin vahidi - dur.

Nöqtəvi  yükündən  məsafəsində sahənin potensialı və bərabər yüklənmiş kürənin öz radiusundan böyük və ya ona bərabər məsafələrdə () yaratdığı sahənin potensialı eyni düsturla ifadə edilir:

Kürənin daxilindəki və səthindəki bütün nöqtələrdə () sahənin potensialı eynidir:

.

Əgər elektrik sahəsi bir neçə yük tərəfindən yaradılmışsa, yekun sahənin potensialı hər bir yükün ayrılıqda yaratdığı sahənin potensiallarının cəbri cəminə bərabərdir:

.

Sahəyə gətirilmiş  yükünün potensial ener@isi yükün miqdarı ilə sahənin potensialı hasilinə bərabərdir:

Nöqtəvi  və  yüklərinin qarşılıqlı təsirinin potensial ener@isi

.

İki nöqtə arasındakı potensiallar fərqi və ya gərginlik yükün bu nöqtələr arasında yerdəyişməsi zamanı sahənin gördüyü işin həmin yükün miqdarına olan nisbətinə deyilir:

.

BS – də potensiallar fərqi və ya gərginliyin vahidi voltdur,

Yükün bir nöqtədən digərinə hərəkəti zamanı görülən iş yükün miqdarı ilə verilən nöqtələr arasındakı potensiallar fərqinin hasilinə bərabərdir:

Bircins elektrik sahəsinin intensivliyi ilə potensiallar fərqi arasındakı əlaqə

.

Elektrik sahəsinin intensivliyi potensialın azalması istiqamətdə yönəlmişdir.

Bərabər potensiallı səthlərə ekvipotensial səthlər deyilir. Bircins elektrik sahəsinin ekvipotensial səthləri qüvvə xətlərinə perpendikulyar olan səthlərdir.