அது எல்லோருக்கும் தெரியும் மின்சார கட்டணம்ஒருவருக்கொருவர் நேரடியாக தொடர்பு கொள்ள வேண்டாம். ஒவ்வொரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடலும், அதைச் சுற்றியுள்ள இடம் உட்பட, செயலில் உள்ள மின்சார புலத்தால் சூழப்பட்டுள்ளது. எனவே, தொடர்பு நேரடியாக கட்டணங்களுக்கு இடையில் அல்ல, ஆனால் அவற்றைச் சுற்றியுள்ள மின்சார புலங்களுக்கு இடையில் நிகழ்கிறது. ஒவ்வொருவருக்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட சக்தி உள்ளது, அதன் அளவு எந்த கட்டணத்திலும் நேரடி விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது. தொடர்பு கொள்ளும் திறன் புலத்தின் முக்கிய பண்புகளில் ஒன்றாக கருதப்படுகிறது.
ஆராய்வதற்கு மின்சார புலம், மின் கட்டணம் கொண்ட ஒரு பொருளைச் சுற்றி அமைந்துள்ள, சோதனைக் கட்டணம் என்று அழைக்கப்படும். வழக்கமாக, ஒரு சிறிய மதிப்பைக் கொண்ட ஒரு புள்ளி கட்டணம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது சோதனைக் கட்டணம் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் ஆய்வின் கீழ் உள்ள முக்கிய கட்டணத்தில் குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டிருக்கவில்லை.
பொருட்டு அதிகபட்ச துல்லியம்சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பொருட்களின் அளவு அளவுருக்களைத் தீர்மானிக்கவும், பதற்றக் கோடுகளைக் குறிக்கும் சிறப்பு அளவுகள் உள்ளன மின்சார புலம். பதற்றம் என்பது ஒரு நிலையான உடல் அளவு என்பதே இதற்குக் காரணம். செறிவு மதிப்பு இந்த கட்டணத்தின் அளவிற்கு சோதனை கட்டணத்தில் செயல்படும் புல வலிமையின் விகிதமாக கணக்கிடப்படுகிறது. IN இந்த வழக்கில்சோதனைக் கட்டணம் நேர்மறை மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் அமைந்துள்ளது.
பதற்றத்தின் கோடுகள் அதன் முக்கிய குணாதிசயக் குறிகாட்டியாகும். அவை வெக்டரைக் குறிக்கின்றன உடல் அளவு. விண்வெளியில் எந்த புள்ளியிலும் அவற்றின் திசையானது சோதனை நேர்மறை கட்டணத்தில் செயல்படும் சக்தியின் திசையுடன் ஒத்துப்போகிறது. நிலையான மற்றும் காலப்போக்கில் மாறாத கட்டணங்கள் மின்னியல் மின்சார புலம் கொண்டவை.
ஒரே நேரத்தில் பல சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட மின்சார புலங்களைப் படிக்கும்போது, அவற்றின் மொத்த வலிமையின் மதிப்பு சோதனைக் கட்டணத்தை பாதிக்கும் ஒவ்வொரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடலின் வடிவியல் மதிப்புகளின் கூட்டுத்தொகையாக இருக்கும். எனவே, மின்சார புலக் கோடுகள் ஒவ்வொரு தனி புள்ளியிலும் மின்னூட்டத்தால் உருவாக்கப்பட்ட அனைத்து மின் புலக் கோடுகளின் கூட்டுத்தொகையை உள்ளடக்கும்.
எனவே, புலக் கோடுகள் மின்சார புலங்களின் வரைகலை குறிகாட்டிகளை தெளிவாகக் காட்டுகின்றன. ஒவ்வொரு தனிப்பட்ட புள்ளியிலும், அவை தொடுகோடு நோக்கி ஒரு திசையைக் கொண்டுள்ளன, அவை அவற்றுடன் கண்டிப்பான தொடர்பில் அமைந்துள்ளன. மின்னழுத்தக் கோடுகளின் எண்ணிக்கையானது மின்சார புலத்தின் வலிமையின் பொது திசையன்களுக்கு விகிதாசாரமாகும்.
கட்டணத்தைச் சுற்றியுள்ள இடத்தில் மின்சார புலத்தை சித்தரிக்க, நீங்கள் தீவிர திசையன்களைப் பயன்படுத்தலாம் (படம் 15.3): இந்த சித்தரிப்பு முறை நேரத்தை எடுத்துக்கொள்வது மற்றும் எப்போதும் வசதியானது அல்ல. ஃபாரடே விசையின் கோடுகளால் புலத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்த முன்மொழிந்தார், அதை நாம் இனி பதற்றத்தின் கோடுகள் என்று அழைப்போம். இந்த கோடுகளில் ஒன்று புள்ளி A வழியாக வரையப்படுகிறது, இதனால் திசையன் E அதனுடன் இயக்கப்படுகிறது. இந்த வழியில் கட்டணத்திலிருந்து நேர்கோடுகளின் வரிசையை வரைவதன் மூலம், புலத்தின் தீவிரத்தின் கோடுகளால் ஒரு படத்தைப் பெறுகிறோம் (படம் 15.4).
நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களின் புலங்களின் படங்களை வேறுபடுத்துவதற்கு, தீவிரம் கோடு தீவிர திசையன் E புள்ளிகள் இருக்கும் திசையில் இயக்கப்பட்டதாக கருதப்படுகிறது.
பின்னர் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களின் துறைகள் பதற்றம் கோடுகளின் திசையில் வேறுபடும் (படம் 15.4).
புலம் பல கட்டணங்களால் உருவாக்கப்படும்போது பதற்றக் கோடுகளை வரைவது மிகவும் கடினம், எடுத்துக்காட்டாக இரண்டு. பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் சித்தரிக்கப்பட்ட பதற்றம் திசையன்கள் அதன் மீது முழுமையாக இருக்கும் வகையில் ஒரு கோட்டை வரைய முடியாது. ஆனால் நீங்கள் எப்போதும் ஒரு வளைந்த கோட்டை வரையலாம், இதனால் பதற்றம் திசையன்கள் எல்லா இடங்களிலும் அதை தொடும். அத்தகைய ஒரு கோடு படத்தில் M புள்ளி மூலம் வரையப்பட்டுள்ளது. 15.5, இது இரண்டு சமமான எதிர் மின்னூட்டங்களின் புல வலிமை திசையன்களைக் காட்டுகிறது. (குறிப்பிடப்பட்ட முறையைப் பயன்படுத்தி புலத்தின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் ஒரு வரியை மட்டும் ஏன் வரைய முடியும் என்பதைப் பற்றி சிந்தியுங்கள்.)
எனவே, ஒரு பதற்றக் கோடு என்பது அத்தகைய ஒரு கோடு, அதன் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் புல வலிமை திசையன் தொடுநிலையாக இயக்கப்படுகிறது. படத்தில். 15.6 மற்றும் 15.7, தீவிரக் கோடுகள் சம அளவிலான எதிர் மற்றும் ஒத்த கட்டணங்களின் புலங்களை சித்தரிக்கின்றன.
புலத்தை வரைபடமாக சித்தரிக்கும் போது, மின்சார புல வலிமை கோடுகள் என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்:
1) எங்கும் ஒருவருக்கொருவர் குறுக்கிட வேண்டாம்;
2) நேர்மறைக் கட்டணத்தில் (அல்லது முடிவிலியில்) ஒரு தொடக்கத்தைக் கொண்டிருங்கள்
மற்றும் எதிர்மறையில் (அல்லது முடிவிலியில்) முடிவடையும், அதாவது, அவை திறந்த கோடுகள்;
3) கட்டணங்களுக்கு இடையில் அவை எங்கும் குறுக்கிடப்படாது.
புலத்தின் வலிமை அதிகமாக இருக்கும் இடத்தில் இந்த கோடுகளை தடிமனாக வரைய ஒப்புக்கொண்டால், டென்ஷன் கோடுகளால் சித்தரிக்கப்படும் புலத்தின் படம் தெளிவாக இருக்கும். எனவே, டென்ஷன் கோடுகளின் அடர்த்தி E க்கு விகிதாசாரமாக இருக்க வேண்டும்.
கணக்கிடும் போது, பதற்றத்தின் கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக அமைந்துள்ள ஒரு அலகு மேற்பரப்பு வழியாக, பல கோடுகள் கடந்து செல்கின்றன, இது அந்த இடத்தில் E க்கு சமமாக இருக்கும் என்று வழக்கமாக கருதப்படுகிறது. இந்த மேற்பரப்பு எங்கே அமைந்துள்ளது? (படங்கள் 15.6 மற்றும் 15.7 இல் எங்கு பதற்றம் அதிகமாக உள்ளது மற்றும் ஒவ்வொரு படத்தில் உள்ள புலத்தில் தோராயமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மூன்று புள்ளிகளில் பதற்றம் திசையன் எவ்வாறு இயக்கப்படுகிறது என்பதைப் பற்றி சிந்தியுங்கள்.)
கூலொம்பின் சட்டம், கடந்த பாடத்தில் படித்தது, சோதனை முறையில் நிறுவப்பட்டது மற்றும் ஓய்வு நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களுக்கு செல்லுபடியாகும். தொலைவில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களின் தொடர்பு எவ்வாறு நிகழ்கிறது? படிக்கும் போது சில காலம் வரை மின் தொடர்புகள்இரண்டு அடிப்படையில் வேறுபட்ட கோட்பாடுகள் அருகருகே உருவாக்கப்பட்டன: குறுகிய தூர கோட்பாடுமற்றும் நீண்ட தூர கோட்பாடு(தூரத்தில் செயல்கள்).
குறுகிய தூர செயல்பாட்டின் கோட்பாடு என்னவென்றால், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்கள் ஒரு இடைநிலை இணைப்பு மூலம் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்கின்றன (உதாரணமாக, கிணற்றில் இருந்து ஒரு வாளியை தூக்கும் பிரச்சனையில் உள்ள சங்கிலி ஒரு இடைநிலை இணைப்பு ஆகும், இதன் மூலம் நாம் வாளியில் செயல்படுகிறோம், அதாவது நாங்கள் அதை உயர்த்துகிறோம்).
நீண்ட தூர தொடர்புகளின் கோட்பாடு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்கள் வெறுமையின் மூலம் தொடர்பு கொள்கிறது என்று கூறுகிறது. சார்லஸ் கூலம்ப் இந்த கோட்பாட்டை துல்லியமாக கடைப்பிடித்தார் மற்றும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்கள் ஒருவருக்கொருவர் "உணர்கின்றன" என்று கூறினார். IN ஆரம்ப XIXநூற்றாண்டு, மைக்கேல் ஃபாரடே விவாதத்திற்கு முற்றுப்புள்ளி வைத்தார் (படம் 1). மின்சார புலம் தொடர்பான வேலைகளில், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களுக்கு இடையில் ஒரு குறிப்பிட்ட பொருள் இருப்பதை நிறுவினார், இது ஒருவருக்கொருவர் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களின் செயல்பாட்டைச் செய்கிறது. மைக்கேல் ஃபாரடேயின் வேலையை ஜேம்ஸ் மேக்ஸ்வெல் உறுதிப்படுத்தினார் (படம் 2). ஒரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடலின் செயல் ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட நேரத்தில் நீட்டிக்கப்படுகிறது என்பதை அவர் காட்டினார், இதனால், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களுக்கு இடையில் ஒரு இடைநிலை இணைப்பு இருக்க வேண்டும், இதன் மூலம் தொடர்பு ஏற்படுகிறது.
அரிசி. 2. ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல் ()
வரையறை: மின்சார புலம்- இது சிறப்பு வடிவம்பொருள், இது ஓய்வு நேரத்தில் கட்டணங்களால் உருவாக்கப்பட்டது மற்றும் பிற கட்டணங்கள் மீதான நடவடிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
மின்சார புலம் சில மதிப்புகளால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. அவற்றில் ஒன்று பதற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
கூலொம்பின் சட்டத்தின்படி, இரண்டு குற்றச்சாட்டுகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு சக்தி:
இதில் l என்பது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களுக்கு இடையிலான தூரம், மற்றும் c என்பது ஒளியின் வேகம், மின்காந்த அலைகளின் பரவலின் வேகம்.
இரண்டு கட்டணங்களின் தொடர்பு பற்றிய ஒரு பரிசோதனையை பரிசீலிப்போம். ஒரு நேர்மறை மின்னூட்டம் +q 0 மூலம் மின்சார புலம் உருவாக்கப்படட்டும், மேலும் ஒரு சோதனை, புள்ளி நேர்மறை கட்டணம் +q ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் இந்த புலத்தில் வைக்கப்படுகிறது (படம். 3,a). கூலொம்பின் சட்டத்தின்படி, சோதனைக் கட்டணம் மின்புலத்தை உருவாக்கும் கட்டணத்திலிருந்து மின்னியல் தொடர்புகளின் சக்திக்கு உட்பட்டது. சோதனைக் கட்டணத்தின் மதிப்புக்கு இந்த சக்தியின் விகிதம் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டத்தில் மின்சார புலத்தின் செயல்பாட்டை வகைப்படுத்தும். இந்த கட்டத்தில் இரண்டு முறை சோதனை கட்டணம் வைக்கப்பட்டால், தொடர்பு சக்தியும் இரட்டிப்பாகும் (படம் 3, b). இதேபோல், சோதனைக் கட்டணத்தின் அளவுக்கான விசையின் விகிதம் மீண்டும் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் மின்சார புலத்தின் செயல்பாட்டின் மதிப்பைக் கொடுக்கும். சோதனை கட்டணம் எதிர்மறையாக இருந்தால் மின்சார புலத்தின் விளைவும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது (படம் 3, c).
அரிசி. 3. இரண்டு புள்ளி கட்டணங்களுக்கு இடையே மின்னியல் தொடர்புகளின் விசை
எனவே, சோதனைக் கட்டணம் அமைந்துள்ள இடத்தில், புலம் மதிப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது:
பதற்றம் ஒரு திசையன் அளவு மற்றும் உள்ளது சக்திமின்சார புலத்தின் சிறப்பியல்பு, மின்னியல் தொடர்புகளின் சக்தியின் அதே திசையில் இயக்கப்படுகிறது. அதில் வைக்கப்பட்டுள்ள மின்னூட்டத்தில் மின்சார புலம் எவ்வளவு வலுவாக செயல்படுகிறது என்பதை இது காட்டுகிறது.
தனி ஒருவரின் மின்சார புல வலிமையைக் கருத்தில் கொள்வோம் புள்ளி கட்டணம்அல்லது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கோளம்.
தீவிரத்தின் வரையறையிலிருந்து, இரண்டு புள்ளி கட்டணங்களின் தொடர்புக்கு, அவற்றின் கூலம்ப் தொடர்புகளின் வலிமையை அறிந்துகொள்வதன் மூலம், ஒரு புள்ளியில் q 0 மின்னூட்டத்தால் உருவாக்கப்பட்ட மின்சார புல வலிமையின் அளவைப் பெறலாம். அதிலிருந்து மின்சார புலம் ஆய்வு செய்யப்படும் இடத்திற்கு r தூரம்:
கொடுக்கப்பட்ட மின்னூட்டத்திலிருந்து தூரத்தின் சதுரத்திற்கு நேர்மாறான விகிதத்தில் ஒரு புள்ளி கட்டணத்தின் புல வலிமை மாறுகிறது என்பதை இந்த சூத்திரம் காட்டுகிறது, அதாவது, தூரம் இரட்டிப்பாகும் போது, வலிமை நான்கு மடங்கு குறைகிறது.
இப்போது பல கட்டணங்களின் மின்னியல் புலத்தை வகைப்படுத்த முயற்சிப்போம். இந்த வழக்கில், அனைத்து கட்டணங்களின் தீவிரத்தின் திசையன் மதிப்புகளைச் சேர்ப்பது அவசியம். சோதனைக் கட்டணத்தை அறிமுகப்படுத்தி, இந்தக் கட்டணத்தில் செயல்படும் விசைகளின் திசையன்களின் கூட்டுத்தொகையை எழுதுவோம். இதன் விளைவாக வரும் பதற்றம் மதிப்பு இந்த சக்திகளின் மதிப்புகளை சோதனைக் கட்டணத்தின் மதிப்பால் வகுப்பதன் மூலம் பெறப்படுகிறது. இந்த முறைஅழைக்கப்பட்டது மேல்நிலை கொள்கை.
பதற்றம் மின்னியல் புலம்பயன்படுத்தி வரைகலை முறையில் சித்தரிப்பது வழக்கம் மின் கம்பிகள் , இவை டென்ஷன் கோடுகள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. புல வலிமை திசையன்களை முடிந்தவரை கட்டமைப்பதன் மூலம் அத்தகைய படத்தைப் பெறலாம் மேலும்கொடுக்கப்பட்ட கட்டணம் அல்லது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்களின் முழு அமைப்புக்கு அருகில் உள்ள புள்ளிகள்.
a) நேர்மறை b) எதிர்மறை
அரிசி. 4. ஒரு புள்ளி கட்டணத்தின் மின்சார புல வலிமையின் கோடுகள் ()
புலக் கோடுகளின் படங்களின் பல எடுத்துக்காட்டுகளைப் பார்ப்போம். பதற்றக் கோடுகள் நேர்மறைக் கட்டணத்தில் இருந்து வெளிவருகின்றன (படம் 4, a), அதாவது நேர்மறை மின்னூட்டமே விசைக் கோடுகளின் மூலமாகும். பதற்றக் கோடுகள் எதிர்மறை கட்டணத்தில் முடிவடைகின்றன (படம் 4b).
ஒருவருக்கொருவர் வரையறுக்கப்பட்ட தூரத்தில் அமைந்துள்ள நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களைக் கொண்ட ஒரு அமைப்பை இப்போது கருத்தில் கொள்வோம் (படம் 5). இந்த வழக்கில், பதற்றம் கோடுகள் நேர்மறை கட்டணத்திலிருந்து எதிர்மறைக்கு இயக்கப்படுகின்றன.
இரண்டு எல்லையற்ற விமானங்களுக்கு இடையிலான மின்சார புலம் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளது. தட்டுகளில் ஒன்று நேர்மறையாகவும் மற்றொன்று எதிர்மறையாகவும் சார்ஜ் செய்யப்பட்டால், விமானங்களுக்கு இடையிலான இடைவெளியில் a ஒரே மாதிரியானஒரு மின்னியல் புலம், அதன் தீவிரத்தின் கோடுகள் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக மாறிவிடும் (படம் 6).
அரிசி. 5. இரண்டு கட்டணங்கள் கொண்ட அமைப்பின் பதற்றக் கோடுகள் ()
அரிசி. 6. சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தட்டுகளுக்கு இடையே புல வலிமை கோடுகள் ()
வழக்கில் பன்முகத்தன்மை கொண்டமின் புல வலிமையானது புலக் கோடுகளின் அடர்த்தியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: புலக் கோடுகள் அடர்த்தியாக இருக்கும் இடத்தில், புல வலிமை அதிகமாக இருக்கும் (படம் 7).
அரிசி. 7. சீரற்ற மின்சார புலம் ()
வரையறை: பதற்றக் கோடுகள்ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் உள்ள தொடுகோடுகள் அந்த புள்ளியில் உள்ள பதற்றம் திசையன்களுடன் ஒத்துப்போகும் தொடர்ச்சியான கோடுகள்.
பதற்றக் கோடுகள் நேர்மறைக் கட்டணங்களில் தொடங்கி, எதிர்மறைக் கட்டணத்தில் முடிவடையும், தொடர்ந்து இருக்கும்.
நாம் பொருத்தமாக இருக்கும் விசையின் கோடுகளைப் பயன்படுத்தி மின்சார புலத்தை சித்தரிக்கலாம், அதாவது விசையின் எண்ணிக்கை மற்றும் அவற்றின் அடர்த்தி எந்த வகையிலும் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை. ஆனால் இந்த விஷயத்தில் புல வலிமை திசையன்களின் திசையையும் அவற்றின் முழுமையான மதிப்புகளையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம்.
பின்வரும் கருத்து மிகவும் முக்கியமானது. முன்பு குறிப்பிட்டபடி, கூலொம்பின் விதி ஓய்வு நேரத்தில் புள்ளிக் கட்டணங்களுக்கும், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பந்துகள் மற்றும் கோளங்களுக்கும் மட்டுமே பொருந்தும். பதற்றம் இந்த புலத்தை உருவாக்கும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடலின் வடிவத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் மின்சார புலத்தை வகைப்படுத்த உதவுகிறது.
குறிப்புகள்
வீட்டுப்பாடம்
