Elektr va magnetizm
Yüklə 135,56 Kb.
|
|
Dielektrik matriallar ularning klasifikatsiyasi Reja 1. Dielektrik matriallar 2. Dielektrik xizmat ko‘rsatish 3. Dielektrik matriallar klasifikatsiyasi Xulosa Foydalanilgan adabiyotlar Xizmat ko‘rsatish sohasida, texnikada eng ahamiyatli materiallardan biri ham elektr o‘tkazmaydigan moddalar, dielektriklardir. Texnikada ishlatiladigan dielektriklar har xil. Ular tabiiy (marmar, slyuda va boshqalar) va sun’iy (chini, rezina va boshqalar) bo‘lishi mumkin. Ammo, ular fizik tuzilishlari jihatidan uch turga ajratiladi: 1) gaz, 2) suyuq, 3) qattiq. Dielektriklar fizik tuzilishlariga qaramay, bir-birlari bilan tubandagi elektr harakteristikalari orqali solishtiriladi: a) Elektr o‘tkazuvchanlik. Tabiatda ideal dielektrik uchramaydi. Har qanday dielektrik ozmi-ko‘pmi elektr o‘tkazadi. Dielektriklardagi elektr o‘tkazuvchanlik ko‘pincha unga teskari bo‘lgan izolyatsiya qarshiligi bilan belgilanadi. Izolyatsiyaning qarshiligi dielektrik sirti bo‘yicha bir xil bo‘lsa, uning qalinligi, hajmi bo‘yicha boshqacha bo‘lishi mumkin. Shuning uchun ko‘pincha dielektrikni harakterlashda uning sirtqi solishtirma qarshiligi va hajm solishtirma qarshiligi haqida gapirishga to‘g‘ri keladi. b) Dielektrik singdiruvchanligi. Dielektrik singdiruvchanligi dielektriklarning ichida elektr maydoni kuchlanganligi bo‘shliqqa (vakuumga) nisbatan qancha kamayishini ko‘rsatadigan koeffitsiyentdir. U dielektrikning elektr tabiatini harakterlaydi. v) Dielektrik nobudliklari. Texnikada ishlatiladigan barcha izolyatsiya materiallari elektr maydoni ta’sirida ma’lum energiya nobudligiga sabab bo‘ladi. Tabiatda absolyut dielektrik yo‘q. Dielektrikdan oz bo‘lsa-da, tok o‘tadi, natijada ma’lum energiya issiqlik energiyasiga aylanadi. Agar dielektriklar o‘zgarmas kuchlanish ta’siri ostida bo‘lsa, unda hosil bo‘luvchi nobudliklar faqat Lens-Joul qonuniga bog‘liq bo‘ladi. Dielektrikka o‘zgaruvchan kuchlanish ta’sir etsa, unda qo‘shimcha nobudliklar ham bo‘ladi. Bunday energiya nobudligi dielektrik gisterezisidir. Agar elektr maydonga dielektrik kiritsak, shu maydonda hamda dielektrikda o‘zgarishlar kuzatiladi. Bu o‘zgarishlarning sodir bo‘lishi sababini tushunish uchun atom va molekulalarning tarkibida musbat zaryadlangan yadrolar va manfiy zaryadlangan elektronlar bor ekanligini hisobga olish zarur. Elektronlar atom yoki molekulalar chegaralarida juda katta tezliklar bilan harakat qilib, ularning yadroga nisbatan holatlarini uzluksiz o‘zgartirib turadilar. Shuning uchun har bir elektron tashqi zaryadlarga ta’sir qilganda elektronning vaqt bo‘yicha o‘rtacha holatida joylashgan qo‘zg‘almas zaryad kabi ta’sir qiladi. Molekula o‘lchamlariga qaraganda katta bo‘lgan masofalarda elektronlarning ta’siri ularning molekulaning biror nuqtasiga joylashgan yig‘indi zaryadi ta’siriga teng bo‘ladi. Bu nuqtani manfiy zaryadlarning og‘irlik markazi deb ataladi. Shunga o‘xshash yadrolar zaryadlarining ta’siri musbat zaryadlar og‘irlik markazi deb aytiladigan nuqtaga joylashgan yig‘indi zaryad ta’siriga tengdir. Musbat zaryadlar og‘irlik markazining radius - vektori quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi: (1) bu yerda - i chi musbat zaryad joylashgan nuqtaning radius – vektori; q – molekulaning yig‘indi musbat zaryadi. Mos ravishda manfiy zaryadlarning radius – vektori uchun quyidagi formulani hosil qilamiz: (2) Tashqi elektr maydon bo‘lmaganda, musbat va manfiy zaryadlarning og‘irlik markazlari mos tushishi yoki bir-biriga nisbatan ma’lum masofaga siljigan bo‘lishi mumkin. Agar zaryadlarning og‘irlik markazlari siljigan bo‘lsa bunday molekula qutbli deb ataladi va u esa elektr momentiga ega bo‘ladi: (3) Tashqi maydon yo‘qligida turli ishorali zaryadlarining og‘irlik markazlari mos tushgan molekula elektr momentga ega bo‘lmaydi va qutbsiz molekula deyiladi. Molekulalar o‘zlarining elektr xususiyatlari bo‘yicha dipollarga o‘xshash bo‘lgani sababli dielektriklardagi bo‘layotgan hodisalarni tushunish uchun dipolning tashqi elektr maydonidagi harakatini o‘rganish kerak. Agar dipolni bir jinsli elektr maydonga joylashtirsak, u holda dipolni tashkil qilgan +q va –q zaryadlar kattaliklari teng, lekin yo‘nalishlari qarama-qarshi bo‘lgan F1 va F2 kuchlar ta’sirida bo‘ladi (1-rasm). +q F1 P F2 -q 1-rasm.
(4) bu yerda Pe – dipolning elektr momenti. Bir jinsli bo‘lmagan maydonda dipol zaryadlariga ta’sir qilayotgan kuchlarning kattaligi teng emas. Agar dipol o‘lchamlari kichik bo‘lsa, F1 va F2 kuchlarni kollinear deb hisoblash mumkin (2-rasm). Tashqi maydon, fazoning dipol joylashgan nuqtasida E vektor yo‘nalishiga mos bo‘lgan X yo‘nalish bo‘yicha eng tez o‘zgarayotgan bo‘lsin. X +q F1 E -q F2 2-rasm. Dipolning musbat zaryadi uning manfiy zaryadiga nisbatan X yo‘nalishi bo‘yicha kattalikka siljigandir. Shuning uchun zaryadlar joylashgan nuqtalardagi kuchlanganliklar ga farqlanadi. Shunday qilib, bir jinsli bo‘lmagan elektr maydonda dipolga aylantiruvchi momentdan tashqari kuch ham ta’sir qiladi. Bu kuch ta’sirida dipol kuchliroq maydon tomonga tortilishi ( burchak o‘tkir bo‘lsa) yoki bunday maydondan itarilishi mumkin ( burchak o‘tmas bo‘lsa). Tashqi elektr maydon bo‘lmasa, dielektriklar molekulalarining dipol momentlari nolga teng bo‘ladi, qutbsiz molekulalar uchun yoki fazodagi yo‘nalishlar bo‘yicha ixtiyoriy ravishda taqsimlangan bo‘ladi, qutbli molekulalar uchun. Qutbli dielektrik elektr maydon ta’sirida bo‘lsa, uning molekula dipol momentlari ( ), bu momentlar joylashgan tekislikka yo‘nalgan o‘q atrofida burilishga harakat qiladi. Natijada molekulalarning dipol momentlari maydon kuch chiziqlari yo‘nalishida joylashib qoladi (3-rasm). _ + - _ + - + 3-rasm.
Tashqi elektr maydon ta’sirida dielektriklarning barcha molekulalarini dipollari shunday buriladiki, ularning o‘qlari taxminan maydonning kuch chiziqlari bo‘ylab joylashadi. Natijada dielektrik qutblanadi. Issiqlik harakati tufayli molekulalar batamom oriyentirlana olmaydi. Oriyentirlangan qutblanish darajasi dielektrikning xossalariga, maydon kuchlanganligining kattaligiga va temperaturaga bog‘liq bo‘ladi. Dielektrikning qutblanganlik darajasini belgilash maqsadida qutblanish vektori degan kattalik kiritilgan. Bir birlik hajmdagi barcha molekula dipol momentlarning vektori yig‘indisi qutblanish vektori deyiladi. Agar bir jinsli elektr maydonga qutbsiz dielektrik kiritilgan bo‘lsa, hamma molekulalarning elektr momenti bir xil va ularning hammasi maydon bo‘ylab tartibli joylashib qoladi. Shuning uchun yuqoridagi ta’rifga ko‘ra, qutbsiz dielektriklarning qutblanish vektori (5) ko‘rinishda bo‘ladi; bunda n – bir birlik hajmdagi molekulalar soni. Qutbli dielektriklarda esa hamma molekulalarning dipol momentlari maydon bo‘ylab joylashib qolishi sodir bo‘lmaydi. Issiqlik harakati tufayli ayrim molekulalar elektr momentlarining yo‘nalishi o‘zgarib turishi mumkin. Bunday holda cheksiz kichik hajmdagi elektr momentlarning vektor yig‘indisining bir birlik hajmga keltirilgan (6) qiymati ushbu dielektrikning qutblanish vektori bo‘ladi, n bunda V hajmdagi molekulalar soni. Dielektrikka qo‘yilgan tashqi maydon kuchaytirilsa, u holda yetarlicha katta maydon kuchlanganligida dipollarning buzilishi boshlanishi mumkin. Bu holda elektr zaryadlari erkin bo‘lib qoladi va dielektrik ichida harakatlanib, uning kristall panjarasi buzilishiga olib keladi. Bunday hodisa dielektrikning teshilishi deyiladi. Dielektrikning elektr maydonda qutblanish xususiyatini ko‘rsatuvchi eng muhim harakteristikalaridan biri dielektrik qabulchanligi deyiladi. Bir birlik hajmdagi molekulalarning qutblanib qolish ehtimolligini ifodalaydigan kattalik dielektrik qabul qiluvchanlik koeffitsiyenti deyiladi va harfi bilan belgilanadi. Dielektrik singdiruvchanlik bilan dielektrik qabul qiluvchanlik orasidagi bog‘lanish quyidagicha bo‘ladi: (7) Demak, dielektrik singdiruvchanlik molekulalarning ichki tuzilishi bilan bog‘liq bo‘lgan dielektrik qabul qiluvchanlik orqali aniqlanar ekan. Be yerda har ikki kattalik ham o‘lchamsizdir. Kuchsiz elektr maydonda dielektrikning qutblanish vektori uchun (8) ifoda o‘rinlidir. Lekin kuchli elektr maydonda qutbli dielektriklarning dielektrik qabul qiluvchanligi temperaturaga bog‘liq ekan. Debay bu bog‘lanishni nazariy yo‘l bilan tekshirib, qutbli dielektriklarning dielektrik qabul qiluvchanligi uchun quyidagi ifoda o‘rinli bo‘lishini ko‘rsatib berdi: (9) bunda - bitta molekulaning elektr dipol momenti, - bir birlik hajmdagi molekulalarning soni, - Bolsman doimiysi, - temperaturaning absolyut qiymati. Bu formulaga asosan, qutblanib qolish ehtimolligi ga proporsional ekan (4-rasm). b a 4-rasm. a – qutbsiz molekulalar uchun; b – qutbli molekulalar uchun. Demak, temperatura oshganda molekulalarning issiqlik harakati kuchayib, ularning elektr momentlarining maydon bo‘ylab tartibli joylashishi qiyinlashadi. Dielektrik singdiruvchanlik (7) tenglama orqali dielektrik qabul qiluvchanlik bilan bog‘langan edi. Shuning uchun qutbli dielektriklarning dielektrik singdiruvchanligi ham temperaturaga bog‘liqdir, ya’ni temperatura oshganda dielektrikni dielektrik singdiruvchanligi kamayadi. Dielektrikning elektr maydonida qutblanish xossasini miqdoriy jihatdan harakterlaydigan kattalik nisbiy dielektrik singdiruvchanligi deb ataladi: (10) Ravshanki, o‘lchamsiz kattalikdir. Uning son qiymatlari turli dielektriklar uchun spravochniklarda beriladi. Barcha gazlarning dielektrik singdiruvchanligi birga juda yaqin (1,0001-1,01). Ko‘pchilik qutbsiz suyuq dielektriklarda (2-2,5) orasida yotadi, qattiq dielektriklarda (2,5-8)gacha, qutbli suyuq dielektriklarda (10-81) gacha bo‘ladi. Segnetoelektriklarda ning qiymati juda katta 104 tartibda bo‘ladi, bundan tashqari tashgqi maydonning kuchlanganligi kattaligiga juda bog‘liq bo‘ladi. Vakuum uchun =1. Elektr doimiysining muhitning nisbiy dielektrik singdiruvchanlikga ko‘paytmasi muhitning absolyut dielektrik singdiruvchanligi deb ataladi: (11) Dielektrikdagi elektr maydoni kuchlanganligining uning absolyut dielektrik singdiruvchanligiga ko‘paytmasiga teng bo‘lgan vektor elektr induksiya deb ataladi: (12) Vakuumning elektr induksiyasi: (13) Kuchlanganlikdan farq qilib elektr induksiya barcha dielektriklar uchun o‘zgarmasdir. Elektr induksiya turli dielektriklarning bo‘linish chegaralarida uzilmagani sababli biror berk sirt bilan o‘ralgan zaryadlardan chiquvchi barcha induksiya chiziqlari bu sirtni kesib o‘tadi. Shuning uchun induksiya oqimi uchun Gauss teoremasi bir jinsli bo‘lmagan dielektrik muhit uchun ham o‘z ma’nosini to‘la saqlaydi. Bu teoremaning matematik ifodasi quyidagicha bo‘ladi: (14) Agar erkin zaryadlar yopiq sirt ichida hajm zichligi bilan uzluksiz taqsimlangan bo‘lsa, (14) formula quyidagicha o‘zgaradi: (15) Yuqoridagi (14) va (15) formulalar elektr siljish vektori uchun Gauss teoremasini ifodalaydi. Gauss teoremasining ta’rifi quyidagicha bo‘ladi: elektr siljish vektorining yopiq sirt orqali oqimi shu sirt ichidagi erkin zaryadlarning algebrik yig‘indisiga tengdir. Tashqi maydon bo‘lmaganda spontan (o‘z-o‘zidan) qutblanish qobiliyatiga ega bo‘lgan moddalar bor. Bunday hodisa dastlab segnet tuzida kuzatilgani uchun shu moddalarning barchasini segnetoelektriklar deb ataydilar. Segnetoelektriklar qolgan dielektriklardan bir qator harakterli xossalari bilan farq qiladi: 1. Oddiy dielektriklarda bir necha birlikka, kam hollarda bir necha o‘nga teng bo‘lgan vaqtda, segnetoelektriklarning dielektrik singdiruvchanligi bir necha mingga yetishi mumkin. 2. D ning E ga bog‘lanishi chiziqli emas, demak, dielektrik singdiruvchanligi maydonning kuchlanganligiga bog‘liq bo‘ladi. 3. Maydon o‘zgarganda qutblanish vektorining qiymatlari maydon kuchlanganligining qiymatlaridan kechikib o‘zgaradi. Bu hodisa gisterezis deb ataladi. Agar maydon davriy o‘zgarsa, Pe ning E ga bog‘liqligi 5-rasmda ko‘rsatilgan egri chiziq bilan ifodalanib, bu chiziq gisterezis sirtmog‘i deb aytiladi. Pe Pr E
5-rasm.
Segnetoelektrik xususiyatiga faqat kristall moddalar ega bo‘lib, kristallar simmetriya markaziga ega bo‘lmasligi kerak.
III.3: Elektr maydonida o‘tkazgichlar O‘tkazgichlarda zaryadli zarralar bo‘lib, ular elektr maydoni ta’siri ostida o‘tkazgich ichida siljiy oladi. O‘tkazgichda erkin zaryadlar boriligi tufayli o‘tkazgich ichida elektrostatik maydon bo‘lmaydi. Zaryadlar muvozanatda bo‘lganda o‘tkazgich ichida faqat maydonning kuchlanganligigina emas, balki zaryad ham nolga teng. O‘tkazgichning butun statik zaryadi uning sirtiga to‘planadi. Darhaqiqat, agar o‘tkazgichning ichida zaryad bo‘lsa edi, o‘ holda zaryad yaqinida maydon ham bo‘lar edi. Biroq o‘tkazgich ichida elektrostatik maydon yo‘q. Binobarin, o‘tkazgichda zaryadlar faqat uning sirtiga joylashishi mumkin. Bu xulosa elektr maydonidagi zaryadsiz o‘tkazgichlarga ham, zaryadlangan o‘tkazgichlarga ham tegishlidir. O‘tkazgichlardagi zaryad tashuvchilar juda kichik kuch ta’siri ostida harakat qila oladi. Shuning uchun zaryadlarning muvozanati quyidagi shartlar bajarilgan holdagina kuzatiladi: 1. O‘tkazgich ichidagi barcha nuqtalarda maydon kuchlanganligi nolga teng bo‘lishi zarur. (1) ya’ni, o‘tkazgich ichidagi potensial o‘zgarmas bo‘lishi kerak ( ). 2. Maydon kuchlanganligining o‘tkazgich sirti har bir nuqtasidagi yo‘nalishi sirtga o‘tkazilgan normalga mos bo‘lishi kerak, (2) Demak, zaryadlar muvozanatda bo‘lganda o‘tkazgichning sirti ekvipotensial bo‘ladi. Agar o‘tkazuvchi jismga ma’lum zaryad berilsa, bu zaryad jism bo‘ylab muvozanat sharti saqlanadigan holda taqsimlanadi. Jism hajmiga to‘liq joylash-gan ixtiyoriy yopiq sirtni tasavvur qilaylik. Zaryadlar muvozanatida jism ichidagi har bir nuqtada maydon yo‘q bo‘lganligi uchun sirt orqali o‘tayotgan elektr siljish va vektorining oqimi nolga teng. Ostrogradskiy-Gauss teoremasiga muvofiq sirt ichidagi zaryadlarning algebraik yig‘indisi ham nolga teng bo‘ladi, ya’ni: (3) Z aryadlangan o‘tkazgich sirti yaqinidagi maydon kuchlanganligini aniqlaymiz. Buning uchun o‘tkazgich sirtiga o‘tkazilgan ga teng bo‘lgan kichik silindrsimon sirtni ko‘raylik. Bu silindirsimon sirt asoslaridan biri o‘tkazgichning ichida, ikkinchisi esa tashqarisida joylashgan bo‘lsa (1-rasm) 1-rasm kichik bo‘lgani uchun hisoblash mumkin. O‘tkazgichning sirtida va sirtni yaqiniga va vektorlar sirtga perpendikulyar yo‘nalganlar. Shuning uchun silindrsimon sirtning yondagi sirti orqali elektr siljish vektorining oqimi nolga teng, chunki bu qism o‘tkazgichning ichida yotgan bo‘lib, uning hamma nuqtalarida . O‘tkazgichning tashqarisida unga yaqin joyda maydon kuchlanganligi ning yo‘nalishi o‘tkazgich sirtiga o‘tkazilgan normal bilan mos tushadi. Demak, silindrning tashqariga chiqib turgan yon sirti uchun tashqi asos uchun esa Butun yopiq silindrik sirt orqali elektr siljishini oqimi faqat tashqi asos orqali oqimga teng, ya’ni: (4) Ostrogradskiy-Gauss teoremasi asosida bunday oqim sirtni o‘rab oladigan zaryadlar yig‘indisiga teng, ya’ni: (5) Bu yerda: - o‘tkazgichning sirtining elementida zaryadlarni sirt zichligi. (4), (5) formulalarni o‘ng qismlarini tengligidan, ularni chap tomonlari ham teng bo‘ladilar, ya’ni: (6) yoki (7) va (8) bu yerda - o‘tkazgichni o‘rab turgan muhitning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi. Bir jinsli elektr maydoniga neytral, ya’ni zaryadlanmagan o‘tkazgich, masalan, metall shar joylashtiraylik. Maydon ta’sirida o‘tkazgichning erkin elektronlari maydonga qarshi harakat qila boshlaydi. Natijada shar sirtining chap qismi manfiy zaryadlanadi, elektronlar yetishmagan o‘ng qismi esa musbat zaryadlanadi. (2- rasm) -++++
2-rasm. Bu hodisa elektrostatik induksiya deyiladi. Induksiyalangan zaryadlar o‘tkazgich ichida o‘zining xususiy maydonini hosil qiladi, bu maydonning o‘tkazgichni dastlab kesib o‘tgan tashqi maydonga qarama-qarshi yo‘nalganligi ravshan. Tashqi maydon o‘tkazgich ichida zaryadlarning xususiy maydoni bilan kompensatsiya qilmaguncha o‘tkazgichda zaryadlar qayta taqsimlanaveradi. Shunday bo‘lganda zaryadlarning qayta taqsimlanishi to‘xtaydi va o‘tkazgich ichida maydon nolga teng bo‘lib qoladi. Shunday qilib, elektr maydoniga joylashtirilgan o‘tkazgich ichida maydon bo‘lmaydi va o‘tkazgichning barcha nuqtalarining potensiali bir xil bo‘ladi, ya’ni o‘tkazgich ekvipotensial jism bo‘ladi va o‘tkazgichning sirti ekvipotensial sirt bo‘ladi. Shunday qilib, elektr maydoniga kiritilgan o‘tkazgich, garchi o‘ zaryadlangan bo‘lsa ham, bu maydonni buzadi: o‘tkazgich yaqinida bu maydon ko‘p chiziqlari (shtrix chiziqlari) va ekvipotensial sirtlar (tutash chiziqlar) tasvirlangan. Ravshanki,elektr maydoni faqat yaxlit o‘tkazgichning ichidagina emas, balki o‘tkazgichda bo‘lgan kovaklar ichida ichida ham, masalan,kovak shar ichida ham bo‘lmaydi. O‘tkazgichlarning bu xossasidan elektrostatik himoyada foydalaniladi. Tashqi elektr maydonidan himoya qilinishi kerak bo‘lgan asbobni hamma tomondan o‘tkazgich bilan, ya’ni o‘tkazuvchi g‘ilof (ekran) bilan o‘rash kerak. Ekran sirtida paydo bo‘lgan induksiyalangan zaryadlar ekran ichidagi tashqi maydonni kompensatsiyalaydi. Agar o‘tkazgich zaryadlangan bo‘lsa, u holda unga berilgan zaryadlar kulon itarishish kuchlari ta’sirida iloji boricha katta masofaga uzoqlashadi. O‘tkazgich ichida esa erkin zaryadlar bo‘lmaydi. O‘tkazgichning do‘ng joylari: qirralari, uchlari va shunga o‘xshash joylarida zaryad zich joylashadi. Bunday qismlar yaqinida zaryadlangan o‘tkazgich maydonining kuchlanganligi eng katta bo‘ladi. O‘tkazgichning sirti ekvipotensial sirt bo‘lgani uchun zaryadlangan o‘tkazgichni potensial bilan harakterlash mumkin. O‘tkazgichning zaryadi ortgan sari uning potensiali ham ortadi. Zaryad kattalikka ortganda potensial kattalikka ortadi, biroq zaryad ortishining potensial ortishiga bo‘lgan nisbati doimiy qoladi, ya’ni: (9) bu yerda - zaryad; - o‘tkazgichning potensiali; S- kattalik o‘tkazgichning elektr sig‘imi deyiladi. O‘tkazgichning elektr sig‘imi uning o‘lchamlari va shakliga bog‘liq bo‘lgan muhim elektr kattalikdir. Biroq shuni ta’kidlash kerakki, bunday deyish faqat yagonalangan o‘tkazgichlar uchungina o‘rinli bo‘ladi. Agar o‘tkazgich yaqinida boshqa jismlar turgan bo‘lsa, ularning zaryadlarining maydoni potensialni o‘zgartiradi, binobarin, bunda o‘tkazgichning sig‘imi ham o‘zgaradi. Shunday qilib, (9) formulaga muvofiq yakkalangan o‘tkazgichning elektr sig‘imi son jihatdan shu o‘tkazgichning potensialini bir birlikka o‘zgartiruvchi zaryadga teng. Elektr sig‘imining birligi Farada shunday yakkalangan o‘tkazgichning sig‘imiki, bunday o‘tkazgich 1 zaryad 1 potensial beradi. Radiusi ga teng bo‘lgan zaryadlangan sharning potensialini hisoblaylik. Sharning potensiali quyidagiga teng. (10) Agar (9) formulani (10) bilan solishtirsak, radiusi ga teng bo‘lgan va nisbiy dielektrik singdiruvchanligi ga teng bo‘lgan bir jinsli cheksiz dielektrikka botirilgan yakkalangan sharning elektr sig‘imi (11) ga teng ekanligini topamiz. Amalda esa bir biridan dielektriklar bilan ajratilgan, miqdor jihatdan teng, qarama-qarshi ishorali zaryadlar bilan zaryadlangan ikkita o‘tkazgichlar sistemasi o‘zaro elektr sig‘im yordamida katta elektr sig‘imlarini hosil qiladi. Agar zaryadlangan ikkita o‘tkazkichlar orasidagi potensiallar ayirmasi va ularda zaryadlarning qiymati bo‘lsa, u paytda o‘zaro elektr sig‘imi quyidagiga teng bo‘ladi: (12) O‘zaro elektr sig‘imi o‘tkazgichlarning shakliga, geometrik o‘lchamiga o‘zaro joylanishiga va muhitning dielektrik xususiyatiga bog‘liq. O‘tkazgichlarning o‘zaro elektr sig‘imi asosida elektrotexnika va radiotexnikada keng qo‘llaniladigan kondensatorlar deb ataluvchi qurilmalar yasalgan. Kondensator o‘ziga berilgan zaryadni to‘plovchi va uzoq vaqt saqlovchi qurilmadir. Kondensatorlarni hosil qilgan o‘tkazgichlarga kondensatorning qoplanmalari deyiladi. Kondensatorlar ichida eng ko‘p tarqalgani bir-biridan dielektrik bilan ajratilgan ikki parallel plastinkadan tuzilgan yassi kondensatordir (3-rasm) +++++++++++++++++ 3-rasm
Kondensatorning sig‘imi quyidagiga teng: (13) bu yerda - qoplamalarning har biridagi zaryad; - plastinkalar orasidagi potensiallar ayirmasi. (14) bu yerda (15) (15) formulani va dielektrikning borligini nazarga olsak, u paytda: (16) Oxirgi ifodani ekanligini hisobga olgan holda (13) formulaga qo‘ysak, yassi kondensator uchun quyidagi formulani hosil qilamiz: (17) bu yerda - kondensator qoplamalarining yuzi; - kondensator qoplamalari orasidagi masofa; -qoplamalar orasidagi moddaning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi. Bu formuladan yassi kondensator qoplamalarining yuzi va bu qoplamalarni ajratib turuvchi muhitning dielektrik singdiruvchanligi qancha katta bo‘lsa va qoplamalar orasida masofa qancha kichik bo‘lsa, yassi kondensatorning sig‘imi shuncha katta bo‘ladi. Sferik kondensator ikkita va konsentrik sferalardan tashkil topgan (4-rasm). A 4-rasm
(18) (13) formulada ni o‘rniga (18) formulani qo‘ysak, o‘ paytda sferik kondensatorning elektr sig‘imi quyidagiga teng bo‘ladi: (19) bu yerda sferaning radiusi; sferaning radiusi. Silindrik kondensator biri ikkinchini ichiga qo‘yilgan ikkita ichlari bo‘sh koaksial metall silindrlardan tashkil topgan (5-rasm).
5-rasm. Agar qoplamalarda zaryadlar va ga teng va silindrning balanligi va bo‘lsa, u paytda qoplamalar orasidagi potensiallar ayirmasi kuyidagiga teng bo‘ladi: (20) bu yerda - zaryadning chiziqli zichligi. (13) formulada o‘rniga uni qiymatini, ya’ni (20) formulani qo‘ysak, silindrik kondensatorni elektr sig‘imini formulasini hosil qilamiz: (21) Kondensator aloqa texnikasi, radiotexnika, elektrotexnikada ko‘p ishlatiladi. Ular o‘zlarining vazifalariga qarab, o‘zgarmas sig‘imli kondensatorlar va o‘zgaruvchan sig‘imli kondensatorlarga bo‘linadilar. Har bir kondensator sig‘imdan tashqari chegaraviy kuchlanish max bilan harakterlanib, bu kuchlanish kondensatorning qoplamalarining teshilishi xavfidan qo‘rqmay beriladigan kuchlanishdan iboratdir. Agar berilgan kuchlanish shu kuchlanishdan katta bo‘lsa, ya’ni > max, qoplamalar o‘rtasidan uchkun o‘tadi va dielektrik buzilib, kondensator ishdan chiqadi. Kerakli elektr sig‘imini hosil qilish uchun, bir necha kondensatorlar bir-biriga ulanadi, ya’ni kondensatorlar batareyasi hosil qilinadi. Barcha ulanishlarni parallel va ketma-ket ulanishlarga bo‘lish mumkin. Kondensatorlarni parallel ulash sxemasi 6-rasmda ko‘rsatilgan.
6-rasm Bunda kondensator qoplamalarining potensiallar ayirmasi bir-biriga teng bo‘ladi va kondensatorlarni zaryadlari: (22) (23) (24) Kondensatorlar batareyasini zaryadi quyidagiga teng bo‘ladi: (25) boshqa tomondan: (26) bu yerda S- batareyaning elektr sig‘imi. Shuning uchun: (27) yoki (28) Parallel ulangan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi har bir aholida kondensatorlar elektr sig‘imlarining algebraik yig‘indisiga teng. Agar parallel ulangan kondensatorlarning elektr sig‘imlari bir xil va teng bo‘lsa, u paytda batareyaning elektr sig‘imi quyidagiga teng: (29) Kondensatorlarning ketma-ket ulashi 7-rasmda ko‘rsatilgan 7-rasm Bunda kondensator qoplamalarida zaryadlar bir xil bo‘ladi: (30) Bunda ketma-ket ulangan kondensatorlar batareyasining potensial ayirmasi: (31) bu yerda S- batareyaning elektr sig‘imi va ayrim kondensator qoplamalaridagi potensial ayirmasi quyidagicha bo‘ladi: (32) (33) (34) Kondensatorlar batareyasining uchlaridagi potensiallar ayirmasi quyidagiga teng: (35) bundan (36) binobarin, (37) Agar ketma-ket ulangan kondensatorlar batareyasini elektr sig‘imlari bir xil va ga teng bo‘lsa, u paytda batareyaning elektr sig‘imi: (38) Ketma-ket ulangan ta bir xil kondensatorlardan tashkil topgan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi bitta kondensatorning elektr sig‘imidan marta kichik bo‘lar ekan. (37) formuladan ko‘rinadiki, ketma-ket ulangan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi ulangan elektr sig‘imlarining eng kichigidan ham kichik bo‘ladi. Kondensatorlar radiotexnika va elektrotexnikaning asosiy elementlaridan biridir. Kondensatorlar integral va differensial elektr sxemalarda keng ishlatiladi. Shuningdek, kondensatorlar o‘zgaruvchan tokni o‘zgarmas tokka aylantirishda, tebranish konturida, zaryadli zarralarning harakat trayektoriyasini o‘zgartirishda va boshqa maqsadlarda keng qo‘llaniladi. Foydalanilgan adabiyotlar I.V.Savelev. Umumiy fizika kursi. R.I.Grabovskiy. Fizika kukrsi. Ismoilov M., Habibullayev P., Xaliulin M. Fizika kursi. Abdullayev G. Fizika. Savelev I.V. «Umumiy fizika kursi» Savelev I.V. «Umumiy fizika kursi» Rasulmuhamedov A.G, Kamolov J., Izbosarov B.F. «Umumiy fizika kursi» Nazarov O‘.Q. Umumiy fizika kursi. 9. Sivuxin D.V. “Umumiy fizika kursi”. 10. www.ziyonet.uz Xulosa Texnika va amaliyotda dielektriklar eng ahamiyatli materiallardan biri bo‘lib, ulardan elektr mashina va transformator chulg‘amlarini, kabel va simlarni qoplash uchun va umuman elektr izolyatsion material sifatida foydalaniladi. Dielektrik sifatida chinni, kauchuk va mineral yog‘lar singari anorganik moddalardan, shuningdek, ba’zi organik moddalardan keng foydalaniladi. Yuksak texnologik talablarga javob beradigan yangi dielektriklarning ixtiro etilishi va ulardan samarali foydalanish katta ilmiy-texnikaviy ahamiyatga ega. Masalan, yangi dielektrik materiallarning yaratilishi sinxron generatorlar kuchlanishini ko‘tarishi bilan elektr energiyasini uzoq masofalarga uzatishda transformatorlardan foydalanmaslik imkonini berdi. Yüklə 135,56 Kb. Dostları ilə paylaş:
|