Электростатикалық өрістегі өткізгіштер. Конденсаторлар.

Өткізгіштегі заряд тасушылары қандай да болмасын аз күштің әсерінен қозғала алады. Сондықтан, өткізгіштегі зарядтардың тепе-теңдігін қамтамасыз ету үшін мына екі шарт орындалу қажет:

1. Өткізгіштің ішіндегі кез-келген нүктеде өріс кернеулігі нөлге тең болуы тиіс

 

Eі = 0.

2. Өткізгіш бетіндегі өріс кернеулігі әр нүктеде бетке жүргізілген нормаль бойымен бағытталуы тиіс

v r

Eбет = En.

Демек, зарядтардың тепе-теңдігі жағдайында өткізгіштің беті эквипотенциалды болып табылады, ал өткізгішке келтірілген заряд оның беті бойынша кейбір  тығыздықпен таралады.

Өткізгіштің маңайындағы вакуумдегі электр өрісінің кернеулігі:

E = .

 0

Зарядталмаған өткізгішті электр өрісіне еңгізгенде заряд тасушылары

r

қозғала бастайды: оң таңбалы тасушылар E векторымен бағыттас қозғалса,

теріс таңбалы тасушылар – кері бағытта қозғалады. Соның нәтижесінде

өткізгіштің ұштарында, индукцияланған заряд деп аталатын, таңбалары қарама-қарсы зарядтар пайда болады. Бұл процесс өткізгіштегі зарядтар тепе- теңдігінің (1,2) шарттары орындалғанда ғана тоқтайды.Сыртқы электростатикалық өрістегі өткізгіш зарядтарының қайта таралуы электростатикалық индукция құбылысы деп аталады.

Оқшауланған өткізгіштің потенциалы оның зарядына пропорционал:

q = C.

Потенциал мен заряд арасындағы C пропорционалдық коэффициенттін өткізгіштің электр сыйымдылығы деп атайды. Сыйымдылық сан жағынан өткізгіштің потенциалын бір өлшемге арттыру үшін өткізгішке берілетін зарядқа тең:

.

C = q



Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі - фарад (Ф): 1Кл заряд берілгенде потенциалын 1 В-қа өзгертетін оқшауланған өткізгіштің сыйымдылығы 1Ф-қа тең деп алынады.

Өткізгіштің сыйымдылығы оның өлшемдері мен пішініне тәуелді. Мысалы, радиусы R шар тәрізді өткізгіштің сыйымдылығы:

C = q q

4  0 R

= 4  0 R.

Өлшемдері шамалы және қоршаған денелермен салыстырғанда потенциалы азғантай болғанымен, өздерінде едәуір зарядты жинақтай алатын құрылғыны конденсатор деп атайды. Конденсатор бірінен-бірі диэлектрик қабатымен бөлінген қос өткізгіштен (астарлардан) тұрады. Өріс конденсатордың ішінде ғана жинақталады, ал кернеулік сызықтары оның бір астарларынан басталып екіншісінде аяқталады.

Конденсатордың сыйымдылығын мына өрнектің көмегімен анықтайды:

C = q,

 1 -  2

мұндағы q – астарлардың біреуіндегі заряд,  1-  2

арасындағы потенциалдар айырмасы.

- конденсатор астарларының

Вакуумді конденсатордың сыйымдылығы

C 0, ал астарлары арасындағы

кеңістік біртекті диэлектрикпен толтырылған сол конденсатордың сыйымдылығы C болсын. Сонда

С = 

С 0

қатынасын диэлектриктің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі деп атайды.