|
§ 7.2. Elektr hodisalar
Bunda tabiatdagi to„rtta fundamental ta‟sirlardan biri elektromagnitizmni
ko„rib chiqamiz. Og„irlik kuchidan boshlab hamma kuchlar elektromagnit
kuchlardan kichikdir. Cho„zilish, siljish va boshqa kuchlar tabiati elektromagnit
kuchlardan iboratdir. Elektr va magnit kuchlar ham kimyoviy kuchlar ham
elektromagnit xarakterga ega. Yorug„lik va boshqa nurlanishlar ham
elektromagnit xarakterga ega. Optikadagi nur ham elektromagnit kuchlar
filialidir. Elektromagnit hodisalarning asosiy qonunlari 19 asrning 50 yillarida
ochildi. Bu ishlarning kulminatsiyasi Maksvell tenglamalaridir. Bu tenglama
bizning hayotda juda katta ahamiyatga egadir. Og„irlik kuchidan tashqari yana
ikkita fundamental kuchlar, yadro kuchlari ham bor, lekin uni biz kundalik
hayotda sezmaymiz. Bu va keyingi boblarda elektr hodisalar va materiyaning
elektr xossalari haqida so„z yuritamiz.
1.
Elektr zaryadi va uning saqlanish qonuni. Elektr bilan birinchi tanishuv
chaqmoq hodisasidan boshlanadi. Greklar sun‟iy statistik elektr maydonini
ochdi. Ishqalanish natijasida elektrlanish, qalin gilamda yurgandan so„ng
metallga tegkanda iskra chiqishi. Faqat 20 asrda biz buning asosini atom
tarkibidagi proton va elektronlar sababchi ekani aniqlandi. Materiya haqidagi
tasavvurlar 1-bo„limda aytib o„tilgan edi. Atom yadro va uning tarkibida musbat
proton va neytral neytrondan hamda uning atrofida aylanuvchi manfiy
elektronlardan tashkil topgan. Elektr zaryadi
Hamma tanish elementar zarrachalar shu elementar zaryadga karrali
zaryadga egadir. Elektr zaryadining ikki ishorali bo„lishi ularning tortishi va
itarishida namoyon bo„ladi.
Faqat gravitatsion ta‟sirda tortish kuchlari mavjud. Bir xil ishorali elektr
zaryadlari o„zaro tortadi, har xillari esa o„zaro itaradi. Yadroda zarrachalarni
yadro kuchlari ushlab turadi, unda bu kuchlar zaryad ishorasidan bog„liq emas,
227
odatda makroskopik jism neytral holda bo„ladi. Lekin kam miqdordagi moddada
ham shu darajada molekulalar ko„pki, unda atom va molekuladan elektron
chiqib ketib zaryadlangan ionlar hosil bo„ladi. Ko„p hollarda elektronning bir
moddadan ikkinchisiga o„tishi sababli birida elektronlar soni ortib ketadi
(manfiy) boshqasida elektronlar soni kamayadi (musbat) zaryadlanadi. Bundan
tashqari ko„pchilik neytral molekulada musbat va manfiy zaryadlar og„irlik
markazlari mavjud. Ular ustma-ust tashmasligi mumkin (rasm 7.2).
7.2-rasm.
Bu holda bu molekulalar boshqa qutblangan molekulalar bilan
ta‟sirlashishi mumkin. Hozirgi zamon fizikasining asosiy yo„nalishlardan biri
saqlanish qonunlaridir. Biz mexanikada energiyaning, massaning, impuls
momentining saqlanish qonunlarini ko„rib chiqdik.
Elektr zaryadining saqlanish qonuni fanning asosiy sifat tomonlaridan
biridir. Yopiq sistemada elektr zaryadlar yig„indisi o„zgarmas qoladi. Bu
fundamental qonunlardan biridir. Bu holda zaryad ham doimiy qoladi. Neytron
uchta zarrachaga emirilib o„tadi. (yuqorida reaksiya sxemasi yozilgan).
Bu reaksiya bir necha minut davomida yuz beradi. Yadroda esa o„zgarish
bo„lmasligi mumkin. Neytron yadroda bo„linganda yadroda bitta proton va
228
neytrondan katta bo„lgan yadro paydo bo„ladi. Bu betta emirilishdir. Natijada
elektron va antineytrino chiqib ketadi. Bu reaksiya bir qancha saqlanish
qonunlarini qanoatlantirishi zarur. Bular ichida energiya, impuls va
zaryadlarning saqlanish qonunlari. Bular ichida zaryadlarning saqlanish qonuni,
yuqoridagi reaksiyada, zaryadlar +1, -1,0 yakunda neytron neytral zaryadda
qoladi.
Ikkinchi misol proton va antiprotonning qo„shilishi natijasida pionlar hosil
bo„ladi. Boshlang„ich nol zaryad saqlanadi. (rasm 7.3). 4 ta musbat va 4 ta
manfiy zaryad pion hosil qiladi.
7.3-rasm. Pufakli kamera , qo`zg`almas protonga nisbatan antiproton izi
tasviri(belgilangan),bu holda ular o`zaro tasirlashib xuddi pionlar kabi sof
energiyani hosil qiladi. Kamera kuchli magnit maydonida bo`lib zaryadlangan
zarralar traektoriyasini teskari tomonga og`diradi. Ammo piondan so`ng myuon
va neytron hosil bo`ladi va ularning izi qolmaydi.
Demak, har qanday holda yakuniy yig„indi zaryad saqlanadi.
229
2.
Kulon qonuni. Zaryadlangan sistemalarga ta‟sir etuvchi kuch Kulon
qonunidan aniqlanadi. Superpozitsiya prinsipiga binoan vektorlarni qo„shish
qoidasini aniqlash kerak va teng ta‟sir etuvchi kuch aniqlanadi.
(7.11)
ya‟ni, ikkita zaryad orasidagi ta‟sir etuvchi kuch zaryadlar ko„paytmasiga
to„g„ri proporsional, ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proporsionaldir.
Bu yerda K – proporsionallik koeffitsienti. Nyuton uchinchi qonuniga binoan
zaryadlar kuchi bir xil va qarama-qarshi yo„nalgandir.
Bu erda
⁄
Bu 2 ta zaryad vakuumda ta‟sir etuvchi kuchni ko„rsatadi. 7.3 rasmda
pufakli kamerada antiprotonning izlari ko„rsatilgan. Kamera kuchli magnit
maydoniga joylashtirilgan va unda zaryadlangan zarrachalar turli tomonga
og„adi. Keyinchalik pionlardan biri myuonga va neytrinoga aylanadi.
0.1 nm
gacha yaqinlashgan elektron va proton orasidagi kuchni
hisoblaymiz.
Bu ancha kichik ko„rinadi, lekin amalda bu ancha katta hisoblanadi.
Miozin va aktina molekulalari orasidagi ta‟sir kuchi
ga teng.
Misol 7.1. proton va elektron orasidagi elektr ta‟sir kuchi ular orasidagi
gravitatsion ta‟sirdan qanchaga katta?
Tenglamada elektron massasi
, proton massasi
. U holda
Shunday qilib bularning farqi
marta ekan. Elektr kuchlariga
qaraganda gravitatsion kuchlarni hisobga olmasa ham bo„ladi, faqat jism neytral
230
bo„lgan holdagina gravitatsion kuchlarni e‟tiborga olsa bo„ladi. Odatda Kulon
qonuni umumiy holda
(7.12) ko„rinishda yoziladi.
Bunda
⁄
elektr doimiysi.
Ikkitadan ko„p bo„lgan zaryad qatnashayotgan holda superpozitsiya qo„llaniladi.
U holda kuch
ga teng bo„ladi.
J. Newman, Physics of the Life Sciences, DOI: 10.1007/978-0-387-77259-2_9, © Springer
Science+Business Media, LLC 2008,
pp. 357-359
Do'stlaringiz bilan baham: |
