Elektrostatik maydon.. Электростатика. Электр зарядининг сақланиш қонуни

2. Кулон қонуни. Электр майдони. Майдон кучланганлиги. Нуқтавий заряд майдонининг кучланганлиги
Кузатишларни кўрсатишича, бир хил ишорали зарядланган жисмлар бир-бирини итаради, карама-қарши ишорали зарядланган жисмлар эса ўзаро тортишишади. Агар битта нуқтада якка заряд жойлашган бўлса ва қаралаётган масалада унинг ўлчамларини эътиборга олмаслик мумкин бўлса, уни нуқтавий заряд деб аталади. Нуқтавий зарядлар деб аталувчи зарядларнинг ўзаро таъсир кучи катталигини 1785 йилда француз физиги Шарлп Кулон уз тажрибалари асосида аниқлади:
Вакуумдаги икки нуқтавий электр заряднинг ўзаро таъсир кучихар бир заряд катталиклари купайтмасига тўғри ва зарядлар орасидаги масофанинг квадратига тескари пропорционалдир, яъни
(9.2)
бу ерда  - пропорционаллик коэффициенти бўлиб, у СИ системасида қуйидагига тенг бўлади:

бу ерда ₀=8,85 10^-12 Кл²/Нм²=8,85 ^. 10^-12 Ф/м. Электр доимийси деб аталади.
Агар зарядларнинг ўзаро таъсири бир жинсли ва изотроп муҳитда бўлса, Кулон қонунининг кўриниши қуйидагича бўлади:
(9.3)
бу ерда  - бирликсиз катталик бўлиб, муҳитнинг диэлектрик сингдирувчанлиги деб юритилади.
Кулон қонунининг вектор кўриниши қуйидагича бўлади:
(9.4)
бу ерда - заряд томонидан зарядга таъсир йўналишини кўрсатилади, - дан га ўтказилган радиус вектор, = .
Агар зарядлар ишораси бир хил бўлса, зарядларга таъсир қилувчи кучлар қарама-қарши томонга йўналган бўлади.
Агар зарядлар ҳар хил ишорали бўлса, зарядларга таъсир этувчи кучлар бир- бирига томон йўналган бўлади.
Дж.Р.Захориас деган физик “Science” журналида (8 март 1957 й) қуйидагича ёзади: “....Кулон қонуни. Бир хил зарядлар итаришади, ҳар хил зарядлар бир-бирини улар ўртасидаги масофанинг квадратига тескари бўлган куч билан таъсирлашади...... атом ва молекуляр физиканинг барча ҳодисаларида, барча қаттиқ жисмлар ва суюқликларда, бизнинг атроф муҳит билан ўзаро муносабатимизни аниқлаб берди: ишқаланиш кучи, шамол кучи, кимёвий боғланиш, магнетизм, бутун фабрика ва заводларни ҳаракатга келтирувчи кучлар – бу ҳаммаси Кулон қонунининг кўринишидир”.
Кулон қонунига асосан, бир-биридан маълум масофада турган зарядлар фазо орқали ўзаро таъсирлашади. Электр заряд атрофидаги электр кучлар таъсири сезиладиган фазо сохаси бу заряднинг электр майдони деб аталади.
Электр майдоннинг хусусиятларини ўрганиш учун “синов заряди” тушунчаси киритилади. “Синов зарядининг” миқдори мумкин қадар кичик бўлиши керак, чунки у ўз майдони билан текширилаётган майдоннинг хусусиятларини ўзгартира олмасин. Заряд + га нисбатан ҳолати радиус - вектор билан аниқланган нуқтага синов заряди (+ _c) жойлаштирайлик (9.1-расм).
Бу зарядга қуйидагича Кулон кучи таъсир қилганини топамиз.


(9.5)
нисбат бирлик мусбат зарядга таъсир килувчи кучни характерлайди, бу куч синаш заряди катталигига боғлиқ бўлмайди. Шунинг учун бу нисбатни электр майдонини белгиловчи катталик сифатида қабул қилиб, билан белгилаймиз
(9.6)
(9.6) муносабатдаги вектор катталик электр майдоннинг кучланганлиги деб аталади.
Демак, электр майдоннинг ихтиёрий нуқтасидаги майдон кучланганлиги деганда шу нуқтага олиб кирилган бирлик зарядга таъсир этувчи куч билан характерланувчи физик катталик тушунилади.


Электр майдон кучланганлиги вектор катталик бўлиб, унинг йўналиши майдоннинг текширилаётган нуқтасига олиб кирилган бирлик мусбат зарядга таъсир этувчи кучнинг йўналиши билан аниқланади (9.1-расм). Агар заряд мусбат бўлса, йўналиши майдоннинг текширилаётган нуқтасини бирлаштирувчи тўғри чизиқ бўйлаб заряддан ташқарига ёки манфий бўлганда, заряд томонга йўналган бўлади.
СИ да электр майдон кучланганлигининг бирлиги нпютон таксим кулон (Н/Кл) ёки волпт таксим метр (В/м) деб қабул қилинган.
Электр майдонни график усулда тасвирлаш учун кучланганлик чизиқлари катталиги киритилади. Кучланганлик чизиқларини қуйидаги икки шартга асосланиб утказилади:
Кучланганлик чизигининг ихтиёрий нуқтасига утказилган уринма электр майдоннинг шу нуқтадаги кучланганлик векторининг йўналиши билан мос тушиши керак.
Чизиқлар зичлигини танлашда чизиқларга перпендикуляр жойлашган бирлик юзадан ўтаётган чизиқлар сони векторнинг сон қийматига тенг бўлиши керак.
Электр майдон куч чизиқларининг боши ва охири мавжуд бўлиб, улар мусбат заряддан бошланиб манфий зарядда тугайди.


4-расм.
Агар электр майдонининг хамма нуқталарида кучланганлик бир хил бўлса, электр майдони бир жинсли дейилади.
9.2 а ва б расмларда мусбат ва манфий нуқтавий зарядларнинг электр майдони тасвирланган. Нуқтавий зарядларнинг кучланганлик чизиқлари радиал тўғри чизиқлардан иборат бўлиб мусбат заряд сиртидан бошланиб манфий заряд сиртида тугайди ёки мусбат заряддан чикиб чексизликкача ёйилиб кетади.