რატომ იკუმშება დარტყმა კონდუქტორის დახვეწილ რეგიონში

დარწმუნების ფენომენი დარწმუნების კონცენტრაცია კონდუქტორის ბრუნდილებში შეიძლება განმარტოს ელექტროსტატიკის რამდენიმე ფუნდამენტური პრინციპით. აქ არის დეტალური განმარტება:

1. ელექტრული ველის ძალისა და კურვატურის რადიუსის ურთიერთდამოკიდებულება

კონდუქტორის ზედაპირზე ელექტრული ველის ხაზები უნდა იყვნენ პერპენდიკულარული ზედაპირის მიმართ. ეს ნიშნავს, რომ კონდუქტორის ზედაპირის ნებისმიერ წერტილზე ელექტრული ველის ძალა E ინვერსულად არის პროპორციული კურვატურის რადიუსს R-ს. მათემატიკურად ეს შეიძლება გამოსახვად იყოს როგორც:

E ∝ 1/R

E ∝ 1/R

ბრუნდილებში კურვატურის რადიუსი R პატარაა, ასე რომ, ელექტრული ველის ძალა E დიდია. შებრუნებით, ბრტყელ ან სწორ რეგიონებში კურვატურის რადიუსი R დიდია და ელექტრული ველის ძალა E პატარაა.

2. დარწმუნების სიმკვრივესა და ელექტრული ველის ძალის ურთიერთდამოკიდებულება

გაუსის კანონის მიხედვით, კონდუქტორის ზედაპირზე დარწმუნების სიმკვრივე σ დირექტულად არის პროპორციული ელექტრული ველის ძალას E-ს: σ ∝ E

σ ∝ E

რადგან ბრუნდილებში ელექტრული ველის ძალა დიდია, ამ რეგიონებში დარწმუნების სიმკვრივეც მაღალია. ეს ნიშნავს, რომ ბრუნდილებში უფრო ბევრი დარწმუნება აკუმულია.

3. პოტენციური ენერგიის მინიმიზაცია

კონდუქტორის შიგნით ელექტრული ველი ნულია, ასე რომ, კონდუქტორის ზედაპირზე პოტენციალი ერთნაირია. ამ სტატუსის მისაღებად, დარწმუნება ახლანდება კონდუქტორის ზედაპირზე, რათა შეიცილოს სისტემის საერთო პოტენციური ენერგია. ბრუნდილებში დარწმუნება ტენდირდება კონცენტრაციას, რადგან ამ რეგიონებში ძლიერი ელექტრული ველი ეფექტურად არაერთმანქონავებს სხვა დარწმუნებას, შესაბამისად შემცირებს სისტემის პოტენციურ ენერგიას.

4. ელექტრული ველის ხაზების დისტრიბუცია

კონდუქტორის ზედაპირზე ელექტრული ველის ხაზები უნდა იყვნენ პერპენდიკულარული ზედაპირის მიმართ. ბრუნდილებში, სადაც კურვატურის რადიუსი პატარაა, ელექტრული ველის ხაზები უფრო კონცენტრირებულია, რაც დარწმუნების აკუმულაციას უფრო შესაძლებელი ხდის. შებრუნებით, ბრტყელ ან სწორ რეგიონებში ელექტრული ველის ხაზები უფრო გავრცელებულია, რითაც შეიცილება დარწმუნების სიმკვრივე.

5. პრაქტიკული მაგალითი: კორონა დისჩარჯა

კორონა დისჩარჯა არის ტიპიური მაგალითი დარწმუნების აკუმულაციის ბრუნდილებში. როდესაც კონდუქტორის ბრუნდილებში აკუმულია საკმარისი დარწმუნება, ელექტრული ველის ძალა ძალიან დიდი ხდება, საკმარისი იონიზაციისთვის გარშემო ჰაერის მოლეკულების მიმართ, რაც კორონა დისჩარჯას ან სპარკის დისჩარჯას იწვევს. ეს ფენომენი ხშირად ხდება დიდი დარწმუნების ტრანსპორტირების ხაზებზე, ქარიშხლის ანტენებზე და სხვა მსგავს დევისებზე.

შეჯამება

დარწმუნების აკუმულაციის მიზეზები კონდუქტორის ბრუნდილებში შედგება შემდეგისაგან:

• ელექტრული ველის ძალა ინვერსულად არის პროპორციული კურვატურის რადიუსს: ბრუნდილებში კურვატურის რადიუსი პატარაა და ელექტრული ველის ძალა დიდია.

• დარწმუნების სიმკვრივე დირექტულად არის პროპორციული ელექტრული ველის ძალას: დიდი ელექტრული ველის ძალის რეგიონებში დარწმუნების სიმკვრივე დიდია.

• პოტენციური ენერგიის მინიმიზაცია: დარწმუნება ტენდირდება კონცენტრაციას ბრუნდილებში, რათა შეიცილოს სისტემის საერთო პოტენციური ენერგია.

• ელექტრული ველის ხაზების დისტრიბუცია: ელექტრული ველის ხაზები უფრო კონცენტრირებულია ბრუნდილებში, რაც დარწმუნების აკუმულაციას იწვევს.

• ეს პრინციპები ერთად მუშაობენ და იწვევენ დარწმუნების აკუმულაციას კონდუქტორის ბრუნდილებში, რითაც იწვევს დაკავშირებულ ფენომენს.