Негізінде қандай себептермен электр зарылары кондуктордың ұзындалған аймағында накополяндайды

Кондуктордың сүйір бөліктерінде жинақтаушы зарядтар туралы ұғым электростатиканың бірнеше негізгі принциптері арқылы түсіндіріледі. Мына толығырақ түсіндіру:

1. Электр өрісінің күштілігі мен қимыл радиусының арасындағы байланыс

Кондуктордың бетінде электр өрісінің сызықтары бетке перпендикуляр болуы керек. Бұл демек, кондуктордың бетіндегі әрбір нүктеде электр өрісінің күштілігі 

E қимыл радиусына 

R кері пропорционал. Математикалық түрде, бұл мынадай формуламен білдірілетіні мүмкін:

E∝ 1/R

Сүйір бөліктерде қимыл радиусы 

R кіші, сондықтан электр өрісінің күштілігі 

E үлкен. Сол сияқты, таза немесе жұлады бөліктерде қимыл радиусы 

R үлкен, ал электр өрісінің күштілігі E кіші.

2. Зарядтың тығыздығы мен электр өрісінің күштілігі арасындағы байланыс

Гаусстың заңы бойынша, кондуктордың бетіндегі зарядтың тығыздығы σ электр өрісінің күштілігіне 

E:σ∝E

Сүйір бөліктерде электр өрісінің күштілігі үлкен болғандықтан, осы аймақтарда зарядтың тығыздығы да жоғары. Бұл, сүйір бөліктерде көбірек зарядтар жинақталады дегенді білдіреді.

3. Потенциал энергиясының минимизациясы

Кондуктордың ішіндегі электр өрісі нөлге тең, сондықтан кондуктордың бетіндегі потенциал тұрақты. Бұл ағындағы ретте зарядтар кондуктордың бетінде системаның жалпы потенциал энергиясын минимизирулау үшін өзара қайта таратылады. Сүйір бөліктерде зарядтар қатты электр өрісінің таасымен басқа зарядтарды қыстап, системаның потенциал энергиясын азайту үшін концентраттауға ұмтылады.

4. Электр өрісінің сызықтарының таралуы

Кондуктордың бетінде электр өрісінің сызықтары бетке перпендикуляр болуы керек. Сүйір бөліктерде, қимыл радиусы кіші болғандықтан, электр өрісінің сызықтары жиынтық болып, бұл зарядтарды жинақтауды жақсартады. Осымен қатар, таза немесе жұлады бөліктерде электр өрісінің сызықтары жайылған, сонымен қатар зарядтың тығыздығы төмен.

5. Пррактикалық мысал: Корона жылдызу

Корона жылдызу - сүйір бөліктерде зарядтардың жинақтауының типтік мысалы. Кондуктордың сүйір бөлігі ептілік зарядтарды жинақтасқанда, электр өрісінің күштілігі өте жоғары болып, айналысқа қарай қоңырау молекулаларын ионизациялауға жеткілейді, корона жылдызу немесе жарық жылдызу пайда болады. Бұл өзгерістер жоғары напрямдагы электр жолдарында, молния көтерілерінде және басқа схождісінде кездеседі.

Қорытынды

Зарядтар кондуктордың сүйір бөліктерінде жинақтауының себептері:

• Электр өрісінің күштілігі қимыл радиусына кері пропорционал: Сүйір бөліктерде қимыл радиусы кіші, электр өрісінің күштілігі үлкен.

• Зарядтың тығыздығы электр өрісінің күштілігіне пропорционал: Электр өрісінің күштілігі үлкен аймақтарда зарядтың тығыздығы үлкен.

• Потенциал энергиясының минимизациясы: Зарядтар системаға түбірлік потенциал энергиясын минимизирулау үшін сүйір бөліктерде концентраттауға ұмтылады.

• Электр өрісінің сызықтарының таралуы: Сүйір бөліктерде электр өрісінің сызықтары жиынтық болып, зарядтарды жинақтауды жақсартады.

• Бұл принциптер бірге іске асады, олар кондуктордың сүйір бөліктерінде зарядтарды жинақтауына және көрінетін ұғымды шығарады.