Elektr siljish vektori va elektrostatik maydon induksiya vektoriga doir virtual masala

O‘rtacha qiyinchilik darajasi • dielektrikli yassi kondensator modeli • animatsiya • grafik • avtomatik hisob

Masala sharti

Yuzi S bo‘lgan ikkita parallel metall plastina orasiga nisbiy dielektrik singdiruvchanligi εr bo‘lgan dielektrik to‘liq joylashtirilgan. Plastinalarga ±Q erkin zaryad berilgan, ular orasidagi masofa d. Plastinalar chetidagi effektlar hisobga olinmasin.

1) Erkin sirt zaryad zichligi σ ni; 2) elektr siljish vektori D ni; 3) dielektrik ichidagi elektr maydon kuchlanganligi E ni; 4) plastinalar orasidagi kuchlanish U ni aniqlang. Dielektrik singdiruvchanligi o‘zgarganda E(εr) va D(εr) qanday o‘zgarishini grafikda kuzating.

1. Berilgan parametrlar

8.0 nC
200 cm²
6.0 mm
4.0

Parametrlar o‘zgartirilganda barcha formulalar, natijalar, chizma va grafik avtomatik yangilanadi.

2. Virtual chizma va animatsiya

musbat plastina manfiy plastina D vektori E vektori

3. Formulalar ketma-ketligi

1-qadam. SI birliklariga o‘tkazish

Q = C,  S = m²,  d = m
Nazariy izoh: elektrostatik formulalarda zaryad kulonda, yuza m² da va masofa metrda ifodalanadi.

2-qadam. Erkin sirt zaryad zichligi

σ = Q / S = C/m²
Nazariy izoh: tekis plastinada erkin zaryad bir tekis taqsimlangan deb qaralganda sirt zaryad zichligi plastina zaryadining uning yuziga nisbatiga teng.

3-qadam. Elektr siljish vektori

D = σ = Q / S = C/m²
Nazariy izoh: yassi kondensator uchun Gauss qonuniga ko‘ra elektr siljish vektorining normal tashkil etuvchisi erkin sirt zaryad zichligiga teng. Shu sababli D bu masalada εr ga bog‘liq emas.

4-qadam. Elektr maydon kuchlanganligi

E = D / (ε₀ εr) = V/m
Nazariy izoh: chiziqli izotrop dielektrikda D = ε₀εrE. Dielektrik singdiruvchanligi oshgani sari qutblanish kuchayadi va bir xil erkin zaryadda elektr maydon kuchlanganligi kamayadi.

5-qadam. Plastinalar orasidagi kuchlanish

U = E · d = V
Nazariy izoh: yassi kondensator ichida elektr maydon bir jinsli deb qaraladi. Bir jinsli maydonda potensiallar farqi kuchlanganlik bilan masofaning ko‘paytmasiga teng.

6-qadam. Tekshirish uchun sig‘im

C = ε₀ εr S / d = F
Nazariy izoh: yassi kondensator sig‘imi dielektrik singdiruvchanlik va plastina yuziga to‘g‘ri, plastinalar orasidagi masofaga teskari proporsional. Natijani U = Q/C orqali ham tekshirish mumkin.

4. E(εr) va D(εr) grafigi

Grafikdan ko‘rinadiki, Q va S o‘zgarmasa D doimiy qoladi, E esa εr oshishi bilan giperbolik ravishda kamayadi.

5. Yakuniy natija

Erkin sirt zaryad zichligi: σ = C/m²
Elektr siljish vektori: D = C/m², yo‘nalishi musbat plastinadan manfiy plastina tomon.
Elektr maydon kuchlanganligi: E = V/m, yo‘nalishi D bilan bir xil.
Plastinalar orasidagi kuchlanish: U = V.