Fizikadagi "o'tkazgich" so'zi erkin zaryadlarni (elektronlar yoki ionlarni) o'z ichiga olgan har qanday o'lcham va shakldagi o'tkazuvchi jismni anglatadi. Aniqlik uchun, keyin biz metallarni ko'rib chiqamiz.
Agar o'tkazgichga ma'lum q zaryad berilsa, u muvozanat sharti bajariladigan tarzda taqsimlanadi (chunki zaryadlar kabi qaytariladi, ular o'tkazgich yuzasida joylashgan).
1. 
Agar o'tkazgichning zaryadlari muvozanatda bo'lsa, har bir zaryadga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarning natijasi nolga teng bo'ladi:
chunki va E=0, keyin
o'tkazgichning istalgan nuqtasida E=0.
2. Chunki 
Supero'tkazuvchilar ichidagi barcha nuqtalarda potentsial doimiydir.
3. Chunki Muvozanatda zaryadlar o'tkazgich yuzasi bo'ylab harakat qilmaydi, keyin ularni ko'chirish uchun bajarilgan ish nolga teng bo'ladi:
bular. o'tkazgichning yuzasi ekvipotensialdir.
4. Chunki vektor chiziqlari ekvipotensial sirtlarga perpendikulyar, chiziqlar o'tkazgich yuzasiga perpendikulyar.
5. Gauss teoremasiga asosan 
Agar S zaryadlangan o'tkazgichning yuzasi, u holda uning ichida E = 0,
bular. zaryadlar o'tkazgich yuzasida joylashgan.
6. Yuzaki zaryad zichligi sirt egriligi bilan qanday bog'liqligini bilib olaylik.
Zaryadlangan shar uchun
Zaryad zichligi o'tkazgich yuzasining egriligi bilan belgilanadi: u musbat egrilik (qavariq) ortishi bilan ortadi va salbiy egrilik (konkavlik) ortishi bilan kamayadi. Ayniqsa, uchida katta. Bunday holda, havoda kam miqdorda mavjud bo'lgan ikkala belgining ionlari va elektronlar kuchli maydon tomonidan uchi yaqinida tezlashadi va gaz atomlariga tegib, ularni ionlashtiradi. Kosmik zaryad zonasi hosil bo'ladi, u erdan uchi bilan bir xil belgiga ega ionlar gaz atomlarini o'zlari bilan tortib olib, maydon tomonidan tashqariga chiqariladi. Atomlar va ionlarning uchidan yo'naltirilgan oqimi "zaryadlar oqimi" taassurotini yaratadi. Bunday holda, uchi unga qarama-qarshi belgining ionlari tushishi bilan kam uchraydi. Natijada gazning uchida aniq harakatlanishi "elektr shamoli" deb ataladi.
Tashqi elektr maydonidagi o'tkazgich:
Zaryadlanmagan o'tkazgich elektr maydoniga kiritilganda, uning elektronlari (erkin zaryadlar) harakatlana boshlaydi, o'tkazgich yuzasida induktsiyalangan zaryadlar paydo bo'ladi va o'tkazgich ichidagi maydon nolga teng. Bu elektrostatik himoya qilish uchun ishlatiladi, ya'ni. elektr va radio qurilmalarini (va odamlarni) elektrostatik maydonlar ta'siridan himoya qilish. Qurilma o'tkazuvchan ekran bilan o'ralgan (qattiq yoki panjara shaklida). Tashqi maydon ekran ichida uning yuzasida paydo bo'ladigan induksiyalangan zaryadlar maydoni bilan kompensatsiya qilinadi.
Biz o'tkazgichning sirti neytral yoki zaryadlangan bo'lishidan qat'i nazar, ekvipotensial sirt (§ 24) va o'tkazgich ichida maydon kuchi nolga teng ekanligini ko'rdik (§ 16). Xuddi shu narsa ichi bo'sh o'tkazgichga ham tegishli: uning yuzasi ekvipotentsial sirt va bo'shliq ichidagi maydon nolga teng, agar o'tkazgich qanchalik kuchli zaryadlangan bo'lsa, albatta, bo'shliq ichida o'tkazgichdan ajratilgan zaryadlangan jismlar bo'lmasa.
Bu xulosani ingliz fizigi Maykl Faraday (1791-1861) yaqqol isbotlab berdi, u fanni bir qancha yirik kashfiyotlar bilan boyitdi. Uning tajribasi quyidagicha edi. Katta yog'och qafas staniol (qalay qog'oz) varaqlari bilan qoplangan, Yerdan izolyatsiya qilingan va elektr mashinasi tomonidan yuqori zaryadlangan. Faradayning o'zi juda sezgir elektroskop bilan qafasga joylashtirilgan. Yerga tutashgan jismlar unga yaqinlashganda hujayraning tashqi yuzasidan uchqunlar uchib, hujayra va Yer o‘rtasidagi katta potensiallar farqini ko‘rsatishiga qaramay, hujayra ichidagi elektroskop hech qanday chetlanishni ko‘rsatmadi (53-rasm).
Guruch. 53. Faraday tajribasi
Ushbu tajribaning modifikatsiyasi rasmda ko'rsatilgan. 54. Agar metall to'rdan yopiq bo'shliq yasasak va bo'shliqning ichki va tashqi tomoniga qog'oz bo'laklarini osib qo'ysak, faqat tashqi varaqlar egilganligini aniqlaymiz. Bu elektr maydonning faqat hujayra va uni o'rab turgan jismlar orasidagi bo'shliqda, ya'ni hujayradan tashqarida mavjudligini ko'rsatadi; Hujayra ichida maydon yo'q.
Guruch. 54. Faraday tajribasining modifikatsiyasi. Metall qafas zaryadlangan. Tashqi tomondan qog'oz parchalari egilib, qafas devorlarining tashqi yuzalarida zaryad mavjudligini ko'rsatadi. Hujayra ichida hech qanday zaryad yo'q, qog'oz parchalari og'ishmaydi
Har qanday o'tkazgichni zaryad qilishda zaryadlar uning ichida taqsimlanadi, shunda uning ichidagi elektr maydoni yo'qoladi va har qanday nuqtalar orasidagi potentsial farq nolga aylanadi. Keling, buning uchun qanday to'lovlar qo'llanilishi kerakligini ko'rib chiqaylik.
Keling, ichi bo'sh o'tkazgichni zaryad qilaylik, masalan, kichik teshikka ega bo'lgan ichi bo'sh izolyatsiyalangan shar 1 (55-rasm). Keling, izolyatsion tutqichga o'rnatilgan kichik metall plitani 2 ("sinov plitasi") olaylik, uni sharning tashqi yuzasining biron bir joyiga tegizamiz va keyin elektroskop bilan aloqa qilamiz. Elektroskopning varaqlari ma'lum bir burchak ostida ajralib chiqadi, bu to'p bilan aloqa qilganda sinov plitasining zaryadlanganligini ko'rsatadi. Biroq, agar biz sinov plastinkasi bilan to'pning ichki yuzasiga tegsak, to'p qanchalik kuchli zaryadlangan bo'lishidan qat'i nazar, plastinka zaryadsiz qoladi. Zaryadlarni faqat o'tkazgichning tashqi yuzasidan olish mumkin, ammo bu ichki yuzadan imkonsiz bo'lib chiqadi. Bundan tashqari, agar biz sinov plitasini oldindan zaryad qilsak va uni o'tkazgichning ichki yuzasiga tegizsak, unda barcha zaryad ushbu o'tkazgichga o'tadi. Bu o'tkazgichda qanday zaryad bo'lishidan qat'iy nazar sodir bo'ladi. § 19da biz bu hodisani batafsil tushuntirdik. Shunday qilib, muvozanat holatida zaryadlar faqat o'tkazgichning tashqi yuzasida taqsimlanadi. Albatta, agar biz rasmda ko'rsatilgan tajribani takrorlasak. 45, elektrometrga olib boradigan simning uchi bilan o'tkazgichga tegib, siz o'tkazgichning tashqi va ichki yuzasi bir xil potentsialning yuzasi ekanligiga ishonch hosil qilasiz: zaryadlarning tashqi yuzasi bo'ylab taqsimlanishi. o'tkazgich elektr maydonining ta'sirining natijasidir. Faqatgina barcha zaryad o'tkazgich yuzasiga o'tkazilganda muvozanat o'rnatiladi, ya'ni o'tkazgich ichida maydon kuchi nolga aylanadi va o'tkazgichning barcha nuqtalari (tashqi yuzasi, ichki yuzasi va metall qalinligidagi nuqtalar) bir xil salohiyatga ega bo‘ladi.
Guruch. 55. 1-o‘tkazgichda zaryad taqsimotini sinov plitasi yordamida o‘rganish 2. O‘tkazgich bo‘shlig‘ida zaryad yo‘q.
Shunday qilib, o'tkazuvchi sirt o'rab turgan maydonni ushbu sirtda yoki undan tashqarida joylashgan zaryadlar tomonidan yaratilgan elektr maydonining ta'siridan to'liq himoya qiladi. Tashqi maydon chiziqlari bu sirtda tugaydi, ular o'tkazuvchi qatlamdan o'tolmaydi va ichki bo'shliq maydondan ozoddir. Shuning uchun bunday metall yuzalar elektrostatik himoya deb ataladi. Shunisi qiziqki, hatto metall to'rdan yasalgan sirt ham, agar to'r etarlicha qalin bo'lsa, himoya sifatida xizmat qilishi mumkin.
31.1. Bo'shliq, izolyatsiyalangan metall to'pning markazida zaryad bor. Ipak ipga osilgan va shardan tashqariga qo'yilgan zaryadlangan og'irlik burilib ketadimi? Nima sodir bo'lishini batafsil tahlil qiling. Agar to'p erga tushsa nima bo'ladi?
31.2. Nega kukunli omborlar chaqmoq urishidan himoya qilish uchun har tomondan tuproqli metall to'r bilan o'ralgan? Nima uchun bunday binoga o'rnatiladigan suv quvurlari ham yaxshi tuproqli bo'lishi kerak?
O'tkazgichning tashqi yuzasida zaryadlarning taqsimlanishi amaliyotda ko'pincha qo'llaniladi. Ba'zi o'tkazgichning zaryadini elektroskopga (yoki elektrometrga) to'liq o'tkazmoqchi bo'lganlarida, iloji bo'lsa, elektroskopga yopiq metall bo'shliq ulanadi va bu bo'shliqqa zaryadlangan o'tkazgich kiritiladi. Supero'tkazuvchilar to'liq zaryadsizlangan va uning barcha zaryadlari elektroskopga o'tkaziladi. Ushbu qurilma Faraday sharafiga "Faraday tsilindri" deb ataladi, chunki amalda bu bo'shliq ko'pincha metall silindr shaklida qilingan. Biz allaqachon Faraday silindrining (shisha) bu xususiyatidan rasmda ko'rsatilgan tajribada foydalanganmiz. 9 va 19-bandda batafsil tushuntirilgan.
Van de Graaff juda yuqori kuchlanishlarni olish uchun Faraday tsilindrining xususiyatlaridan foydalanishni taklif qildi. Uning generatorining ishlash printsipi rasmda ko'rsatilgan. 56. Ba'zi izolyatsion materiallardan, masalan, ipakdan yasalgan cheksiz lenta 1 dvigatel yordamida ikkita rolikda harakatlanadi va bir uchi bilan Yerdan ajratilgan ichi bo'sh metall shar 2 ichiga kiradi, lenta cho'tka yordamida ba'zi manbalar bilan zaryadlangan 3 , masalan, batareya yoki elektr mashinasi 4, batareya yoki mashinaning ikkinchi qutbi erga ulangan bo'lsa, Yerga nisbatan 30-50 kV kuchlanishgacha. To'pning ichida lentaning 2 zaryadlangan qismi cho'tkaga 5 tegadi va o'z zaryadini to'liq to'pga o'tkazadi, u darhol to'pning tashqi yuzasiga qayta taqsimlanadi. Buning yordamida hech narsa zaryadning to'pga uzluksiz o'tkazilishiga to'sqinlik qilmaydi. To'p 2 va Yer orasidagi kuchlanish doimiy ravishda oshib boradi. Shu tarzda, bir necha million volt kuchlanishga erishish mumkin. Shunga o'xshash mashinalar atom yadrolarini parchalash bo'yicha tajribalarda ishlatilgan.
Guruch. 56. Van de Graaff generatorining ishlash printsipi
31.3. Agar to'p izolyatsion materialdan yasalgan bo'lsa yoki undagi konveyer tasmasi o'tkazuvchan (metall) bo'lsa, yuqorida tavsiflangan Van de Graaff generatori ishlashi mumkinmi?
Elektrostatikada zaryadning ideal fizik modeli nuqta zaryadidir.
Spot Zaryad - bu jismga to'plangan zaryad bo'lib, uning o'lchamlarini boshqa jismlarga yoki ko'rib chiqilayotgan maydon nuqtasiga masofa bilan solishtirganda e'tiborsiz qoldirish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, nuqtaviy zaryad elektr zaryadiga ega bo'lgan moddiy nuqtadir.
Agar zaryadlangan jism shunchalik katta bo'lsa, uni nuqtaviy zaryad deb hisoblash mumkin bo'lmasa, unda bu holda bilish kerak tarqatish tana ichidagi zaryadlar.
Zaryadlangan tananing ichida kichik hajmni tanlaymiz va bu hajmda joylashgan elektr zaryadini belgilaymiz. Ovoz miqdori cheksiz pasayganda nisbatning chegarasi deyiladi ma'lum bir nuqtadagi elektr zaryadining hajmli zichligi. U xat bilan belgilanadi:
Hajmviy zaryad zichligining SI birligi kubometr uchun kulon (C / m3).
Noto'g'ri zaryadlangan jismda turli nuqtalarda zichlik har xil bo'ladi. Tananing hajmida zaryad taqsimoti, agar koordinatalar funktsiyasi sifatida ma'lum bo'lsa, aniqlanadi.
Metall jismlarda zaryadlar faqat sirtga tutashgan yupqa qatlam ichida taqsimlanadi. Bunday holda foydalanish qulay sirt zaryadining zichligi, bu zaryadning ushbu zaryad taqsimlangan sirt maydoniga nisbati chegarasini ifodalaydi:
ning sirt maydonida zaryad qayerda joylashgan.
Shunday qilib, sirt zaryadining zichligi tananing sirt birligi uchun zaryad bilan o'lchanadi. Zaryadlarning sirt ustida taqsimlanishi sirt zichligi (x, y, z) sirt nuqtalarining koordinatalariga bog'liqligi bilan tavsiflanadi.
Yuzaki zaryad zichligining SI birligi kvadrat metr uchun kulon (C/m2).
Zaryadlangan jism ip shaklida bo'lsa (tananing tasavvurlar diametri uning uzunligidan ancha kichik bo'lsa, chiziqli zaryad zichligidan foydalanish qulay.
zaryad tananing uzunligi bo'ylab qaerda joylashgan.
Chiziqli zaryad zichligining SI birligi - har bir metr uchun kulon (C / m).
Agar tana ichidagi zaryadlarning taqsimlanishi ma'lum bo'lsa, u holda bu jism tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonning kuchini hisoblash mumkin. Buning uchun zaryadlangan jism aqliy jihatdan cheksiz kichik qismlarga bo'linadi va ularni nuqta zaryadlari sifatida hisobga olgan holda, tananing alohida qismlari tomonidan yaratilgan maydon kuchi hisoblanadi. Keyin umumiy maydon kuchi tananing alohida qismlari tomonidan yaratilgan maydonlarni yig'ish orqali topiladi, ya'ni.
Supero'tkazuvchilar - bu elektr maydoni ta'sirida harakatlanishi mumkin bo'lgan erkin zaryadlangan zarrachalarning yuqori konsentratsiyasi bo'lgan jismlardir. Agar siz o'tkazgichga ma'lum bir ortiqcha zaryad bersangiz, u holda uni tashkil etuvchi erkin zaryadlangan zarralar o'tkazgichning barcha nuqtalaridagi potentsiallar bir xil bo'lgunga qadar harakat qiladi (ijobiy - past potentsialli maydonga, manfiy - aksincha). Bunday holda, o'tkazgich ichidagi kuchlanish nolga teng bo'lganda va sirtda kuchlanish vektorlari unga perpendikulyar bo'lganda erishiladi. Supero'tkazuvchilar ichidagi yopiq sirtni tanlasangiz S, bu o'tkazgichning yuzasiga juda yaqin (37.1-rasm), keyin Gauss teoremasiga muvofiq, bu sirt orqali intensivlik vektorining oqimi nolga teng bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, uning ichida hech qanday zaryad yo'q va barcha ortiqcha zaryad o'tkazgichning tashqi yuzasiga taqsimlanadi. Keling, sirt zaryadining zichligi nimaga bog'liqligini bilib olaylik.
Buning uchun ingichka sim bilan bog'langan ikkita metall to'pni ko'rib chiqing (37.2-rasm). To'plar va simlar bitta o'tkazgichni tashkil qiladi va shuning uchun ularning potentsiallari barcha nuqtalarda bir xil bo'ladi. Birinchi to'pning salohiyati teng 
, uning sirt maydoni. Ushbu shar yuzasida zaryad va sirt zaryadini ifodalaymiz:
; 
.
Ikkinchi to'p uchun shunga o'xshash iboralar olinadi:
; 
.
Zaryad zichligi uchun ifodalarni bo'linib, topamiz
Supero'tkazuvchilarga berilgan zaryad o'tkazgichning tashqi yuzasi bo'ylab taqsimlanadi va sirt zaryadining zichligi sirt radiusiga teskari proportsionaldir.
Sirt radiusining ma'lum bir nuqtada o'zaro qarama-qarshiligi sirt egriligi deyiladi. Radius kichikroq bo'lgan joyda, sirtning egriligi kattaroq bo'ladi va aksincha. Chiqishlar va nuqtalarda (37.1) ifodaga muvofiq sirtning egriligi maksimal bo'ladi, u erda sirt zaryadining zichligi ham maksimal bo'ladi.
Shunday qilib, biz shunday xulosaga kelamiz:
Zaryadlangan o'tkazgichning ichidagi va sirtidagi barcha nuqtalar bir xil potentsialga ega,
Supero'tkazuvchilarda elektr zaryadlari maydon ta'sirida erkin harakatlanishi mumkin. Tashqi elektrostatik maydonga joylashtirilgan metall o'tkazgichning erkin elektronlariga ta'sir qiluvchi kuchlar ushbu maydonning kuchiga proportsionaldir. Shuning uchun tashqi maydon ta'sirida o'tkazgichdagi zaryadlar o'tkazgich ichidagi har qanday nuqtada maydon kuchi nolga teng bo'lishi uchun qayta taqsimlanadi.
Zaryadlangan o'tkazgich yuzasida kuchlanish vektori ushbu sirtga normal yo'naltirilishi kerak, aks holda o'tkazgich yuzasiga tangensial vektor komponentining ta'siri ostida zaryadlar o'tkazgich bo'ylab harakatlanadi. Bu ularning statik taqsimlanishiga zid keladi. Shunday qilib:
1. Supero'tkazuvchilar ichidagi barcha nuqtalarda va uning yuzasining barcha nuqtalarida, .
2. Elektrostatik maydonda joylashgan o‘tkazgichning butun hajmi o‘tkazgich ichidagi istalgan nuqtada ekvipotensial hisoblanadi:
Supero'tkazuvchilar yuzasi ham ekvipotentsialdir, chunki sirtning har qanday chizig'i uchun
3. Zaryadlangan o'tkazgichda kompensatsiyalanmagan zaryadlar faqat o'tkazgich yuzasida joylashgan. Haqiqatan ham, o'tkazgichning ma'lum bir ichki hajmini cheklab, o'tkazgich ichidagi o'zboshimchalik bilan yopiq sirtni chizamiz (1.3.1-rasm). Keyin, Gauss teoremasiga ko'ra, bu hajmning umumiy zaryadi quyidagilarga teng:
chunki o'tkazgichning ichida joylashgan sirt nuqtalarida maydon yo'q.
Zaryadlangan o'tkazgichning maydon kuchini aniqlaylik. Buning uchun uning yuzasida ixtiyoriy kichik maydonni tanlaymiz va uning ustiga maydonga perpendikulyar, asoslari va parallel bo'lgan generatrisali balandlikdagi silindrni quramiz. Supero'tkazuvchilar yuzasida va uning yonida vektorlari va bu sirtga perpendikulyar bo'lib, silindrning yon yuzasi bo'ylab vektor oqimi nolga teng. Elektr siljishining oqimi ham nolga teng, chunki u o'tkazgich ichida va uning barcha nuqtalarida yotadi.
Silindrning butun yopiq yuzasi bo'ylab siljish oqimi yuqori poydevordan o'tadigan oqimga teng:
Gauss teoremasiga ko'ra, bu oqim sirt qoplagan zaryadlar yig'indisiga teng:
o'tkazgich sirt elementidagi sirt zaryadining zichligi qayerda. Keyin
Va, beri.
Shunday qilib, agar elektrostatik maydon zaryadlangan o'tkazgich tomonidan yaratilgan bo'lsa, unda bu maydonning o'tkazgich yuzasidagi kuchi undagi zaryadlarning sirt zichligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Boshqa jismlardan uzoqda joylashgan bir jinsli dielektrikda joylashgan turli shakldagi o'tkazgichlarda zaryadlarning taqsimlanishini o'rganish shuni ko'rsatdiki, o'tkazgichning tashqi yuzasida zaryadlarning taqsimlanishi faqat uning shakliga bog'liq: sirtning egriligi qanchalik katta bo'lsa, shuncha katta bo'ladi. zaryad zichligi; yopiq ichi bo'sh o'tkazgichlarning ichki yuzalarida ortiqcha zaryadlar yo'q va.
Zaryadlangan o'tkazgichdagi keskin protrusion yaqinidagi katta maydon kuchi elektr shamoliga olib keladi. Uchiga yaqin joylashgan kuchli elektr maydonida havoda mavjud bo'lgan musbat ionlar yuqori tezlikda harakat qiladi, havo molekulalari bilan to'qnashadi va ularni ionlashtiradi. Harakatlanuvchi ionlar soni ko'payib, elektr shamolini hosil qiladi. Havoning uchi yaqinida kuchli ionlanishi tufayli u tezda elektr zaryadini yo'qotadi. Shuning uchun, o'tkazgichlarda zaryadni saqlab qolish uchun ular o'zlarining sirtlarida o'tkir o'simtalar bo'lmasligini ta'minlashga intiladi.
1.3.2.TAShQI ELEKTR MAYDONDAGI O'tkazgich
Agar zaryadsiz o'tkazgich tashqi elektrostatik maydonga kiritilsa, u holda elektr kuchlari ta'sirida erkin elektronlar unda maydon kuchiga teskari yo'nalishda harakatlanadi. Natijada, o'tkazgichning ikki qarama-qarshi uchida qarama-qarshi zaryadlar paydo bo'ladi: qo'shimcha elektronlar mavjud bo'lgan oxirida salbiy va elektronlar etarli bo'lmagan joyda musbat. Bu zaryadlar induktsiya deb ataladi. Zaryadlanmagan o'tkazgichni tashqi elektr maydonida bu o'tkazgichda mavjud bo'lgan musbat va manfiy elektr zaryadlarini teng miqdorda bo'lish orqali elektrlashtirish hodisasi ta'sir yoki elektrostatik induktsiya orqali elektrifikatsiya deb ataladi. Agar o'tkazgich maydondan olib tashlansa, induktsiyalangan zaryadlar yo'qoladi.
Induktsiyalangan zaryadlar o'tkazgichning tashqi yuzasiga taqsimlanadi. Agar o'tkazgichning ichida bo'shliq mavjud bo'lsa, unda induktsiyalangan zaryadlarning bir xil taqsimlanishi bilan uning ichidagi maydon nolga teng. Elektrostatik himoya bunga asoslanadi. Qurilmani tashqi maydonlardan himoya qilmoqchi bo'lganlarida, u o'tkazuvchan ekran bilan o'ralgan. Tashqi maydon ekran ichida uning yuzasida paydo bo'ladigan induktsiya zaryadlari bilan kompensatsiya qilinadi.
1.3.3 TAQOQ O'tkazgichning Elektr quvvati
Boshqa o'tkazgichlardan uzoqda joylashgan bir hil muhitda joylashgan o'tkazgichni ko'rib chiqing. Bunday o'tkazgich soliter deb ataladi. Ushbu o'tkazgich elektr energiyasini qabul qilganda, uning zaryadlari qayta taqsimlanadi. Ushbu qayta taqsimlanishning tabiati o'tkazgichning shakliga bog'liq. Zaryadlarning har bir yangi qismi o'tkazgich yuzasida avvalgisiga o'xshash tarzda taqsimlanadi, shuning uchun o'tkazgichning zaryadi bir marta oshganda, uning yuzasining istalgan nuqtasida sirt zaryadining zichligi bir xil miqdorda ortadi, bu erda ko'rib chiqilayotgan sirt nuqtasi koordinatalarining ma'lum bir funktsiyasidir.
Supero'tkazuvchilar sirtini cheksiz kichik elementlarga ajratamiz, har bir bunday elementning zaryadi tengdir va uni nuqtaga o'xshash deb hisoblash mumkin. Undan uzoq nuqtadagi zaryad maydonining potentsiali quyidagilarga teng:
Supero'tkazuvchilarning yopiq yuzasida hosil bo'lgan elektrostatik maydonning ixtiyoriy nuqtasidagi potentsial integralga teng:
Supero'tkazuvchilar yuzasida yotgan nuqta uchun bu nuqta va elementning koordinatalarining funktsiyasi hisoblanadi. Bunday holda, integral faqat o'tkazgich yuzasining o'lchamiga va shakliga bog'liq. Bunday holda, potentsial o'tkazgichning barcha nuqtalari uchun bir xil, shuning uchun qiymatlar bir xil.
Zaryadlanmagan yakka o'tkazgichning potentsiali nolga teng deb ishoniladi.
Formuladan (1.3.1) ko'rinib turibdiki, bir o'tkazgichning potentsiali uning zaryadiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu nisbat elektr sig'imi deb ataladi
Izolyatsiya qilingan o'tkazgichning elektr quvvati son jihatdan o'tkazgichning potentsiali birga o'zgarishi uchun ushbu o'tkazgichga berilishi kerak bo'lgan elektr zaryadiga teng. Supero'tkazuvchilarning elektr sig'imi uning shakli va o'lchamiga bog'liq va geometrik jihatdan o'xshash o'tkazgichlar proportsional sig'imlarga ega, chunki ulardagi zaryadlarning taqsimlanishi ham o'xshashdir va o'xshash zaryadlardan maydonning tegishli nuqtalarigacha bo'lgan masofalar to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. o'tkazgichlarning chiziqli o'lchamlari.
Har bir nuqtaviy zaryad tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonning potentsiali ushbu zaryaddan masofaga teskari proportsionaldir. Shunday qilib, teng zaryadlangan va geometrik jihatdan o'xshash o'tkazgichlarning potentsiallari ularning chiziqli o'lchamlariga teskari proportsional ravishda o'zgaradi va bu o'tkazgichlarning sig'imi to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'zgaradi.
(1.3.2) ifodadan ko'rinib turibdiki, sig'im muhitning dielektrik o'tkazuvchanligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Uning quvvati o'tkazgichning materialiga ham, uning yig'ilish holatiga ham, o'tkazgich ichidagi mumkin bo'lgan bo'shliqlarning shakli va hajmiga ham bog'liq emas. Buning sababi, ortiqcha to'lovlar faqat o'tkazgichning tashqi yuzasida taqsimlanadi. va ga ham bog'liq emas.
Sig'im birliklari: - farad, uning hosilalari; .
Yerning o'tkazuvchan to'p sifatida sig'imi () ga teng.
1.3.4. O'ZBEK ELEKTR QUVVATLI. KOndensatorlar
Yaqinida boshqa o'tkazgichlar joylashgan o'tkazgichni ko'rib chiqing. Bu o'tkazgichni endi yolg'iz deb hisoblash mumkin emas, uning sig'imi yakka o'tkazgichning sig'imidan kattaroq bo'ladi. Buning sababi shundaki, o'tkazgichga zaryad berilganda, uni o'rab turgan o'tkazgichlar ta'sir orqali zaryadlanadi va yo'naltiruvchi zaryadga eng yaqin bo'lganlar qarama-qarshi ishorali zaryadlardir. Bu zaryadlar zaryad tomonidan yaratilgan maydonni biroz zaiflashtiradi. Shunday qilib, ular o'tkazgichning potentsialini pasaytiradi va uning elektr quvvatini oshiradi (1.3.2).
Bir-biriga yaqin joylashgan o'tkazgichlardan tashkil topgan tizimni ko'rib chiqaylik, ularning zaryadlari son jihatdan teng, ammo ishorasi qarama-qarshidir. O'tkazgichlar orasidagi potentsial farqni belgilaymiz, zaryadlarning mutlaq qiymati ga teng. Agar o'tkazgichlar boshqa zaryadlangan jismlardan uzoqda joylashgan bo'lsa, u holda
Ikki o'tkazgichning o'zaro elektr sig'imi qayerda:
- ular orasidagi potentsial farqni bittaga o'zgartirish uchun bir o'tkazgichdan ikkinchisiga o'tkazilishi kerak bo'lgan zaryadga son jihatdan tengdir.
Ikki o'tkazgichning o'zaro elektr sig'imi ularning shakli, o'lchami va nisbiy holatiga, shuningdek, muhitning dielektrik o'tkazuvchanligiga bog'liq. Bir hil muhit uchun.
Agar o'tkazgichlardan biri olib tashlansa, u holda potentsial farq ortadi va o'zaro sig'im kamayadi, izolyatsiya qilingan o'tkazgichning sig'im qiymatiga moyil bo'ladi.
Keling, ko'rib chiqaylik ikki qarama-qarshi zaryadlangan o'tkazgichlar, ularning shakli va nisbiy holati ular yaratgan maydon cheklangan fazoda to'plangan. Bunday tizimga kondansatör deyiladi.
1. Yassi kondansatör maydonning ikkita parallel metall plastinkasiga ega , bir-biridan uzoqda joylashgan (1.3.3). Plitalarning zaryadlari va . Plitalar chiziqli o'lchamlari masofa bilan solishtirganda katta bo'lsa, u holda plitalar orasidagi elektrostatik maydon sirt zaryad zichligi va, maydon kuchi, plitalar orasidagi potentsial farqi bilan qarama-qarshi zaryadlangan ikki cheksiz tekislik o'rtasidagi maydonga ekvivalent deb hisoblanishi mumkin. keyin, bu erda kondansatörü to'ldiruvchi vositaning dielektrik doimiyligi.
2. Sferik kondansatör radiusli metall to'pdan iborat , radiusli konsentrik ichi bo'sh metall to'p bilan o'ralgan , (1.3.4-rasm). Kondensatordan tashqarida ichki va tashqi plitalar tomonidan yaratilgan maydonlar bir-birini bekor qiladi. Plitalar orasidagi maydon faqat to'pning zaryadidan hosil bo'ladi, chunki to'pning zaryadi bu to'p ichida elektr maydonini yaratmaydi. Shuning uchun plitalar orasidagi potensiallar farqi: , keyin
Silindrsimon kondansatkichga misol Leyden bankasidir. Agar kondansatör plitalari orasidagi bo'shliq kichik bo'lsa, u holda va , plitaning lateral maydoni qayerda.
Shunday qilib, har qanday kondansatörning elektr quvvati plitalar orasidagi bo'shliqni to'ldiruvchi moddaning dielektrik o'tkazuvchanligiga mutanosibdir.
Elektr quvvatiga qo'shimcha ravishda, kondansatör buzilish kuchlanishi bilan tavsiflanadi. Bu parchalanish sodir bo'lishi mumkin bo'lgan plitalar orasidagi potentsial farqdir.
1.3.5. KONDANSITOR BOG'LANISHI
1. Parallel ulanish. Keling, bir xil nomdagi plitalar bilan bog'langan kondansatör batareyasini ko'rib chiqaylik (1.3.6-rasm). Kondensatorlarning sig'imlari mos ravishda tengdir. Barcha kondansatörler uchun potentsial farqlar bir xil, shuning uchun plitalardagi zaryadlar har doim batareyaga kiritilgan minimal elektr quvvatidan kamroq bo'ladi.
