«Физиканың таңдаулы тараулары» пәнінің оқу-әдістемелік кешені ПӘн глоссарийі физика
Магниттік индукция және магнит өрісінің кернеулігі
жүктеу/скачать 2,75 Mb.
|
Физика, таңдаулы тараулар. Лекция кешен
- Бұл бет үшін навигация:
- Магнит өрісі
- Магниттік ағын.
- Заттардың магниттік қасиеттері.
- Лоренц күші.
| Магниттік индукция және магнит өрісінің кернеулігі. Тәжірибе көрсеткендей, электр токтары өзара әсерлеседі: параллель токтар – тартылады, ал антипаралелль токтар тебіледі. Олардың әсерлесуі магнит өрісі арқылы жүреді. Магнит өрісі деп қозғалыстағы электр зарядтардың (токтардың) әсерлесуін туғызатын материяның түрі. Магнит өрісін ток (немесе қозғалыстағы зарядтар) туғызады. Егер заряд тыныштықта тұрса, магнит өрісі тумайды. Магнит өрісінің бар екендігін, магнит стрелкасына (магниттелген денеге), токқа, зарядталған бөлшектерге әсерінен байқауға болады. Тогы бар рамкаға әсер ететін, айналдырушы күш моменті мынаған тең:
, (11.1) Векторлық көбейтіндінің анықтамасы бойынша (11.2), мұнда - және векторларының арасындағы бұрыш. Егер болса, онда (11.3). Тоғы бар жазық тұйық контурдың магнит моменті: (11.4) Мұндағы -контурдың жазықтығына түсірілген нормаль бірлік вектор, -контурдың ауданы. Магнит моментінің өлшем бірлігі: . (11.3)-формуладан көрініп тұрғандай қатынас тұрақты және өрісті сипаттайтын магиттік индукция болып табылады.Сонымен магниттік индукция контурға әсер ететін максимал күш моментінің магнит моментіне қатынасына тең болады. Тепе-теңдік жағдайда векторы векторымен бағыттас болады. Магнит индукциясының өлшем бірлігіне Тесла алынады. . Бұл деген сөз магниттік индукция 1Тл өрісте ұрған магнит моменті 1Н*м күш моменті әсер етеді деген сөз. Магниттік индукция магнит өрісінің күштік сипаттамасы болып есептеледі. Суперпозиция принципі бойынша: бірнеше токтың тудыратын өрісінің магниттік индукциясы сол әрбір токтың магнит индукциясының векторлық қосындысына тең болады: (11.5). Егер барлық нүктелерде магниттік ндукцияның шамасы және бағыты бірдей болса, онда магнит өрісі біртекті, ал керісінше жағдайда әртекті деп аталады. Магнит өрісін магниттік индукция сызықтарымен өрнектейді. Бұл сызықтар векторына жанай өтуі керек. Бір өлшем аудан арқылы өтетін сызықтар саны модуль жағынан магниттік индукция тең болады. Магниттік индукция сызықтарының бағытын бұранда ережесімен анықтаймыз. Бұранда ережесі бойынша: бұранданы токтың бағытымен бұрасақ, онда оның тұтқасы сызықтың бағытын білдіреді. Магниттік индукция сызықтарының басы да, соңы да болмайды, олар тұйықталған. Сондықтан өріс құйынды болады. Магниттік индукция ортаның қасиетіне байланысты. Егер - вакуумдағы магнит индукциясы, -ортадағы магнит индукциясы десек, онда олардың арасында мынадай байланыс бар (11.6), мұндағы -ортаның магниттік қасиетін сипатайды, оның өлшем бірлігі болмайды. Вакуумдағы магниттік индукцияға қарағанда ортадағы магниттік индукциясы қаншаға артқанын немесе кемігенін көрсететін шаманы салыстырмалы магниттік өтімділік дейді. Магниттік индукциядан басқа магнит өрісін сипатайтын шама – кернеулік. Кернеулік пен магниттік индукция арасында мынадай байланыс бар: (11.7), мұндағы -магнит тұрақтысы. Оның сан мәні . Изотроптық ортада мен векторларының бағыты бірдей болады. Магнит өрісінің кернеулігі ортаның қасиетіне байланысты емес, тек токтың мәніне, арақашықтыққа байланысты болады. Кернеуліктің өлшем бірлігі . Магниттік ағын. (11.7). Магниттік ағынның өлшем бірлігіне вебер (Вб) алынады. . Магнитік индукция сызықтары әр уақытта тұйық болғандықтан, тұйық беттен өтетін магниттік ағын нөлге тең болады: (11.8) немесе (11.9). (11.9)-формула магнит өрісіне арналған Остраградский-Гаусс теоремасын білдіреді. Остраградский-Гаусс теоремасы бойынша табиғатта магнит өрісінің көзі болатын магнит заряды (магниттік масса) жоқ деген мағына береді. Заттардың магниттік қасиеттері. Егер затты магнит өрісіне қойса, онда ол магниттеледі, молекулалар магнит моментіне ие болады. Заттардың магнителу дәрежесі магниттелгендік векторымен сипатталады. Магниттелгендік векторы көлемдегі барлық бөлшектердің магниттік моменттерінің қосындысының сол көлемге қатынасына тең. (11.10). Магниттелгендік векторының өлшем бірлігіне . Барлық заттар магниттілік өтімділікке байланысты үш топқа бөлінеді. Магниттілік өтімділігі заттар диамагнетиктер деп аталады. Бұлар магнит өрісін азайтады ( ). Диамагнетикттерге инертті газдар, сутегі, алтын, күміс, мыс, висмут, форфор,, су, көміртегі, сынап, ацетон, глецерин, нафталин жатады. Магниттілік өтімділігі заттар парамагнетиктер деп аталады. Бұлар магнит өрісін аз да болса көбейтеді ( ). Парамагнетиктерге оттегі, азот, алюминит, вольфрам, платина, сілтілер, сілтілі металдар және т.б. жатады. Магниттілік өтімділігі заттар ферромагнетиктер деп аталады. Феромагнетиктер магнит өрісін көптеген есе күшейтеді ( ). Феромагнетиктерге темір, никель, кобальт, болат және қоспалар жатады. Ампер заңы. Сол қол еежесі. Магнит өрісінде тұрған тоғы бар өткізгішке Ампер күші әсер етеді. (11.11), Мұндағы -магниттік индукция, -өткізгіштің элементар бөлігі, - және векторларының арасындағы бұрыш. Ампер заңын векторлық түрде былай жазуға болады (11.12), егер тең болса, онда (11.13), ұзындығы , тоғы өткізгішке әсер ететін Ампер күші былай анықталады (11.14). Егер магнит өрісі біртекті, ал өткізгіш формасы түзу болса, онда Ампер күші мынаған тең болады: (11.15), мұндағы -ток (немесе ток тығыздығы) мен магниттік индукция арасындағы бұрыш. Ампер күшінің бағытын сол қол ережесімен анықтауға болады. Сол қол ережесі: егер магниттік индукция сол қолдың алақанына кіретіндей етіп, ал төрт саусақты токтың бағытына сай етіп ұстасақ, онда баспармақ күштің бағытын көрсетеді. Лоренц күші. Ампер заңы бойынша , ток күшінің анықтамасы бойынша (11.16), бұл формуланы (11.15) формулаға қойып, мынаны табамыз: (11.17). Мұндағы -бір бөлшектің заряды, -бөлшектер саны. (11.17)-формуланың екі жағын да -ге бөлейік. (11.18), , -деп белгілесек, онда Лоренц күші шығады. (11.19). Лоренц күші – магнит өрісінде қозғалып жүрген зарядқа әсер ететін күш. Лоренц күшін векторлық түрде былай жазамыз: (11.20). Лоренц күші жылдамдыққа да және магниттік индукцияға да перпендикуляр болады. Тогы бар шексіз түзу өткізгіштің магниттік индукциясы: , Дөңгелек токтың центріндегі магниттік индукция: , - дөңгелек токтың радиусы. жүктеу/скачать 2,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|