Лекциялар жинағы Физика 1 бөлімі бойынша 050704 мамандығының қазақ бөлімінде сырттай оқитын студенттерге арналған



жүктеу/скачать 2,93 Mb.
бет26/27
Дата21.10.2019
өлшемі2,93 Mb.
#50323
түріЛекция
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   27
Байланысты:
Лекция Физика 1-каз


Тұйықтау экстратогы ток көзі тізбекке жалғанатын кезде ток күшінің өсуін баяулатады:











R

t







I I







L

0 1 e







.
















Егер екі 1 және 2 контур біріне-бірі жақын орналасса, онда олардың біріншісіндегі I1 токтың тудыратын магнит өрісінің индукция сызықтары екінші контурмен шектелген бетті тесіп өтеді. Осы бет арқылы өтетін Ф21 магнит ағыны бірінші контурдағы I1 ток күшіне пропорционал
Ф21 L21I1 ,
мұндағы L21 пропорционалдық коэффициенті өзара индукция коэффициенті деп аталады. I1 тогы өзгерген кезде электромагниттік индукция заңына сәйкес екінші контурда пайда болатын э.қ.к.

idФ21 L21 dI .
dtdt

Сол сияқты құбылыс контурлардың рольдерін бір-бірімен ауыстырғанда да байқалады. Сонда L21 және L12 коэффициенттері бір біріне тең және контурлардың геометриялық пішіндеріне, олардың өзара орналасуына және қоршаған ортаның магниттік өтімділігіне тәуелді болады.


Контурлардың біреуінде ток күші өзгерген кезде, екінші контурда индукцияның э.қ.к.-ң пайда болу құбылысын өзара индукция деп атайды.
Айнымалы токты түрлендіру үшін пайдаланылатын құралдың – трансформатордың - жұмысы өзара индукция құбылысына негізделген. Трансформатор бірімен-бірі темір өзекше арқылы индуктивті жалғанған екі орамалардан (бірінші және екінші) тұрады. Бірінші орамадағы 1 э.қ.к.-ң екінші


орамадағы 2

э.қ.к.-не қатынасы орамалардағы орамдар санының

N1

N 2







қатынасына тең болады да трансформация коэффициенті деп аталады:

1 N1 k . 2 N2



Токтың магнит өрісінің энергиясын сол




өрісті құру үшін токтың

шығынданған жұмысы арқылы есептеуге болады:
















I

I

LI




2




W A IdФ LIdI







.




2




0

0










Токтың магнит өрісінің энергиясы тогы бар өткізгішті қоршаған кеңістікте шоғырланады. Магнит өрісі энергиясының өрнегін оның ішіне өріс сипаттамалары кіретіндей етіп түрлендіруге болады. Ол үшін энергиясы

W 1 0N2I2S

2 l

өрнектің көмегімен есептелетін соленоидтің ішіндегі біртекті магнит орісін

алып қарастырайық. Соленоидтің магнит өрісінің кернеулігі

H

NI

,

l

олай болса






















W

1

0H2V ,






















2













мұндағы Sl V - соленоид өрісінің алатын көлемі.

Егер өріс біртекті болса, онда оның ішінде жиналған энергия кеңістікте тұрақты тығыздықпен таралады:


1 0H2. 2

Магнит өрісінің кез келген нүктесіндегі энергия тығыздығын біле отыра, кез келген V көлемнің ішінде жиналған магнит өрісінің энергиясын табуға болады:


W dV 12 0 H 2 dV

V V

  1. лекция


ЗАТТАРДАҒЫ МАГНИТ ӨРІСІ

15.1 Заттардың магниттік қасиеттері. Диа-және –парамагнетиктер.
Ферромагнетиктер.

Магнит өрісіне орналастырылған барлық денелер магниттеледі. Осы құбылыстың пайда болу себебін түсіндірген А. Ампер, кез-келген денеде оның молекулаларының немесе атомдарының құрамына кіретін электрондардың қозғалысымен байланысқан микроскопиялық токтардың бар екендігін болжамдаған. Дөңгелек орбита бойымен қозғалатын электрон дөңгелек токқа




баламалы,

сондықтан ол pm ISn

орбиталды магниттік моментке ие

болады. Орбиталды магниттік моментің модулі: pm IS e S ,

мұндағы

I

e

e - ток күші,

- электронның орбита бойымен айналу










T

S - орбита ауданы.










жиілігі,

Кейін электрон орбиталды магниттік моменттен басқа өзінің спин деп аталатын меншікті механикалық моментімен байланысқан


pms меншікті (спиндік) магниттік моментке ие болатындығы анықталды. Спин электронның
заряды мен массасы сияқты, оның ажыратылмайтын қасиеті болып табылады. Демек, электронның магниттік моменті оның орбиталды және спиндік
магниттік моменттерінен құралады. Ядролардың магниттік моменттерін елемейтін болсақ, атомның магниттік моментін оның құрамына кіретін электрондардың магниттік (орбиталды және спиндік) моменттерінің векторлық қосындысы деп қарастыруға болады:











pa

pm

pms

Сыртқы магнит өрісінде B векторына қатысты қалай болса солай бағдарланған электронның орбитасы прецессиялық қозғалыс жасайды. Электрон орбитасының прецессиясы атомның магнит өрісін тудыратын дөңгелек токқа баламалы. Осылайша пайда болған атомдардың магнит өрістері сыртқы өріске қарсы бағытталады да қосыла отырып сыртқы магнит өрісін әлсірететін заттың магнит өрісін түзейді. Бұл құбылысты диамагниттік эффект деп атайды, ал сыртқы магнит өрісінде өріс бағытына қарсы магниттелетін заттар диамагнетиктер деп аталынады (Bi, Ag, Au, Cu, C, көптеген органикалық қоспалар).
Диамагнетизм барлық заттарға тән қасиет болғанымен, солардың кейбіреулерінде (жерде сирек кездесетін элементер, Pt, Al және т.б.) ол

парамагниттік эффектпен басылады. Парамагниттік заттардың атомдары сыртқы магнит өрісінсіз-ақ магниттік моменті иеленеді. Бірақ молекулалардың жылулық қозғалысы салдарынан атомдардың магниттік моменттері ретсіз бағдарланады да бір-бірлерін жойады. Сыртқы магнит өрісіне еңгізілген парамагнетикте атомдардың көпшілігінің магниттік моменттері өріс бойымен бағдарланады. Сөйтіп, парамагнетик сыртқы өріспен бағыттас, демек оны күшейтетін меншікті магнит өрісін туғыздыра магниттеледі. Бұл құбылысты парамагниттік эффект деп атайды.

Магниттелудің сандық сипаттамасы ретінде заттың бірлік көлемінің

J pa

V
магниттік моменті алынады. Бұл векторлық шаманы магниттілік деп атайды. Заттың ішіндегі магнит өрісі екі өрістен тұрады: вакуумдегі магниттеуші
токтың тудыратын B0 0 H сыртқы өрісінен және магниттелетін заттағы молекулалық токтардың тудыратын B өрісінен:


  1. B0 B

Молекулалық токтардың тудыратын B өрісі J магниттілікпен


B 0J.
ара катыспен байланысқан.
Сонда

  1. 0H 0J0HJ

Әлсіз өрістерде магниттілік магниттеуші өріс кернеулігіне тура пропорционал болатындығын тәжірибе көрсетеді:




  1. H ,

мұндағы - заттың магниттік қабылдағыштығы деп аталатын өлшемсіз шама.


Сонда заттағы магнит өрісінің индукциясын мына түрде жазуға болады

  1. 01H0H,

мұндағы өлшемсіз шама - заттың магниттік өтімділігі болып табылады.


Заттағы магнит өрісі үшін толық ток заңы:

Bl dl 0 I I ,
L

мұндағы I мен I - кез-келген L тұйық контурмен қамтылатын макротоктар (өткізгіштік токтар) мен микротоктарға (молекулалық токтар) сәйкес.


Екі 1 және 2 заттың шекарасында B және H векторлары үшін төмендегі шарттар орындалады:

Bn1 Bn2 ,

B 1




2

,

H

n1







2

,

H1H2

B













2

H

n2




1




2

























Жоғарыда қарастырылған диа- және парамагнетиктерден басқа, күшті магниттелетін заттардың тағы бір тобы – ферромагнетиктер - бар. Ферромагнетиктер спонтанды (өз бетімен болатын) магниттілікті иеленеді, яғни олар сыртқы магнит өрісінсіз-ақ магниттеледі.

Ферромагнетиктердің негізгі қасиеттері:

  1. магниттік өтімділік өте үлкен мәндерге жетеді (106 -ге дейін); 2.

магниттік өтімділік сыртқы магнит өрісінің H кернеулігіне тәуелді, яғни J магниттілік және магнит өрісінің H кернеулігі арасындағы байланыс сызықты емес функция;




  1. магниттік гистерезис;




  1. ферромагнетик өзінің ерекше қасиеттерінен айырылуына әкелетін сипатты температураның (Кюри нүктесі) бар болуы.


15.2 Электромагниттік өріске арналған Максвелл теңдеулерінің жүйесі.

Электромагниттік индукцияның э.қ.к.-ін түсіндіру үшін Максвелл кез-келген айнымалы магнит өрісі өзінің айналасында құйынды электр өрісін туғызады деген гипотезаны ұсынды. Сонда индукциялық токтың пайда болуына себепкер сол құйынды электр өрісі болып табылады, ал оның кернеулік векторының циркуляциясы мынаған тең:




EB dl
L






dФ




d




EBl dl




BdS .

dt

dt

L




S

Егер бетпен контурдың орындары өзгермесе, онда дифференциалау және интегралдау операцияларының ретін өзгертуге болады



B




EB dl







dS

t

L

S



Максвелл пікіріне сәйкес, егер кез-келген айнымалы магнит өрісі өзін қоршаған кеңістікте құйынды электр өрісін қоздыратын болса, онда осыған кері құбылыста болуға тиіс, яғни: электр өрісінің кез-келген өзгерісі қоршаған кеңістікте құйынд магнит өрісінің пайда болуына әкеледі. Өзгеріп отыратын электр өрісі және ол қоздырған магнит өрісінің арасындағы сандық ара қатысты анықтау үшін Максвелл ығысу тогы ұғымын еңгізді. Ығысу тогының


тығыздығы

D




jы


t
Өткізгіштік тогының өзіне тән барлық физикалық қасиеттердің ішінен ығысу

тогы тек біреуін, атап айтқанда, қоршаған кеңістікте магнит өрісін тудыру қабілеттілігін, иеленеді. Толық ток өткізгіштік тогымен ығысу


тогының қосындысына тең. Толық ток тығыздығы

D jтол j t .

Сонда H векторының циркуляциясы жайлы жалпы теореманы мына түрде жазуға болады



D




Hdl










j

t

dS .

L

S





жүктеу/скачать 2,93 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   27



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет