Әбілқас Сағынов атындағы Қарағанды техникалық унтверситеті»
комерциялық емес акционерлік қоғамы
«Физика» кафедрасы
Зертханалық жұмыс №48
Пәні: Физика.
Тақырыбы: Жердің магнит өрісінің кернеулігінің горизонталь құраушысын анықтау
Жетекші:Сыздыкова З.Р.
Студент: ЭЭ-22-3
Орындаған: Эртарган Н
№
|
I,A
|
a, градус
|
Tga
|
H(0)
A/m
|
H,A/m
|
Sh(0),A/m
|
H,A/m
|
1
|
20
|
12
|
0,213
|
56,33
|
53,13
|
1,77
|
4,33
|
2
|
22
|
13
|
0,231
|
57,14
|
|
|
|
3
|
24
|
15
|
0,268
|
53,73
|
|
|
|
4
|
26
|
16
|
0,287
|
54,35
|
|
|
|
5
|
28
|
17
|
0,306
|
54,90
|
|
|
|
6
|
30
|
19
|
0,344
|
52,32
|
|
|
|
7
|
32
|
24
|
0,445
|
43,14
|
|
|
|
1.Магнит өрісі. Оның электр өрісінен қандай айыррмашылығы бар.
Магнит өрісі — қозғалыстағы электр зарядтары мен магниттік моменті бар денелерге (олардың қозғалыстағы күйіне тәуелсіз) әсер ететін күштік өріс. Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-ның мәні магнит моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды. Магнит өрiстерiн бейне түрiнде кескiндеу үшiн магнит индукциясы сызықтарын пайдаланады."Магнит өрісі” терминін 1845 ж. ағылшын физигі М.Фарадей енгізген. Ол электр өзара әсер сияқты магнит өзара әсер де бірыңғай материялық өріс арқылы беріледі деп санаған. Электр-магниттік өрістің классикалық теориясын Дж.Максвелл жасаған (1873), ал кванттық теориясы 20 ғасырдың 20-жылдары жасалды (Өрістің кванттық теориясы). Макроскоп. Магнит өрісінің көздері — магниттелген денелер, тогы бар өткізгіштер және қозғалыстағы зарядталған денелер. Бұл көздердің табиғаты бір: Магнит өрісі зарядталған микробөлшектердің (электрон, протон, ион), сондай-ақ, микробөлшектердің меншікті (спиндік) магнит моменті болуының нәтижесінде пайда болады (Магнетизм). Айнымалы магнит өрісі электр өрісінің, ал электр өрісі магнит өрісінің уақыт бойынша өзгерісі нәтижесінде пайда болады. Электр және магнит өрістері, олардың бір-бірімен өзара әсерлері Максвелл теңдеуімен толық сипатталады. Электр өрісі және магнит өрісі - бұл жердің магниттелуі, найзағай және электр энергиясын пайдалану сияқты құбылыс тудыратын күштердің көрінбейтін сызықтары. Бұл екіншісіз болуы мүмкін, бірақ әдетте магнит өрісі пайда болған кезде электр өрісі болады. Электромагнетизм дегеніміз - физикалық өрістерді және магнит өрістерін зерттейтін физика бөлігі.
2.Магнит өрісінің индукциясынын күш сызықтары.
Магнит өрісінің күш сызықтары — өрістің кез келген нүктесіне жүргізілген жанама осы нүктедегі магнит күшінің (магнит индукция векторының) бағытымен сәйкес келетін көрнекті сызықтар. Магнит өрісінің күш сызықтарын бақылау үшін келесі тәжірибені қолдануға болады. Қағаздың бетіне темір үгінділерін төгіп, оның ортасына өткізгіш қоямыз. Өткізгіштің бойында тоқ жоқ кезде ешқандай өзгеріс балқалмайды, ал өткізгіш бойынан ток өткенде темір үгінділері шеңбер бойымен реттеліп орналасады. Себебі ток туғызған магнит өрісінде темір үгінділері магниттеледі де бір-біріне тартылады. Пайда болған сызықтарды көрнекілік үшін магнит өрісінің күш сызықтары деп атайды.
3.В-ның бағыты.Магнит индукциясының күш сызықтары.
Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-ның мәні магнит моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды.
|
Магнит индукциясының сызықтары – (магнит өрісінің күш сызықтары) – кез келген нүктесіне жүргізілген жанама бағытымен сәйкес келетін сызықтар. Магнит өрісінің күш сызықтары бағыты оң бұранда ережесіне сәйкес анықталады: бұранданы оның ілгерілемелі орын ауыстыруы токтың бағытымен сәйкес болатындай етіп бұрағанда, бұранда сабы магнит индукциясы сызықтарының бағытын көрсетеді.
4.Био-Савар Лаплас заңы.
Био-Савар Лаплас заңыкез келген бір тоғы бар өткізгіштін элемент өрісінің бір нүктесіндегі магнит өрісінің бағыты мен шамасын анықтайды.
Модулі Би Савар Лаплас заңыаның қарапайым жүйенің магнит өрісін есептеу үшін қолдану . 1) Дөнгелек тоқтын центріндегі магнит өрісін анықтау , 2.шексіз түзу өткізгіштің бойымен өткен тоқтын магнит өрісі ,
3.үзын соленойд немесе катушка ішіндегі магнит индуқциясы мұндағы n бірлік ұзындығына келетін орам саны.
Магнит индукциясының күш сызықтары үшін,к.к нүктедегі жанамасы осы нүктедегі индукция вект.мен бағыттас сызық.н аламыз. Магнит инд.ң күш сызық.ң электр өрісінің кернеулік сызықтарынан ерекшеліг-ол әр уақытта тұйық болады.күш сызықтары тұйық болғандықтан оларды құйынды д.а.
Электромагниттік индукция құбылысы. Бұл құбылысты ағылшын физигі М.Фарадей 1831 жылы ашты.Бұл, тұйық өткізуші контурда, осы контур қамтитын, магниттік индукциялар ағынының өзгеруі кезінде, индукциялық атауын алған электр тогының туындауы болып табылады.
электромагниттік индукция құбылысының негізгі заңы немесе Фарадей заңы деп аталады, әрі бұл универсиалды заң.
Ei = -(dФ/dt) фарадей заңы
Φ = B · S · cos α магнит ағыны
5.Дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясы
Радиусы R шеңбер түріндегі жіңішке сымның бойымен өткен токтың (дөңгелек токтың) тудырған өрісін қарастырайық. Дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясын анықтайық.
Токтың әрбір элементі индукция центрінде туады да ол бағыты контурға жүргізілген оң нормальмен бағытталған болады. сондықтан dB векторлық қосынды олардың модульдарының қосындысына сәйкестендіріледі. формуласы бойынша
. Осы өрнекті барлық контур бойынша интегралдасақ:
Сонымен, дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясы мынаған тең: . (4) Енді контур жатқан жазықтықтан x қашықтықтағы дөңгелек токтың осіндегі В-ны табамыз (68-сурет). dB векторы dl мен r арқылы өтетін жазықтыққа перпендикуляр. Олар симметриялы конустық желпуіш жасайды (68, б-сурет). Симметриялық пайымдауымыздан қорытқы вектор В ток осінің бойымен бағытталған болады. dB векторының әрбір құраушыларынан модулы бойынша шамасына тең қорын, негізгі қорытқы векторға қосады. мен r түзулерінің арасындағы бұрыш, сондықтан
Барлық контур бойынша интегралдап және r-ді шамасымен ауыстырып, мынаны аламыз:
.x=0 болғанда бұл формула, осылай болуға тиісті сияқты, дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясына арналған (4) формуласына көшеді. (5) қатыстың алымында тұрған өрнегі контурдың магнит моменті -ге тең. Контурдан өте үлкен қашықтықтара бөлімдегі R2-ты x2-мен салыстырғанда елемеуге болады. Сонда (5) формуласы мына түрге келеді: , бұл өрнек диполь осіндегі электр өрісі кернеулігіне арналған өрнекпен ұқсас. Дөңгелек токтың осіндегі В мен -нің контурға жүргізілген оң нормальдың бойымен бағытталғандығын ескере келе мынаны жазуға болады: .
6.Жердің магнит өрісі.
Жер магниттілігі , геомагниттілік — Жердің және Жер төңірегіндегі ғарыштық кеңістіктің магнит өрісі; геомагниттік өрістің кеңістікте таралуын және уақыт бойынша өзгерісін, сондай-ақ, соған байланысты пайда болатын Жердегі және жоғары атмосферадағы геофизикалық процестерді зерттейтін геофизиканың бөлімі. Жердің магнит өрісінің әрбір нүктесіндегі магнит өрісінің кернеулігі Т векторымен сипатталады. Бұл вектордың шамасы мен бағыты кернеуліктің горизонталь құраушысы (Н), магниттік бұрылу (D) және магниттік еңкею (І) деп аталатын жер магниттілігінің 3 элементі арқылы анықталады. Магниттік бұрылу (D) — Н пен географиялық меридиан арасындағы, ал магниттік еңкею (І) — Т векторы мен горизонт жазықтығы арасындағы бұрыш.
түрлі магнитометр,аэромагнетиктер, магниттік компас, теодалит, магниттік таразы, магниттік буссоль, т.б. қолданылады. Жердің магнит өрісі тұрақты (99%) және айнымалы (1%) болып екіге бөлінеді.
7.Жердің магнит өрісінің горизонталь құрастырушысын анықтау тәсілі.
Жердің магнит өрісі экваторда горизонталь, магниттік полюстерде вертикаль бағытталады, ал қалған барлық нүктелерде қандай да бір бұрыш жасайбағытталады. Жердің магнит өрісінің кернеулігінің горизонталь жазықтыққа проекциясын жердің магнит өрісі кернеулігінің горизонталь құраушысы деп атайды. Осы құраушының бағыты магниттік меридианның бағытын көрсетеді. ... Тек вертикаль осьпен айналатын магнит тілі горизонталь жазықтықта тек Жердің магнит өрісінің горизонталь құраушысы әсерінен ғана бұрылады. Магнит өрісінің горизонталь құраушысы , еңкею бұрышы - және бұрылу бұрышы - Жер магнетизмінің элементтері деп аталады.
8.Магнит өрісінің индукция векторы және кернеулігі
Интеграл астында жақшалар ішінде орналасқан шама H әрпімен белгіленеді және магнит өрісі кернеулігі деп аталады.
L контурмен қамтылатын өткізгіштік токтардың алгебралық қосындысын ток тығыздығынан L контурына тірелген SL бет арқылы алынған ағын түрінде жазуға болатынын еске алсақ осы өрнекті былай жазуға болады: Сонымен магниттердегі магнит өрісін сипаттау үшін тек өткізгіштік токтармен анықталатын магнит өрісі кернеулігі деген физикалық шама кіргізуге болады екен. Осы өрнек магниттердегі магнит өрісі үшін ток заңы болып табылады. Егер магнит өрісін сипаттайтын векторларды электр өрісін сипаттайтын векторлармен салыстырсақ, магнит өрісінің кернеулігі Н электр өрісі ығысу векторына D, ал магнит өрісі индукциясы векторы В электр өріс кернеулігіне Е ұқсас шамалар. Бұл шамалардың арасында өзара сәйкестіктің болмауы электрлік және магниттік құбылыстарды зерттеудің бастапқы кезінде солай аталып кетуіне байланысты.
Ендігі жерде магнит өрісі индукциясының векторы туралы қарастырайық. Жіңішке шексіз ұзын токтың тудыратын магнит өрісі индукциясының өрнегін пайдаланып, магнит өрісі индукциясы векторынан тұйық контур бойынша алынған интегралдың неге тең екенін анықталық:
Интеграл алынатын контур ретінде жіңішке шексіз ұзын токты қамтитын кез-келген тұйық L контурды алуға болады.
Токтан r қашықтықтағы контур нүктесінде алынған dl элементі екі құраушыға жіктеуге болады: бірі токқа парллель dlll, екіншісі токқа перпендикуляр болғандықтан, және осы қатынастарды ескертсек.
Тоқты қамтитын кез келген тұйық контур бойымен алган кезде α бұрышы ылғида бір жаққа қарай айналады толық бір айналыс жасағанда бұрышының өзгеруі 2Π-ге тең болады:
9.Жердің магнит өрісінің кернеулігі және оның вертикаль және горизонталь құраушылары.
Тек вертикаль осьпен айналатын магнит тілі горизонталь жазықтықта тек Жердің магнит өрісінің горизонталь құраушысы әсерінен ғана бұрылады. Магнит өрісінің горизонталь құраушысы , еңкею бұрышы - және бұрылу бұрышы - Жер магнетизмінің элементтері деп аталады. Дөңгелек токтың центріндегі магнит өрісін анықтау. Био-Савар-Лаплас заңы бойынша тогы бар өткізгіштің элементінің өрістің бір нүктесіндегі магнит индукциясы.
10.Тангенс гальвонометрдің құрылысы және жұмыс істеу әдісі.
Гальванометр - аз токтарды, кернеулерді және электр мөлшерін анықтауға арналған электр өлшегіш жоғары сезімталды құрал.
|
Достарыңызбен бөлісу: |
