Электростатика
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
- Бұл бет үшін навигация:
- 9 Лекция. МАГНИТ ӨРІСІ
- Био-Савар-Лаплас заңы. Түзу токтың магнит өрісі. Шеңберлі токтың магнит өрісі Екі параллель токтардың өзара әсерлесуі
- Тогы бар өткізгішті магнит өрісінде орын ауыстырғанда істелетін жұмыс
| Бақылау сұрақтары
Газ разряды дегеніміз не? Газдардың ионизациялану және рекомбинациялану механизмін түсіндіріңдер. Газдағы разрядтың вольт-амперлік сипаттамасын түсіндіріңдер. Газдағы тәуелді разряд дегеніміз не? Солғын, ұшқынды, тәжді, доғалық тәуелсіз разрядтардың физикалық негіздерін түсіндіріңдер Плазма деп нені айтады? Плазманың қасиеттерін айтып беріңдер. №9 Лекция. МАГНИТ ӨРІСІ Токтардың өзара әсерлесуінің Ампер заңы. Электр тогының магнит өрісі. Индукция және магнит өрісінің кернеулігі Био-Савар-Лаплас заңы. Түзу токтың магнит өрісі. Шеңберлі токтың магнит өрісі Екі параллель токтардың өзара әсерлесуі Магнит өрісінің кернеулік векторының циркуляциясы. Толық ток заңы Соленоидтағы токтың магнит өрісі Магнит ағыны Тогы бар өткізгішті магнит өрісінде орын ауыстырғанда істелетін жұмыс Токтардың өзара әсерлесуінің Ампер заңы. Электр тогының магнит өрісі. Индукция және магнит өрісінің кернеулігі. Электр зарядын қоршаған ортада белгілі бір физикалық қасиеттері бар электростатикалық өріс болатыны сияқты токтарды қоршаған ортада да магнит өрісі деп аталатын өрістің ерекше түрі пайда болады. Егер де электростатикалық өрістің бар жоғы оған әкелінген зарядталған денелерге әсер етуші күш арқылы білінсе, магнит өрісі осы өріске әкелінген тогы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Сөйтіп, электрлік және магниттік құбылыстардың осындай өзара байланысын бірінші рет 1820 ж. дат физигі Эрстед (I777-1851) ашқан болатын. Яғни, ағатын ток маңына магнит стрелкасын қойсақ, онда стрелканың ток бағытына қарай бағытын біршама өзгерткендігін байқаған. Эрстедтің бұл жаңалығы көптеген физиктерді қызықтырып, осыдан бастап олар электромагниттік құбылыстарды кеңінен зерттей бастады. Солардың бірі француз физигі Ампер (1775-1836) болды. Ампер мынадай тәжірибе жасады. Тұрақты магнит өрісіне тогы бар өткізгішті алып келгенде, онда өткізгішке магнит тарапынан күш әсер етіп, өткізгіштің қозғалатындығын байқады. Сонымен, магнит стрелкасының тогы бар өткізгіштің маңында бағдарлануы өткізгіштің формасына, оның орналасуына және токтың шамасы мен бағытына байланысты болады. Бірақ магнит стрелкасының қозғалмайтын электр зарядына ешқандай әсер етпейтінін айта кетуіміз керек. Бұдан мынадай қорытынды шығады: тек қана қозғалыстағы электр зарядтары өздерінің маңында магнит өрісін тудырады да, қозғалмайтын зарядтардың маңында тек электр өрісі пайда болады. Магнит өрісінің қасиеттерін зерттеу үшін, оның тогы бар жазық тұйық контурға тигізетін әсерін пaйдaлaнaмыз. Мұндай контурды рамка деп атайды. Бұл контурдың өлшемдері магнит өрісін жасайтын тогы бар өткізгіштерге дейінгі қашықтықпен салыстырғанда кіші болуы тиіс. Мұндай рамкада тұрақты ток ұдайы жүріп тұруы үшін, оған өткізгіштер арқылы ток жіберіп тұру керек. Рамка арқылы ток жүргенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады, сөйтіп магнит өрісі рамкаға бағыттаушы күшпен әсер етеді. Ал рамканың айналу бағыты бойынша магнит өрісінің бағытын да анықтай аламыз. Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштің моментінің шамасы магнит өрісін тудырушы токтардың күштері мен олардың орналасуына және рамканың өлшемдері мен бағытына, сол сияқты ондағы токтың күшіне де тәуелді (1-сурет). Сөйтіп, қос күштің рамканы айналдырушы моменті мынаған тең: , (1) 22-сурет 2-сурет 1-сурет 3-сурет Мұндағы - магнит индукциясының векторы деп аталады. Ол магнит өрісінің негізгі сипаттамасы болып есептеледі. – тогы бар рамканың магнит моментінің векторы деп аталады. Сөйтіп, магнит өрісінің І тогы бар жазық контурға әсері мына шамамен анықталады: , (2) мұндағы S – жазық контурдың (рамканың) ауданы, – контурды тесіп өтетін немесе контурға нормаль бірлік вектор (2-сурет,). Контур І ток күші және S ауданнан басқа кеңістік бағдарымен (яғни магнит өріс тарапынан әсер ететін күштің бағытымен ) де сипатталады, Сондықтан электр өрісінің зарядқа әсер ететін күшін сипаттайтын электр өрісінің кернеулігі сияқты, магнит өрісінің индукциясы магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайды. Олай болса, магнит индукциясы айналу моментіне пропорционал шама екендігі көрінеді: В. (3) Магнит индукциясы векторының бағыты контурға түсірілген оң нормальдың бағытымен анықталады. 5-сурет 4-сурет Магнит индукциясының күш сызықтары үшін кез келген нүктедегі жанамасы осы нүктедегі индукция векторымен бағыттас сызықты аламыз. Магнит индукциясының күш сызықтарының электр өрісінің кернеулік сызықтарынан ерекшелігі – ол әр уақытта тұйық болады, яғни оң полюстен шығып, сол полюсіне еніп жатады. Сондықтан оларды құйынды деп атайды. Электр өрісі сияқты кеңістікте орналасқан тогы бар өткізгіштің маңында пайда болған магнит өрісі де материяның ерекше бір түрі болып табылады. Оның белгілі бір ерекше физикалық қасиеті, яғни инерциялық қасиеті болады. Осы қасиет оның энергиясын сипаттайды. Сонымен тогы бар өткізгішке магнит өрісінің әсер күшін, ампер зерттеп, ол күштің мәнін былайша көрсетті (3-сурет). , (4) мұндағы k – пропорционалдық коэффициент, І - өткізгіштегі ток, В – магнит индукциясы, – ток бағыты мен индукция векторының арасындағы бұрыш. Осы күштің шамасын Ампер күші деп атайды. Ампер күшінің бағытын сол қол ережесі бойынша анықтауға болады, яғни саусақтар І - ток бағытын көрсетіп, магнит индукциясының векторы алақанды тесіп өтетін болса, онда бас бармақ Ампер күшінің бағытын көрсетеді (4,а-сурет), ол күшті 4,б – суреттегідей де кескіндеуге болады. Магнит индукциясының бағыты бұрын да бұранда ережесі бойынша анықталған, яғни ток бағыты бұранданың оң бағытталған ілгерілемелі қозғалысын көрсетсе, онда оның айналмалы сабының бағыты индукция сызығының бағытын көрсетеді (5-сурет). Енді (3) өрнекке сәйкес магнит индукция векторының өлшемін тағайындайық . Сөйтіп, магнит индукциясы тесламен (Тл) өлшенеді екен. Біз осы уақытқа дейін өткізгіш арқылы өтетін макроскопиялық токтарды қарастырдық. Ампердің болжамдауына қарағанда, кез келген денелерде олардың атомдары мен молекулаларының қозғалысының нәтижесінде пайда болатын микроскопиялық токтардың болатындығы байқалады. Сөйтіп, осы микроскопиялық молекулалық токтар денелер ішінде өзінің магнит өрісін тудырып, макротоктың бағытын өзгертуі мүмкін. Сондыңтан, магнит өрісінің индукциясы денедегі барлық микротоктар және сыртындағы макротоктардың қосындысын сипаттайтын шама болып есептелінеді. Сонымен қатар магнит өрісіндегі макротоктар туғызатын магнит өрісі кернеулік векторы деп аталатын шамамен де сипатталады. Біртекті изотропты орталарда магнит индукциясының векторы кернеулік векторымен мынадай қатыс арқылы байланыста болады: (5) Мұндағы - магнит тұрақтысы, – ортаның магниттік өтімділігін сипаттайтын шама, яғни сыртқы макротоктар магнит өрісінің микротоктардың әсерінен қаншалықты өсетіндігін көрсетеді. Сонымен, электр өрісін сипаттайтын және шамалары сияқты, магнит өрістерін және шамалары сипаттайтындығын көреміз. жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|