Электростатика
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
- Бұл бет үшін навигация:
- 10 Лекция. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНИТ ӨРІСІНІҢ ЖЫЛЖЫМАЛЫ ЗАРЯДҚА ӘСЕРІ
- 3.Холл эффектісі және оның қолданылуы 4.МГД генератордың жұмыс істеу принципі 5.Зарядталған бөлшектердің үдеткіші 6. Қозғалыстағы зарядтың магнит өрісі
- Лоренц күшi .
| Бақылау сұрақтары
Токтардың өзара әсерлесуінің Ампер заңын тұырымдаңдар. Магнит өрісінің басты қасиетін айтыңдар. Магнит индукция векторы дегеніміз не? Магнит индукция векторының бағыты қандай? Био-Савар-Лаплас заңын жазып оның физикалық мағанасын түсіндіріңдер. Био-Савар-Лаплас заңын қолданып түзу токтың және шеңберлі токтың магнит өрісін есептеңдер. Екі параллель токтардың өзара әсерлесу күшін табыңдар. Магнит өрісінің кернеулік векторының циркуляциясы туралы теореманың мәні неде? мен векторларының циркуляциясын салыстырып қандай қорытынды жасауға болады? Соленоидтағы токтың магнит өрісін векторларының циркуляциясын қолданып қорытыңдар. Магнит ағыны дегеніміз не? 12. Магнит өрісі үшін Остроградский-Гаус теоремасын жазыңдар. №10 Лекция. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНИТ ӨРІСІНІҢ ЖЫЛЖЫМАЛЫ ЗАРЯДҚА ӘСЕРІ 1. Лоренц күші 2.Бөлшектің меншікті зарядын анықтау. Томсон тәжірибесі 3.Холл эффектісі және оның қолданылуы 4.МГД генератордың жұмыс істеу принципі 5.Зарядталған бөлшектердің үдеткіші 6. Қозғалыстағы зарядтың магнит өрісі Лоренц күшi. Магнит өрiсi тек тогы бар өткiзгiшке ғана емес, сол сияқты кез келген қозғалыстағы зарядтарға да әсер ететiндiгiн көптеген эксперименттердiң нәтижелерi дәлелдедi. Ал магнит өрiсiндегi қозғалыстағы зарядқа әсер ететiн күтштi Лоренц күшi () деп атайды. Ендi осы Лоренц күшiн табайық. Ол үшiн бiртектi магнит өрiсiнде () ұзындығы тогы бар өткiзгiш алайық (1-сурет). Өткiзгіш магнит өрiсiнiң бағытына бұрышпен орналасқан. Өткiзгiшке () Ампер күшi әсер етедi. Өткiзгiштегi ток терiс зарядты электрондардың бағытталған қозғалысы болғандықтан, осы зарядқа әсер етушi күштердi анықтайық. Токтың бiр элементiн бөлiп алып оған әсер етушi күштi Ампер заңына сәйкес жазайық: , мұндағы І — өткiзгiштегi ток күшi. Электрондық теорияға сәйкес ток шамасы мынаған тең: , мұндағы е — электрон заряды, — өткiзгiштiң бiрлiк көлемiндегi еркiн электрондардың саны, - электрондардың бағытталған жылдамдығы, өткiзгiштiң көлденең қимасының ауданы. Ендi осы токтың мәнiн жоғарғы формулаға қойсақ, онда ол мынадай түрге келедi: . Әрбiр қозғалыстағы жеке зарядқа әсер ететiн Лоренц күшiн табу үшiн элементтегi еркiн электрондардың санын есептеу керек. Оны анықтау үшiн көлденең қимасы , элементтегi барлық электрондар санын анықтаймыз . Сонда Лоренц күшi мына қатыс арқылы есептелiнедi: . немесе . (1) 1-сурет Осы (1) өрнектi бiрiншi рет голланд физигi Лоренц (1853—1928) шығарған болатын. Сондықтан оны Лоренц күшi () деп атайды. Мұндағы — магнит өрiсiнiң күш сызықтары мен электрондардың бағытталған жылдамдығының арасындағы бұрыш. Жалпы магнит өрісіндегі қозғалыстағы q зарядқа әсер ететін Лоренц күші мына түрде жазылады: (2) Лоренц күшiнiң бағытын сол қол ережесi бойынша анықтайды, яғни магнит индукциясы алақанды тесiп өтсе, саусақтар оң зарядтар жылдамдығының бағытын көрсетсе, онда бас бармақ Лоренц күшiнiң бағытын анықтайды. Лоренц күшi магнит өрiсiнде ешқандай жұмыс iстемейдi. Күш тек зарядтардың жылдамдығының бағытын ғана өзгертедi. Олай болса жылдамдықтың шамасы мен оның кинетикалық энергиясы магнит өрiсiнде өзгермейдi. Магнит өрiсiндегi қозралыстағы зарядқа магнит индукциясынан () басқа, кернеулiгi электр өрiсi де әсер етсін. Олай болса, зарядқа әсер етушi қорытқы күш электрлiк күш пен Лоренц күшiнiң қосындысына тең болады. Егер және екендiгiн ескерсек, онда қорытқы күш мынаған тең: . (3) 2-сурет Сонымен Лоренц күшi үшiн табылған (2) өрнек магнит өрiсiнде зарядталған бөлшектердiң қозғалу заңдылықтарын зерттеуге мүмкiншiлiк береді. Яғни, Лоренц күшiнiң бағыты және магнит өрiсiндегi зарядталған бөлшектерiнiң ауытқуы зарядтың таңбасына байланысты (2-сурет). Ендi осы айтылған жалпы заңдылықты тұжырымдау үшін бiрiншiден, магнит өрiсi бiртектi болсын, екiншiден ұсақ бөлшектерге электр өрiсiнiң әсерi болмайды деп ұйғарамыз. Егерде зарядталған бөлшектер жылдамдықпен магнит индукциясының бағытына сәйкес қозғалса, онда жылдамдық пен магнит индукциясының арасындағы бұрыш () нөлге тең болады. Себебi, зарядтарға ешқандай Лоренц күшi әсер етпейдi. Сөйтiп олар бiрқалыпты түзу сызықты қозғалыс күйiн сақтайды. Ал зарядталған бөлшектерге Лоренц күшi әсер етуi үшiн олардың жылдамдықтары мен магнит индукция бағыты арасындағы бұрыштың шамасы нөлге тең болмауы керек. Егер заряд магнит өрісінде магнит индукция векторына перпендикуляр бағытта қозғалса Лоренц күшiнiң мәнi тұрақты болып және зарядтардың траекториясына нормаль бағытта әсер етедi. Бұдан зарядталған бөлшектердiң қозғалысы шеңбер бойымен бағытталған болып шығады. Олай болса, зарядтардың қозғалысы кезiндегi шеңбер радиусын мына қатыс бойынша анықтайық (): , бұдан , (4) Электрон шеңбердi толық бiр айналып шыққанда жол жүредi, сонда оған кеткен уақыт . Егер (4)-ден электронның жылдамдығын табатын болсақ, онда . Сөйтiп толық бiр айналуға кеткен уақыт (период) , (5) Осы табылған (5) өрнек келешекте зарядталған бөлшектердiң қозғалысын үдету үшiн қажеттi қондырғыларда, яғни циклотрон, фазотрон, бетатрон т. 6. қондырғылардың жұмыс iстеуi үшiн колданылады. жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|