Лекция Кіріспе. Электростатика. Зарядтың сақталу заңы. Кулон заңы. Электр өрісі. Өріс кернеулігі. Кернеулік вектор сызықтарының ағыны
жүктеу/скачать 0,95 Mb.
|
Бұданбұл өрнекті интегралдап жіберіп деп жазамыз. Электродтардың бір – бірінен қашықтығы d болса (12) формуласы шығады. Пайда болған тоқ мына формуламен анықталады (13) Ионизация болмаған жағдайда К катоттан бөлінген электрондар түгелдей анотқа жетеді десек, онда (14) болады. (13) және (14) формулаларын салыстырып жазуға болады: (15) Егер d=5 см, (бір сантиметр жолда катодтан шыққан электрон жаңадан екі электрон тудырады) болса, онда тоқ шамасының мыңдаған есе артатындығы көрінеді. Плазма деп оң және теріс зарядтарының тығыздығы бірдей болатын аса күшті ионданған газды айтады. Плазма аса жоғарғы температурада пайда болатын жоғарғы температуралық және газ разряды кезінде пайда болатын газ разряды плазмасы болып бөлінеді. Плазма стационар күйде болу үшін газ разрядты плазмадағы рекомбинация нәтижесінде кеміген иондар электр өрісі үдететін электрондардың соққысынан иондану есебінен толықтырылып отырады, ал жоғары температуралық плазмада бұл процесс термиялық иондану есебінен толықтырылады. Жоғары температуралық плазманың температурасы өте жоғары болады (107 К). Плазма үшін зарядталған бөлшектердің белгілі бір тығыздығы болу керек. Бұл тығыздық мынадай теңсіздік арқылы анықталады L>>D мұндағы L – зарядталған бөлшектер жүйесінің сызықтық мөлшері, D – экрандаудың Дебайлық радиусы, яғни плазма зарядының Кулондық өрісін экрандай алатын қашықтығы.. Плазманың мынадай негізгі қасиеттері: плазманың иондану дәрежесі өте жоғары; плазмадағы оң және теріс бөлшектердің концентрациясы бірдей; плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары; плазмадағы тоқты негізінен электрондар тасиды, өйткені электрондардың қозғалғыштығы иондар қозғалғыштығынан үш еседей үлкен болады; плазмадағы электрондардың тербелісі өте жоғары болады (108 Гц); плазма вибрациялық күйде болады. Плазманың қасиеттерін зерттеу арқылы астрофизиканың көптеген проблемаларын шешуге болады. Кейбір космостық объектілер (Күн, жұлдыздар) плазмалық күйде болады. Екіншіден, басқарылатын термоядролық реакция проблемаларын шешуге болады. Төменгі температуралық плазма газ лазерінде, МГД–генераторларында, плазмалық ракета двигателінде т.б. жерлерде қолданылады. Лекция 12. Электр тогының магнит өрісі. Тоқтардың өзара әсерлесуі. Ампер заңы. Магнит ағыны. Био-Савар-Лаплас заңы. Түзу тоқтың магнит өрісі, дөңгелек тоқтың магнит өрісі. Магнит өрісінің кернеулік векторының циркуляциясы Толық ток заңы. Магнит өрісіндегі тоғы бар өткізгіш орамы. Магнит өрісіндегі электр тоғына әсер етуші күш. Лоренц күші Магниттік өріс тек осы өрісте қозғалатын электр зарядына әсер етеді. Магнит өрісінің қасиеттерін зерттеу үшін, оның тоғы бар жазық тұйық контурға тигізетін әсерін пайдаланамыз. Бұл контурдың өлшемдері магнит өрісін туғызатын тогы бар өткізгіштерге дейінгі қашықтан әлдеқайда аз болуға тиіс. Рама арқылы тог жүргізгенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады, сөйтіп магнит өрісі рамкаға бағыттаушы қос күш пен әсер етуі. Қос күштің рамканы айналдырушы моменті мынаған тең: В - магнит индукциясының векторы деп аталады. Р - тогы бар рамканың магнит моментінің векторы. Магнит өрісінің І тогы бар жазық контурға әсері төмендегі шамамен анықталады: S - жазық контурдың (рамканың) ауданы n - контурды тесіп өтетін немесе контурға нормаль бірлік вектор. Магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайтын шама - магнит өрісінің индукциясы: Магнит индукциясы контурға түсірілген оң нормальдың бағытымен анықталатын, яғни электр өрісінің кернеулік сызықтарын қалай көрсетсе, магнит өрісінің индукциясының шамасын солай көрсетеді. Магнит индукциясының күш сызықтары әр уақытта тұйық болады. Макротоктардың магнит өрісі кернеулік векторы деп аталатын шамамен сипатталады. Біртекті изотропты орталардағы магнит индукциясының векторы: - магнит тұрақтысы , - ортаның магниттік өтімділігі. І тогы бар өткізгіштің элементінің өрістің кез келген бір нүктесіндегі магнит өрісінің индукциясы Био – Савар – Лаплас заңы бойынша анықталады. - өткізгіш элементі, r - радиус вектор - және векторларынның арасындағы бұрыш. Магнит өрістері үшін суперпозиция принципін қолданып, барлық ток элементерінің әр түрлі нүктелеріндегі магнит индукциясы векторларының қосындылары: Түзу токтың магнит өрісі индукциясы: Дөңгелек токтың магнит өрісінің индукциясы: Магнит өрісінде тогы бар өткізгіштің элементіне әсер ететін Ампер күші ток күшіне элементтің ұзындығына және В магнит индукциясына тура пропорционал : және В векторларының арасындағы бұрыш Ампер күшінің бағытын сол қол ережесі бойынша анықтауға болады, яғни саусақтар І ток бағытын көрсететін, магнит индукциясының векторы алақанды тесіп өтетін болса, онда бас бармақ Ампер күшінің бағытын көрсетеді. Ампер заңы паралель токтардың өзара әсер күшін де анықтайды. ; Бір бағыттағы токтар бір - біріне тартылады, ал қарама – қарсы бағыттағы токтар бір – бірін кері итереді. Магнит өрісінде жылдамдықпен қозғалып, келе жатқан электрлік зарядына әсер ететін күшті Лоренц күші деп аталады. - және векторларының арасындағы бұрыш. Егер қозғалып бара жатқан электр зарядына магнит өрісімен бірге электр өрісі әсер етсе оған әсер ететін жалпы күштің шамасы электр өрісінің әсер ететін күшімен Лоренц күшінің қосындысына тең болады. бұл Лоренц формуласы деп аталады. Берілген тұйық контур бойынша вектор циркуляциясы деп интеграл айтылады. - контурға жанама бағыттағы векторының құраушысы. және векторының арасындағы бұрыш. Вакумдағы магнит өрісі үшін толық ток заңы: кез – келген тұйық контурдағы вектор В циркуляциясы магнит тұрақтысының контурды қамтыйтын токтардың қосындысының көбейтіндісіне тең: контурын қамтитын тогы бар өткізгіштердің саны. Магнит өрісінің В векторының циркулляциясы нольге тең болмайды, мұндай өріс құйынды өріс деп аталады. Соленоид ішіндегі магнит өрісінің индукциясы Тороид ішіндегі магнит өрісінің индукциясы N - тороидтың орам саны . беті арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны скаляр шама: бетінің нормаліне түсірілген В векторының проекциясы. Кез-келген беттен өтетін магит индукциясының ағыны: . В - векторына перпендикуляр орналасқан жазық бет және біртекті өріс үшін и Магнит ағынының өлшем бірлігі – Вебер (Вб) Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы: кез –келген тұйық бет арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны нольге тең . Бұл теорема магнит зарядының болмайтындығын көрсетуі, сондықтан магнит индукциясының басы және аяғы болмайды, ол тұйық болады. Тоғы бар өткізгіштің магнит өрісіндегі орын ауыстырғандағы жұмысы ток күшімен магнит ағынының көбейтіндісіне тең: . Лекция 13. Электромагниттік индукция. Фарадей тәжірибелері Ленц ережесі. Фарадейдің электромагниттік индукция заңы. Өзіндік және өзара индукция. Индуктивтілік. Магнит өрісінің энергиясы және энергия тығыздығы 1831 жылы ағылшын физигі Фарадей тұйық контурдағы индукциялық ток контур ауданы арқылы өтетін индукция ағыны өзгергенде ғана туатыны туралы заңдылықты ашты. Тәжірбиелер нәтижесінде индукциялық тоқтың мәні магнит индукцияның ағынының өзгеруіне тіпті байланысты емес, тек оның жылдамдығының өзгерісіне байланысты. Контурда пайда болған индукциялық ток тізбекте электромагниттің индукциялық электр қозғаушы күші( ЭҚК) барлығын көрсетеді. жүктеу/скачать 0,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|