Лекциялық сабақтар тезистері 1-лекция. Заряд. Кулон заңы. Электр өрісі. Суперпозиция принципі. Гаусс теоремасы
-лекция. Газдардың иондануы және рекомбинация. Тәуелсіз разряд. Иондау камералары және есептегіштер
жүктеу/скачать 155,73 Kb.
|
| 16-лекция. Газдардың иондануы және рекомбинация. Тәуелсіз разряд. Иондау камералары және есептегіштер.
Электр тогының газ арқылы өтуін газ разряды деп аталады. Қалыпты жағдайда газ изолятор болады. Тек арнайы шартты сақтағанда ғана газдарда ток тасушылар (электрондар мен иондар) пайда болып, электр разряды тууы мүмкін. Газдардағы ток тасушылар электр өрісінің бар жоқтығына қарамастан сыртқы әсер нәтижесінде тууы мүмкін. Бұл жағдай газдың тәуелсіз (өздік емес) өткізіштігі деп аталады. Өздік емес разряд газдың жоғары температураға дейін қызуынан, ультракүлгін,радиоактивті және рентген сәулелерінің әсерінен тууы мүмкін. Бүлардың әсерінен газ иондарға ыдырайды. Газ ішінде бұған қарсы рекомбинация процесі қатар жүреді. Әлсіз өріс кезінде тәуелсіз разряд үшін Ом заңы орындалады: мұнда Δni –ионизатор әсерінен пайда болған қос иондар саны, r –пайда болатын және рекобинацияланатын иондар арасындағы пропорционалдық коэффициент. Өріс күшті болса Ом заңы орындалмайды: j = e’ Δni·l мұнда l – электродтардың ара қашықтығы. Бұл кезде ток қанығу мәніне жетеді. Иондау камералары мен есептегіштердің –ядролық бөлшектерді бақылауға және есептеуге, сондай-ақ рентген және гамма сәулелердің интенсивтігін есептеуге арналған құралдардың жұмысы тәуелсіз газ разрядын пайдалануға негізделген. Мұндай құралдардың ең көп қолданылатындары: иондау камералары, пропорционалдық есептегіштер және Гейгер-Мюллер есептегіштері. 17-лекция. Тәуелді разряд кезінде ток тасушыларды туғызатын процестер.Солғын разряд. Доғалық разряд. Найзағай. Плазма туралы түсінік. Газ разрядының техникада қолданылуы. Ток тасушылар –электрондар мен иондар –тәуелді разряд кезінде әр түрлі процестер есебінен тууы мүмкін. Олардың кейбіреулерін қарастырайық. 1) Электрондардың молекулалармен соқтығысуы. Электрондардың атомдағы энергиялары дискретті өзгереді. Егер электрон энергиясы молекуланы қоздыруға жеткіліксіз болса электрон мен молекуланың соқтығысуы серпімді болады.Бұл кезде электрон молекулаға өз энергиясының азғантай ғана бөлігін береді. Электрон энергиясы жеткілікті үлкен болса соқтығысу серпімсіз болады. Бұл кезде кинетикалық энергияның біршама бөлігі молекуланы қоздыруға шығындалады. Ал молекуланы қоздыруға арналған максимал энергия мынаған тең болады: мұнда Е0 –электронның соқтығысуға дейінгі энергиясы. 2)Екінші ретті электрондық эмиссия. Екінші ретті электрондық эмиссия депқаттынемесе сұйық зат бетін электрон немесе иондармен атқылау кезінде электрондардың бөлініп шығуын айтады. 3) Автоэлектрондық эмиссия. Егер металл пластинкаға өте үлкен кернеуліктегі (~ 108 В/м) электр өрісін түсіретін болсақ, онда автоэлектрондық эмиссия деп аталатын құбылыс негізінде электрондар бөлінуі байқалады. 4) Фотоиондану. Молекуланы жоғарғы жиіліктегі электромагниттік толқындармен сәулелендіргенде ол ионданады. Солғын разряд. Солғын разряд төменгі қысымда пайда болады. Оның негізгі бөліктері мыналар: катодтық жарқыл қабыршақ, қараңғы астон кеңістігі, крукс караңғы кеңістігі, солғын жарқыл, фарадей қараңғы кеңістігі және оң бағана. Доғалық разряд. Доғалық разрядөмен қысымда да, өтежоғары қысымда да өтеді. Негізгі процестер қызған катод бетінен ұшқындаған термоэектрондық эмиссия мен газ температурасының жоғарылауынан туған молекулалардың термиялық иондануы болып табылады. Доға плазмасының температурасы 60000К шамасында болады. Ұшқынды және тәжразрядтары электр өрісінің кернеулігіосы газ үшін өзінің тесіп өту мәнініе жеткенде пайдаболады. Тәж разрядын техникада Электрофильтр есебінде қолданады. 18-лекция. Электр тогының магнит өрісі. Ампер заңы. Магнит өрісінің индукциясы. Тогы бар контурдың магниттік моменті. Магнит ағыны. 1820 жылы Эрстед түзу токтың магнит тілшемен әрекеттесетінін және тілшенің токқа перпендикуляр жазықтықта орналасатынын анықтады және токты қоршаған кеңістікте магнит өрісінің болатынын анықтады. Ампер магнит өрісінің түзу токпен әрекеттесу заңын тағайындады. Бұл заң былай жазылады: dF =I [dl × B] мұнда Idl – ток элементі, B –магнит өрісінің индукция векторы (өрістің күштік сипаттамасы). Ток элементі, индукция вкторы және Ампер күші оң үштік құрайды. Ток айналаында пайда болатын индукция векторының бағыты оң бұранда ережесімен аныталады. Көптеген тәжірибелер магнит индукциясы сызықтарының тұйықталған болатынын көрсетті. Бұл магнит “зарядтарының” жоқ екендігін білдіреді. Тогы бар орамға бір текті магнит өрісінде оны өріс бойымен бағыттауға тырысатын айналдырушы механикалық момент әсер етеді. Оның мәні мына формуламен анықталады: M = [pm ×B] мұнда pm =I S – тогы бар орамның магниттік моменті. Орам толық бұрылғанда оны керуші күштер ғана қалады. Өріс біртекті болмаса орамды өрістің күшті жағына итермелейтін күш пайда болады. Тогы бар өткізгіш Ампер күшінің әсерінен орын ауыстырса , ол күш жұмыс істейді. Ол жұмыс былай анықталады: dA= Fdh = I BdS = I dФ мұнда Ф – тогы бар өткізгіш қиып өтетін магнит ағыны. Магнит өрісінде орналасқан тогы бар орамның W = – I Ф потенциялық энергиясы болады. Магнит өрісі құйынды болғандықтан, тұйықталған бетті қиып өтетін ағыны нолге тең болады. 19-лекция. Магнит өрісінің кернеулігі. Био-Савар-Лаплас заңы. Толық ток заңы, оның дифференциалды түрі. Шекаралық шарт. Индукция векторы орта қасиеттеріне тәуеді болады. Магнит өрісін сипаттау үшін орта қасиеттеріне тәуелсіз, Н–магнит өрісінің кернеулігі деп аталатын шама енгізіледі. Ол былай анықталады: Н0 = В / μ μ0 мұнда μ–ортаның магниттік қасиетерін сипаттайтын, магниттік өтімділік, μ0–магниттік тұрақты. Электромагнетизмнің негізгі мәселелерінің бірі, берілген токттар бойынша магнит өрісін анықтау. Бұл мәселені П.Лаплас, Ж.Био және Ф.Савар шешкен. Олар макроскопиялық ток кернеулігі элементар токтар кернеуліктерінің қосындысы болатынын тағайындады: Егер контур әр түрлі ортаны қиып өтетін болса, шекарада кернеулік векторы секірмелі түрде өзгереді. Бұл кезде толық ток заңы деп аталатын заң қолданылады: Толық ток заңының дифференциалды түрі rot H = j өрістің белгілі бір нүктесіндегі кернеулік пен ток тығыздығын байланыстырады. Бір ортадан екінші ортаға өткенде магнит индукциясы сызықтарының саны өзгермейді. Бір ортадан екінші ортаға өткенде бұл сызықтарсынады. Магнит өрісінің кернеулік және индукция сызықтары үшін мынадай шекаралық шарттар орындалады: индукция векторының нормаль, ал кернеулік векторының тангенциал құраушысы өзгермейді. 20-лекция. Лоренц күші. Зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысы. Меншікті зарядты анықтау. Холл эффекті. Электр тогы зарядтардың қозғалысы, сондықтан ампер күшін қозғалыстағы зарядтарға әсер етуші күштің қосындысы деп қарастыруға болады. Магнит өрісі тарапынан бір зарядқа әсер етуші күшті төмендегіше өрнектеуге болады: fm=e [v B] Қозғаластығы зарядқа әсер етуші күш –Лренц күші деп аталады, ол екі құраушыдан (электрлік және магниттік) тұрады: fL= e E + e [v B] Заряд жылдамдығы санақ жүйесіне байланысты болады, яғни Лоренц күші де санақ жүйесіне тәуелді болады. Өрістің электрлік және магниттік болып бөлінуі салыстырмалы болады екен. Задталған бөлшек магнит өрісіне индукция векторымен бұрыш жасай енсе, ол спираль бойымен қозғалады. Магнит өрісі жылдамдықтың параллель құраушысын өзгертпейді. Перпендикуляр қраушысы болса тек бағытын өзгертеді. Магнит өрісі жұмыс жасамайтын болғандықтан бір текті емес магнит өрісінде қозғалатын зарядтар үшін мына шарттар орындалады: кинетикалық энергия сақталады; заряд қозғалғанда сызатын шеңберді қиып өтетін магнит ағыны өзгермейді; зарядтың өріске параллель құраушысының жылдамдығы кемиді; зарядтың өрістің үлкен жағына қозғалысы индукцияның белгілі бір мәнінде тоқтайды, бұл кезде заряд радиусы минималь болатын шеңбер бойымен қозғалады. Бұл күй орнықсыз, сәл ғана ұйтқу зарядты өрістің әлсіз жағына жазылушы спираль бойымен итеріп шығарады. Лоренц күшінің әсерімен Холл эффекті түсіндіріледі. Холл эффекті деп ток жүріп тұрған өткізгішті магнит өрісіне орналастырғанда өріске перпендикуляр бағытта потенциалдар айырымының пайда болуын айтады. Оның мәні мынаған тең: мұнда RH –Холл тұрақтысы деп аталады, оны тәжірибеден анықтауға болады. Электронның меншікті зарядын масс-спектрометрлер көмегімен, Лоренц күшінің өрнегін қолданып анықтайды: жүктеу/скачать 155,73 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|