Лекциялық сабақтар тезистері 1-лекция. Заряд. Кулон заңы. Электр өрісі. Суперпозиция принципі. Гаусс теоремасы
-лекция. Магнетиктер. Магниттік қабілеттілік. Атомдар мен молекулалардың магниттік моменттері. Диамагнетизм. Парамагнетизм
жүктеу/скачать 155,73 Kb.
|
| 21-лекция. Магнетиктер. Магниттік қабілеттілік. Атомдар мен молекулалардың магниттік моменттері. Диамагнетизм. Парамагнетизм.
Магнит өрісне зат орналастырсақ, заттың әрбір dV көлемі dpm магниттік моментіне ие болады. Осы магниттік моменттердің қарастырылатын көлемге қатынасы заттың магниттелуі деп аталады: Тәжірибе J магниттелудің макротоктар туғызатын өріс кернеулгіне пропорционал болатынын көрсетті: мұнда χ – магниттік қабілеттілік(бейімділік), заттың магниттелу қасиетін сипаттайды. Заттың толық индукциясы мынадай болады: B=B0(1+χ) =μB0 Заттар магнителу қасиеттері бойынша үшке бөлінеді: диамагнетиктер үшін χ = –(10-7–10-4); парамагнетиктер үшін χ = 10-6–10-3; ферромагнетиктер үшін χ – жүз мыңға дейін жетеді. Диамгнетиктердің қасиетері зат атомдарының (электрондардың) орбиталық магниттік моменттеріне байланысты болады. Сыртқы өріс жоқ кезде оның атомдарының моменттері (электрондардың реттсіз орналасуынан) нолге тең болады. Сыртқы өріс әсерінен электрондардың орбиталық моменттері сыртқы өріске қарсы орналасады, яғни өрісті кемітеді. Парамагнетик молекулаларының нолден өзгеше магниттк моменттері болады. Сыртқы өріс бұл молекулаларды өріс бойымен бағыттайды, яғни парамагнетик сыртқы өрісті күшейтеді. Ланжевен парамагниттердің магниттелуі үшін өрнегін алды. 22-лекция. Ферромагнетизм. Гизтерезис тұзағы. Кюри нүктесі. Тұрақты магниттер. Электромагниттер және олардың қолданылуы. Ферромагнетиктік қасиет электрондардың спиндік магниттік моменттерімен анықталады. Спин таза кванттық шама, ол кванттық физика пәнінде толығырақ қарастырылады. Егер зат электрондарының барлық спиндері өріс бойымен бағытталса магниттелу мынағантең болады: Яғни, темір үшін χ=3·104 болар еді. Ферромагнетиктердің магниттелуінің мынадай ерекшеліктері болады: сыртқы өріске тәуелді; заттың бұрынғы тарихына өте күрделі тәуелді болады; сыртқы өріс нолге тең болғанда зат ішінде қалдық индукция қалады. Ферромагнетикті қыздрғанда оның магниттелу қасиетін жоғалтатын температура болады. Ол Кюри температурасы деп аталады. Ферромагнетизм жеке атом емес, атомдар тобының қасиеті. Ферромагнетизм сапалық жағынан былай түсіндіріледі. Кюри температурасынан төмен температурада поликристалдың микроскопиялық бөліктері (өлшемдері 10-6–10-8 см3 болатын және ≈1015 ионнан тұратын бөліктер), кванттық әсерлесудің нәтижесінде спиндері параллель орналасып, қанығу дәрежесіне дейін жетеді. Бұл бөліктер домендер деп аталады. Домендер өрісін жылулық қоғалыс бұза алмайды, себебі олардың өрісі өте үлкен 100Тл шамасында. Затты сыртқы өріске орналастырсақ домендер өріс бойымен орналаса бастайды. Бұл құбылыс микроскопиялы және секірмелі түрде жүреді. Өріс өте үлкен болса барлық домендер өріс бойымен бағытталады. Өрісті азайтқанда магнитсіздену сыртқы өрістен қалып қояды. Магнит өрісін электромагниттер көмегімен жасайды. Электромагнит көбіне ферромагниттен жасалган магнит өткізгіштен және ток жүретін орамнан тұрады, магнит өткізгіш якорьмен тұйықталады. Электромагниттің көтеру күші мына теңдеумен анықталады: Электромагниттің орамдарын қиып өтетін магнит ағынын табу үшін төмендегі теңдеуді қолданады: 23-лекция. Фарадей тәжірибесі. Ленц ережесі. Индукцияның электр қозғаушы күші. Фарадейдің электромагниттік индукция заңы. Фуко токтары. Скин эффект. Фарадей кезкелген тұйықталған контурді қиып өтетін магнит ағынын өзгерткенде, осы контурде электр тогы пайда болатынын ашты. Бұл құбылысты электромагнитік индукция құбылысы деп атайды. Индукциняың электр қозғаушы күші контурды қиып өтетін магнитағынының өзгеріс жылдамдығына пропорционал болады. Индукцияланған ток Ф–магнит ағынын өзгерту тәсіліне емес, оның өзгеріс жылдамдығына ғана тәуелді болады екен. Индукцияланған токтың бағытын табу ережесін Ленц тағайындады. Ленц ережесі бойынша индукциялық ток әрқашан да өзін тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер ететіндей болып бағытталады. Электромагниттік индукция заңы мынадай түрде жазылады: бұл теңдіктегі “–“ таңбасы Ленц ережесін білдіреді. Егер контур бірнеше орамнан тұратын болса, бұл орамды қиып өтеттін толық магнит ағыны : Ψ = ∑Φі ағын тұтасуы деп аталады. Ағын тұтасуын пайдаланып электромагниттік индукция заңын мынадай түрде жазуға болады: Индукцияланған токтар тұтас шомбал (массивті) өткізгіштерде де қозуы мүмкін. Бұл кезде олар Фуко токтары немесе құйынды токтар деп аталады. Шомбал өткізгіштердің кедергісі аз боғандықтан бұлтоктардың мәні өте үлкен болады. Фуко токтары Ленц ережесіне бағынады –олар өткізгіш ішінде өздерін туғызған себепке мүмкіндігінше күштірек қарсы әсер ететіндей жол және бағыт таңдап алады. Гальванометрдің және басқа өлшегіш құралдардың қозғалғыш бөлігін тыныштандыру үшін құйынды токтарды пайдаланады. Фуко токтарының жылулық әсері индукциялық пештерде қолданылады. Трансформаторларда Фуко токтарының зиянды әсерін жою үшін Магнит өткізгішті ток өткізбейтін қабаттармен бөлінген жеке пластиналарды біріктіріп жасайды. Өн бойынан айнымалы ток өтетін сымдарда пайда болатын құйынды токтар сым ішіндегі токты әлсірететіндей және бетмаңындағы токты күшейтетіндей бағытталады. Осының нәтижесінде тез айнымалы ток сым қимасы бойынша біркелкі таралмаған болып шығады – олөткізгіш бетіне ығыстырылған сияқты боады. Бұл құбылыс скин –эффект немесе беттік эффект деп аталады. 24-лекция. Өзіндік және өзара индукция. Индуктивтілік. Магнит өрісінің энергиясы. Кез келген контурда ағатын электр тогы і осы контурды қиып өтетін Ψ магнит ағынын туғызады. Ток өзгергенде ағын да өзгереді, демек, контурда э. қ. к. индукцияланады. Бұл құбылыс өздік индукция деп аталады. Контурдағы ағын тұтасуы токқа пропорционал болады: Ψ = Lі Ток күші мен толық магнит ағыны арасындағы L пропорционалдық коэффициенті контурдың индуктивтілігі деп аталады. L индуктивтілік контурдың өлшемдері мен пішініне және контурды қоршаған ортаның магниттік қасиеттеріне байланысты болады. Контурдағы ток күші өзгергенде өздік индукцияның εөз э. қ. к.-і пайда болады, мынаған тең: егер контур индуктивтілігі өзгермейтін болса, екінші қосылғыш нолге тең болады. Егер контур индуктивтілігі өзгермейтін болса, онда ток өзгергенде істелінетін элементар жұмыс мынаған тең болады: dA = dΨ = –Ldi Магнит өрісі жойылатын уақыт ішінде, яғни ток і-ден 0-ге дейін кемігеше істелетін жұмыс магнит өрісінде жинақталған энергияны береді: Шексіз (өте ұзын) орам жағдайында L = μμ0n2Sl = μμ0n2V, ал Н = nі осыдан: Энргия тығыздығыүшін мына өрнекті аламыз: Егер екі контур бір бірінен онша алыс болмаса, бірнші (екінші) контрдан і1(і2) ток ақса, екінші (бірінші) контур арқылы і1(і2)-ге пропопорционал толық ағын өтеді: Ψ2 = L21i1 (Ψ1 = L12i2) L21 және L12 пропорционалдық коэфициенттері контурлардың өз ара индуктивтілігі (немесе өз ара индукцияның коэффициенттері) деп аталады. Бұл коэффициенттер бір біріне тең болады: L21 = L12 жүктеу/скачать 155,73 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|