Бақылау сұрақтары

1. Ток күші және ток тығыздығы деген не? Өлшем бірліктері қандай?

2. Электр тогының болу шарттарын анықтаңыз.

3. Бөгде күштер деген не? Олардың табиғаты қандай?

4. Электр қозғаушы күші, кернеу, потенциалдар айырымы деген не?

5. Тұрақты ток заңдарының анықтамасын түсіндіріңіз.

6. Кирхгоф ережелері қандай қағидаларға негізделген?

7. Кирхгоф ережелері бойынша теңдеулер қалай құрылады?

13-тақырып. ВАКУУМДЕГІ МАГНИТ ӨРІСІ

Магнит өрісінің сипаттамалары

Магнит өрісі – тогы бар өткізгіштің, қозғалыстағы электр заряды бар бөлшектер мен денелердің, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелердің төңірегіндегі кеңістікте, сонымен қатар, электр өрісінің уақыт бойынша өзгеруінен пайда болады.

Тогы бар жазық тұйық контур – өлшемі магнит өрісінің көзіне дейінгі қашықтықпен салыстырғанда өте аз, өрісті зерттеуге қолданылатын тогы бар тұйық өткізгіш (29-сурет). Кеңістіктегі контурдың орналасу бағдары оған жүргізілгеннормальдің бағытымен сипатталады. Оң бұранда ережесіне сәйкес:бұранданы сағат тілінің айналу бағытымен контурдағы ток бағытында бұрағанда оның ұшының ілгерілемелі қозғалысы нормальдің бағытын көрсетеді (30-сурет).

S N

29-сурет 30-сурет

Айналдырушы күш моменті өрістің берілген нүктесінің және тогы бар контурдың қасиеттеріне тәуелді.

. . (136)

Тогы бар жазық контурдың магниттік моменті оң нормальдің бағытымен сәйкес болатын вектор:

(137)

мұндағы S –-жазық контур бетінің ауданы, – контур жазықтығына жүргізілген нормальдің бірлік векторы.

Магнит индукциясы – магнит өрісінің күштік сипатын ашу үшін енгізілген векторлық шама, оның мағынасын үш пара-пар әдістің кез келген біреуімен негіздеуге болады.

Магнит индукциясы :

1. Магнит өрісінің берілген нүктесінде бірлік жылдамдықпен қозғалған нүктелік бірлік оң зарядқа магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең шама:

2. Магнит өрісінің берілген нүктесінде токтың бірлік элементіне магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең:

3. Магнит өрісінің берілген нүктесінде бірлік магниттік моменті бар контурға әсер ететін максимал күш моментіне тең:

Ампер гипотезасы бойынша, кез келген денеде атомдардағы электрон-дардың қозғалысымен шартталған микроскопиялық токтар болады. Осы микротоктар дененің ішінде өзінің магнит өрісін тудырады және макро-токтардың магнит өрісінде бағдарлана бұрылуға қабілетті.

Магнит өрісінің индукциясы денедегі барлық макро- және микро-токтардың қортқы магнит өрісін сипаттайды. Магнит өрісінің кернеулігі макротоктардың магнит өрісін сипаттайды. Магнит өрісі индукциясы мен кернеулігі арасындағы байланыс: (138)

Био-Савар-Лаплас заңы

Ток элементінің кеңістіктің берілген нүктесіндегі (31-сурет )магнит өрісінің индукциясы ток күшіне тура пропорционал болады:

(139)

мұндағы – модулі өткізгіш элементініңdl ұзындығына тең, бағыты токпен сәйкес вектор, –өткізгіштіңdl элементінен А нүк-тесіне жүргізілген радиус-вектор, r– радиус-вектордың модулі. вектордың модулі:

мұндағы – ток бағыты менвекторының арасындағы бұрыш.

31-сурет

Магнит өрісі үшін суперпозиция принципі: Бірнеше токтың (қозғалыстағы зарядтардың) тудырған қортқы магнит өрісінің кез келген нүктедегі

магнит индукциясы жеке токтардың (зарядтардың) магнит өрісінің сол

нүктедегі индукцияларының векторлық қосындысына тең:

(140)

Ампер заңы. Лоренц күші

Магнит өрісінде тогы бар өткізгіш элементіне әсер ететін магниттік күш ток элементіне,ток күшіне,магнит индукциясына тура пропорционал болады.

(141)

м

бұрыш. Күш бағыты сол қол ережесімен анықталады (32-сурет):

Егер сол қолды индукция векторы алақанға кіретіндей етіп, ал төрт саусақты біріктіріп ток бағытымен ұстаса, керіп ұстаған бас бармақ токқа әсер ететін магниттік күш бағытын көрсетеді.

Ампер заңын параллель токтардың өзара әсерін зерттеу үшін қолдануға болады

ұндағы– ток бағыты мен магнит индукциясы векторы арасындағы

32-сурет

Лоренц күші – магнит өрісінің жылдамдықпен қозғалған Q зарядты бөлшекке әсер ету күші: , (142)

мұндағы – магнит индукциясы мен заряд жылдамдығы векторларының арасындағы бұрыш.

Лоренц күшінің бағыты сол қол ережесімен анықталады (33-сурет):

Егер сол қолды индукция векторы алақанға кіретіндей етіп, ал төрт саусақты біріктіріп оң зарядтың жылдамдығының бағытымен ұстаса, керіп ұстаған бас бармақ зарядқа әсер ететін магниттік күш бағытын көрсетеді.

33–сурет

Вакуумдегі магнит өрісінің векторының циркуляциясы

векторының циркуляциясы:

, (143)

мұндағы -контурда айналу бағытымен алынған элементар ұзындық векторы,-контурға жанамадағывекторының құраушысы.

Вакуумдегі магнит өрісі үшін толық ток заңы (векторының циркуляциясы туралы теорема): кез келген тұйық контур арқылы өтетін магнит индукциясы векторының циркуляциясы магниттік тұрақтыны контурмен қамтылған токтардың алгебралық қосындысына көбейткенге тең болады:

(144)

мұндағы – кез келгенконтурмен қамтылған тогы бар өткізгіштер

саны (34-сурет). Бұл формула тек вакуум-дегі магнит өрісі үшін дұрыс. Зат ішіндегі өріс үшін молекулярлық токтарды да ескеру қажет. Токтардың қосындысын есептегенде контурды орағыту бағыты бұрғының оңға айналуына сәйкес токтар оң, ал қарсы бағыттағы токтар теріс мәнмен алынады.

34-сурет

Магниттік ағын. Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы

Магниттік ағын – ауданы dS элементар беттен өткен магниттік күш

35А-сурет 35Б-сурет

.

сызықтарының тығыздығын сипаттайтын скаляр шама:

(145)

мұндағы – индукция векторының ауданыэлементар бетке жүргізілген нормаль бағытына проекциясы (35-сурет).

Кез келген S бет арқылы өткен магнит ағыны:

Гаусс теоремасы: Кез келген тұйықталған бет арқылы өтетін магнит өрісі индукциясы векторының ағыны әр уақытта нөлге тең.

(146)