Магнит рісіні энергиясы.

1-суретте кескінделген тізбекті арастырайы. Е алдымен L соленоидты Е батареясына тйытайы, онда і тогы тратанады да, соленоидты орамдарымен ттасан магнит рісін тудырады. Егер соленоидты батареядан ажыратып, оны R кедергісі арылы тйытаста, онда пайда болан тізбекте біраз уаыт біртіндеп кемитін ток аады. Осы dt токпен уаыты ішінде істелетін жмыс мынаан те: dA = _sidt = - d/dt idt = - id /1/

Егер соленоидты индуктивтілігі і–ге туелді болмаса /L=const/, онда d=Ldi жне /1/ рнегі мынадай трге келеді: dA= - Ldi. /2/

Бл рнекті і бойынша i-ді бастапы мнінен нольге дейінгі шекте интегралдап, магнит рісі жойылып кететін барлы уаыт ішіндегі тізбекте істелетін жмысты шыарып аламыз:

A= - ⁰_i Lidi = Li²/ 2. /3/

/3/ жмысы ткізгіштерді ішкі энергиясыны сімшесіне, яни оларды ыздыруа кетеді. Бл жмысты атарылуы алашыда соленоидты оршаан кеістікте болатын магнит рісіні жойылып кетуімен осарласа жреді. Электр тізбегін оршап жатан денелерде ешандай баса згеріс балмаандытан, магнит рісі энергияны тасушылар болып табылады рі осыны есебінен /3/ жмысы атарылады деген орытынды шыады. Сйтіп, біз мынадай орытындыа келеміз: н бойымен і тогы аатын индуктивтілігі бар ткізгіш

W= Li²/2 /4/

энергиясына ие болады жне ол энергия токпен озан магнит рісіні шегінен шыып кетпейді.

/3/ рнегін токты 0-ден і-ге дейінгі дей тсу процессінде здік индукцияны электр озаушы кшіне арсы істеуге ажетті жне /4/ энергиясына ие болатын магнит рісін жасауа кететін жмыс ретінде тсіндіруге болатындыын ескертейік. Шынында да здік индукцияны э. кшіне арсы істелетін жмыс:

A^’= ⁱ ₀ (- _s)idi. /5/

Біз /2/ рнегін шыарып алуа келтірген трлендіруге сас трлендіру енгізіп, мынаны шыарып аламыз:

A’= ⁱ₀ Lidi = Li² / 2. /6/

бл /3/ рнегіне сйкес келеді. /6/ жмысы токты э. к кзі есебінен тратану кезінде істеледі жне ол тгелдей контурмен ттасан магнит рісін жасауа кетеді. /6/ рнегінде э..к кзінен токты тратану процессінде ткізгіштерді ыздыруа жмсалатын жмыс ескерілмейді.

Магнит рісіні энергиясын рісті зін сипаттайтын шамалар арылы рнектейік. Шексіз зын соленоид жадайында

L= ₀n²V, H= ni,

осыдан i =H / n.

Осы L мен і мндерін /4/ формуласына ойып жне тиісті трлендірулер енгізіп, мынаны шыарып аламыз:

W = /7/

Егер магнит рісі біртекті болмаса, онда жне ай жерде кп болса, энергия тыыздыы сол жерде кп болады. андай да бір клемдегі магнит рісіні энергиясын табу шін мына интегралды есептеп табу керек:

W= _VdV= _V .

14.Соленоидты индуктивтілігі.Соленоидты индуктивтілігін есептеп шыарайы.зындыы практика жзінде шексіз деп есептелетін соленоид алайы. Оны бойымен тогы аанда соленоидты ішінде магнит индукциясы формулаларына сйкес

B=₀ni-ге те болатын біртекті ріс озады.Орамдарды райсысы арылы тетін аын Ф=BS болады,ал соленоидпен ттасан толы магнит аыны мынаан те:

=NФ=nlBS=₀n²lSi.

Мндаы l-соленоидты зындыы ( оны те зын деп йарамыз) ,s-клдене имасыны ауданы,n-зынды бірлігіндегі орам саны (nl кбейтіндісі орамдарды толы N санына береді)

те зын соленоидты индуктивтілігі шін келесі рнекті шыарып аламыз:

L= ₀n²lS= ₀n²V.

Мндаы v=lS-соленоидты клемі.бл рнектегі n-ді N/l арылы алмастырып,мынаны шыарып аламыз:

L= ₀N²S/l

Гаусс системасындаы соленоидты индуктивтілігіне арналан формуланы трі мынадай болады:

L=4n²lS ₀-ді лшемділігі индуктивтілікті лшемділігін зындыты лшемділігіне блгенге те .Сондытан СИ системасында ₀ генриді метрге атынасымен лшенеді.

Егер L ток кші згерген кезде траты болып алса ,онда _s=-Ldi/dt

Гаусс системасында

L индуктивтілікті контурдаы ток кшіні згеру жылдамдыы мен осыны салдарынан пайда болатын здік индукциясыны э.. кшіні арасындаы пропорционалды коэффициент ретінде анытауа ммкіндік береді.Алайда мндай анытама тек L=const болан жадайда ана дрыс болады.Ферромагнетиктер бар боланжадай да деформацияланбайтын контурды L-гі i-ді функциясы болады.

L=const болан жадайда L=1 гн ткізгіштегі ток кшіні 1 а/сек жылдамдыпен згерісіне сйкес _s=1 в болуына кеп сотырады.

15.Затты магниттік тімділігі.Белгілі уаыт аралыында сырты магнит рісінде темір заттарды магниттік асиетке ие болатыны белгілі.Бл заттарды здеріне магниттік асиет берген сырты рістен ешбір айны атесі жо жаа магнит рісіні кзі ретінде кп уаыт олдануа болады.Егер магнит рісі кесіп тіп жатан ортаны андай болмасын бір затпен толтырса,ол ортадаы магнит рісіні индукция векторы згереді.Айталы вакуумны бір нктесіндегі магниттік индукция векторы В₀болсын.Осы ортаны кез келген бір затпен толтырып жоарыда крсетілген нктедегі магнит индукция векторын лшесек,ол енді В₀- ден згеше йтеуір бір В болады.Міне осы ортаны толтырып тран зата ана туелді магнит рісіні згеруін сипаттайтын физикалы шаманы ортаны магнит тімділігі деп атап мына тедеу арылы рнектейді: =

Магнит тімділігі бірден арты заттарды парамагнетиктер деп,ал бірден аз заттарды диамагнетиктер деп атайды.Яни парамагнетиктер здері толтырып тран ортадан тетін сырты магнит рісін кшейтеді,ал диамагнетиктер лсіретеді.

Магнит рісі зарядталан блшектерді озалысынан туатынын білеміз.Сондытан магнетиктердегі магнит рісіні де тегін молекулалар мен атомдардаы элементар блшектерді озалысынан іздеу керек.Атомдарда магнит рісін тудыратын баса да себептер бар.Оны бірі – электрондарды меншікті магнит моменті.Аталан магнит моменті электрондарды массасы,электр заряды сияты квантты асиеттеріні бірі болып табылады.Атомны орыты магнит моменті оны электрондарыны орбиталды озалысынан туатын магнит моменті мен спиндік магнит моменттеріні векторлы осындысына те.Егер орыты магнит моменті бар атомдар орналасан ортада сырттан магнит рісін тудырса,рбір атомны магнит моменті сырты ріспен баыттас болып орналасуа тырысады,яни мндай орта сырты рісті кшейтеді жне ол атомдар рісті кшті жаына арай ыысады.Олай болса бл ортада парамагниттік заттар боланы.Сонымен парамагниттік заттарды екінші анытамасын беруге болады:компенсацияланбаан магнит моменті бар атомдардан ралан зат парамагниттік зат болады.Атом электрондарыны орыты магнит моменті нлге те заттар диамагниттік заттар деп аталады.Парамагниттік заттарды ішінде магнит тімділігі ерекше лкен заттар болады,бл заттар ферромагнетиктер деп,оларды бойындаы айырыша магниттік былыс ферромагнетизм деп аталады.Айырыша магниттік асиеттері кбіне ол заттар кристалды кйде боланда байалады.

16.здік индукция былысы.

Кез-келген контурда аатын элетр тоы i осы контурдан тіп кететін магнит аынын тудырады.згергенде де згеретін болады,демек,контурда э.. кші индукцияланады.Бл былыс здік индукция деп аталады.

Био –Савар заына сйкес В магнит индукциясы ріс тудыратын ток кшіне пропорционал.Осыдан i контурдаы ток пен контур арылы осы ток тудыратын толы магнит аыны бір-біріне пропорционал болып шыады:

=Li.

Ток кші мен толы магнит аыны арасындаы пропорционалды коэффициенті контурды индуктивтілігі деп аталады.

Егер контурды оршаан ортаны салыстырмалы магниттік тімділігі рісті кернеулігіне туелді болмаса,яни ферромагнетиктер жо болса,тек осы жадайда ана -ді -ге сызыты туелділігі болады.Олай болмаан жадайда -ді -ге арылы туелділігі крделі функция болады,рі боландытан, -ді –ге туелділігіде айтарлытай крделі функция болады. Алайда индуктивтілігі -ді функциясы деп есептесек,атысы осы жадайда да таралады. Токты кші згермеген кезде толы аын контурды формасы мен лшеміні згеру есесінен згеретін болады.

Осы айтыландардан индуктивтілігі контурды геометриясына (яни оны формасы мен лшемдерінен ) жне контурды оршаан ортаны магниттік асиетіне (-ту) туелді екендігі шыады. Егер контур атты жне оны маында ферромагнетиктер жо болса, индуктивтілігі траты шама болады.

Си системасындаы индуктивтілікті бірлігі шін ткізгіштегі то кші 1 боланда ,онда 1вб-ге те толы аыны пайда болатын осы ткізгішті индуктивтілігі абылданады.Бл бірлікті генри (гн) деп атайды.

Индуктивтілікті анытайтын рнекті Гаусс системасындаы трі мынадай:

Шамасыны лшемдігін табу шін токты кшіні лшемдігін с-ті лшемділігі мен зындыты лшемділігіне блгенге те болатын Гаусс системасындаы В-ні лшемдігін пайдаланайы.Демек,

Сонымен,Гаусс системасындаы индуктивтілікті лшемділігі зынды лшемділігі болады.Осыан сйкес индуктивтілікті бірлігін осы системада сантиметр деп атайды.