Электр жне магнит рістеріні бірттастыы жне салыстырмалылыы

Максвелл теориясынан айнымалы электр жне магнит рістеріні арасындаы зілмейтін байланыс ашыланнан кейін, материяны ерекше трі — электромагниттік рісті бар екені айындалды. Бл рістерді бір-бірінен жекеленіп, туелсіз трде пайда бола алмайтыны аныталды.
Электр рісі электр зарядтарынан немесе згермелі магнит рісіні серінен пайда болады. Сол сияты магнит рісі де не электр тогыны, не йынды электр рісіні серінен туады. Траты рісті дербес жадайында не электр рісіні ( 0, =0) , не магнит рісіні ( =0, 0) асиеттері байалды. Жне бл асиеттерді білінуі тадап алынан сана жйелеріне байланысты. Жібек жіпке ілінген зарядталан шарды арастырайы. Баылаушы жермен байланысан сана жйесінде тр. Жермен салыстыранда тыныш тран зарядталан шарды тек электр рісі бар (3.4, а-сурет). озалыстаы зарядталан шарды электр рісі кеістікте магнит рісін туызады (3.4, -сурет).

Жалпы аланда, айнымалы электромагниттік рісті электр рісіні кернеулігі мен магнит рісі индукциясыны бір-бірінен артышылыы жо.

 

31.йынды электр рісі.Тогы индукцияланатын контур озалыссыз тран,ал магнит индукциясы аыныны згерісі магнит рісіні згерісінен болатын жадайдаы электромагниттік индукцияны арастырамыз.Индукциялы токты тууы магнит рісі згерісі салдарынан контурда ток тасушыларына сер ететін тосын кштеріні пайда болуын длелдейді.Бл тосын кш контурдаы химиялы процеспен де,жылулы процеспен де байланысты емес;блар Лоренц кші де бола алмайды,йткені Лоренц кші заряда атысты жмыс істей алмайды.Осыдан индукциялы ток контурда туан электр рісінен болады деп орытындылай аламыз.Осы рісті кернеулігін Е_в¹ деп белгілейміз. Е_l^*dlосы формула бойынша индукцияны э. кші контур бойынша Е_в вектор циркуляциясына те:_l=E_Bldl (1) .=-dф/dt формуласына сйкес _i=-dф/dt=-d/dt B_ndS (2) мндаы интеграл контура тірелетін кез келген бетпен алынады.Контур озалмайтын боландытан,уаыт бойынша интегралдау амалыны орнын тмендегідей ауыстыруа болады: d/dt B_ndS= (B/t)_ndS.(3) В векторы уаыта да,координата да байланысты.(3)-тедеуді о блігін кеістікті згермейтін нктесіне сйкес келетін уаыт бойынша В-дан алынан туынды деп арауа болады.Сондытан интеграл астындаы рнек уаыт бойынша алынан дербес туындыны символы ретінде абылданады.(2) формуланы (3)-пен ауыстырып ,содан кейін _i-ді (1) жне (2) рнектерін теестіріп мынаны аламыз: E_Bldl=- (B/t)_ndS (4).Максвелл,уаыт бойынша тратын магнит рісі кеістікте Е_В рісіні пайда болатынын жне бл жерде ткізгіш контурды бар-жоына туелсіз болатынын болжап айтан еді.Контурды бар болуы тек ондаы индукциялы токты тууы бойынша кеістікті сйкес нктелерінде электр рісіні бар екенін табуа ана ммкіндік береді.

Сонымен,Максвелді идеясы бойынша уакыт бойынша згеріп тратын магнит рісі электр рісіе тудырады.Бл Е_в рісіні озалмайтын зарядтардан туан Е_qэлектростатикалы рісінен елеулі айырмашылыы бар .Электростатикалы ріс потенциалды,оны кернеулік сызытары зарядтарда басталып,зарядтарда аяталады.Е_q векторыны кез келген контур бойынша циркуляциясы Е_qldl=0 (5).(4) формуласы бойынша Е_В векторыны циркуляциясы 0-ден згеше.Демек,Е_В рісі,магнит рісі сияты йыды болады екен.Е_В рісіні кернеулік сызытары тйыталан болады.

Сйтіп,электр рісі потенциалды да (Е_q),йынды да(Е_В) болуы ммкін.Жалпы жадайда электр рісі зарядтардан туан Е_qрісі мен уаыт бойынша згеріп тратын магнит рісінен болатын Е_В рісінен ралады.(5) жне (4) рнектерін біріктіре осып, Е=Е_q+E_Bосынды рісті кернеулігі шін тмендегідей атысты аламыз:

E_ldl=- (B/ t)_ndS (6).Сол бліктегі интеграл кез келген тйы контур бойынша, ал о блікті -осы контура тірелетін кез келген бет бойынша алынады.(6) рнек Максвеллді электромагниттік теориясыны негізгі тедеулеріні бірі болып табылады.

йынды электр рісі электрондарды бетатрон деп аталатыниндукциялы деткішінде олданылады.Бл прибор арнайы формалы электромагнит полюстеріні арасына орналастырылан тороидты кшпелі камералардан трады.Электромагнит обмоткасы жиілігі 100 гц айнымалы токпен оректенеді.Осыдан пайда болан айнымалы магнит рісі екі функцияны орындайды:біріншіден,электрондарды дететін йынды электр рісін тудырады,екіншіден,кмераны сімен дл келетін орбитадаы электрондарды стап трады.

 

 

 

32.Фуко токтары.Индукциялы токтар ттас шомбал ткізгіштерде де озуы ммкін.Бл жадайда олар Фуко токтары немесе йынды токтар деп аталады.Шомбал ткізгішті электрлік кедергісі аз боландытан,йынды токтар те лкен кшке ие бола алады.Фуко токтары Ленц ережесіне баынады-олар ткізгішті ішінде здері туызан себепке ммкіндігінше кштірек арсы сер ететіндей жол жне баыт тадап алады.Сондытан кшті магнит рісінде озалатын жасы ткізгіштер Фуко токтары мен магнит рісіні зара серлесуінен пайда болан кшті кедергіге шырайды.Гальваномертлерді,сейсмографтарды жне баса приборларды озалмалы бліктерін тыныштандыру(демпфирлеу)шін осыны пайдаланады.Приборды озалмалы блігіне сектор тріндегі ткізгіш(мысалы,алюминий) пластинка бекітіледі,ол кшті траты магнит полюстеріні арасындаы саылауа енгізіледі.Пластинка озаланда онда системаны тежейтін йынды токтар пайда болады.Мндай рылыны артышылыы мынада:тежелу тек пластинка озалан кезде ана пайда болады,ал пластинка озалмаан кезде болмайды.Сондытан элетромагниттік тыныштандырыш системаны тепе тедік алпына дл келуіне млде кедергі жасамайды.

Фуко токтарыны жылулы сері индукциялы пештерде пайдаланылады.Мндай пеш кші лкен,жоары жиілікті токпен оректенетін катушка болып табылады.Егер катушканы ішіне ткізгіш дене орналастырса,онда денені балуа дейін ыздыратын интенсивті йынды ток пайда болады.Металдарды вакуумда балыту осындай діспен жзеге асырылады,мны зі жоары жиілікті материалдар алуа ммкіндік береді.Вакуумды ондырыларды ішкі металды бліктерін газсыздандыру шін оларды ыздыру да Фуко токтарыны кмегімен жзеге асырылады.

Кптеген жадайларда Фуко токтарын болдырмау,рі олармен кресу шін арнаулы шаралар олданіа тура келеді.Мысалы,трансформатор зектерін йынды токпен ыздыруа кететін энергия шыынын болдырмау шін ,бл зектер изоляциялаушы абаттармен блінген жа пластинкалардан ралады.Пластинкалар Фуко токтарыны ммкін баыттары олара перпендикуляр болатындай етіп орналастырылады.Ферриттерді(лкен электрлік кедергілері болатын магниттік материалдарды) пайда болуы зектерді ттас етіп пайдалануа ммкіндік берді.н бойымен айналмалы ток агатын сымдарда пайда болатын йынды токтар сым ішіндегі токты лсірететіндей жне бет маындаы токты кшейтетіндей болып баытталан.Осыны нтижесінде тез айналмалы ток сым имасы бойынша біркелкі таралмаан болып шыады-ол ткізгіш бетіне ыыстырылан сияты болады.Бл былыс скин-эффект(аылшынша skin-абы) немесе беттік эффект деп аталады.Скин-эффект былысыны болуынан жоары жиілікті тізбектегі ткізгіштерді ішкі блігі пайдасыз болып шыады.Сондытан жоары жиілікті тізбектерде ттік ткізгіштер олданылады.

 

33.Ыысу тогы.Кеістікте згеретін магнит рісіні болуы йынды электр рісіні тууына кеп соады,бл элетромагниттік индукция былысын тжырымдайды.Максвелді негізгі идеясы электр жне магнит рістері арасында кері атыс бар,яни уаыт бойынша згеретін электр рісі магнит рісіні пайда болуына келуге тиіс деп корытындылайды.Бл идея те нтижелі болды.Осы идеяны негізінде жасалан Максвелді электромагниттік теорисы тамаша эксперименталды олдау тапты.

згеретін электр жне пайда болатын магнит рістері арасындаы санды атысты орындауда Максвелді ыгысу тогы деп аталатынды енгізді. Конденсаторы бар квазистационар айнымалы ток тізбегін арастыралы.Еркін заряд тасушыларыны озалысы,яни ткізгіштік ток конденцатор астарларыны арасындаы саылаудан баса жерде тізбекті н бойында орын алады.Демек,ткізгіштік ток сызытары астарлар шекарасында зіліске шырайды.Оны есесіне астарлар арасындаы кеістікте D ыысуымен сипаттауа болатын айнымалы электр рісі пайда болады.Максвелл,ткізгіштік ток сызытарыны астарлар шекарасында,оны ыысу тогы деп аталатын ток сызытарына здіксіз ауысып отыратындыын болжады.Блай болжауды себебі Максвелді уаытында электр рісі лемдік эфир деп аталатын гипотетикалы серпімді ортадаы механикалы керілуден туады деп есептелген.Бл керілуді нтижесінде эфир блшектеріні тепе-тедік алыптан ыысуы болады деп ынан.Ток кшіні лездік мнін i=q шамасына те.ткізгіштік тогыны тыыздыы астар бетімен тікелей жанасанда j_{т=q/S=d/dt(q/S)=}рнегімен аныталады,мндаы S-астарлар ауданы,q-оны бетімен зарядталан,-зарядтын беттік тыыздыы.

Ыысу тогы сызытарыны жиілігі ткізгіштік ток сызытары жиілігіндей болу шін j_ы ыысу тогыны тыыздыы да -а те болуы керек.j_ы-ді саылауда бар электр рісіні параметрлері арылы рнектелік.D=_oE=_oE_oжне E=/_oформулалары бойынша астарлар арасыны саылауларындаы электр ыысулары D=_oE_o= болады,бдан =D.Сйтіп,j_ы=D (1) деп йаранымыз жн.

Ыысу тогыны тыыздыын анытайтын (1) формуласын Максвелл кез келген турдегі электр рісіне,соны ішінде йынды ріске олданды.ткізгіштік тока тн физикалы асиеттерді ішінен Максвелл ыысу тогыны зіні айналасындаы кеістікте магнит рісін жасайтын бір ана асиетін алды.Максвелді айтуы бойынша магнит рісін формулаларда есептеуде ткізгіштік токты тыыздыы мен ыысу тогыны тыыздыынан тратын токты тыыздыын рнектеу керек:j_толы=j_т+j_ы=j_т+D (3) .тап айтанда,Н векторыны циркуляциясы кез келген контур бойынша мынаган те:H_ldl= (j_толы)_ndS= (j_т+D)_ndS (4).Бл тедеу Максвелл теориясындаы негізгі екінші тедеуді рнектейді.(2)формуласы бойынша ыысу тогы згеретін электр рісі бар жерді брінде болады.Демек,ол бойымен айнымалы электр тогы тіп тран ткізгішті ішінде дебар екен.Алайда ткізгіш сымны ішінде j_ы детте j_т-пен салыстыранда ескермейтіндей аз болады.Гаусс системасында ыысу тогын анытайтын рнек мына трде болады:j_ы=1/4пD.