Магнит рісі. Магнит индукция векторы. Лоренц кші. Ампер заы.

озалмайтын электр зарядтары электр рiсiн туызады, озалатын зарядтар баса рiс – магнит рiсiн туызады. Бан иiлмелi ткiзгiшмен жасалан тжiрибеден кз жеткiзуге болады. Егер екi параллель ткiзгiштер бойымен бiр баытта ток тсе, ткiзгiштер бiр бiрiне тартылады, ал егер ток баыттары арама-арсы болса, онда ткiзгiштер бiр-бiрiнен тебiле бастайды.

Ток тетiн ткiзгiштер арасындаы пайда болатын сер магниттiк сер деп аталады. Бл жадайда ткiзгiштердi бiр-бiрiне сер ететiн кштерiн магниттiк кштер деп атайды.

Электромагниттiк рiстi байалуыны бiр трiн магнит рiсi деп атайды. Оны ерекшелiгi болып, ол рiс тек ана электр заряды бар озалыстаы блшектер мен денелерге, сонымен атар озалатын не озалмайтындыына байланыссыз магниттелген денелерге сер ететiндiгi табылады.

Магнит индукциясыны векторы магнит рiсiнi кштiк сипаттамасы болып табылады.

Магнит индукциясы векторыны баыты ретiнде ток серiнен туан кейбiр магнит рiсiнде еркiн озала алатын магнит тiлшесiнi отстiк S полюсiнен солтстiк N полюсiне баыты алынан. Бл баыт тогы бар тйы контура тсiрiлген о нормаль баытымен сйкес келедi.

6.1-сурет

О нормаль баыты тйы контурдаы токты баыты бойынша айналандаы о кесiлген бранда шыны iлгерiлемелi озалысымен сйкес келедi (6.1 - сурет). Тогы бар тзу сызыты ткiзгiштi магнит тiлшесi жазытыы ткiзгiшке перпендикуляр, ал центрi ткiзгiш сiнде жатан шебердi жанамасы бойынша орналасады. Магнит индукциясы векторыны баытын Максвелл ережесi (бранда ережесi) бойынша анытайды: егер бранданы ткiзгiштегi ток баыты бойынша браса, онда бранда сабыны озалыс баыты магнит индукциясы векторыны баытына нсайды. Магнит индукциясы векторыны модулi магнит рiсi тарапынан тогы бар ткiзгiштi бiр блiгiне сер ететiн максималды кштi ток кшiнi сол блiк зындыына кбейтiндiсiнi атынасына те:

(6.1)

СИ жйесiнде Магнит индукциясыны бiрлiгi ретiнде бiр тесла (1 Тл) – зындыы 1 м ткiзгiш блiгiне 1 А ток кшi боланда рiс тарапынан F_max = 1 H максималды кш сер ететiн бiртектi рiстi магнит индукциясы абылданан.

Егер векторлары рiстi барлы нктелерiнде бiрдей болса, магнит рiсiн бiртектi деп атайды. рiстердi суперпозиция принципi. Егер кеiстiктi берiлген нктесiнде магнит рiстерi магнит индукциясыны векторлары ₁, ₂, ₃ жне т.б. болып келген ртрлi магнит кздерiнен ралса, онда орытынды магнит рiсiнi векторы мынаан те болады: = ₁+ ₂+ ₃+… (6.2) Магнит рiстерiн бейне трiнде кескiндеу шiн магнит индукциясы сызытарын пайдаланады. Магнит индукциясы сызытары – р нктедегi жанамалары рiстi осы нктелерiндегi векторыны баытымен сйкес келетiндей етiп жргiзiлген бейне сызытар. Траты магнит орналасан ааз бетiне темiр нтатарын сеуiп, магнит индукциясы сызытарыны толы сутеттер крiнiсiн кзбе-кз круге болады. Магнит индукциясыны сызытары рашан да тйы жне рiс туызатын тогы бар ткiзгiштердi амтиды. Магнит индукциясы сызытарыны тйытыы табиаттаы еркiн магнит зарядтарыны бар болуыны длелденбегендiгiмен тсiндiрiледi. Тйы кштiк сызытары бар рiстердi йынды рiстер деп атайды. Магнит рiсi йынды рiс болып табылады. Бiртектi рiстi магнит индукциясыны сызытары параллель болады.

Магнит рiсi потенциалды болмайды, яни тйы контурдаы зарядты орын ауыстыруы бойынша магнит рiсiнi жмысы нлге те емес.

Магнит тiзбегi деп магнит рiсi жинаталан кеiстiктi айматары немесе денелердi жиынтыы аталады.

Магнит тiзбегiндегi магнит аыны электр тiзбегiндегi ток кшi сияты рлдi атарады.

Бет арылы тетiн магнит аыны деп магнит индукциясы векторыны модулiнi жазы беттi S ауданына жне жне векторларыны арасындаы брышты косинусына кбейтiндiсiне те шаманы айтамыз, мндаы - жазы бетке тсiрiлген нормаль:

СИ жйесiнде магнит аыныны бiрлiгi ретiнде – бiр вебер (1 Вб) - ткiзгiштi клдене имасы арылы 1 Кл электр млшерi ткендегi кедергiсi 1 Ом электр тiзбегiндегi нлге дейiн кемiген магнит аыны алынады.

1 Вб магнит аыны магнит индукциясы векторына перпендикуляр орналасан ауданы 1 м² бет арылы тетiн 1 Тл магнит индукциясы бар бiртектi магнит рiсiнен туады.

Ампер кшi – магнетизмнi негiзгi заы

6.3-сурет

Тогы бар ткiзгiшке магнит рiсi тарапынан сер ететiн кштi Ампер кшi деп атайды.

Ток элементiмен брышын райтын индукциясы болатын магнит рiсi тарапынан I тогы бар ткiзгiштi аз ана кесiндiсiне сер ететiн Ампер кшiнi модулi F мына формула бойынша аныталады:

(6.4)

Ампер кшiнi баытысол ол ережесi бойынша аныталады (6.3.сурет):

егер сол олды магнит индукциясыны векторы алаана кiретiндей етiп, ал трт шыыы сауса ток баытына нсайтындай етiп орналастырса, онда 90^o-а иiлген лкен сауса ткiзгiш кесiндiсiне сер ететiн кштi баытын крсетедi.

озалыстаы зарядталан блшекке магнит аыны тарапынан сер ететiн кштi Лоренц кшi деп атайды. Магнит рiсiнде озалатын электрондарды бастапы баытынан ауытуына келiп соатын Лоренц кшi, табиатты кптеген былыстарында кездеседi. Мысалы, «полярлы шыла» былысы.

Лоренц кшiнi модулi зындыы l ткiзгiш блiгiне сер ететiн F кшiнi модулiнi ткiзгiштi осы блiгiндегi алыптасып озалатын зарядталан блшектердi N санына атынасына те: (6.5)

мндаы q – блшек заряды, – оларды алыптасан озалысыны жылдамдыы, – магнит индукциясы векторыны модулi, - жылдамды векторы мен магнит индукциясы векторыны арасындаы брыш.

6.6-сурет

Лоренц кшiнi баытысол ол ережесi бойынша аныталады: егер сол олды заряд жылдамдыына перпендикуляр магнит индукциясыны раушысы алаана кiретiндей етiп, ал трт шыыы сауса о заряд озалысыны баытына нсайтындай етiп орналастырса, онда 90^o-а иiлген лкен сауса заряда сер ететiн F_Л Лоренц кшiнi баытын крсетедi.

46) Электромагниттік индукция. здік индукция былысы. Индуктивтілік. зара индукция.Ленц ережесі.

Тотарды магниттік серлесуі , электр тоыны магнит рісінтудыру абілеті ашыланнан кейін кп алымдар кері процес – магнит рісі серінен электр тогын тудыру ммкіншілігін іздестірді . Осы мселені 1831 жылы М.Фарадей алашы болып шешті . Ол ткізгіштен жасалан катушканы ішіндегі магнит рісі згергенде , катушкада ток пайда болатынын анытады.Бл былыс электромагниттік индукция деп аталады . Электромагниттік индукция нтижесінде пайда болатын электр тогын индукциялы ток деп атайды .Тжірибелер катушкадаы индукциялы токты р трлі дістермен тудыруа болатынын крсетті: катушкаа магнитті кіргізуге немесе одан шыаруа болады , катушканы магнитке кигізуге немесе магниттен суырып алуа болады . Индукциялы токты ешандай механикалы озалыс болмаанда да туындауы ммкін . Ол шін жаын тран екі катушканы біреуін ток кзімен осу керек . Егер бірінші катушкадаы токты магнит рісі екінші катушканы орамдарын оларды жазытарынан перпендикулярлы тетін болса , онда кез келген бірінші катушкадаы ток згерісі екінші катушкада индукциялы ток тудырады .Кез келген тйы контурда электростатистикалы кштерді жмысы нлге те .Біра катушканы тйы тізбегінен тетін магнит рісіні кез келген згерісі индукциялы токты тудырады , бл магнит рісі згергенде , катушканы сымдарындаы электр зарядтарына табиаты элекростатикалы емес кштер сер ететіндігін крсетеді . Осы бгде кштерді жмысы индукцияны электроозау-шы кші (ЭК) арылы сипатталады .Тжірибені крсетуінше индукциялы токты баытын ыли Ленц ережесі аталатын жалпы ереже анытайды : индукциялы токты магнит рісі осы индукциялы токты тудыратын магнит рісіні згерісін компенсациялауа тырысады .Мысалы , катушкаа магнитті енгізгенде , катушкадаы магнит рісі се бастаанда , катушкадаы туындаан индукциялы токты магнит рісіні баыты кері болады жне ол катушкадаы магнит рісіні суін бгейді . Оан оса пайда болан индукциялы ток зіні магнит рісіні серімен магнитті катушкаа енуіне кедергі істейді , сондытан индукциялы токты тудыру шін бгде кштер жмыс істеу керек .Сонымен Ленц ережесі энергияны саталу жне айналу заымен байланысты . Индукциялы электр тогыны энергиясы з бетімен пайда болуы ммкін емес , ол млшері те баса энергиясыны трленуі арылы пайда болады .Индукцияны ЭК мнін і тауып алу шін келесі мысалды арастырайы . біртекті магнит рісінде индукция В векторына перпендикулярлы жазытыта екі параллель металды стерженьді l ашытыа орналасып , бір жатаы екі шын байланыстырайы . Стержньге перпендикулярлы жылжымалы тзу ткізгіш олармен жанасып трсын .Осы ткізгіш солдан оа бір алыпты жылдамдыпен озаланда , ткізгіштегі рбір электрона ткізгіш бойымен магнит рісі жаынан Лоренц кші сер етеді: FM = eB Лоренц кші серінен озалан ткізгіштегі барлы еркін электрондар озала бастайды жне озалан AB ткізгіштер , екі BC мен DA стерженьнен оларды байланыстыратын тыныштытаы CD ткізгіштен ралатын тйы электр тізбегінде индукциялы ток пайда болады . Бір электронны B нктеден A нктеге орын ауыстыруында Лоренц кшіні істеген жмысы: AAB =FM l = eB l Тізбекті BC , CD жне DA бліктерінде электрондарды озалыс баыты Лоренц кші векторына перпендикулярлы боландытан , бл бліктерде Лоренц кшіні жмысы нлге те . Ленц Ережесі, электрмагниттік индукция процесі нтижесінде пайда болатын индукциялы ток баытын анытайды. Л. е. бойынша тйыталан контурда пайда болатын индукц. ток оны тудыратын магниттік индукция аыныны згеруіне арсы сер жасайтындай болып баытталады.

Контурдаы ток кшіні барлы згерісі кезінде тетін магнит аыны да

згереді. Ал магнит аыныны згерісі контурды орналасан аймаында индукция

электр рісіні пайда болуына жадай жасайды

Контурмен байланысан магнит аынына тек ондаы кшіне ана туелді

емес, ол контурды млшері мен формуласына, сондай-а оршаан ортаны

магниттік асиеттеріне де туелді. Біра барлы жадайда ол контурдан тетін ток

кшіне пропорционал, яни

= LI (1)

Мндаы: L - здік индукция коэффициенті немесе контурды индуктивтігі

деп аталатын пропорционалды коэффициент жне ол тек контурды

геометриялы асиеті мен оршаан ортаны магниттік асиетіне туелді болады.

Индукция электр озаушы кші.

Тогы бар ткізгішті магнит рісінде озалуы кезіндегі істелетін жмыс

- ке те екендігін брын кз жеткізгенбіз. Бл жмыс ток кзі энергиясыны

есесінен алынуы ммкін.

Ток кзіні Э..К. болсын . t уаыт аралыындаы токты толы жмысы

t а те. Оны біраз блігі экектрон газыны кристалды решеткаа

«йкелісін» жеуге шыындалады, яни I2 Rt-а, мндаы R – контурды толы

кедергісі, ал енді біраз блігі тогы бар ткізгішті магнит рісінде орын

ауыстыруа шыындалады, яни

It =І2 Rt+ІФ

Осы формуладан ток кшін табамыз. І =Ф / t /R. Ф / t атнасы электр

озаушы кшті рнектейді. Минус табасы оны ток кзі беретін э..к. баытына

арсы баытта екендігін крсетеді. Сонымен, магнит рісінде контур, немесе

оны блігі озалу кезінде контурдан тетін магнит аыныны згерісі кезінде

осымша э..к. болады. Оны индукциялы э. .к. дейді.

инд = - Ф / t

1.здік индукция былысы.Электромагниттік индукция былысыны здік индукция деп аталатын дербес жадайыны практикалы маызы те зор. Сонда электромагниттік индукция былысы ткізгішпен шектелген аудан арылы тетін индукция аынызгеретін жадайды брінде де байалады. Егер андай да бір тйы контурда айнымалы ток жрсе, онда оны туызатын магнит рісі траты болмайды. Ендеше , осы токты з контурынан оршаан аудан арылы тетін магнит индукциясыны аыны згереді . Магнит индукция аыныны згерісі контурда э..к.-ін тудырады. Сйтіп контурдаы токты згерісі осы контурды зіне индукция э..к.-іні тууына себепші болдады. Осы былыс здік индукция деп аталады. Сонымен ,контурмен байланысты магнит аыны осы контурдаы ток шамасына пропорционал болады, яни Ф= LI(1) Мндаы пропарцияналды коэффициент L-здік индукциякоэффициенті немесеконтурды индуктивтігі деп аталады.бл коэффициент ткізгішті немесе катушканы пішініні жне лшеміне туелді, сонымен атар ортаны магниттік асиетіне де туелді болады. Индуктивтікті лшемі генри (Гн).Сонымен 1Гн деп контурдаы ток кші 1А боланда здік индукцияны магнит аыны 1Вб те болатын контурды индуктивтілігін айтамыз.Енді здік индукция былысына Фарадей заын олданса, здік индукцияны э..к.-і

зд=-dф\dt=-d\dt(LI).(2)

Егер де индуктивтік L=const десек, онда бл рнекті баса трде жазуа болады:

зд =-L*dl\dt, (3)

мндаы минус табасы Ленц заына сйкес, контурды индуктивтігі ондаы ток згерісіні кемитіндігін крсетеді.(3) формуладан индуктивтігін табуа болады

L=- зд \dl\dt (4)

Бдан контурды индуктивтігі здік индукцияны э..к-іне тура пропарциянал екендігін креміз.

Енді зын соленоидты индуктивтігін есептейік. Соленоидты контуры арылы тетін магнит аыны Ф=BS. Ал магнит индукциясы В=0ln. Сонда Ф=0lnS-ке теболар еді. Бл рнек тек селоноидты 1м зындыы арылы тетін магнит аынынын анытайды, себебі мндаы n 1м зындыа келетін орам саны. Соленоидты барлы орам саны (nl) боландытан барлы орам саны арылы тетін магнит аыны.

Ф=0nlSI=0IV, (5)

мндаы V-соленоидты клемі. Сйтіп соленоидты индуктивтігі (1) рнекке сйкес L=Ф\I болады. Олай болса, жоары формуланы екі жаын I ток кшіне блсек, индуктивтікті мынадай рнегін аламыз:

L=0nV.(6)

Осы формуладан соленоидты индуктивтігі оны орам санына , клеміне жне ортаны магниттік асиетіне туелді екендігі крінеді. Сонымен, контурдаы ток кушіні згерісі онда здік индукция э..к.-ін тудырады, сйтіп контурда осымша ток пайда болады. Осындай токтарды здік иедукцияны экстратоктары деп атайды. Ленц ережесіне сйкесткізгіштерде здік индукция салдарынан пайда болатын осымша токтар тізбекте аатын токты згерісіне рашанда кедергі жасайтындай болып баытталады. Бл тізбекті тйыталуы кезіндегі токты артуымен тізбекті ажыратылуы кезіндегі токты кемуі біртідеп тетінін крсетеді. Сйтіп, тізбек тйыталанда яни ток кзімен осыланда здік индукцины э..к. –і тізбектегі негізгі токты артуына кедергі жасайтын ток тудырадыда, тізбек ажыратыланда, керісінше здік индукцияны э..к.-і негізгі токты кемуіне кедергі болатын ток тудырады.Сонымен, белгілі бір индуктивтігі бар контурды электірлік инерттігі боладыда, контурды индуктивтігі нерлым кп болса сорлым токты кез-келген згерісіне кбірек кедергі жасауа тырысады.

2. зара индукция былысы. Кез-келген контурдаы электр токы згергенде осы токты айнымалы магнит рісі крші контурдаы э..к.-ін индукциялайды. Осы екі контурды 1-дегі ток шамасы магнит аымын тудырады да, осы магнит аыныны серінен 2-контурда индукциялы тогы пайда болады, оны гальванометр крсетеді. Сонда 2-контурды тесіп тетін магнит аынын Ф21 десек онда ол мынаан те болады.

Ф21=L21I1 (7) Сйтіп 1- контурдаы I1 тогы згергенде 2-контурда Фарадей заына сйкес 21 э..к.-і пайда болып, ол осы контурдаы магнит аыны згерісіні жылдамдыына пропарциянал болады:

21=-dФ21\dt=-L21dl1\dt.

Дл осы сияты, 2-котурдаы ток I2болып, оны 1-контурдаы Фарадей заына сйкес 21 э..к.-і пайда болып, олосы контурдаы магнит аыны згерісіні жылдамдыына пропарциянал болады:

21=dФ21\dt.(8)

Дл осы сияты , 2-контурдаы ток I2 болып, оны 1-контурды тесіп тетін магнит аынын Ф12 десек,онда ол мына трде жазылады: Ф12=L12*I2 (9) Егерде I2 ток згеретін болса онда 1-контурда 12 э..к.-і пайда болып ол осы контурдаы магнит аыны згерісіні жылдамдыына пропорционал болады:

12=dФ12/dt=-L12*dI2/dt (10)

(8) жне (10) тедеулеріндегі L12 жне L21 пропорционалды коэффиициенттері контурларды зара индуктивтіліктері деп аталады. Сйтіп екі контурдын зара те бір ана индуктивтік коэффиценті болады деп аламыз.зара индукцияны индуктивтігі контурларды геометриялы пішініне, оларды зара орналасуына жне контурды оршаан ортаны магниттік асиетіне туелді болады..