Слайд — лекция Пәннің аты Физика Тақырып Магниттік

Слайд - лекция Пәннің аты: Физика Тақырып: Магниттік өріс. 5 В 070900 «Металлургия» ; мамандықтар: 5 В 071000 «Материаловедение и технология новых материалов» ; 5 В 070700 «Горное дело» ; 5 В 071200 «Машинажасау» Авторлар: доцент, физ-мат. ғ. к. Мурашова З. Ф. доцент, физ-мат. ғ. к. Маженов Н. А

Магниттік өріс

Мазмұны: Мазмұны • Магнит өрісінің индукциясы. • Био-Савара –Лаплас заңы және оның магниттік өрістерді есептеуде қолданылуы. • Ампер заңы. Параллель тоқтардың өзара әрекеттесуі. • Толы тоқ заңдары. • Соленойдтың магнит өрісі. • Тороидтың магнит өрісі. • Магнит ағыны. • Өткізгіштің тоқпен ауысу жұмысы. • Контудың тоқпен ауысу жұмысы. • Лоренц күші. • Магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектердің қозғалысы. • Холл эффектісі.

Тоғы бар орам Магнит өрісінің қасиеттерін зерттеу үшін , оның тоғы бар жазық тұйықталған контурға тигізетін әсерін пайдаланамыз. Бұл контурдың өлшемдері магнит өрісін жасайтын тоғы бар өткіштерге дейнгі қашықтықпен салыстырғанда кіші болуы тиіс. Контурдың бағыты контурды тесіп өтетін, немесе контурға нормаль бірлік вектор мен анықталады.

Тоғы бар орам Кеңістіктегі контурдің бағыты осы контурға түсірілген перпендикулярмен , яғни нормальдің бағытымен анықталады. Нормальдің бағыты оң бұранда ережесімен анықталады: бұранданың ілгермелі қозғалысы тоқ бағытымен анықталса, онда бұранданың тұтқасының айналу бағыты магнит өрісінің күш сызықтарымен анықталады.

Магнит өрісінің бағыты. Магнит өрісі тоғы бар рамкаға айналмалы әсер ететіндіктен оны магнит өрісінің бағытын анықтау үшін қолданады. Магнит өрісінің магнит стрелканы бағдарлайтын эсері өрістің бағыты болатынын көрсетеді. Магнит өрісінің бағыты рамкаға түсірілген оң нормальмен бағытталады және магнит стрелкасының солтүстік полюске әсер ететін күшімен сипатталады.

Күштің айналмалы моменті Магнит өрісіндегі тоғы бар рамкаға қос күш әсер етеді. Айналмалы күш моменті осы нүктедегі өрістің және рамканың қасиеттеріне тәуелді болып келесі формуламен анықталады: -тоғы бар рамканың магнит моментінің векторы. -магнит индукциясының векторы.

Тоғы бар орамның магниттік моменті I-тоғы бар S-ауданы жазық контур үшін магнит моментінің векторы бағыты оң нормальдің бағытымен сәйкес.

Магниттік индукция Егер магнит өрісіндегі берілген нүктеге әртүрлі магнит моменті бар рамканы орналастырсақ, онда оларға әртүрлі айналмалы моменттер әсерін тигізеді ( - максималды айналмалы момент) қатынасы тұрақты болып қалады, ол магниттік индукция деп аталады:

Магниттік индукцияның күш сызықтары. Магнит өрісін магнит индукциясының сызықтары арқылы бейнелейді. магнит индукциясының I сызығы дегеніміз жанамасы, әрбір нүктеде магниттік индукция векторының В бағытымен B сәйкес келетін қисық. Магниттік индукцияның бағыты оң бұранда ережесімен (бұрғы ережесі) анықталады.

Оң бұранда ережесі. (немесе бұрғы ережесі). Бұранданың ілгермелі қозғалысы ток бағытымен келетін болса, онда бұранданың тұтқасының айналу бағыты откізгіштің айналысында болатын магнит өрісінің күш сызықтарының бағытымен дәл келеді.

Магниттік индукцияның күш сызықтары. Магнит индукциясының сызықтары тұйық және тоғы бар өткізгішті қамтып тұрады. соленоидты оң қолдың алақанымен алса және төрт саусақты орамдағы тоқтың бағытымен орналастырса, онда бос қалған бас бармақ соленоид ішіндегі магнит өрісі сызықтарының бағытын көрсетеді.

Макро- және микротоктардың өрісі. Ампер гипотезасы. Атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалысының әсерінен денеде микроскопиялық тоқтар кездеседі. Осы микроскопиялық тоқтар өздерінің магниттік өрістерін тудырады. Магнит индукциясының векторы Қорытынды магнит өрісін сипаттайды, ол барлық макро- және микротоқтармен түзіле отырып, әртүрлі ортада әртүрлі шамаға ие болады. Макротоктың тұрақты мәнінде, бірақ әртүрлі ортада әртүрлі болуы мүмкін. Кернеулік векторы Макротоқтағы магнит өрісін сипаттайды.

және байланыстары. Мұндай байланыс біртекті изотропты орта үшін сәйкес. - Магниттік тұрақты, оның мәні - Өлшемсіз шама – ортаның магниттік өтімділігі, ол Н –макротоқтың магнит өрісі өтімділігі ортаның микротоқтар өрісі себебінен неше есе күшеетінін көрсетеді.

Суперпозиция принципі. Қорытынды өрістің магниттік индукциясы жеке құрастырылған өрістердің магниттік индукцияларының векторлық қосындысына тең: A

Био-Савар-Лаплас заңы және оның өрістерді есептеудегі қолданылуы. А нүктесінде өрістің индукциясын анықтайды. Осы индукция тоғы белгілі бір арақашықтықта орналасқан өткізгіштің элементі арқылы түзіледі. Вектор түрінде Скаляр түрінде және векторымен құрастырылған жазықтыққа векторы перпендиуляр орналасады.

Тіке тоқтың магнит өрісі. Айнымалы ретінде бұрышы алынады. Суреттен: Био-Савар-Лаплас заңы және ауыстыру нәтижесінде айнымалыларының шектері Тік тоқтың магнит өрісі

Тоғы бар дөңгелек өткізгіштің ортасындағы магнит өрісі. Био-Савар-Лаплас заңы dl R d. B , B ескерілсе Тоғы бар дөңгелек өткізгіштің ортасындағы магнит өрісі

Ампер заңы. Ампер күшінің модулі Ампер күшінің бағыты сол қол ережесімен анықталады: егер сол қолдың алақанын В векторы енетіндей етіп орналастырса, ал төрт саусақты өткізгіштегі тоқтың бағытымен орналастырса, онда бас бармақтың бағыты Ампер күшінің бағытын көрсетеді.

Параллель тоқтардың өзара әрекеттесуі Өткізгіштер егер тоғы бір бағытта болса – өзара тартылады, тартылады ал егер әр бағытта болса – бір-бірінентебіледі.

Магниттік тұрақтылық. Тоғы бар екі параллель өткізгіштер вакуумде орналасқан Олардың арасындағы өзара әрекеттесу күші Бір ампер анықталануына сайкес и шығады: Осы шамаларды формулаға қою арқылы келесі мәнді табамыз.

Магниттік индукция мен магнит өрісі кернеулігінің өлшем бірліктері Өлшем бірлігін анықтайтын формула Егер 1 А сызықтық тоқтың әрбір метріне әсер ететін күш 1 Н болса, онда магнит өрісінің индукциясы 1 – тесла (Тл) деп аталады. Өлшем бірлігін анықтайтын формула индукциясы 1 А/м болады. вакуудегі магнит өрісінің болса, онда өрістің кернеулігі

Толық тоқ заңы. Тұйықталған контурмен алынған интеграл В векторының циркуляциясымен анықталады: Кез келген тұйық контур арқылы қоршалған тоқтардың қосындысы мен магниттік тұрақтының көбейтіндісі В вектордің циркуляциясымен анықталады.

Соленоидтің магниттік өрісі. N – орамның саны, l – соленоидтың ұзындығы

Тороидтың магниттік өрісі. N – орамның саны

Магниттік ағын. d. S ауданы арқылы өткен магниттік индукцияның ағыны (магниттік ағын) B d. S α n Ауданға түсірілген нормальға вектордің проекциясы. - Вектордің бағыты ауданға түскен нормалімен анықталады.

Тоғы бар өткізгіштің қозғалғандағы жұмысы. Ампер күшінің әрекетінен өткізгіш 1 ші орыннан 2 -ші орынға шамасына ауысты. Магнит өрісінің атқару жұмысы: - Тоғы бар өткізгіштің магнит өрісін кесіп өткендегі ауданы; - Осы ауданды тесіп өтетін магнит индукциясының ағыны.

Тоғы бар орамды орын ауыстыру жұмысы. Магнит өрісінің атқару жұмысы: C’ C I M d. Ф 1 B M’ d. Ф 0 d. Ф 2 D A A' контурдағы тоқ күшімен магнит ағынының өзгерісінің көбейтіндісіне тең.

Қозғалушы зарядтардың магниттік өрісі. М бақылайтын нүктедегі қозғалатын – нүктелік зарядтың – жылдамдықпен магниттік өрісі. Магниттік индукцияның модулі. М - бақылау нүктесіне – зарядтан түсірілген радиусвектор.

Лоренц күші. Қозғалушы зарядтарға әсер ететін магниттік өрістің күші. Лоренц күшінің бағыты. Сол қол ережесі пайдалынады: егер сол қолдың алақанын В – векторы енетіндей етіп орналастырса, , ал төрт саусақты v- вектор бойымен жіберсе, онда керілген бас бармақ оң зарядқа әсер ететін күштің бағытын көрсетеді.

Зарядталған бөлшектердің магнит өрісіндегі қозғалысы. Магнит индукция сызықтарының бойымен Бөлшектер бірқалыпты және түзу сызықпен қозғалады. Магниттік индукцияның векторына перпендикуляр Бөлшектер шеңбермен қозғалады. Бөлшектердің Шеңбердің падиусы: айналмалы периоды:

Магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектердің қозғалысы. Магнит индукциясының векторына қиғаштап қозғалған бөлшектер Бөлшек бұрандалы сызықтың бойымен қозғалады, ал бұранданың өсі магнит өрісіне параллель. Бұрғы сызықтарының қадамы: h = υ || T = υ T cosa Бұрғы сызықтарының радиусы:

Холл эффектісі. d а В магниттік өрісінің ішінде орналасқан металл немесе жартылай өткізгіште тығыздылығы j -ға тең электр тоғының пайда болуын Холл эффектісі деп атайды. Осы электр тоғының бағыты В және j-ге перпендикуляр бағытта болады. Холлдың потенциал айырымдары: d – пластинка қалыңдығы, n – электрондардың шоғырлануы Холл тұрақтысы: