Тақырыбы: 7. Вакуумдағы электромагниттік өрістің жалпы қасиеттері

Дәріс мақсаты: Вакуумдағы электромагниттік өрістің жалпы қасиеттері туралы мағлұмат беру.

1. Максвелл теңдеулерінің физикалық мағынасы.

2. Электрмагниттік өрістің энергия ағынының тығыздығы және энергиясының тығыздығы.

3. Электрмагниттік өрістің импульсі сақталу заңы.

Магнит индукциясының сызықтары деп әр нүктесінде жүргізілген жанамалары өрістің сол нүктесіндегі магнит индукциясы векторымен бағыттас болатындай етіп жүргізілген сызықтарды атайды. Индукция сызықтарын оларға перпендикуляр орналасқан бірлік бет арқылы өтетін сызықтар саны сол жердегі векторының модуліне тең (немесе пропорционал) болатындай қоюлықпен жүргізеді.

Магнит индукциясының сызықтары әрқашан тұйықталған болады және тогы бар өткізгішті қамтиды. Үздіксіз сызықтарды иеленетін векторлық өрісті құйынды өріс деп атайды. Магнит өрісі - құйынды өріс.

Магнит өрісін сипаттау үшін магнит индукциясымен қатар басқа физикалық шаманы қолданады – ол магнит өрісінің кернеулігі. Вакуумде ол магнит индукция векторымен өрнегі арқылы байланысқан.

Магнит өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі – А/м.

Магниттік кернеу ұғымын енгізейік: (23.5)

Магниттік кернеу контурдың пішініне тәуелді, ол контурдың бастапқы және соңғы нүктелерінің орындарымен ғана анықталмайды.

Кез келген тұйық контур бойымен алынған магниттік кернеу ( векторының циркуляциясы) нолге тең емес. Ол осы контурмен қамтылған токтардың алгебралық қосындысына тең: (23.6)

мұндағы - пішіні кез келген контурымен қамтылған тогы бар өткізгіштердің саны. Бұл векторының циркуляциясы жайлы теореманы басқаша вакуумдегі магнит өрісі үшін толық ток заңы деп де атайды. векторының циркуляциясы жайлы теореманың көмегімен соленоид және тороидтың магнит өрістерін анықтауға болады.

1. Ұзындығы , орам саны соленоидтің өрісі: .

2. Тороидтың, яғни радиусы , тор пішінді өзекшеге оралған сақина тәрізді катушканың, өрісі: , мұндағы - орамдар саны.

Магнит өрісінің осы өрісте орналасқан ток элементіне әсер ететін

күші: . (24.31)

векторының бағытын сол қол ережесі бойынша анықтауға болады: егер сол қолдың алақанын оған векторы кіретіндей, ал ашылған төрт саусақты өткізгіштегі токпен бағытталатындай етіп орналастырса, онда тік бұрышқа қайырылған бас бармақ токқа әсер ететін күштің бағытын көрсетеді.

Ампер күші деп аталатын осы күштің модулі мына өрнектің көмегімен анықталады

,

мұндағы - және векторлары арасындағы бұрыш. арақашықтықта жатқан, бойларында және тогы бар екі өзара параллель өткізгіштер бір бағыттағы ток өткен жағдайда бір-біріне тартылады да, қарама-қарсы бағытталған ток өткен жағдайда бір-бірінен тебіледі:

Магнит өрісінде жылдамдықпен қозғалатын электр зарядына әсер етуші күшті Лоренц күші деп атайды: . (24.2)

Лоренц күшінің бағыты сол қол ережесі бойынша анықталады: егер сол қолдың алақанын оған векторы кіретіндей, ал

ашылған төрт саусақты векторымен бағытталатындай етіп орналастырса, онда тік бұрышқа қайырылған бас бармақ оң зарядқа әсер ететін күштің бағытын көрсетеді.

Лоренц күшінің модулі: ,

мұндағы - және векторларының арасындағы бұрыш.

Егер бөлшек біртекті магнит өрісінде жылдамдықпен қозғалатын болса, онда Лоренц күші модулі жағынан өзгермейді және бөлшек траекториясына қатысты нормаль бойымен бағытталады. Ньютонның екінші заңына сәйкес, бұл күш бөлшектің центрге тартқыш үдеуін анықтайды. Демек, бөлшек шеңбер бойымен бірқалыпты қозғалады.

Шеңбердің радиусын шартынан анықтауға болады: . (25.1)

Бөлшектің айналу периоды , (25.2) яғни біртекті магнит өрісінде бөлшектің айналу периоды бөлшектің меншікті зарядына кері шамамен және өрістің магнит индукциясымен ғана анықталады да, бірақ оның жылдамдығына тәуелсіз болады. Зарядталған бөлшектердің циклдік үдеткіштерінің жұмысы осыған негізделген.

Индукциясы магнит өрісінде орналасқан бойында тығыздығы тогы бар металда, бағыты және векторларына перпендикуляр болатын электр өрісінің пайда болуын Холл эффекті деп атайды.

25.1-сурет

Көлденең (Холл) потенциалдар айырмасы Лоренц күшінің салдарынан пайда болады және мынаған тең , (25.3)

мұндағы - заттың тегіне тәуелді Холл тұрақтысы, - ток тасушылардың шоғыры. Өлшенген Холл тұрақтысының мәні бойынша өткізгіштегі ток тасушылар зарядының таңбасы мен олардың шоғырын анықтауға болады. Холл эффекті аналогты есептеуіш машиналар мен өлшеуіш техникада тұрақты токтарды көбейту мақсатында (Холл датчиктері) және т.б. қолданылады.

Негізгі сұрақтар:

1. Магнит индукциясының сызықтары деген не?

2. Вакуумдегі магнит өрісі үшін толық ток заңы деген не?

3. Ампер күші деген не?

4. Лоренц күші деген не?

5. Холл эффектісі деген не?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: