Магнит өрісінің энергиясы

Азақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі Тұрар Рысқұлов атындағы Жаңа Экономикалық Университеті

Жазбаша жұмыс

Орындаған: Карабазар Ержан Мамандығы: Экология – 241 Қабылдаған: Аға оқытушы Алимтаева Айнагуль Алимтаевна

Алматы – 2015ж

Магнит өрісінің энергиясы

Индуктивтілігі L контурдағы токты ажыратқанда өздік индукция құбылысы нәтижесінде индукциялық ток пайда болады, яғни кеміп бара жатқан магнит өрісінің энергиясын индукциялық электр өрісінің энергиясына айналдыру үшін жұмыс атқарылады:

Сонда

немесе

Бұл жұмыс магнит өрісінің энергиясына тең болады:

және екенін ескерсек, магнит өрісінің энергиясы

немесе

Бірлік көлемдегі магнит өрісінің энергиясын магнит өрісінің энергиясының көлемдік тығыздығы деп атайды:

Тербелмелі контурдағы электромагниттік тербелістер - электромагниттік тербелістерді алу үшін индуктивтігі L катушкамен тұйықталған сыйымдылығы С зарядталған конденсатордан тұратын тізбек пайдаланылады. Осындайэлектр тізбегі тербелмелі контур деп аталады. Тербелмелі контурда пайда болатын электромагниттік тербелістердің негізгі заңдылықтарын тағайындау үшін кедергісі нөлге тең идеал тербелмелі контурды қарастырайық.

Алдымен, конденсаторды тұрақты ток көзіне қосып, зарядтап алайық. Сонда конденсатордың астарларында ±qm заряд жинақталып, онда энергиясы W = электр өрісі пайда болады. Зарядталған конденсаторды катушкамен тұйықтайық.

Катушка арқылы ток жүріп, конденсатор разрядтала бастайды. Токтың өсуімен катушкадағы магнит өрісінің индукциясы да артады, сондықтан контурда өздік индукция электр қозғаушы күші пайда болады. Ленц ережесі бойынша өздік индукция тогы контурда өсіп келе жатқан конденсатордың разрядталу тогына қарама-қарсы бағытталады. Бұл разрядталу тогының өсу жылдамдығын азайтады. Разрядталу тогының уақытқа тәуелділік графигі кескінделген.

Ток күші артқан сайын катушкадағы магнит өрісінің энергиясы: , артады да, ал конденсатордың электр өрісінің энергиясы:

, кемиді.

Контурдағы электромагниттік өрістің толық энергиясы: тұрақты болып қалады, мұндағы і — ток күшінің лездік мәні.

Конденсатор разрядталғанда ток күшінің және оған сөйкес магнит өрісі индукциясының өсуі де баяулайды. Конденсатор толық разрядталған мезетте өздік индукция электр қозғаушы күші (ЭҚК) нөлге айналады, ал ток күші мен магнит өрісінің индукциясы ең үлкен мәніне ие болады.

Осы кезде магнит өрісінің энергиясы: максимал,

ал электр өрісінің энергиясы: нөлге тең,

мұндағы: — ток күшінің амплитудасы.

Бұдан соң ток күші және онымен бірге катушканың магнит өрісі кеми бастайды да, контурда өздік индукция электр қозғаушы күші пайда болады. Өздік индукция тогы контурдағы токпен бағыттас, себебі Ленц ережесі бойынша ол азайып келе жатқан токты күшейтеді.

Конденсатор қайта зарядтала бастайды. Ток күшінің азаюы артады, оған сәйкес өздік индукция ЭҚК-і өседі де, ток күші нөлге тең бо лған мезетте электр қозғаушы күші максимал мәнге ие болады. Конденсатор толық зарядталып, оның энергиясы: ең үлкен мәніне жетеді, ал магнит өрісінің энергиясы нөлге айналады.

Міне, біз сапалық жағынан электромагниттік тербелістердің жарты периодын сипаттап өттік. Бұдан соң процесс кері бағытта қайталанып, тағы жарты период өткенде жүйе алғашқы күйге қайтып оралады.Электромагниттік тербелістер кезінде контурда электр өрісінің энергиясы магнит өрісінің энергиясына және керісінше периодты түрде айналып отырады.

Идеал тербелмелі контурда энергия шығыны болмайды, сондықтан тербелістер өшпейді. Толық энергия сақталады және кез келген мезетте ол мынаған тең:

.

Бірақ, шын мәнінде R ≠ 0, сондықтан өткізгіштер қызып энергия шығыны болады. Біртіндеп электромагниттік тербелістердің энергиясы катушка мен жалғастырғыш сымдардың ішкі энергиясына айналады да, тербелістер өшеді.

Тербелмелі контур кез келген радиобайланыс қондырғысының ең маңызды бөлігі болып табылады. Ол радиотехникалық құралдың резонанстық жүйесі ретінде колданылады.

Жоғары жиілікті генераторларда тербелмелі контур электромагниттік тербелістердің көзі болып табылады.

Оптикалық диапазондағы электромагниттік тербелістер радиобайланыс, радиолокация және радионавигация салаларында кеңінен колданылып отыр.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: