10 дріс Магнит рісі

• Название: 10 дріс Магнит рісі
• Дата: 12.11.2020
• Размер: 184.42 Kb.
• Имя файла: 10 дәріс.docx
• Тип: Документы; #150026

№10 дәріс

Магнит өрісі

Магнит өрісі деп электромагниттік өрістің бір бөлігін айтамыз. Магнит өрісін қозғалыстағы зарядталған бөлшектер және денелер, тогы бар өткізгіштер, сондай-ақ алдын ала магниттелген немесе магниттік қасиеті бар денелер, айнымалы электр өрісі тудырады. Магнит өрісінің күштік сипаттамасын магнит индукциясының векторы деп атайды да, әрпімен белгілейді. Магнит индукциясы векторының бағытына магнит өрісінде еркінше орналасқан тілшенің S- оңтүстік полюсінен N- солтүстік полюсіне қарай бағыты алынады.

Тоғы бар өткізгіштің магнит индукциясы векторының бағыты бұрғы ережесі бойынша анықталады: егер бұрғының ілгерілемей қозғалысының бағыты өткізгіштегі ток бағытымен дәл келсе, онда бұрғы сабының айналу бағыты магнит индукциясы векторының бағытымен дәл келеді.

Магнит өрісін графикпен кескіндеу үшін магнит индукциясының сызықтары енгізілген. Өрістің алынған нүктесіндегі векторымен жанамалары бағыттас болатындай сызықтарды магнит индукциясының сызықтары деп атайды. Магнит индукциясының сызықтары әрқашанда тұйықталған болады. 10.1-суретте түзу тоқтың, 10.2-суретте дөңгелек тоқтың, 10.3- суретте соленоид тогының магнит индукция сызықтары кескінделген.







10.1- cурет 10.2- сурет 10.3- сурет
Күш сызықтары тұйықталған өрістер құйынды өрістер деп аталады. Магнит өрісі - құйынды өріс. Магнит индукциясы векторының модулі деп ток жүріп тұрған өткізгіш бөлігіне магнит

өрісі тарапынан әсер ететін ең үлкен күштің ток күші мен өткізгіш бөлігінің көбейтіндісіне қатынасын айтады.

өлшемі (10.1)

Ампер заңы бойынша магнит өрісінде орналасқан тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш магнит индукциясын ток күшіне, өткізгіштің магнит өрісі қармайтын бөлігінің ұзындығына және магнит индукциясы мен өткізгіш бөлігінің арасындағы бұрыштың синусына көбейткендегі шамаға тең.

(10.2)

Ампер күшінің бағыты сол қол ережесімен анықталады: егер сол қолымызды индукция векторының өткізгішке перпендиуляр құраушысы алақанымызға кіретіндей, ал ашылған төрт саусақ токпен бағытталатындай етіп орналастырсақ, онда 90⁰ –қа қайырылған бас бармақ өткізгіш кесіндісіне әсер ететін күштің бағытын көрсетеді (10.4- сурет)
10.4-сурет
Бұл ереже барлық жағдайларда дұрыс болып шығады. Қозғалысқа түскен зарядталған бөлшекке магнит өрісі тарапынан әсер ететін күш Лоренц күші деп аталады.

, (10.3)

мұндағы магнит өрісінде қозғалысқа түскен заряд, - оның жылдамдығы, - магнит индуциясы, - жылдамдық векторы мен магнит индукциясы вектолрының арасындағы бұрыш.

Лоренц күшінің бағыты да Ампер күшінің бағытын анықтағандай сол қол ережесі бойынша анықталады. Егер сол қолымызды - магнит индукциясының заряд жылдамдығына перпендикуляр құраушысы алақанға кіретіндей, ал төрт саусақ оң заряд қозғалысы бағытымен (теріс заряд қозғалысы бағытына қарсы) бағыттылғандай етіп орналастырсақ, онда 90⁰– қайырылған бас бармақ зарядқа әсер ететін Лоренц күшінің бағытын көрсетеді. Егер зарядталған бөлшек бір текті магнит өрісінде магнит ндукциясының бағытына перпендикуляр бағытта қозғалса, онда ол шеңбер бойымен бірқалыпты қозғалысқа түседі (10.5-сурет).
10.5-сурет
Осы кезде зарядқа әсер ететін центрге тартқыш күш пен Лоренц күші Ньютонның үшінші заңы бойынша шамалары жағынан біріне-бірі тең болады, яғни осыдан

Ортаның магниттік қасиетін сипаттайтын қатынасы ортаның магниттік өтімділігі деп аталды. Осыған байланысты біртекті ортада магнит индукциясы мынаған тең болады: ,

мұндағы біртекті ортадағы магнит индукциясының векторы, – вакуум кеңестігіндегі сол нүктедегі магнит индукциясының векторы, алынған ортаның магниттік өтімділігі.

Магниттік өтімділігі үлкен (µ>>1) материалдарды ферромагнетиктер дейді. Оларға темір, кобальт, никель, гадалоний, көптеген қоспалар жатады.

Қыздыруға байланысты заттың ферромагниттік қасиеті жойылатын температураны Кюри температурасы деп атайды. Ол темір үшін 753 ⁰С, никель үшін 365 ⁰С, кобальт үшін 1000 ⁰С т.с.с.

Электромагниттік индукция құбылысы
Электромагниттік индукция құбылысын 1831 жылы 29 тамыз күні Майкл Фарадей тәжірибе жүзінде ашты. Тұйықталған өткізгіштің контурын кесіп өтетін магнит ағынының барлық өзгерістерінде сол контурда электр тогын тудыратын индукциялық электр қозғаушы күші пайда болады. Бұл токты индукциялық тоқ дейді.

Магнит ағыны Ф деп, ауданы S контур арқылы өтетін В магнит индукциясының векторының мөлшерімен анықталатын шаманы айтады. (10.6- сурет ).

(10.4)
мұндағы бұрышы В магнит индукциясы векторының бағыты мен контур бетіне жүргізілген нормаль арасындағы бұрыш.

Магнит ағынының бірлігі – вебер (Вб).

Ленц ережесі. Тұйықталған өткізгіште пайда болған индукциялық тоқтың бағыты, өзінің магнит өрісінің бағытымен оны тудырушы магнит өрісінің өзгерісіне әрдайым кері бағытта болатындығына сәйкес келеді. (10.7- сурет). Басқаша айтқанда, индукциялық тоқтың магнит өрісі электромагниттік индукцияны тудырушы магнит өрісін тежейтіндей әсерде болады.




10.6-сурет 10.7-сурет


Электромагниттік индукция заңы. Жоғарыда келтірілген тәжірибеден мынандай тұжырымдамаға келуге болады: индукциялық токтың күші контурмен шектелген беттен өтетін магнит ағынының өзгеру жылдамдығына пропоционал,

(10.5)

Электромагниттік индукция заңы бойынша тұйық контурдағы индукцияның ЭҚК –і модулі жағынан контурмен шектелген беттен өтетін магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең:

.

Ленц ережесін ескерсек, бұл формула төмендегідей түрде жазылады:
(10.6)

Тұтас өткізгіштерде құйында электр өрісінің әсерінен пайда болатын индукциялық токты Фуко тоғы дейді. Бұл ток өткізгіштерді қыздыруға алып келеді. Сондықтан трансформаторлар, электр генераторлары мен двигательдері сияқты кең тараған қондырғыларда энергия шығынын азайту үшін олардың өзекшелерін тұтас жасамай, бір-біріне изоляциялық қабаттармен бөлінген жеке пластиналардан біріктіріп жасайды.

Ұзындығы өткізгіш кесіндісінің біртекті магнит өрісіндегі жылдамдықпен қозғалысы кезінде ондағы пайда болған индукция ЭҚК-і мынаған тең:

, (10.7)
мұндағы индукция векторы мен өткізгіштің қозғалу бағыты арасындағы бұрыш. Тізбектегі токтың кез-келген өзгерісі ондағы индуктивтік катушканы тесіп өтетін магнит ағынын да дәл солай өзгертеді. Осының нәтижесінде катушканың өзінде индукция ЭҚК-і пайда болады. Осы құбылысты өздік индукция деп атайды. Өздік индукция құбылысын 3-суретте көрсетілген схема бойынша құрастырылған қарапайым тәжірибеден бақылауға болады. Бір- бірімен параллель қосылған тізбектің әрқайсысында бірдей екі шама бар. Бірінші тізбектегі шамға резистор, ал екінші тізбектегі шамға индуктивті катушка жалғанған.






а) кілтті қосқан б) ажыратқан

кезде кезде

10.8-сурет 10.9-сурет

Кілтті қосқан кезде бірінші шам бірден жанса, екінші шам одан сәл кейінірек жанады. Ал кілтті ажыратқан кезде бірінші шам бірден сөнеді де, екінші шам одан біраз кешігіңкіреп сөнеді. Мұның себебі, кілтті қосып, ажыратқан кездерде индуктивтік катушкадағы магнит өрісінің өзгерісінен пайда болған өздік индукция тогы, Ленц ережесі бойынша, бірінші жағдайда тізбектегі ток бағытына қарсы бағытта болып, оны тежесе, екінші жағдайда тізбектегі токпен бағыттас болып , оны сүйемелдейді.

Сыртқы тізбектегі ток күшінің бағыты мен катушкада пайда болған өздік индукция тоғының бағыттарын 4-сурет бойынша салыстырып қарауға болады. Контурда ток тудыратын магнит өрісінің индукциясы векторының модулі ток күшіне пропоционал болғандықтан, магнит ағыны да оған пропоционал, яғни

, (10.8)

мұндағы шамасы контурдың индуктивтігі немесе оның өздік индукция коэффиценті деп аталады.

Электромагниттік индукция заңын соңғы формуланы ескеріп, мына түрде жазуға болады:

.

Осыған байланысты SI жүйесінде индуктивтіктің өлшем бірлігі Катушка индуктивтігінің шамасы оның мөлшеріне, формасына, орам санға және магниттік өзекшеге байланысты әрқалай болуы мүмкін. Токтың магнит өрісінің энергиясы:

(10.9)