O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim

VII BOB. MAGNIT MAYDONI VA UNING XARAKTERISTIKALARI
§ 44. Magnitostatikaning asosiy qonunlari va uning elektrostatika qonunlari bilan o‘xshashligi

Magnit qutblari. Magnit qutblari uchun Kulon qonuni. Magnit kuchlarining elektr kuchlaridan oldin kashf qilinishiga tabiatda Yer magnit maydonini oson payqashga imkon beradigan moddalar– «tabiiy magnitlar»ning mavjudligi sabab bo‘ldi. Magnit xossalariga ega bo‘lgan ruda–magnetit (boshqacha «magnit temirtak») qadim zamonlardayoq topilgan edi. Bu ruda asosan temir kuporosi-oksidi FeO^.Fe₂ dan iborat.

Magnetitning xossalari–bu ruda bo‘laklarining bir-birini tortishi, ularning temirni, po‘latni tortishi va magnetitlar tekkan po‘lat buyumlarda magnit xossalarining saqlanishi (po‘latning magnitlanishi) kishilar tomonidan sezilmay qolmadi. Magnetit sterjencha yoki magnitlangan po‘lat og‘irlik markazidan o‘tuvchi o‘qdan osilganida har doim deyarli meridian bilan mos keladigan yo‘nalishda burilib qolishi ham kuzatildi. Dengizda suzishning rivoj topgan davrida bunday strelka–magnit kompaslar umumiy ravishda qo‘llanilgan edi. Magnit strelka bundan 3000 yil muqaddam ko‘hna Xitoyda yo‘nalishni aniqlash uchun qo‘llanilgan edi (atoqli kishilar sayil qiladigan aravachalarga yo‘l qanday burilishidan qat’i nazar, har doim janubga qaragan magnit ko‘rsatkichlar o‘rnatilar edi).

Magnitlar o‘zaro ta’sirining aniq qonunlarini 1785 yilda Kulon elektr zaryadlarining o‘zaro ta’siri qonunlari bilan deyarli bir vaqtda kashf qilgan. Tokning magnit maydoni mavjudligini birinchi marta 1820 yilda daniyalik fizik Ersted payqagan. Shu vaktdayoq fransuz fizigi Amper magnetizm tabiati elektr zaryadlarining harakatidan iborat deb uning tabiatini aniqlagan edi. 1820 yil oxiriga kelib Bio va Savar tok- ning magnit maydonini aniq belgilaydigan qonun kashf kildilar. 1883 yilda Faradey va rus olimi Lens elektr va magnit energiyalarining o‘zaro bir-biriga aylanish qonunlarini aniqladilar. Moddalar magnit xossalarining mohiyati elektrdan ekani haqidagi Amper aytgan fikr faqat XX asrda eksperimental to‘liq isbotlandi va qat’iy nazariya sifatida rivojlantirildi.

Ilgari vaqtlarda fiziklar elektr maydoni bilan bog‘liq bo‘lgan elektr zaryadlaridek, magnit maydoni bilan bog‘liq bo‘lgan «magnit zaryadlar»

yoki «magnit massalar» mavjud deb faraz qilardilar. Bu analogiya elektr zaryadlar orasidagi o‘zaro ta’sir qonunlari bilan magnit qutblari orasidagi o‘zaro ta’sir qonunlarining o‘xshashligi bilan tasdiqlangandek ko‘rinardi. Buning ustiga Kulonning ikkala qonuni ma’lum jihatdan Nyutonning butun olam tortishish qonuni bilan o‘xshashdir. Biroq, bir- biriga bog‘liq bo‘lmagan holda mavjud bo‘lgan musbat va manfiy zaryadlardan farqli ravishda musbat va manfiy «magnit massalari» («shimoliy va janubiy magnetizm») ning har qanday sharoitda ham bir- biridan ajratib bo‘lmasligi dalili qadimdan ma’lum edi. Sindirilgan magnit bo‘laklari qancha bo‘lakka sindirilgan bo‘lsa ham magnitligicha qola beradi. Shuning uchun magnit massalari mavjudligi hakidagi faraziya haqiqatga yaqin bo‘lib chiqmadi va Amperning magnit xossalarini molekulyar toklar vujudga keltiradi degan farazi qiziqish tug‘dira boshladi. Biroq o‘sha yillari «magnitostatika»ning barcha masalalarini elektrostatikaning shunga o‘xshash masalalarini yechishga keltiruvchi matematik metodlar ishlab chiqilgani tufayli fiziklar bu metodlarning rivojlanishi, ayniqsa, sodda bayon qilinishi uchun «magnit massalari», haqidagi gipotezadan kelib chiquvchi terminologiyani qo‘llash qulay deb tushunar edilar. Qat’iy aytganda, bu terminologiyaga zaruriyat yo‘q edi, chunki bunday matematik usullardan foydalanish uchun magnit qutblari–magnit maydoni intensivligi (konsentrasiyasi) eng ko‘p bo‘lgan joylardir, degan yetarlicha to‘liq asoslangan tushunchaning o‘zi yetarli edi.

Davrga xos odat kuchi tufayli magnit qutblari tushunchasi magnit maydoni manbai bo‘lgan magnit massa haqidagi metafizik tasavvur bilan soxtalashtirib yuborildi. Magnetizmni bunday tushuntirish barcha o‘quv qo‘llanmalarida, qisman ilmiy adabiyotda ham uzoq vaqt hukm surdi. Magnit maydoni va moddalar magnit xossalarining haqiqiy

«manbai» hyech qanday mavjud bo‘lmagan soxta magnit massalar emas, balki molekulyar toklar ekanligi aniqlanganidan so‘ng eskicha tavsiflashni saqlagan holda, tegishli izohlar bera boshladilar.

Shuning uchun oxirgi paytda magnetazm haqidagi ta’limotni butunlay boshqa asoslarda qayta qurishga oid intilishlarga ajablanmasa bo‘ladi. Shunga o‘xshash barcha hollarda bo‘lgani ka-bi, ayrim avtorlar endi, boshqa kuyga tushdilar: magnetizm ha-qidagi ta’limotni magnit massalari haqidagi metafizik tasav-vurdan ozod qilish bilan bir yo‘lakay fizikadan magnit qutblari haqidagi tushunchani ham uloqtirib tashlashga

ahd qildilar. Magnetizmni eksperiment va kuzatishlarga asoslangan magnit qutblari tushunchasidan foydalanmay izohlaydigan bir necha o‘t- kir, biroq sun’iy, unchalik ishonch hosil qilmaydigan usullari taklif qilindi.

Magnit hodisalarini bunday izohlash o‘rinli emas. Magnit qutblari

– bu uydirma emas, reallikdir. Magnetizmni eksperimental tekshirishning butun tarixiy taraqqiyoti magnit qutblari haqidagi - tasavvurga tayanishi bejiz emas.

Shubhasiz, har qanday fizik nazariyani bayon qilishning ko‘p usullarini o‘ylab topish mumkin. Biroq shunday bayon qilish usuli to‘g‘ri bo‘ladiki, u birinchidan, fizikaning haqiqiy rivojlanish yo‘lini to‘la yoritishi va, ikkinchidan, oddiy kuzatishlar va eksperimentlar asosida yaratilgan tushunchalarga tayangan bo‘lishi kerak. Masalan, kuch tushunchasidan foydalanmagan holda mexanikani tuzib chiqish mumkin (Gers shunday qilgan edi). Yaqinda Nyuton dinamikasini nyutoncha inersiya tushunchasidan foydalanmagan holda bayon qilish taklif qilingan edi. Termodinamikani entropiya tushunchasini qo‘llamasdan bayon qilish mumkin. Issiqlik hodisalari haqidagi ta’limotni issiqlik tushunchasidan foydalanmagan holda bayon qilishga doir ba’zi urinishlar ham bor va h.k. Fizikaning ayrim bo‘limlarini bunday bayon qilish usullari fizikaning haqiqiy rivojlanishidan ajralib qolishi tufayli odatda o‘zining samarasizligini yaqqol oshkor qilib qo‘yadi, darsliklarda esa foydadan ko‘ra ko‘proq zarar keltiradi.

Ana shu mulohazalarga ko‘ra bu kursda faqat soxta magnit massalari haqidagi uydirma tasavvur chiqarib tashlangan, biroq magnit qutblari haqidagi tushuncha to‘liq saqlangan.

Magnit qutblari haqidagi tasavvur o‘zining to‘liqligi va aniqligi bilan nazariyani eksperimental dalillar bilan bog‘laydi. Bunga sabab, magnit qutblari haqidagi tasavvurlarda magnit maydonining obyektiv, real xususiyatlari o‘z aksini topgan. Biz tabiiy magnit bilan, sun’iy magnitlangan jism bilan, elektromagnit bilan katta yoki juda kichik magnit bilan ish ko‘rishimizdan qat’i nazar, ular maydonini o‘rganish hamma vaqt maydon eng ko‘p to‘plangan, maydon intensivligi maksimal bo‘lgan joylar borligini va bunday joy har doim albatta ikkita bo‘lishini ko‘rsatadi. Bu joylar ko‘p jihatdan o‘xshash, lekin ularning ba’zi xossalari ishora jihatdan qarama-qarshi bo‘ladi. Maydon ko‘proq yig‘ilgan bu joylarda va unga yaqinroq yotgan sohalarda magnit

maydoni energiyasining ko‘proq qismi yig‘ilgan bo‘ladi.

Magnit qutblari–«nuqtalar» emas, ozmi - ko‘pmi cho‘zilgan sohalardir, lekin ba’zan taxminan ularni «nuqtalar» deb qarash mumkin. Bu yerda ham mexanikada ma’lum hollarda real jism moddiy nuqta deb qaralgani kabi, qutblar ham «nuqtalar» deb qaraladi.

Karton varaq ustiga sepilgan temir kukunlariga magnitni yaqinlashtirib ohista chertilgandagi barchaga ma’lum manzara magnit maydoni strukturasi haqida birinchi tasavvur beradi. Bu oddiy tajribada magnitlangan kukunning magnit kuch chiziqlari bo‘ylab joylashishi magnit maydonini hosil qilgan materiyaning yashirin harakati mavjud ekanligidan dalolat beradi. Maydonga mitti magnit strelkalari joylashtirganimizda maydonning yanada to‘laroq manzarasini hosil qilamiz, magnit strelkalarining ma’lum oriyentasiyalanishi maydon kuch chiziqlarining qutbliligini aniq ko‘rsatadi, ya’ni maydon chizig‘ida manfiy va musbat yo‘nalish bor ekanligini oydinlashtiradi.

Magnit strelkaning Yer magnit maydonida shimolga qaragan uchi shimoliy yoki musbat qutb, qarama-qarshi uchi janubiy yoki manfiy qutb deyiladi. Bir ismli magnit qutblari itarishishi, har xil ismli qutblari tortishishi hammaga ma’lum. Demak, Yerning shimoliy geografik qutbida uning janubiy magnit qutbi joylashgan (66-rasm). Magnit tashqarisidagi maydon kuch chiziqlari shimoliy (musbat) qutbdan uning janubiy (manfiy) qutbiga yo‘nalgan deb hisoblanadi, magnit ichida esa ular tutashadi.

50.