21-tema. Vakkumda magnit maydanı. Jobası

21-tema. Vakkumda magnit maydanı.


Jobası:
1. Magnit maydanı hám onıń xarakteristikasi. Magnit induktsiya vektorı.
2. Bio-Savar hám Laplas nızamı. Tuwrı hám aylanba toktıń magnit maydanın esaplaw.

Tayanısh sóz hám túsinikler: Elektr zaryadları, magnit maydanı, toklı ramka, normal, jup kúsh momenti, ramkanıń magnit momenti, magnit induktsiyası, parma qádesi, magnit sińiriwshilik, maydanlar supperpozitsiya printsipi, tok elementleri.

1. Magnit maydanı hám onıńxarakteristikasi. Magnit induktsiya vektorı.
Elektr zaryadları dógeregindegi keńislikte elektrostatik maydan payda bolǵani sıyaqlı elektr toklarınıń dógeregindegi keńislikte óz aldına tábiyatlı maydan payda boladı, bul maydan magnit maydanı delinedi. Elektrostatik maydan ózine kiritilgen zaryadlı denelerge tásir etiwshi kúshler arqalı seziledi. Magnit maydan bolsa usı maydanǵa kiritilgen toklı ótkizgishlerge tásir etiwshi kúshler arqalı bayqaladı. Magnit maydanınıń tokka tásiri usı tok ótip atırǵan ótkizgishtiń formasına ótkizgishtiń maydandaǵı jaǵdayına hám ondaǵı toktıń kúshi baǵıtına qarap hár qıylı boladı. Usı sebepli magnit maydanın xarakterlew uchun onıń belgili bir tokka tásirin úyreniw lazım. Bunda biz dáslep toklı ótkizgishler boslíqta jaylasqan dep esaplaymız. Magnit maydanınıń qásiyetlerin bolsa usı maydannıń toklı tuyıq tegis konturǵa kórsetetuǵın tásirine qarap úyrenemiz. Bunday kontur ramka dep ataladí. Ramkanıń ólshemleri tekserilip atırǵan tochkadaǵı magnit maydanın payda etip atırǵan toklar ótip atırǵan ótkizgishlergeche bolǵan aralíqqa salıstırǵanda kishi bolıwı kerek.
Magnit maydan qásiyetlerin tekseriw uchun buralıw deformatsiyasın seze alatuǵın, jińishke jipke asıp qoyılǵan ramkadan paydalanamız (8.á-suwret).

8.á- suwret 8.ǵ - suwret

Tájiriybe sonday kishi ramka tok ótip atırǵan sımlar qaptalına jaylastırılsa, málim dárejede burılıwın kórsetedi. Magnit maydan ramkaǵa orientirlewchi tásir kórsetedi.

Máselen, uzın tuwrı sim arqalı I tok ótip atırǵan bolsın (8.ǵ-suwret). Bunday sim jaqınına keltirilgen S ramka buralıp, sim arqalı ótiwshi AAVV tegislik boylap jaylasıp aladı. Magnit maydan baǵıtın xarakterlew uchun ramka tegisligine normal ótkeremiz (8.3.-suwret).

8.3.-Suwret

Normaldıń uchınan qaraǵanımızda ramkadaǵı tok saat strelkasına keri baǵıtlanǵan jaǵdayda kórinse, bul baǵıttı normaldıń oń baǵıtı dep qabıl qılamız.
Basqacha aytqanda, normaldıń oń baǵıti dep dástesi ramkada ótip atırǵan tok baǵıti boylap aylanıp atırǵan parmanıń ilgerlemeli háreketi baǵıtın qabıl etemiz.
Maydan tásirinde ramkanıń orientirleniwi magnit maydanda ramkaǵa jup kúsh tásir qılıwın kórsetedi. Tájiriybe bul jup kúsh momenti (M)niń shaması ramkanıń ólshemleri (maydanı S), orientirleniwi hám onnan ótip atırǵan tok kúshi (I) ǵa baylanıslı ekenligin kórsetedi:
M  IS ^. Sin  (8.á)
Ramkadan ótip atırǵan tok kúshi I menen ramka maydanınıń kóbeymesi ramkanıń magnit momenti (R_m) dep ataladí.
R_m = IS (8.ǵ)
Magnit maydanınıń ıqtıyarıy tańlap alınǵan tochkasına magnit momentlariniń mánisleri túrlishe bolǵan sınaw ramkaların izbe-iz kiritsek, olarǵa tásir etetuǵın jup kúsh momentleriniń maksimal mánisleride túrlishe boladı. Biraq, hár bir sınaw konturǵa tásir etiwshi aylandıruvchı kúsh momentiniń ramkanı magnit momentine qatnası magnit maydanınıń usı tochkası uchun turaqlı shama boladı. Magnit maydanınıń muǵdarlíq xarakteristikası wazıypasın orınlaytuǵın bul qatnas magnit induktsiyası V dep atalatuǵın vektor shamanı sıpatlaydı:
V = yamasa B = . (8.q)
Sİ sistemasında magnit induktsiya birligi sıpatında magnit maydanınıń sonday tochkasınıń magnit induktsiyası qabıl etilgen, bul tochkaǵa kiritilgen magnit momenti á A ^. M^ǵ bolǵan tegis konturǵa magnit maydanı tárepinen tásir etetuǵın aylandırıwshı momenttiń maksimal mánisi á N ^. M ge teń bolıwı lazım. Bul birlik Tesla (Tl) dep ataladı:
áTl = á N ^. M/á A ^. M^ǵ =N/M ^. A
Magnit maydanın grafik usılda suwretlew uchun magnit induktsiya sızıqlarınan paydalanıladı. Tuwrı toktıń magnit induktsiya sızıqları orayları ótkizgish ústinde jatqan kontsentrik sheńberlerden ibarat boladı (8.ń-suwret).













б

а

suwret - 8.ń

Magnit induktsiya sızıqlarınıń baǵıtın anıqlawda parma qádesinen paydalanıladı: eger parmanıń ilgerlemeli háreketin tok penen birdey jibersek, ol jaǵdayda parma dástesiniń aylanıw baǵıtı magnit induktsiya sızıqlarınıń baǵıtın kórsetedi. Makrotoklar payda etken magnit maydan kernewliligi vektorı magnit induktsiya vektorı menen izotrop ortalíqlar uchun tómendegishe baylanısqan
= _o . (8.ń)
(8.ń) - teńlikte _o - magnit turaqlısı,  - ortalíqtıń magnit sindiriwsheńligi bolıp, bul shama mikrotoklar (zat atomları hám molekulaları elektronlarınıń háreketi sebepli payda bolatuǵın toklar) esabınan magnit maydan kernewlilik vektorı neshe márte kósheygenligin kórsetedi.

2. Bio-Savar hám Laplas nızamı. Tuwrı hám aylanba toktıń magnit maydanıni esaplaw.
Bio hám Savar turli formadaǵı ótkizgishler dógeregindegi magnit maydanların tekserip, toklı ótkizgishten r aralíqta jaylasqan birar tochkanıń magnit induktsiyası ótkizgishtegi tok kúshi I ǵa tuwrı proportsionallıǵın anıqladı. Laplas ıqtıyarıy formadaǵı toklı ótkizgishler dógeregindegi tochkalarda payda bolatuǵın magnit induktsiyasın anıqlawda maydanlar superpozitsiya printsipinen paydalandı. Bul printsjipke kóre, bir neshe toklar sebepli payda bolatuǵın maydannıń ıqtıyarıy tochkasındaǵı magnit induktsiyası óz aldına toklar payda etip atırǵan maydanlardıń usı tochkadaǵı magnit induktsiyalarınıń ( _i) vektor jıyındısına teń boladı, yaǵnıy
= _á + _ǵ + _q + .... + _n = _i . (8.ó)
Iqtıyarıy formadaǵı toklı ótkizgish payda qılǵan maydannıń birar tochkasındaǵı magnit induktsiyası onıń ayrim bólekleri payda qılǵan magnit induktsiyalarınıń vektor jıyındısınan ibarat boladı, yaǵnıy
= d _i= . (8.ú)
hár bir tok elementi (Idl) payda etip atırǵan (8.ó-suwret) magnit induktsiyası
. (8.w)














I

Suwret 8.ó

nıń modulı uchun tómendegi ańlatpa orınlı:
. (8.h)
(8.w) hám (8.h) qatnaslar Bio-Savar hám Laplas nızamın sıpatlaydı. Bul ańlatpalarda - tok elementinen magnit induktsiyası anıqlanatuǵın tochkaǵa ótkerilgen radius-vektor;  - ótkizgish elementar bólekchksi menen arasındaǵı múyesh; - ortalíqtıń magnit sindiriwsheńligi; ₀ = ń ^. 10^-w N/A^ǵ magnit turaqlısı.
nıń baǵıtı hám vektorlardan ótiwshi tegislikke tik boladı hám parma qádesinen tabıladı: parma dástesi dan ǵa eń kishi múyesh arqalı burılǵanda onıń uchı boyínsha ketedi.
a) Tuwrı toktıń magnit maydanı
Sheksiz uzun, jińishke ótkizgish ózinen R aralíqta jaylasqan birar A tochkada payda etken magnit induktsiya shaması dV nı esaplayıq r = R/cos, dl = r ^. d/cos
Bul ańlatpalardı 8.h-teńlikka qoyıp tok elementi payda etken magnit induktsiyası shamasın tabamız.
dB = (8.9)
8.9 - teńliktegi múyesh  mánisleri 0 dan  ge shekem ózgergeni uchun 8.ú hám 8.9 - teńliklerge kóre:
V
Demek, tuwrı toktıń magnit induktsiyası V = (8.10)
8.10-teńlikke kóre, tuwrı tok payda etken magnit induktsiyası shaması tok kúshine proportsional eken.
b) Aylanba tok orayíndaǵı magnit maydanı
Radiusi R bolǵan sheńber formadaǵı ótkizgishten I tok ótip atırǵan bolsın (8.w-suwret).

R













I





dB