14 Дәріс 14 апта «Магнит өрісі» 1 Био-Савар-Лаплас заңы және оны қолдану


Қозғалыстағы зарядқа магнит өрісінің әсері. Лоренц күші



бет3/4
Дата24.12.2021
өлшемі229.86 Kb.
#148209
1   2   3   4
14-15Дәріс
Связанные:
ҚР СТ ИСО 14001 стандартында қолданылатын терминдер, Лего АСем, Әлеуметтік-саяси сөз (2)

1.3 Қозғалыстағы зарядқа магнит өрісінің әсері. Лоренц күші


Индукциясы ( ) магнит өрісінде ( ) жылдамдықпен қозғалатын зарядқа магнит өрісі тарапынан белгілі бір бағытта күш әсер етеді. Бұл әсер Лоренц күші деп аталады. Бұл күш заряд (q), жылдамдық ( ) және индукция векторы ( ) шамаларына тәуелді болады, оның бағыты және векторлары арқылы анықталады:

. (1.12)

(1.12) өрнегі Лоренц күшінің векторлық түрдегі формуласы болып табылады.

Лоренц күшінің модулі (немесе Лоренц күшінің скалярлық түрі):

, (1.13)

мұндағы  – және векторларының арасындағы бұрыш. Егер зарядталған бөлшек тыныштық қалыпта ( =0) болса, онда оған магнит өрісі тарапынан ешқандай күш әсер етпейді. Магнит өрісі тек қана қозғалыстағы зарядтарға әсер етеді. Лоренц күші және векторлары орналасқан жазықтыққа пенпендикуляр болып,оның бағыты векторлық көбейтінді арқылы анықталады. Зарядтың шамасы теріс болса, күш қарама – қарсы бағытталған болады. Лоренц күшінің бағытын сол қол ережесі бойынша да анықтауға болады (ток пен оң заряд бағыты бірдей деп есептегенде). Лоренц күші зарядталған бөлшектің қозғалыс бағытына перпендикуляр болғандықтан ешқандай жұмыс атқарылмайды. Олай болса бөлшектің жылдамдығы да, оның кинетикалық энергиясы да өзгермейді. Лоренц күші тек бөлшектің қозғалыс бағытын ғана өзгертеді. Демек, біртекті магнит өрісінде қозғалатын зарядталған бөлшек шама жағынан тұрақты нормаль үдеуге ие болады.



1.4 Холл эффектісі


Сыртқы магнит өрісінің индукция сызықтарына перпендикуляр орналастырлыған өткізгіш пластинаның (1.2-сурет) бойымен тығыздығы ток жүргенде, пластинаның астыңғы және үстіңгі жақтары арасында потенциалдар айырымы, яғни мен бағыттарына перпендикуляр бағытта электр өрісі пайда болады. Бұл құбылыс Холл эффектісі деп аталады. Бұл эффектіні магнит өрісінде қозғалатын электр зарядтарына әсер етуші Лоренц күші арқылы түсіндіруге болады.

1
.2-сурет. Холл эффектісінің сұлбасы.

Ток тығыздығының бағыты суреттегідей белгілі болса ,оңнан солға қарай қозғалыс жасайтын электронға әсер ететін Лоренц күші жоғары қарай бағытталған. Пластинаның жоғарғы жағында – электрондардың молдығы, ал пластинаның төменгі жағында – электрондардың жетіспеушілігі болады. Сонымен, пластиналардың арасында төменнен жоғары қарай бағытталған көлденең электр өрісі пайда болады.Бұл өрістің кернеулігі Лоренц күшін теңгере алатын шамаға жеткенде, көлденең бағытта зарядтардың стационар таралып жайғасуы орнайды. Бұл жағдайда:

немесе , (1.14)

мұндағы – Холл эффектісі нәтижесінде пайда болатын көлденең потенциалдар айырмасы; а – пластинаның қалыңдығы;  – электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы. Ток күшін І, өткізгіштің бірлік көлеміндегі зарядтар санын n және олардың қозғалыс жылдамдығы арасындағы қатынасты пайдаланып, өткізгіштегі электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығын табамыз:



, бұдан ,

мұндағы d – пластина ені, n – электрондардың концентрациясы. Жылдамдықтың  бұл мәнін (1.14) теңдеуіне қоятын болсақ:



. (1.15)

Бұл (1.15) формулада – затқа тәуелді Холл тұрақтысы.



. (1.16)

Көлденең потенциалдар айырымы ток күшіне (І), магнит өрісі индукциясына (B) тура пропорционал да, пластина қалыңдығына (d) кері пропорционал. Холл тұрақтысы белгілі болса, ол арқылы өткізгіштік сипаты мен тасымалдаушылардың заряды белгілі жағдайда, өткізгіштегі ток тасымалдаушылардың концентрациясын анықтауға болады. Холл тұрақтысының таңбасы ток тасымалдаушылардың зарядының е таңбасымен бірдей болғандықтан, Холл тұрақтысы бойынша шала өткізгіштердің өткізгіштік табиғаты туралы тұжырым айтуға болады.


1.5 Вакуумдағы магнит өрісі үшін векторының циркуляциясы.

Толық ток заңы


Берілген тұйық контур бойымен векторының циркуляциясы деп мына интегралды айтады:

(1.17)

мұндағы =Вcos - контурға жанама бағытындағы векторының құраушысы, - контурдың элементар ұзындық векторы (контурды айналып өту бағытындағы),  - және векторлары арасындағы бұрыш. Бұл интеграл тогы бар түзу өткізгіштің магнит өрісі үшін оңай есептелінеді. Бұл контурдың әрбір нүктесінде векторы модуль бойынша бірдей, шеңберге жанама бойымен бағытталған. векторының циркуляциясы мынаған тең:


. (1.18)

Егер контур токты қамтымаса, векторының циркуляциясы нөлге тең болады. Кез келген пішінді өткізгіш арқылы жүретін ток үшін де бұл теңдеуді пайдалануға болатынын дәлелдеуге болады. Вакуумдағы магнит өрісі үшін толық ток заңын тұжырымдайық: кез- келген тұйық контур бойынша векторының циркуляциясы магнит тұрақтысын 0 осы контурды қамтитын токтардың алгебралық қосындысына көбейткенге тең болады:



(1.19)

мұндағы n – пішіні еркін алынған контурмен қамтитын тогы бар өткізгіштердің жалпы саны.



1.6 Магнит индукциясы векторының ағыны.

Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы


dS ауданы арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны (не магнит ағыны) деп магнит индукциясын ds ауданы мен ауданға түсірілген нормаль және магнит индукциясы векторының арасындағы  бұрышының косинусына көбейткенге тең скаляр физикалық шаманы айтады:

=BScosα, (1.20)

мұндағы Bn = Bcos – векторының dS ауданына түсірілген нормаль бағытына түсірілген проекциясы,  – мен векторларының арасындағы бұрыш, – бағыты ауданға түсірілген нормальдің бағытымен бағыттас бірлік аудан векторы, вектордың модулі dS-ке тең.

Магнит ағыны – алгебралық шама, ол оң (dФ>0) және теріс (dФ<0) болуы мүмкін. Ағынның таңбасы cos-нің таңбасына тәуелді және нормальдің оң бағытын таңдап алынумен анықталады. Егер ағын ток жүретін контурмен байланысты болса, контурға түсірілген нормальдің оң бағыты ток бағытымен оң бұрғы ережесі бойынша байланысқан. Бұл кезде cos>0 және магнит ағыны dФ>0.

Еркін алынған бет S арқылы өтетін магнит индукциясы векторының ағыны:



. (1.21)

Өріс біртекті болса ( =const), ал бет жазық болып және векторына перпендикуляр орналасса, онда Bn=B=const және



. (1.22)

Магнит ағынының өлшем бірлігі – «Вебер»

(Вб): 1Вб – индукциясы 1 Тл біртекті магнит өрісіне перпендикуляр орналасқан ауданы 1м2 жазық бетті қиып өтетін магнит ағыны .

Магнит индукциясы векторының ағыны контур ауданын қиып өтетін магнит өрісі күш сызықтарының санына тең.



Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы: кез келген тұйық бет арқылы өтетін магнит индукция векторының ағыны нөлге тең:

. (1.23)

Бұл тұжырым табиғатта магнит зарядтарының жоқ екендігін және магнит индукция сызықтарының тұйықталғандығын көрсетеді.



1.7 Магнит өрісінде тогы бар өткізгішті

орын ауыстырғанда атқарылатын жұмыс


Қозғалмайтын сымдар мен олардың үстімен жылжитын сым бөлігінен тұратын тогы бар контурды қарастырайық. Егер мұндай контур оның жазықтығына перпендикуляр болатын біртекті магнит өрісінде орналасатын болса, онда сым бөлігі Ампер күші әсерінен орын ауыстыра бастайды. Демек, магнит өрісі - тогы бар өткізгіш орын ауыстырғанда жұмыс атқарады.

Өткізгіш бөлігіне әсер ететін күш оңға қарай бағыттылған, ол F = ІВl, мұндағы l – өткізгіш бөлігінің ұзындығы.

Өткізгіш бөлігі dx -қа орын ауыстырғанда, Ампер күші оң жұмыс атқарады:

dA = Fdx =І Bldx = ІBdS = ІdФ,

мұндағы dS=ldx – магнит ағыны қиып өтетін аудан, – ауданын қиып өтетін магнит индукциясы векторының ағыны.

Сонымен, магнит өрісінде тогы бар өткізгішті орын ауыстырғанда істелетін жұмыс - ток күшін қозғалатын өткізгішті қиып өтетін магнит ағынына көбейткенге тең:

dA = ІdФ . ( 1.26)

Бұл формуланы бағыты еркін алынған векторы үшін де қолдануға болады.

Нег. 2[ 114-148], 7[226-245 ], 8 [ 204-22].

Қос. 22 [ 133-153], 48 [ 183-194].





Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4




©melimde.com 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
жиынтық бағалау
Сабақтың мақсаты
Сабақ тақырыбы
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
рсетілетін қызмет
бағалауға арналған
Жалпы ережелер
Сабақ жоспары
Қазақстан республикасы
қызмет стандарты
бекіту туралы
жиынтық бағалауға
жиынтық бағалаудың
республикасы білім
тоқсанға арналған
бағалау тапсырмалары
Қазақстан республикасының
Реферат тақырыбы
арналған тапсырмалар
арналған жиынтық
білім беретін
бағдарламасына сәйкес
Әдістемелік кешені
болып табылады
мерзімді жоспар
бағалаудың тапсырмалары
туралы хабарландыру
Қазақстан тарихы
арналған әдістемелік
пәнінен тоқсанға
республикасының білім
сәйкес оқыту
Қазақ әдебиеті
Мектепке дейінгі
оқыту мақсаттары
қазақ тілінде
нтізбелік тақырыптық
жалпы білім
Жұмыс бағдарламасы
оқыту әдістемесі
білім берудің
Республикасы білім
әдістемелік ұсыныстар
Инклюзивті білім
пәнінен тоқсан
туралы анықтама
тақырыптық жоспар
мамандығына арналған