Білім беру бағдарламасы 6В01505 Физика-информатика
Әдебиет[1-11] №17дәріс
жүктеу/скачать 2.12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Әдебиет [11] №18 дәріс
- Дәріс мазмұны: Лоренц күші. Магнит өрісінде тогы бар өткізгіштің қозғалуы
- Магнит өрісінде тогы бар өткізгіш және контур орын ауыстырғанда істелетін жұмыс
- Холл эффектісі
| Әдебиет[1-11]
№17дәріс Тақырып: Заттардағы магнит өрісі Дәрісмақсаты:Заттардағы магнит өрісімен танысу Дәрісмазмұны: 1. Заттардағы магнит өрісі 2. Магнетиктердегі өрісті өрнектеу 3. Магнит индукция сызықтарының сынуы Әдебиет [11] №18 дәріс Тақырып: Магнит өрісінің ток пен зарядқа әсерлері Дәрістің мақсаты: Магнит өрісінің негізгі заңдарын меңгеру Дәріс мазмұны: Лоренц күші. Магнит өрісінде тогы бар өткізгіштің қозғалуы Магнит өрісінде индукция векторы шамасы жағынан барлық жерде бірдей және бағыттас болса, мұндай өрісті біртекті магнит өрісі деп атайды. Біртекті өрістің индукция векторының күш сызықтары параллель болады. Осындай біртекті өрісте ауданы S бет перпендикуляр болып орналассын. Сонда магниттік векторының жазық беттің ауданына S көбейтіндісі осы бет арқылы өтетін магнит ағыны деп аталады. Егер жазық бетке жүргізілген нормаль индукция векторымен бұрыш жасай орналасса (1.10) бұрышының мәні. Оған сәйкес болуы мүмкін. Кез келген S бет арқылы өтетін магнит ағыны мына түрде жазылады , Кез келген тұйық бет арқылы өтетін магнит ағыны әр уақытта нолге тең болады: (1.11) Осы формула магнит өрісі үшін Остроградский-Гаусс теоремасы деп аталады. Магнит ағынының өлшем бірлігі Вебер (Вб). 1Вб=1Тл/м2. Бұл теореманың физикалық мәні, табиғатта (электр зарядтар сияқты) магнит индукциясының күш сызықтарының бір жерден басталып, екінші жерде аяқтала алатындай магниттік зарядтардың болмайтындығын көрсетеді Магнит өрісіндегі тұйық контурдың индукция векторының циркуляциясы деп мынадай интегралды айтамыз . Вакуумдағы магнит өрісі үшін толық токтың заңдылық тұжырымдамасы: Кез келген тұйық контур арқылы өтетін магнит индукция векторының циркуляциясы магнит тұрақтысын контур арқылы өтетін токтардың алгебралық қосындысына көбейткенге тең, яғни (1.12) мұнда n-контур арқылы өтетін ток саны. Магнит өрісінің индукция векторының циркуляциясы нөлге тең болмайды. Мұндай өрістерді құйынды өріс деп атайды. Магнит өрісінде тогы бар өткізгіш және контур орын ауыстырғанда істелетін жұмыс Сыртқы біртекті магнит өрісінде тогы бар өткізгіш еркін қозғалатын болсын. Магнит өрісінде тогы бар өткізгіш қозғалып орын ауыстырғанда ампер күшінің әсерінен жұмыс істелінеді. Мысалы ұзындығы түзу өткізгіштің бойымен ток өткенде, өткізгіш қозғалып орнына тоқтады делік. Магнит өрісі контур жазықтығына перпендикуляр. Ток күші мен индукция векторының арасындағы бұрыш 900. Сонда Ампер заңы бойынша . Осы күштің әсерінен өткізгіш арақашықтыққа орын ауыстырған кездегі магнит өрісінің жұмысы . Мұндағы - өткізгіштің жүріп өткен магнит өрісінің ауданы, екенін ескерсек, (1.13) Сонымен, магнит өрісінде тогы бар өткізгіш орын ауыстырғанда істелетін жұмыс ток күші мен S ауданы арқылы өтетін магнит ағынының көбейтіндісіне тең болады. Жалпы түрде (1.13) болып жазылады, - қозғалыстағы өткізгіш қиып өткен магнит ағыны. Магнит өрісінде тогы бар тұйық контур қозғалады делік. Бұл жағдайда да Ампер күші әсерінен жұмыс істелінеді, ол мынаған тең Мұндағы - контур жазықтығын бірінші күйінде, - екінші күйінде тесіп өтіп тұрған магнит ағындары. Тогы бар тұйық контур магнит өрісінде орын ауыстырған кезде істелетін жұмыс ток күші мен контур жазықтығынан өтіп тұрған магнит ағындарының айырмасына көбейткенге тең. Осы теңдеу әр түрлі пішінді тұйық контур үшін және біртекті емес магнит өрістері үшін қолданылады. Магнит өрісінің қозғалыстағы зарядқа тигізетін әсері. Магнит өрісі тек тогы бар өткізгішке ғана емес, кез келген қозғалыстағы зарядтарға да әсер ететіндігін көптеген эксперименттердің нәтижелері дәлелдейді. Магнит өрісіндегі әр зарядқа әсер ететін күшті Лоренц күші деп атайды. Ол мынаған тең - жылдамдығы, - сол өрістің индукция векторы. Лоренц күшінің бағыты сол қол ережесі бойынша анықтайды. Лоренц күшінің модулі (1.14/) бұрышы -пен арасындағы бұрыш. Лоренц күші әрқашанда зарядталған бөлшектің қозғалыс жылдамдығына перпендикуляр болады, сондықтан ол қозғалыстың бағытын ғана өзгетіп, жылдамдық модулін өзгертпейді. Олай болса Лоренц күші жұмыс жасамайды, зарядталған бөлшектердің кинетикалық энергиясы өзгермейді. Егер қозғалыстағы зарядқа магнит өрісімен қатар электр өрісі де әсер ететін болса, онда қорытқы күш (1.15) Бұл өрнек Лоренц формуласы деп аталады. Зарядталған бөлшектердің біртекті магнит өрісіндегі қозғалысын қарастырайық: 1. Зарядталған бөлшектің қозғалыс жылдамдығы индукция күш сызықтарының бойымен бағытталса, , (2.7/) формула бойынша Лоренц күші нолге тең болады да, бөлшек бірқалыпты түзу сызықты қозғалады. 2.Зарядталған бөлшектің қозғалыс жылдамдығы , өріс индукция векторына перпендикуляр бағытталса, Лоренц күші жылдамдық бағытын өзгертеді де модулі тұрақты қалады. Бөлшек шеңбер бойымен қозғалады, оның радиусы мына қатынастан табылады: осыдан (1.16) Ал периоды осыған (2.9) –дан мәнін қойсақ (1.17) 3.Зарядталған бөлшектің қозғалыс жылдамдығы , индукция векторымен бұрыш жасай бағытталса, бөлшектің қозғалу траекториясы спираль тәрізді болады. Оны екі қозғалыстың нәтижесі деп қарастырсақ: 1) жылдамдықпен түзу сызықты бірқалыпты қозғалады 2) жылдамдықпен бір қалыпты шеңбер бойымен қозғалады. Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері деп электр және магнит өрістерінің күштерімен жоғары энергиялы зарядталған бөлшектер тогы алынатын және қозғалысқа басқарылатын қондырғыларды айтады. Олардың қатарына: сызықты үдеткіш, сызықты резонансты үдеткіш, циклотрон, фазатрон, синхротрон, синхрофазатрон т.б. жатады. Холл эффектісі Егер магнит индукциясының күш сызықтарына перпендикуляр болып орналасқан тік төртбұрышты өткізгіштің бойымен ток жүрсе, оның екі жағында потенциалдар айырымы пайда болады. Яғни, бір жағында тек теріс зарядтардың концентрациясы шоғырланса, онда қарама-қарсы бетінде тек оң зарядтардың жинақталғандығын байқаған (14 - сурет). О сы құбылысты бірінші болып американ физигі Холл ашқан. Сондықтан бұл заңдылықты Холл эффектісі деп атайды. Пластинаның жоғарғы және төменгі жақтарының арасындағы пайда болған потенциалдар айырымы токтың тығыздығына, пластинаның қалыңдығына, және магнит индукциясының шамасына тура пропорционал болады: . Осы өрнектегі: - Холл тұрақтысы. Мұндағы: - бірлік көлемдегі молекула саны, q – бөлшектің заряды. Өзін - өзі тексеру сұрақтары: Магнит өрісінің құйынды сипаты Магнит өрісінің жылжымалы зарядқа әсері. Лоренц күші Бөлшектің меншікті зарядын анықтау Томсон тәжірибесі, Холл эффектісі жүктеу/скачать 2.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|