Білім беру бағдарламасы 6В01505 Физика-информатика
Әдебиет [1-11] №27 дәріс
жүктеу/скачать 2.12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Құйынды электр өрісі. Ығысу тогы
- Максвелл теңдеулері
| Әдебиет [1-11]
№27 дәріс Тақырып: Электромагниттік өріс Дәріс мақсаты: Электромагниттік өріс заңдарымен таныстыру Дәріс мазмұны: Құйынды электр өрісі. Ығысу тогы Фарадейдің заңы бойынша кез-келген тұйық контур арқылы өтетін магнит ағыны өзгерсе, ол контурда индукциялық ток пайда болады. Олай болса, контурда э.қ.к. ( ) болады. Тізбектегі э.қ.к. тек бөгде күш механикалық, жылулық процесстер мен байланысты еместігін көрсетеді. Бұл бқгде күштердің тууына себепші болып отырған, контурдағы айнымалы магнит өрісі. Бірақ айнымалы магнит өрісі контурда өздігінен ток туғыза алмайды, себебі магнит өрісі қозғалмайтын зарядтарға әсер етпейді. Сондықтан Максвелл мынандай болжам айтты: Айнымалы магнит өрісі, сол жерде әр уақытта айнымалы электр өрісін туғызады. Осы болжам бойынша контурдағы э.қ.к.- айнымалы магнит өрісін тудырған, ал ол айнымалы электр өрісін туғызады. Сонда айнымалы магнит өрісі тудырған, айнымалы электр өрісінің контурдағы циркуляциясы (1.31) Мұндағы , -векторларының -дегі проекциясы. Осы теңдікке магнит ағынының мына мәнін қойсақ, онда (4.1) былай жазылады. (1.32) Бұл формуланы Максвеллдің бірінші теңдеуі дейді. Осы формуладан магнит өрісі тудырған, айнымалы электр өрісінің тұйық контур бойындағы циркуляциясы нолге тең емес екен. Бұл біріншіден табиғаттағы магниттік зарядтың жоқ екенін, екіншіден айнымалы электр өрісінің құйынды өріс екенін көрсетеді. Сондықтан айнымалы электр өрісін, құйынды электр өрісі деп атайды. Конденсаторды тұрақты ток көзіне қоссақ, бұл системада ток болмайды. Себебі конденсатордың астарлары арасынан ток жүрмейді. Ал егер конденсаторды айнымалы ток көзіне қоссақ. Онда системада ток болады. Себебі конденсаторлардың астарларында айнымалы электр өрісі болады, ол өз кезегінде айнымалы . Өріс бар жерде ток болады, сөйтіп конденсаторлардың астарлары арқылы ток жүреді. Осы токты ығысу тогы дейді. Ығысу тогының тығыздығы, өткізгіштің ток тығыздығымен бірдей болады. . (1.33) Мұнда -конденсаторлар астарларындағы зарядтың беттік тығыздығы. Ығысу векторы . Конденсатордың астары арасындағы өрістің кернеулігі ; ; ; Сонымен системадағы толық ток және ығысу тогы деп ығысу векторының өзгеру жылдамдығын айтамыз ) Мұндағы -электр өрісінің кернеулігі, -диэлектриктің поляризация векторы. Бірінші қосылғыш вакуумдегі ығысу тогынің тығыздығы, ал екінші қосылғыш поляризация кезіндегі ығысу тогының тығыздығы болады. Максвелл теңдеулері Өткен ғасырдың 60-шы жылдары Максвелл электр және магнит өрістері туралы Фарадей идеяларының негізінде көптеген эксперименттерінің нәтижелерін қорыта келе электромагниттік өрістің бірыңғай теориясын ашты. Максвелл ығысу тогын ашқаннан кейін өзінің электромагниттік теориясын тұжырымдап, оны мынандай төрт теңдеу арқылы берді Бұл теңдеу электр өрісінің көзі зарядталған бөлшектер мен қатар айнымалы магнит өрісінде болатынын көрсетеді. 2. Бұл теңдеу магнит өрісінің көзі, ток пен қатар, айнымалы электр өрісі де бола алатындығын көрсетеді. 3. , .Гаусс теоремасы 4. векторы үшін Гаусс теоремасы. Екінші жағынан бұл теңдеу табиғатта магниттік заряд жоқ екенін көрсетеді. Электрлік құбылыстарды толық сипаттау үшін, Максвеллдің макроскопиялық теңдеулерімен қатар Лоренцтің мынандай үш теңдеуін пайдаланылады: , , Бұл теңдеулерді Лоренцтің материалдық теңдеулері дейді. Ол теңдеулер электрлік құбылыстардың механизмін түсіндіруге пайдаланылады. Максвелл теңдеулері электр және магнит өрістеріне қатынасты симметриялы емес. Статционар өріс үшін , , , Бұл жағдайда электр өрісі мен магнит өрісі бір-біріне тәуелді емес. Электр өрісінің көзі тек зарядтар, магнит өрісінің көзі тек ток болады. Векторлық анализдегі Стокс, Гаусс теоремаларын пайдаланып, Максвелл теңдеулерінің дифференциалдық түрін былай жазуға болады , , , Кеңістікте заряд пен токтар бірқалыпты орналасса, онда Максвелл теңдеулерінің интегралдық және дифференциалдық түрлерін бірдей пайдалануға болады. Ал, кеңістікте заряд пен токтардың орналасуы бір текті болмаса онда интегралдық түрі қолданылады. Максвелл теңдеулері электромагнетизм үшін, механикадағы Ньютон теңдеулеріндей роль атқарады.Электр өрісі мен магнит өрісі бірігіп электромагниттік өріс түзеді.Электромагниттік вакуумде таралу жылдамдығы . Максвеллдің электромагниттік теориясының дұрыстығын тәжірибе арқылы неміс физигі Герц дәлелдеді. Максвеллдің электромагниттік теориясының үлкен қорытындысы: жарық дегеніміз электромагниттік толқын деген тұжырымы. Максвелл теңдеулері Галлилей түрлендірулеріне бағынбайды, Лоренц түрлендіруіне де бағынбайды. Электр және магнит өрістері дегеніміз салыстырмалы ұғымдар. Қай системада қарауына байланысты бір өріс бірде электр, бірде магнит өрісі бола алады. Максвелл теңдеулері инерциялық системаларда инвариантты. Өзін - өзі тексеру сұрақтары : Құйынды электр өрісі Ығысу тогы Электромагниттік индукцияның және өткізгіш контурдың ролі жөнінде Максвелл гипотезасы Интегралдық күйдегі Максвелл теңдеулері, олардың физикалық мағынасы және маңызы жүктеу/скачать 2.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|