Магнит индукциясының векторы.

Электр өрісі векторлық шамамен, яғни электр өрісінің кернеулігімен сипатталады. Магнит өрісін сан жағынан сипаттау үшін физикалық ерекше шаманы еңгізу қажет.

Бұл оңай іс емес, өйткені магнит өзара әсерден күрделірек, Магнит өрісінің сипаттамасын магнит индукциясының векторы деп атайды да, әріпімен белгілейді.

Лестірмелі материал: электрондық кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланған әдебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев.-Өңд., толықт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/ С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006

6.6.Бақылау сұрақтар:

1.Жартылай өткiзгiштердiң меншiктi өткiзгiштiгi деп нені айтамыз?

2.Магнит өрісі дегеніміз не?

Тақырып №18. Ортаның магниттік өтімділігі. Пара- ,диа-, ферромагниттік заттар.

Ампер күші. Электроқозғалтқыштың әрекет принципі. Магнит өрісінің қозғалыстағы зарядқа әсері.

6.2 Сабақ міндеті: Ампер күші және пара-, диа-, ферромагниттік заттар туралы түсінік беру.

Дәріс тезисі

Жердің айналасы жылдам қозғалыстағы элементарлы бөлшектер – протондар мен электрондардан тұратын қуатты радиациялық белдеулерге ие болады. Радиациялық белдеу Күннің бетінен ұшып шығатын элементар бөлшектердің қозғалысындағы Жердің магнит өрісінің әсерлесуінен пайда болады. Күннің бетіндегі алаулардың әсерінен элементар бөлшектер үлкен мөлшерде лақтырылады, Жерде магнитті боран пайда болады. Осының әсерінен Жер атмосферасының жоғарғы қабаты жарықталынады, полярлы шұғылапайда болады.

Сыртқы магнит өрісінде магниттелетін барлық заттар магнетиктер дап аталады.

Магниттік қасиетіне қарай заттар үшке бөлінеді: парамагнетиктер, диамагнитиктер және ферромагнетиктер.

Парамагнетики – бұл магнит өрісін елеусіз күшейтетін заттар (μ>1): платина, сұйық (кислород) оттегі.

Диамагнетики – бұл магнит өрісін елеусіз азайтатын заттар (μ<1): висмут.

Ферромагнетики – бұл магнит өрісін біршама күшейтетін заттар (μ>>1): темір, никель, кобальт, металдардың біршама қосылыстары. Ферриттер – электр тогын өткізбейтін ферромагниттік материалдар. Бұлар – темір оксидінің басқа заттардың оксидімен химиялық қосылысы.

Жер шары өзінің магнит өрісімен қоршалған. Ол жер магнитосферасын құрап бірнеше ондаған километрге созылып жатыр. Жердің магнит өрісі бізді тірі организмдер үшін қауіпті космос бөлшектерінің ағынынан қорғайды. Космостан жерге ұшуда бұл бөлшектер магнитосфералық күш сызықтарының маңында қозғалады. Олар магнит сызықтарына соқтығысқандай болып, жер бетінен ондаған километр қашықтықта бір полюстан келесі полюсқа тербеліс жасайды. Кеңістіктің осы аймағын радиациялық белдеу деп атаймыз.

Қозғалмайтын электр зарядтары электр өрiсiн туғызады, қозғалатын зарядтар басқа өрiс – магнит өрiсiн туғызады.

Бұған иiлмелi өткiзгiшмен жасалған тәжiрибеден көз жеткiзуге болады. Егер екi параллель өткiзгiштер бойымен бiр бағытта ток өтсе, өткiзгiштер бiр бiрiне тартылады, ал егер ток бағыттары қарама-қарсы болса, онда өткiзгiштер бiр-бiрiнен тебiле бастайды.

Ток өтетiн өткiзгiштер арасындағы пайда болатын әсер магниттiк әсер деп аталады. Бұл жағдайда өткiзгiштердiң бiр-бiрiне әсер ететiн күштерiн магниттiк күштер деп атайды.

Электромагниттiк өрiстiң байқалуының бiр түрiн магнит өрiсi деп атайды [Видеоматериал]. Оның ерекшелiгi болып, ол өрiс тек қана электр заряды бар қозғалыстағы бөлшектер мен денелерге, сонымен қатар қозғалатын не қозғалмайтындығына байланыссыз магниттелген денелерге әсер ететiндiгi табылады.

Магнит индукциясының векторы магнит өрiсiнiң күштiк сипаттамасы болып табылады.

Магнит индукциясы векторының бағыты ретiнде ток әсерiнен туған кейбiр магнит өрiсiнде еркiн қозғала алатын магнит тiлшесiнiң оңтүстiк S полюсiнен солтүстiк N полюсiне бағыты алынған. Бұл бағыт тогы бар тұйық контурға түсiрiлген оң нормаль бағытымен сәйкес келедi.

6.1-сурет

Оң нормаль бағыты тұйық контурдағы токтың бағыты бойынша айналғандағы оң кесiлген бұранда ұшының iлгерiлемелi қозғалысымен сәйкес келедi (6.1 - сурет).

Тогы бар түзу сызықты өткiзгiштiң магнит тiлшесi жазықтығы өткiзгiшке перпендикуляр, ал центрi өткiзгiш өсiнде жатқан шеңбердiң жанамасы бойынша орналасады. Магнит индукциясы векторының бағытын Максвелл ережесi (бұранда ережесi) бойынша анықтайды:

егер бұранданы өткiзгiштегi ток бағыты бойынша бұраса, онда бұранда сабының қозғалыс бағыты магнит индукциясы векторының бағытына нұсқайды.

Магнит индукциясы векторының модулi магнит өрiсi тарапынан тогы бар өткiзгiштiң бiр бөлiгiне әсер ететiн максималды күштiң ток күшiнiң сол бөлiк ұзындығына көбейтiндiсiнiң қатынасына тең:

(6.1)

СИ жүйесiнде Магнит индукциясының бiрлiгi ретiнде бiр тесла (1 Тл) – ұзындығы 1 м өткiзгiш бөлiгiне 1 А ток күшi болғанда өрiс тарапынан Fmax = 1 H максималды күш әсер ететiн бiртектi өрiстiң магнит индукциясы қабылданған.

Егер векторлары өрiстiң барлық нүктелерiнде бiрдей болса, магнит өрiсiн бiртектi деп атайды.

Өрiстердiң суперпозиция принципi. Егер кеңiстiктiң берiлген нүктесiнде магнит өрiстерi магнит индукциясының векторлары ₁, ₂, ₃ және т.б. болып келген әртүрлi магнит көздерiнен құралса, онда қорытынды магнит өрiсiнiң векторы мынаған тең болады:

= ₁+ ₂+ ₃+… (6.2)

Магнит өрiстерiн бейне түрiнде кескiндеу үшiн магнит индукциясы сызықтарын пайдаланады.

Магнит индукциясы сызықтары – әр нүктедегi жанамалары өрiстiң осы нүктелерiндегi векторының бағытымен сәйкес келетiндей етiп жүргiзiлген бейне сызықтар.

Тұрақты магнит орналасқан қағаз бетiне темiр ұнтақтарын сеуiп, магнит индукциясы сызықтарының толық сутеттер көрiнiсiн көзбе-көз көруге болады (6.2 - сурет).

Магнит индукциясының сызықтары әрқашан да тұйық және өрiс туғызатын тогы бар өткiзгiштердi қамтиды. Магнит индукциясы сызықтарының тұйықтығы табиғаттағы еркiн магнит зарядтарының бар болуының дәлелденбегендiгiмен түсiндiрiледi.

Тұйық күштiк сызықтары бар өрiстердi құйынды өрiстер деп атайды. Магнит өрiсi құйынды өрiс болып табылады.

Бiртектi өрiстiң магнит индукциясының сызықтары параллель болады. Магнит өрiсi потенциалды болмайды, яғни тұйық контурдағы зарядтың орын ауыстыруы бойынша магнит өрiсiнiң жұмысы нөлге тең емес.

Магнит тiзбегi деп магнит өрiсi жинақталған кеңiстiктiң аймақтары немесе денелердiң жиынтығы аталады.

Магнит тiзбегiндегi магнит ағыны электр тiзбегiндегi ток күшi сияқты рөлдi атқарады.

Бет арқылы өтетiн магнит ағыны деп магнит индукциясы векторының модулiнiң жазық беттiң S ауданына және және векторларының арасындағы бұрыштың косинусына көбейтiндiсiне тең шаманы айтамыз, мұндағы - жазық бетке түсiрiлген нормаль:

(6.3)

СИ жүйесiнде магнит ағынының бiрлiгi ретiнде – бiр вебер (1 Вб) - өткiзгiштiң көлденең қимасы арқылы 1 Кл электр мөлшерi өткендегi кедергiсi 1 Ом электр тiзбегiндегi нөлге дейiн кемiген магнит ағыны алынады.

1 Вб магнит ағыны магнит индукциясы векторына перпендикуляр орналасқан ауданы 1 м² бет арқылы өтетiн 1 Тл магнит индукциясы бар бiртектi магнит өрiсiнен туады.

Тогы бар өткiзгiшке магнит өрiсi тарапынан әсер ететiн күштi Ампер күшi деп атайды.

Ток элементiмен α бұрышын құрайтын индукциясы болатын магнит өрiсi тарапынан I тогы бар өткiзгiштiң аз ғана кесiндiсiне әсер ететiн Ампер күшiнiң модулi F мына формула бойынша анықталады:

(6.4)

Ампер күшiнiң бағыты сол қол ережесi бойынша анықталады (6.3.сурет):

егер сол қолды магнит индукциясының векторы алақанға кiретiндей етiп, ал төрт шығыңқы саусақ ток бағытына нұсқайтындай етiп орналастырса, онда 90^o-қа иiлген үлкен саусақ өткiзгiш кесiндiсiне әсер ететiн күштiң бағытын көрсетедi.

Сурет