АналитикалыҚ таразыныҢ кӨмегімен магнит индукциясын аныҚтау

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР:таразы, жүктер, реостат, тұрақты

магнит, кілт, ток көзі.

4.6.І ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Электр зарядын қоршаған ортада белгілі бір физикалық қасиеттері бар электростатикалық өріс болатыны сияқты, токтарды қоршаған ортада да магнит өрісі деп аталатын өрістің ерекше түрі пайда болады.

Магнит өрісінің қасиеттерін зерттеу үшін оның тогы бар жазық тұйық контурға тигізетін әсерін пайдаланамыз. Мұндай контурды рамка деп атайды. Рамка арқылы ток жүргенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады, сөйтіп магнит өрісі рамкаға бағыттаушы күшпен әсер етеді. Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күш тудырады. Осы қос күштің моментінің шамасы магнит өрісін тудырушы токтардың күштері мен олардың орналасуына және рамканың өлшемдері мен бағытына, сол сияқты ондағы ток күшіне де тәуелді (4.6.1-сурет).

4.6.1- сурет

Сөйтіп, қос күштің рамканы айналдырушы моменті мынаған тең:

(4.6.1)

мұндағы -магнит индукциясының векторы деп аталады. Ол магнит өрісінің сипаттамасы болып табылады. - тогы бар рамканың магнит моментінің векторы деп аталады. Сөйтіп, магнит өрісінің тогы бар жазық контурға әсері мына шамамен анықталады:

(4.6.2)

мұндағы -жазық контурдың ауданы, -контурды тесіп өтетін немесе контурға нормаль бірлік вектор.

Магнит өрісінің индукциясы магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайды. Олай болса, магнит индукциясы айналу моментіне пропорционал шама екендігі көрінеді.

(4.6.3)

Сөйтіп, магнит индукциясы контурға түсірілген оң нормальдің бағытымен анықталады, яғни электр өрісінің кернеулік сызықтарын қалай көрсетсе, магнит өрісінің индукциясының шамасын солай көрсетеді.

Магнит индукциясының күш сызықтары үшін кез-келген нүктедегі жанамасы сол нүктедегі индукция векторымен бағыттас сызықты аламыз. Магнит индукциясының күш сызықтары әр уақытта тұйық болады, яғни оң полюстен шығып сол полюсіне еніп жатады. Сондықтан, оларды құйынды деп атайды.

Тогы бар өткізгішке магнит өрісінің әсер күшін Ампер зерттеп, ол күштің мәнін былайша көрсетті (4.6.2-сурет).

4.6.2-сурет

(4.6.4)

мұндағы - пропорционалдық коэффициент, - өткізгіштегі ток, - магнит индукциясы, - ток бағыты мен индукция векторы арасындағы бұрыш. Осы күштің шамасын Ампер күші деп атайды. Ампер күшінің бағытын сол қол ережесі бойынша анықтауға болады, яғни саусақтар -токтың бағытын көрсетсе, магнит индукция векторы алақанды тесіп өтетін болса, онда -қа айқарылған бас бармақ Ампер күшінің бағытын көрсетеді (4.6.3-сурет), ол күшті 4.6.4 - суреттегідей де кескіндеуге болады.

4.6.3- сурет 4.6.4–сурет

Енді (4.6.3) өрнекке сәйкес магнит индукциясы векторының өлшемін тағайындайық

Сөйтіп, магнит индукциясы Тесламен ( ) өлшенеді.

Сонымен қатар магнит өрісі кернеулік векторы деп аталатын шамамен де сипатталады. Біртекті изотропты орталарда мен арасындағы байланыс мынадай болады:

мұндағы - магнит тұрақтысы, -ортаның магниттік өтімділігін сипаттайтын шама.

4.6.2 ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ

Тұрақты магниттік магнит индукциясын анықтау үшін 5- суретте схемасы берілген қондырғы пайдаланылады.

Таразының сол жақ басына тұрақты магнит қойылған. Оның полюстерінің арасына бойында тогы бар өткізгіш күш сызықтарына перпендикуляр етіп қойылған өткізгіштің ұзындығы , саны . Өткізгіштің бойымен ток жіберген кезде шамасы күш әсер етеді. Ньютонның ІІІ заңы бойынша шама жағынан сондай күш магнитке де әсер етеді.

4.6.5-сурет

Егер тогы бар өткізгіш магнит өрісіне перпендикуляр орналасса, (4.6.4) өрнек бойынша болады. Бұдан

(4.6.5)

болады. Егер ұзындығы өткізгіштің саны болса, онда (4.6.5) өрнек мына түрде жазылады:

(4.6.6)

4.6.3 ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ ТӘРТІБІ

1. 4.6.5- cурет бойынша схеманы құру керек.

2. Ток жоқ кезде таразының екі басын жүк арқылы теңестіру керек.

3. реостаттың көмегімен электр тізбегінің ең үлкен кедергісіне қою керек.

4. Тізбекті қосып, магнитке (яғни өткізгішке) әсер етуші күштің бағытын анықтау керек.

5. Тізбекті ажыратып, арретирдің жабық күйінде таразының оң жақ басына массасы кг жүк қою керек.

6. Тізбекті қосу керек. Реостаттың көмегімен таразыны тепе-теңдік жағдайына әкелу керек. Сол кездегі токтың шамасын жазып алу керек.

7. жүктің массасын өзгерте отырып өлшеуді 4-5 рет қайталау керек.

8. Алынған өлшеу нәтижелерін кестеге енгізу керек.

9. 4.6.6 өрнек бойынша -ны анықтау қажет.

Кесте

№
1.
2.
3.
Орта мән

4.6. 4 БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ

1. Магнит өрісі және магнит өрісінің индукциясы деген не?

2. Ампер заңының анықтамасын және өрнегін жазыңыз.

3. Магнит өрісіндегі тогы бар өткізгішке әсер етуші күштің бағыты қалай анықталады?

4. Аналитикалық таразының көмегімен өлшеу әдісін түсіндір.