Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Материялық нүкте деп қозғалыстың қарастырылып о...docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
613.04 Кб
Скачать

Тізбектің біртекті бөлігі үшін ом заңы, толық тұйық тізбек үшін ом заңы, Толық тізбек үшін Ом заңы

Толық тізбек үшін Ом заңы тоқ көзі бар тізбектегі токтың күші ЭҚҚ ге тура пропорционал, ал сыртқы және ішкі кедергілерінің қосындысына керң пропорционал. . Егер тізбекте бірнеше ЭҚҚ болса жалпы ЭҚҚ күшін тапқанда мынадай ережені қолданамыз: қалауымызша алынған контурдағы айналып өту бағыты тоқ көзіндегі тоқтын бағытымен бағыттас болса ЭҚҚ он, ал керісінше болса теріс таңбамен алу керек. Тоқ көзінде токтың бағыты теріс полюстең он полюске бағытталады

тізбектің біртекті бөлігі үшін ом заңы:  .               

толық тұйық тізбек үшін ом заңы:    .                    

кирхгофтың  бірінші ережесі (түйіндер ережесі): түйінде тоғысатын ток күштерінің алгебралық қосындысы нөлге тең болады.         

.                                          (134)

мысалы, 28-сурет бойынша:      .

бұл ереже электрлік зарядтардың сақталу заңына негізделген.

кирхгофтың  екінші ережесі (контурлар ережесі):   тармақталған электр тізбегінің кез келген тұйық контурында оның бөліктеріндегі ток күштерінің сәйкес кедергілеріне көбейтіндісі контурдағы барлық ток көздерінің эқк алгебралық қосындысына тең болады:

                                                 .                                   (135)  

есептің шартына сәйкес тармақталған тізбекте біртекті және әртекті бөліктерден құралған бірнеше контур бөліп қарастырылады. 28-суретте келтірілген екі түйінді (және d) сұлбада үш контурды бөліп қарасты-руға болады:  abcdadef  және  abcdef.  осы үш контурдың тек екеуі ғана тәуелсіз: abcd және adef.  тізбектің тәуелсіз түйіндері мен контурлары үшін кирхгофтың ережелеріне сәйкес құрылған сызықты теңдеулер саны тармақтардағы токтардың санына тең болады.

бірінші ереже бойынша a түйіні үшін:  .

екінші ереже бойынша abcd  контуры үшін:  ,

екінші ереже бойынша adef  контуры үшін:

.

егер есептің жауабында қандай да бір бөліктегі ток күші теріс таңбамен шықса, осы бөліктегі токтың нақты бағыты болжанған бағытқа қарсы дегенді білдіреді.

 магнит индукциясы  – магнит өрісінің күштік сипатын ашу үшін енгізілген векторлық шама, оның мағынасын  үш пара-пар әдістің кез келген біреуімен негіздеуге болады.

магнит индукциясы  :

1. магнит өрісінің берілген нүктесінде бірлік жылдамдықпен қозғалған нүктелік бірлік оң зарядқа магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең шама: 

2. магнит өрісінің берілген нүктесінде токтың бірлік элементіне  магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең: 

3. магнит өрісінің берілген нүктесінде бірлік магниттік моменті бар контурға әсер ететін максимал күш моментіне тең: 

ампер гипотезасы бойынша,  кез келген денеде атомдардағы электрон-дардың қозғалысымен шартталған микроскопиялық токтар болады. осы микротоктар дененің ішінде өзінің магнит өрісін  тудырады және макро-токтардың магнит өрісінде бағдарлана бұрылуға қабілетті.

     магнит өрісінің индукциясы    денедегі барлық макро- және микро-токтардың қортқы магнит өрісін сипаттайды. магнит өрісінің кернеулігі   макротоктардың магнит өрісін сипаттайды. магнит өрісі индукциясы  мен кернеулігі арасындағы байланыс:                                                   (138)

 

био-савар-лаплас заңы

     ток элементінің кеңістіктің берілген нүктесіндегі (31-сурет )магнит  өрісінің  индукциясы ток күшіне тура пропорционал болады:                 (139)

мұндағы    – модулі өткізгіш элементінің dl ұзындығына тең, бағыты токпен сәйкес вектор,   –өткізгіштіңdl элементінен А нүк-тесіне жүргізілген радиус-вектор, r– радиус-вектордың модулі.   вектордың модулі: 

                       

мұндағы  – ток бағыты мен   векторының арасындағы бұрыш.

Тогы бар шексіз ұзын түзу өткізгіштің магнит өрісі индукциясы.Бұл жағдайда қосындыны табу күрделі.Тогы бар өткізгішпен а қашықтықта орналасқан А нүктесіндегі магнит өрісін тудыратын индукция да Био-Савар-Лаплас заңы бойынша анықталады:

Ток элементінің аздығынан ( βі, Δβі өсімшесі аз) BD доғасын хордамен алмастыруға болады. Сонда | BD|= r i Δβi Сонымен қатар,

| BD|= .Осыдан егер осыны Био-Савар-Лапас заңына қойсақ, онда | |= . болғандықтан, | | сонда | |

қосындысын интегралдау арқылы табуға болады.

Интегралдау әдісі 10-сынып бағдарламасынан тыс болғандықтан, біз тек соңғы нәтижені береміз, ол

| |= (10,17)

Тогы бар шексіз ұзын түзу өткізгіштің магнит өрісі индукциясының өрнегі пропорцияоналдық коэффициентінің сан мәнін Халықаралық бірліктер жүйесіне (SI) анықтауға мүмкіндік береді. SI жүйесіндегі негізгі бірлдіктердің бірі тог күшінің өлшем бірлігі ампер (А). Анықтама бойынша, ток күші ампер дегеніміз – вакуумде бір-бірінен 1м қашықтықта орналасқан екі түзу шексіз ұзын параллель өткізгіш бойымен ток өткен кезде ұзындығының әрбір метріне 2*10 Н өзара әрекеттесу күшін тудыратын электр тогының күші. 1-өткізгіштің магнит өрісінің күш сызықтары 2-өткізгіш тұрған жерде “бізден әрі бағытталған”

 Шексіз ұзын түзу тогы бар өткізгіштің магнит өрісінің индукциясы:

Тогы бар дөңгелек орамның цертріндегі магнит өрісінің индукциясы. Дөңгелек орамдағы I l элементін алайық ( 10.18-сурет) Био-Савар –Лаплас заңын қолданамыз: | |=k Бұл жағдайда векторлық қосынды жеңіл орындалады. Барлық злементтер үшін = 90 , шеңбердің центріне дейінгі қашықтық та бірдей R-ге тең. Ал әрбір элементтің индукция векторы і сақинаның центрі арқылы өтетін және сақина жазықтығына перпендикуляр (бұранда ережесі «бізден әрі қарай»)

т үзу бойымен бағытталады.Сонда = =k’ 2 ал,

і =1

= болғандықтан ,

і=1

| і| =k’

Е нді осы тогы бар дөңгелек орамның центрінен h қашықтықтағы магнит өрісінің индукциясын табайық. Бұл жағдайда векторлық қосындыны орындау қиын,бірақ симметрия тұрғысынан ток элементтері туғызатын магнит өрісінің индукциясы «векторлар конусын» құрып орналасады.

і=1

Қосындысы Ох осіне перпендикуляр жазықтықта нөлге тең,ал Ох осіндегі

прекциялары осы ось бойымен бағытталады әрі өзара тең

і=1

Био-Сава –Лаплас заңы бойыншы

Мұндағы

a ламыз. i=1

Табамыз.Немесе

і =1е скеріп і =1

аламыз.Алынған формуланың шектік жағдайларын зерттейік.

1 )һ 0 кезде яғни ол тогы бар дөңгелек орамның центріндегі магнит өрісі индукциясымен сәйкес келеді.

2 ) һ кезде (осылай болуы керек)

Заттың магниттік қасиеттері

Барлық физикалық денелер магниттеліп магнит өрісінің әсерін алады. оларды магнетиктер деп атайды.

Магниттелу – сыртқы магнит өріснің әсерінен дененің магнит моментінің өзгеру процессі. Магнетиктің әр нүктедегі магнитттелу дәрежесі магниттелу векторымен (магниттелу екпінділігі) сипатталады. Біртекті магнитттелуде векторы заттың бірлік көлемінің магнит моменті мағынасында болады. Заттың магниттік қасиеттері оны құрайтын бөлшектердің қасиеттеріне, агрегатттық күйіне тәуелді.

Атомдар құрамындағы элементар бөлшектер – электрондар, протондар, нейтрондар өзінің меншікті магнит моменттеріне ие болады. Атомның (ионның) меншікті моменті оның барлық электрондарының меншікті моменттерінің, ядроның меншікті моменттерінің және орбитальдық қозғалысының меншікті моменттерінің векторлық қосындысына тең болады.

магнит моменті нольге тең атомдар немесе иондар сыртқы магнит өрісі болмағанда диамагнитті деп аталады. Атом (ион) парамагнитті деп аталады, егер өріс болмаған жағдайда ≠0 болғанда.

Заттың магниттелуін бірлік көлемдегі магнит моментімен сипатталады.

Ферромагнетиктер

Магнетиктер арасында аномальды жоғары магниттік қасиеттерге ие болатын кристаллдық заттар – ферромагнетиктер ерекшеленеді. Ферромагнетиктерге – темір, никель, кобальт, гадолиний және тағы басқа сирек кездесетін металлдармен олардың қорытпалары, хром және марганецтің кейбір қосылыстары жатады. Олардың ерекшелігі: жеткілікті төменгі температурада сыртқы магнит өрісінен тәуелсіз Js магниттелу пайда болуында. Бұл магниттелу өзіндік (спонтанды) деп аталады.

Ферромагнетик дене H=0 болғанда домендерге, яғни қанығуға дейін спонтанды магниттелген кіші облыстарға бөлінген. Домендердің магнит моменттерінің векторларының бағыттары беттеспейді, сондықтан дененің қорытынды магнит моменті және J оның көлемі бойынша орташа магниттелу нолге тең .

Максвелл теңдеулері

  1. Электромагниттік индукция құбылысы. Фарадей-Максвелл заңы. Ленц ережесі

Электр тогы өзінің айналасында магнит өрісін тудыратыны белгілі. Керісінше, магнит өрісі арқылы контурда электр тогын алуға болады ма? Бұл есептің шешімін 1831 ж. ағылшын ғалымы М. Фарадей тапты, ол электрмагниттік индукция құбылысын ашты.

Тұйық контурмен шектелген аудан арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны өзгергенде контурда электр тогы пайда болады. Бұл құбылыс электрмагниттік индукция құбылысы деп аталады. Ал пайда болган ток индукциялық ток деп аталады.

Нәтижесінде бірінші текті құбылыстар үшін электрмагниттік индукция заңы алынды: тұйық контурда пайда болатын электрмагниттік индукцияның ЭҚК-і сан жағынан осы контурмен шектелген бет арқылы өтетін магнит ағынының уақытқа байланысты өзгеру жылдамдығына тең және таңбасы бойынша қарама-қарсы: . (1.1)

Индукциялық токтың бағыты Ленц ережесі бойынша анықталады: индукциялық токтың тудыратын магнит өрісі индукциялық токты тудырған магнит өрісінің өзгерісіне кедергі келетіндей болып бағытталады.

Екінші текті индукциялық құбылыстың мысалы ретінде біртекті магнит өрісінде магнит индукция векторына перпендикуляр жылдамдықпен қозғалатын тогы жоқ, ұзындығы өткізгіш алынады. Өткізгішпен бірге қозғалған әрбір электронға магнит өрісі тарапынан Лоренц күші әсер етеді. Нәтижесінде өткізгіштің ұштарында потенциалдар айырмасы пайда болады .

Егер тұйық контур бір-біріне тізбектеліп жалғанған N орамнан (катушка немесе соленоид) тұрса, онда ЭҚК әрбір орамның ЭҚК-ң қосындысына тең, , (1.2)

мұндағы - ағын ілінісуі, яғни орамнан өтетін толық магнит ағыны.

Толқындық теңдеу.

Материялық нүктенің барлық мүмкін болатын қозғалыстарын сипаттайтын динамиканың негізгі теңдеуі сияқты толқындық процестер үшін де толқынның түріне тәуелсіз теңдеулер бар. Бұл теңдеулер - толқынды сипаттайтын, кеңістік пен уақыттағы функцияның өзгерісін байланыстыратын дербес туынды түріндегі дифференциалдық теңдеулер.

Оларды толқындық теңдеулер деп атайды. Толқындық теңдеуді алу үшін (5.2) теңдеуді алдымен уақыт бойынша, сосын х бойынша екі рет дифференциал аламыз. Нәтижесінде

, .

Бірінші теңдеуді екінші теңдеуге қойып, х осі бойымен жазық толқынның теңдеуін аламыз: . (5.3) (5.2) жазық толқынның теңдеуі (5.3) толқындық теңдеудің шешімі болып табылады. Жалпы жағдайда, ығысу төрт айнымалының функциясы болып табылады және ол келесі түрде жазылады , (5.4) мұндағы .

туннельдік эффект / tunneling effect, tunneling — жүйенің классикалық механикамен тыйым салынған аймағы арқылы кванттық ауысу жасауы; мұндай процестің нақты мысалы – бөлшектің энергиясы тосқауыл биіктігінен аз кездегі потенциалдық тосқауылдан өтуі. 

Умов векторы. Ағынның тығыздығын және оның бағытын анықтау үшін Умов векторыненгізеді: , (5.8) мұндағы - модулі толқынның фазалық жылдамдығына тең берілген нүктеде толқынға нормаль жылдамдық векторы.

Энергия ағынының тығыздығының уақыт бойынша орташа мәні толқынның қарқындылығы деп аталады:

.

векторы Пойнтинг векторыдеп аталады. ол электрмагниттік толқынның таралу бағытымен бағыттас, ал модулі электрмагниттік толқынның таралу бағытына перпендикуляр бірлік аудан арқылы тасымалданатын энергияға тең.

активті кедергі.Электрлік кедергі — электр тізбегінің немесе өткізгіштің электр тогына қарсы бағытталған әсерін сипаттайтын шама. Тұрақты кернеу (ток) жағдайында тізбек бөлігіндегі электрлік кедергі–R – скаляр шама, ток көздерінің электр қозғаушы күші бұл бөлікте болмаған кезде оның ұштарындағы U кернеудің І ток күшіне қатынасына тең болады (қ. Ом заңы):

Мұндай электрлік кедергіні омдық немесе активті кедергі деп атайды.