15.1 Магнит ағыны. Магнит өрісінің негізгі заңдары

 

Магнит өрісі электр өрісі сияқты екі негізгі қасиетке ие. Бұл қасиеттер  векторлық өріснің ағынымен және циркуляция векторымен байланысты және магнит өрісінің негізгі заңдарын өрнектейді.

         Магнит ағыны – скалярлық шама, магнит индукция векторының жазық бетінің ауданына көбейтіндісімен анықталады

                            .                                           (15.1)

мұндағы   d = d ;

– dS  ауданға түсірілген бірлік вектор ;

В_n – нормал бағыттағы    векторының проекциясы.

Бүкіл бет арқылы өтетін магнит ағыны

                                               .                                                  (15.2)

Егер магнит өрісі біртекті болса   . Өлшем бірлігі Вебер [Вб]. Магнит ағыны косинус бұрышының таңбасына байланысты оң немесе теріс мәндер қабылдайды, яғни оның бағыты  нормал вектордың оң бағытына сәйкес анықталады. (15.1 Сурет)

                                               15.1  Сурет

 

         Гаусс теоремасы – кез келген тұйық бет арқылы өтетін магнит ағыны әрқашан   нөлге тең болады

  .                                               (15.3)

         Осыдан шығатыны табиғатта (электр зарядтары сияқты) магнит зарядтары (магнит өрісінің көзі) болмайтындығын көрсетеді.

Тұрақты ток магнит өрісінің контур бойынша  векторының циркуляциясы -магнит тұрақтысымен осы контур қамтитын барлық токтардың алгебралық қосындысының көбейтіндісіне тең

.                                               (15.4)

         Жоғарыда айтылғандай магнит өрісі потенциалды емес, екінші сөзбен айтқанда магнит индукциясының циркуляциясының нөлге тең болмауы магнит өрісі құйынды өріс екенін білдіреді. (15.4) өрнегі кейбір токтар конфигурацияларының өрісін есептеуге қолданылады.

 

15.2 Тогы бар өткізгіштің тұрақты магнит өрісінде орын ауыстыру

 жұмысы. Холл эффектісі

 

Магнит өріс күшінің  тогы бар контурдың орнын ауыстыруда жасаған элементар жұмысы контурдағы ток күші мен осы контурмен шектелген аудан арқылы өтетін магнит ағынының өзгерісінің көбейтіндісіне тең.

 

                                                      .                                                      (15.5)

Тогы бар контурдың орнын бастапқы 1 жағдайдан 2 жағдайға орнын ауыстырғанда жасалынатын толық жұмыс мына формуламен анықталады

                                                        .                                                 (15.6)

Тұрақты ток жағдайында

                                                    .                                        (15.7)

Холл эффектісі - тогы бар металл пластинканы перпендикуляр бағытта магнит өрісі тесіп өтсе, ток пен өріске параллель жақтар арасында потенциалдар айырымы пайда болу құбылысы (15.2 сурет) .

 

 

 

   

15.2 Сурет

 

Пайда болған потенциалдар айырымы мына формуламен анықталады

.                                           (15.8)

Холл эффектісі магнит өрісінде әрбір қозғалған ток тасымалдаушыларға  Лоренц күшінің әсерімен түсіндіріледі, нәтижесінде бөлшектер ауытқиды.

Электр өткізгіштіктің электрондық теориясы бойынша (15.8) формуласындағы  R- Холл тұрақтысы мына өрнекпен анықталыды:

                                               ,                                                                             (15.9)

мұндағы  е –электрон заряды;

n – заттағы ток тасымалдаушылар (электрондар) концентрациясы.

 

№16 дәріс.  Заттардағы магнит өрісі

 

         Дәрістің мақсаты:

          заттардағы магнит өрісінің негізгі сипаттамаларымен танысу;

  заттардағы магнит өрісін есептеудің негізгі  әдістерін үйрену.