Холл эффекті

С ыртқы магнит өрісінің индукция сызықтарына перпендикуляр орналастырлыған өткізгіш пластинаның бойымен тығыздығы ток жүргенде, пластинаның астыңғы және үстіңгі жақтары арасында потенциалдар айырымы, яғни мен бағыттарына перпендикуляр бағытта электр өрісі пайда болады. Бұл құбылыс Холл эффекті деп аталады.

немесе , (8.11)

мұндағы – Холл эффектісі нәтижесінде пайда болатын көлденең потенциалдар айырмасы;а – пластинаның қалыңдығы; – электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы.

Жылдамдықтың  бұл мәнін (8.11) теңдеуіне қоятын болсақ:

. (8.12)

Бұл (8.12)формулада – затқа тәуелді Холл тұрақтысы.

. (8.13)

Вакуумдағы магнит өрісі үшін векторының циркуляциясы.

Берілген тұйық контур бойымен векторының циркуляциясы деп мына интегралды айтады:

(8.14)

мұндағы =Вcos - контурға жанама бағытындағы векторының құраушысы, - контурдың элементар ұзындық векторы (контурды айналып өту бағытындағы),  - және векторлары арасындағы бұрыш. Бұл интеграл тогы бар түзу өткізгіштің магнит өрісі үшін оңай есептелінеді. Бұл контурдың әрбір нүктесінде векторы модуль бойынша бірдей, шеңберге жанама бойымен бағытталған. векторының циркуляциясы мынаған тең:

. (8.15)

Вакуумдағы магнит өрісі үшін толық ток заңын тұжырымдайық: кез- келген тұйық контур бойынша векторының циркуляциясы магнит тұрақтысын ₀ осы контурды қамтитын токтардың алгебралық қосындысына көбейткенге тең болады:

(8.16)

мұндағы n –тогы бар өткізгіштердің жалпы саны.

dS ауданы арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны (не магнит ағыны) деп магнит индукциясын ds ауданы мен ауданға түсірілген нормаль және магнит индукциясы векторының арасындағы  бұрышының косинусына көбейткенге тең скаляр физикалық шаманы айтады:

=BScosα, (8.17)

мұндағыB_n = Bcos– векторының dS ауданына түсірілген нормаль бағытына түсірілген проекциясы,  – мен векторларының арасындағы бұрыш, –бағыты ауданға түсірілген нормальдің бағытымен бағыттас бірлік аудан векторы, вектордың модулі dS-ке тең.

Еркін алынған бет S арқылы өтетін магнит индукциясы векторының ағыны:

. (8.18)

Магнит ағынының өлшем бірлігі – «Вебер».

Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы: кез келген тұйық бет арқылы өтетін магнит индукция векторының ағыны нөлге тең:

. (8.19)

Бұл тұжырым табиғатта магнит зарядтарының жоқ екендігін және магнит индукция сызықтарының тұйықталғандығын көрсетеді.

Магнит өрісінде тогы бар өткізгішорын ауыстырғанда атқарылатын жұмыс:

dA = Fdx =І Bldx = ІBdS = ІdФ,

мұндағыdS=ldx – магнит ағыны қиып өтетін аудан, – ауданын қиып өтетін магнит индукциясы векторының ағыны.

Сонымен, магнит өрісінде тогы бар өткізгішті орын ауыстырғанда істелетін жұмыс - ток күшін қозғалатын өткізгішті қиып өтетін магнит ағынына көбейткенге тең:

dA = ІdФ . ( 8.20)

Магниттелу. Заттағы магнит өрісі

Магнетиктердің магниттелу дәрежесі магниттеліну деп аталатын векторлық шамамен сипатталады. Магнетиктің бірлік көлеміндегі магнит моментін- магниттеліну деп атаймыз

(8.21)

мұндағы – магнетиктің магнит моменті, ол сан жағынан жеке молекулалардың магнит моменттерінің қосындысына тең. Магнетиктер токтардың магнит өрісінде магниттеледі де өзінің меншікті магнит өрісі пайда болады. Нәтижесінде өрістің магнит индукциясының векторы

. (8.22)

Алынған өрнектер тек біртекті магнетиктер үшін ғана орынды. Магнит сезімталдылығы χ – заттардың сыртқы магнит өрісінің әсерінен магнит моментін өзгерте алу қабілеттілігін сипаттайтын физикалық шама. Егер магнит өрісінде зат болмаса, онда , яғни вакуум үшін χ =0. Вакуум үшін1болғандықтан, магнит тұрақтысы ₀ вакуумның магнит өтімділігі деп аталады. Магнит сезімталдылығы χ <0 және абсолют шамасы жағынан аз магнетиктер диамагнетиктер деп аталады. Диамагнетиктер үшін <1. Магнит сезімталдылығы χ>0 (>1) және шама жағынан аз болатын магнетиктер парамагнетиктер деп аталады.Магнетиктердің тағы бір түрі бар – олар ферромагнетиктер, олар үшін χ >0 және өте үлкен мәнге ие бола алады. Егер диа- және парамагнетиктерде χ=const болса, ферромагнетиктерде магниттік сезімталдылығы магнит өріс кернеулігінің функциясы болып табылады:

χ =(H). Магниттелувекторы парамагнетиктерде бағыты жағынан сыртқы магнит өрісінің бағытымен бағыттас болса, ал диамагнетиктерде қарсы бағытталған болып келеді.

Ферромагнетиктерге сыртқы магнит өрісі жоқ болса да магниттік қасиетке ие болатын заттар жатады. Ферромагнетиктердің негізгі өкілі темір (Fe) болып саналады, оларға сонымен бірге кобальт, никель, гадолиний және олардың қоспалары жатады (мысалы, Fe–Nі не Fe–Nі–Al). Соңғы жылдары өндірісте ферромагнитті шала өткізгіштер – ферриттер үлкен роль атқаратын болды.

Ферромагнетиктердің магниттелінуі диа- және парамагнетиктердің магниттелуінен орасан есе (10¹⁰-ға дейін) көп.

8.1-сурет. Гистерезис қисығы.

Бұл қисық - гистерезис тұзағы деп аталады.

Әр ферромагнетик үшін магнит қасиеттерін жоғалтатын температура болады, ол Кюри нүктесі деп аталады. Темір үшін, мәселен, Кюри нүктесі Т_с = 768⁰С, ал никель үшін Т_с =365⁰С.

Өзін-өзі бақылауға арналған тесттер:

1. R₁ = 1,80 Ом кедергіге тұйықталғанда I₁ = 0,70 A, ал R₂ = 2,30 Ом кедергіге тұйықталғанда I₂ = 0,50 A тоқ беретін гальваникалық элементтің э.қ..к. – ін және ішкі кедергісін анықтау керек. Қысқаша тұйықталу тоғы I₀ неге тең?

A) 0,4 В; 0,20 Ом; 5,0 А

B) 2,4 В; 1,20 Ом; 7,0 А

C) 1,4 В; 0,20 Ом; 8,0 А

D)1,4 В; 3,20 Ом; 6,0 А

E)3,4 В; 2,20 Ом; 7,0 А

2. Желіге номинал қуаты P₀ = 700 Вт электр пешін қосқанда розетканың клеммаларындағы потенциалдар айырымы азайып электр пешінің іс жүзіндегі қуаты P₁ = 580 Вт болды. Розеткаға параллель жалғанып қосылған осындай екі пештің қуаты қандай? Қыл сым кедергісінің температура өзгерісіне байланысты өзгеруін ескермеуге болады.

A) 880 Вт

B) 900 Вт

C) 480 Вт

D) 780 Вт

E)980 Вт

3. Қимасы S = 1,00 мм² мыс өткізгіш арқылы күші I = 60 А тоқ өтеді. Өткізгіштегі электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығын анықтау керек. Еркін электрондардың санын мыс атомдарының санына тең деп алу керек.

A)2,64 см/с

B)1,40 см/с

C)1,14 см/с

D) 0,44 см/с

E)1,44 см/с

4. Жазық конденсатор пластиналарына U = 500 В кернеу түсірілген. Конденсатор тізбегіне қосылған гальванометр ауаның рентген сәулелерінің әсерінен иондану салдарынан туған тоқтың I = 18 нА екендігін көрсетеді. Тоқ қанығуға жетпейді. Әрбір пластинаның ауданы S = 200 см² , ал олардың арақашықтығы d = 4,00 см. Ауа иондарын бір валентті, ал олардың қозғалғыштығын N₊ = 1,4∙ 10^-4 м²/(Вс) және U = 1,9∙10^-4 м²/(Вс) деп алып иондар шоғырын анықтау керек.

A)1,4∙10¹⁰м^-3

B) 1,4∙10¹² м^-3

C) 3,4∙10¹² м^-3

D) 0,4∙10¹¹м^-3

E)5,2∙10⁹м^-3

5. Егер t = 10,0 с ішінде тоқ күші I₀ = 10,0 A ден I = 5,00 А –ге дейін кемісе онда өткізгіш арқылы қандай ток өтеді? Екі жағдайды қарастыру керек: 1) ток күші бірқалыпты кеміді; 2) көрсетілген уақыт аралығында өткізгіш кедергісі бірқалыпты артады. Ал өткізгіш ұштарындағы кернеу тұрақты болады.

A) 85 Кл; 60 Кл

B) 65 Кл; 79 Кл

C) 75 Кл; 69 Кл

D) 55 Кл; 58 Кл

E)25 Кл; 65 Кл

6. Ұштарының арасындағы потенциалдар айырымы , ұзындығы l = 10 м мыс өткізгіштегі ток тығыздығын анықтау керек.

A) 5∙10⁹А/м²

B) 6∙10⁵А/м²

C) 6∙10⁸А/м²

D) 7∙10⁷А/м²

E)9∙10²А/м²

7. Батареяның э.қ.к. батарея бере алатын ең үлкен тоқ күші . Батареяға жалғанған кедергісі айнымалы резисторда бөлінетін ең үлкен қуатты табу керек.

A) 25 Вт

B) 15 Вт

C) 35 Вт

D) 12 Вт

E)22 Вт

2. модуль.

Тербелістер мен толқындар.

Оптика. Кванттық физика.

Атом және атом ядросы. Элементар бөлшектер

9 лекция

Электромагниттік индукция. Индуктивтілік.

Токтың магниттік энергиясы. Магнит өрісніңі энергиясы.

Айнымалы электр тогы. Актив және реактив кедергілер.

Айнымалы ток тізбегі үшін Ом заңы.

Ток және кернеу резонанстары. Актив және реактив қуат.