3.5. Магнит өрісінде тогы бар өткізгішті және тогы бар контурды орын ауыстырғанда орындалатын жұмыс

    

тогы бар өткізгішті орын ауыстырғанда орындалатын жұмыс                                                         

      контур жазықтығына перпендикуляр біртекті магнит өрісінде орналасқан бойынан  ток өтіп тұрған еркін қозғалатын ұзындығы   өткізгіш 40-суретте көрсетілген. өткізгіш ампер күшінің әсерінен 1 жағдайдан 2 жағдайға   аз  қашықтыққа  орын ауыстырғанда магнит өрісінің атқаратын элементар жұмысы:

 

                       (134)

мұндағы – өрістің өткізгіш қиып өткен ауданы,

– осы ауданға сәйкес магниттік ағынның өсімшесі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

                    

 

 

 

40-сурет

 

тогы бар контурды орын ауыстырғанда орындалатын жұмыс        

    шексіз аз  қашықтыққа  орын ауыстырғанда ампер күшінің элементар жұмысы контурдың  abc және  cda  бөліктерінің (41-сурет) орын 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41-сурет

 

ауыстыру жұмыстарының қосындысына тең:

 

 

     бірнеше орамнан тұратын контурда ток күші тұрақты болса, магнит өрісінің нақты екі нүктесінің арасындағы магниттік күштердің атқаратын жұмысы ағындық ілінісудің өзгерісі мен ток күшінің көбейтіндісіне тең болады:

                  (135)

  

4. Заттың магниттік қасиеттері

 

4.1. Атомдар мен электрондардың магниттік моменттері

     кез келген  заттың азды-көпті магниттік қасиеттері бар. заттың магниттік қасиеттері электрондар мен атомдардың магниттік қасиеттерімен негізделеді.

     ампер гипотезасы бойынша, затта  атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалысымен шартталған дөңгелек микроскопиялық  токтар, сәйкесінше әр токтың магниттік моменті болады. сыртқы магнит өрісі жоқ кезде молекулалық токтар ретсіз бағдарда болады, осының салдарынан олардың қорытқы магнит өрісі нольге тең.

 

     электронның орбиталық магниттік  моменті.  классикалық физика қағидалары бойынша атомдағы электрондар дөңгелек орбита бойында қозғалады (42-сурет). тұйық ортада айналып жүрген  электрон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le

 

 

 

42-сурет

 

күші  болатын дөңгелек ток тудырады, сәйкесінше, оның орбиталық  магниттік моменті:

                                    ,     .(136)

                                                                                                     

мұндағы    -электронның  орбита бойымен айналу жиілігі, -орбита ауданы. электронның заряды теріс болғандықтан, оның қозғалысы мен  ток бағыты бір-біріне қарама-қарсы болады. егер электрон сағат тілімен айналса, ток  сағат тілі бағытына қарсы, ал  векторы оң бұранда ережесіне сәйкес орбита жазықтығына нормаль бойымен бағытталады.

    

     электронның орбиталық механикалық моменті.  орбитамен айналып жүрген  электронның механикалық импульс моментінің  модулі:

                                                                             (137) 

мұндағы  электронның жылдамдығы.  импульс моментінің  векторы қозғалыс бағытымен оң бұранда жүйесін құрайды.

 

      және векторларының өзара байланысы

                                 (138)

 

 және векторларының бағыттары қарама-қарсы.  

 –электронның орбиталық моменттерінің гиромагниттік қатынасы:

 .                                               (139)

 

     электронның меншікті механикалық моменті (спин)

электронның орбиталық механикалық моментімен қатар меншікті механикалық импульс моменті (электронның спині) бар. электронның спинінің модулі:

                                      (140)

 

магнит өрісінде электронның спинінің  индукция векторына проекциясы мына мәннің тек біреуімен ғана анықталады:

 

                                                (141)

 

     электронның меншікті (спиндік ) магниттік моменті 

электронның спиніне сәйкес, пропорционал және бағыты қарама-қарсы болады:

                                               (142)

 

     спиндік моменттердің гиромагниттік қатынасы  

                                              (143)

      векторының  индукция векторына проекциясы

 

                                        (144)

 

мәннің тек біреуімен ғана анықталады.

     бор магнетоны -- электронның магниттік моментінің бірлігі

.                                                     (145)

 

 9,27∙10^-24 дж/тл – электронның меншікті магниттік моменті бордың бір магнетонына тең деп қабылданған.

 

     атомның магниттік моменті құрамындағы электрондардың  магниттік моменттері мен ядроның магниттік моментінен (ядро құрамындағы протондар мен нейтрондардың магниттік моменттері) құралады. ядроның магниттік моменті электрондардың моменттерінен көп есе кем болғандықтан, көп жағдайда ескерілмейді.

     атомның орбиталық магниттік  моменті құрамындағы барлық электрондардың орбиталық магниттік  моменттерінің геометриялық қосындысымен анықталады:

                                           (146)

мұндағы   –  і-ші электронның магниттік моменті, 

z – менделеевтің периодтық жүйесі бойынша химиялық элементтің реттік номеріне сәйкес  атомдағы барлық электрондардың саны.

     атомның орбиталық импульс  моменті құрамындағы барлық электрондардың орбиталық импульс  моменттерінің геометриялық қосындысымен анықталады:

                                             (147)

мұндағы  –  і-ші электронның орбиталық импульс  моменті.

     атомның жалпы магниттік  моменті құрамындағы барлық электрондардың магниттік (орбиталық және спиндік)  моменттерінің геометриялық қосындысымен анықталады:

                                   (148)