3. Магнит өрісі

3.1. Магнит өрісінің сипаттамалары

 

     магнит өрісі – тогы бар өткізгіштің, қозғалыстағы электрлік заряды бар бөлшектер мен денелердің, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелердің төңірегіндегі кеңістікте, сонымен қатар, электр өрісінің уақыт бойынша өзгеруінен пайда болады. магнит өрісі қозғалыстағы электрлік заряды бар бөлшектер мен денелерге, тогы бар өткізгішке, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелерге әсер етеді.

     тогы бар жазық тұйық контур  – өлшемдері магнит өрісін тудыратын обьектіге (денеге) дейінгі қашықтықпен салыстырғанда өте аз, магнит өрісін зерттеуге қолданылатын тогы бар тұйық өткізгіш. кеңістіктегі контурдың орналасу бағдары контурға жүргізілген нормальдің бағытымен сипатталады. нормальдің бағытын оң бұранда ережесіне сәйкес анықтайды: бұранданы сағат тілінің бағытымен контурдағы ток бағытына сәйкес айналдырғандағы бұранданың ұшының  ілгерілемелі қозғалысының бағыты   (21-сурет).

 

                                                                                                                                      

 

                            s                n

                                                                  

 

 

 

                                                                               20-сурет                                                                 21-сурет

 

 кеңістіктің берілген нүктесінде магнит өрісінің бағыты оң нормальдің бағытымен сәйкес болады (21-сурет).

     айналдырушы күш моменті өрістің берілген нүктесінің және тогы бар контурдың қасиеттеріне тәуелді.

                                                   (110)

 

    

     тогы бар жазық контурдың магниттік моменті  оң нормальдің бағытымен сәйкес болатын вектор:

                                                 (111)

мұндағы s –-жазық контур бетінің ауданы,  – контур жазықтығына жүргізілген нормальдің бірлік векторы.

     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. бірлік жылдамдықпен қозғалып бара жатқан нүктелік бірлік оң зарядқа өрістің берілген нүктесінде 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 шама.

 

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

 

 

     магнит индукциясының сызықтары  – (магнит өрісінің күш сызықтары) – кез келген нүктесіне жүргізілген жанама бағытымен сәйкес келетін сызықтар. магнит өрісінің күш сызықтары бағыты оң бұранда ережесіне сәйкес анықталады (22-сурет): бұранданы оның ілгерілемелі орын ауыстыруы токтың бағытымен сәйкес болатындай етіп бұрағанда, бұранда сабы магнит индукциясы сызықтарының бағытын көрсетеді. 

 

 

 

 

 

 

22-сурет

 

     ампер гипотезасы бойынша,  кез келген денеде атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалысымен шартталған микроскопиялық токтар болады. осы молекулалық микротоктар дененің ішінде өзінің магнит өрісін  тудырады және макротоктардың магнит өрісінде бағдарлана бұрылуға қабілетті.

     магнит өрісінің индукция векторы   денедегі барлық макро- және микротоктардың қортқы магнит өрісін сипаттайды, яғни әр ортада тогы бар өткізгіштің төңірегінде пайда болатын магнит өрісінің индукциясы-ның мәні бірдей ток күшінде әртүрлі болады.

     магнит өрісінің кернеулік векторы макротоктардың магнит өрісін сипаттайды.

    магнит өрісінің индукциясы  мен кернеулігі арасындағы байланыс:

                                                     (112)

мұндағы   – магниттік тұрақты,– ортаның магниттік өтімділігі (макротоктардың   магнит өрісі ортаның микротоктарының өрісі есебінен қанша есе күшейетінін көрсетеді).

 

3.2. био-савр-лаплас заңы және оның қолданысы

     ток элементінің кеңістіктің берілген нүктесіндегі (23-сурет )магнит  өрісінің  индукциясы ток күшіне тура пропорционал болады:

 

                                       (113)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              23-сурет

 

мұндағы   – модулі өткізгіш элементінің dl ұзындығына тең және бағыты токпен сәйкес келетін вектор,  –өткізгіштің dl элементінен өрістің а нүктесіне жүргізілген радиус-вектор, r – радиус-вектордың модулі.  вектордың модулі:             

 

мұндағы - ток бағыты мен  векторының арасындағы бұрыш.

    

     магнит өрісі үшін суперпозиция принципі: бірнеше токтың  (қозғалыстағы зарядтардың) тудырған қортқы магнит өрісінің кез келген нүктедегі магнит индукциясы жеке токтардың (зарядтардың) магнит өрісінің сол нүктедегі индукцияларының векторлық қосындысына тең:

                                               (114)

 

мысалы, ток күштері және  өткізгіштердің (24-сурет) маңындағы  а нүктесінде

24-сурет

 

     тогы бар өткізгіштің төңірегінде вакуумдегі (μ=1) магнит өрісінің  индукциясы суперпозиция принципі бойынша:

                                   (115)

 

мұнда интеграл өткізгіштің барлық  l  ұзындығы бойынша алынады.