Магниттик индукция.

2-глава

Тогу бар ѳткѳргүчтѳрдүн ѳз ара аракеттенүүсү. Магниттик индукция. Ампер күчү. Мгниттик агым. Бир тектүү магнит талаасындагы заряддуу бөлүкчөлөрдүн кыймылы. Лоренц күчү

/#

Тогу бар ѳткѳргүчтѳрдүн ѳз ара аракеттенүүсү. Бири-биринен анча алыс эмес (r) аралыгында ѳз ара жарыш (параллель) жайгашкан эки ѳткѳргүчтү алабыз. Ѳткѳргүчтѳр ар­кылуу ток ѳткѳн учурда алар ѳз ара аракетке келишип, бири-бирине тартылышат же түртүлүшѳт. Ѳткѳргүчтѳрдѳгү ток бир багытта болгондо алар бири-бирине тартылышат. Ал эми ток карама-каршы багытта болушса, ѳткѳргүчтѳр бири-биринен түртүлүшѳт. Мындан тогу бар ѳткѳргүчтѳрдү курчап турган мейкиндикте ѳткѳргүчтѳрдү кыймылга келтирүүчү кандайдыр бир күчтүн пайда болорлугу кѳрүнүп турат. Жасалган тажрыйбалар тогу бар ѳткѳргүчтѳр менен магниттин ортолорундагы ѳз ара аракеттенүү күчтѳрү жана ошондай эле тогу бар ѳткѳргүчтѳрдүн ортолорундагы ѳз ара аракеттенүү күчтѳрү бир­дей жаратылышта болот деген жыйынтыкка алып келет. Бул күчтѳр магниттик күчтѳр деп аталат.

Эгерде ѳткѳргүчтѳрдѳн узундуктары бирдей L болгон бѳлүгүн бѳлүп алсак, анда аларга таасир эткен күчтѳр F₁ жана F₂ чоңдуктары боюнча бири-бирине барабар болорлугун кѳргѳзүүгѳ болот. Бул күчтѳрдүн чоңдугу токтордун кѳбѳйтүндүсүнѳ I_1,I₂ жана ѳткѳргүчтүн L бѳлүгүнѳ түз пропорционалдуу жана ѳткѳргүчтѳрдүн ортолорундагы аралыкка r тескери пропорционалдуу экендигин тажрыйба кѳргѳздү. Ошентип,

F=kI₁I₂L /r (2.1)

Эгерде ѳткѳргүчтѳр кандайдыр бир башка чѳйрѳгѳ жайгаштырылса, анда ѳткѳргүчтѳрдү курчаган ал чѳйрѳгѳ байланыштуу F күчүнүн чоңдугу да ѳзгѳрѳт. Бул болсо (2.1) формуласындагы k коэффициенти чѳйрѳнүн касиетинен кѳз каранды дегенди билдирет.

? 1. Кандай күчтѳр магниттик күчтѳр деп аталат? 2. Тогу бар эки ѳткѳргүчтүн ѳз ара аракет этүүчү күчү кандай аныкталат?

Магниттик индукция. Ампер күчү. Магнит талаасындагы тогу бар ѳткѳргүчкѳ күч таасир эте тургандыгы бизге белгилүү. Бул күчтүн багыты, талаанын күч сы­зыктарынын багытына жана токтун багытына жараша болот. Эгер ал багыттар белгилүү болсо, күчтүн багыты солкол эрежеси боюнча аныкталышы мүмкүн.

Эми түз сызыктуу тогу бар ѳткѳргүчкѳ таасир эткен магнит­тик күчтүн чоңдугу эмне менен аныктала тургандыгын карайбыз. Ал үчүн эркин кыймылда болгон I тогу бар ѳткѳргүчтү така сыяктуу магниттин уюлдарынын ортосуна 1-сүрѳттѳ кѳргѳзүлгѳндѳй кылып жайгаштырабыз. F магниттик күчүнүн (аны Ампер күчү деп аташат) таасири менен бул ѳткѳргүч уюлдардын ортосундагы аралыкка тартылат. I тогунун ба­гыты ѳзгѳрүлсѳ ѳткѳргүч кара­ма-каршы жагына кыймылдайт.

(1-сүрѳт) Магнит талаасындагы то­гу бар түз сызыктуу ѳткѳргүчкѳ таасир эткен F күчүнүн багыты сол кол эрежеси ме­нен аныкталат (1-сүрѳт): эгер сол колду талаанын күч сы­зыктары алаканга киргидей_,

ал эми тѳрт манжа токтун багытын кѳрсѳткѳндѳй кылып койсок, анда 90° абалындагы баш бармак тогу бар ѳткѳргучкѳ таасир эткен күчтүн багытын кѳрсѳтѳт (Ампер күчү).

Француз физиги А. Ампер F күчү ѳткѳргүчтүн узундугуна L жана (2-сүрѳт) андагы токко I түз пропорционалдуу экендигин кѳргѳзгѳн. Ал күч ѳткѳргүч турган жердеги ток багыты менен индукция сызыктарынын багытынын ортосундагы α бурчтан дагы көз каранды. Анда, F күчү sinα га түз пропорционалдуу болуп, ѳткѳргүч талаанын индукция сызыктарына перпендикулярдуу учурунда (α=90°) Ампер күчү максималдуу F_max мааниге ээ болот. Ошентип Ампер күчү тѳмѳнкү формулалар менен туюнтулат:

F=BILsinα (2.2)

F _max =ВIL (2.3)

(2.2) жана (2.3) формулаларындагы В кѳбѳйтүүчүсү Ампер күчүнүн тогу бар ѳткѳргүч жайланышкан магнит талаасынан кѳз карандылыгын туюнтат.

Ампер күчүнүн таасири менен тогу бар ѳткѳргүчтүн кыймылга келиши аркылуу электр энергиясынын механикалык энергияга айланышы, чоң мааниге ээ болот. Бул кубулуш электр кыймылдаткычынын аракетке келишинин негизги принцибин түзѳт.

(2.3) формуласындагы В нын физикалык маанисин карайлы. Ошол эле I тогу бар ѳткѳргүчтү ар кандай магнит талааларына жайланыштыруу менен F_mах күчүнүн чоңдугу боюнча да, ба­гыты боюнча да ѳзгѳргѳндүгүн кѳрѳбүз. Бул учурда ток I ме­нен ѳткѳргүчтүн узундугу Lтурактуу болгондуктан В ѳзгѳргѳн болот. (2.3) ден күчтүн F чоң мааниси В чоң болгон талаага туура келет. Демек, В нын чоңойуусу менен күчтүн F_max ѳсүшү, В кѳбѳйтүүчүсүн талаанын күчтүк мүнѳздѳѳчүсү катары кабыл алууга алып келет. Анткени, тогу бар ѳткѳргүч жайланышкан аймактагы талаа ѳзгѳргѳндѳ В гана ѳзгѳрѳт. (2.3) формуладан:

В= F_max/I L алабыз. (2.4)

Берилген чекиттеги магнит талаасынын күчтүк мүнѳздѳѳчүсү болгон В чоңдугун магниттик индукция деп атайбыз. Талаанын кандайдыр бир чекитиндеги магниттик индукция ушул чекитте индукциялык сызыктарына перпендикулярдуу жайланышкан, бирдик ток күчүнѳ ээ болгон, бирдик узундуктагы ѳткѳргүчкѳ таасир эткен күч менен ѳлчѳнѳт.

Бул жерде В магниттик индукция вектордук чоңдук экендигин белгилеп кетүү керек. Анын багыты магнит жебесинин абалы боюнча аныкталат (2.4) формуласы магнит индукциясынын сандык маанисин гана туюнтат). Магнит талаасынын каалаган чекитиндеги В вектору ушул чекиттеги магниттик индукциянын сызыктарына жүргүзүлгѳн жаныма сызык боюнча багытталган.

Бирдиктердин СИ системасында магнит талаасынын индукциясынын бирдиги катары тесла кабыл алынган. 1 тесла үчүн 1А тогу бар, узундугу 1 м болгон ѳткѳргүчкѳ 1Н күч таасир эт­кен талаанын индукциясы кабыл алынат.

? 1. Сол кол эрежеси аркылуу эмне аныкталат?

2.Ампер күчү деген эмне?

3.Магниттик индукция деп кандай чоңдукту атайбыз?

4.Тесла деп эмнени айтабыз?

Мгниттик агым. Бир тектүү магнит талаасындагы заряддуу бөлүкчөлөрдүн кыймылы. Лоренц күчү. Магнит талаасына жайгашкан өткөргүчтөн ток жүргөндө б.а. өткөргүчтө заряддардын багыттуу кыймылы пайда болгондо гана магнит талаасы өткөргүчкө таасир этет. Ошондуктан Х. Лоренц магниттик күч өткөргүчкө таасир этпестен түздөн түз ал боюнча кыймылда болгон заряддарга таасир этет дап болжолдогон. Бул заряддар өткөргүчтүн сыртына чыга албагандыктан заряддарга таасир этилүүчү жалпы күч өткөргүчкө таасир эткен болот.

Бул идеянын негизинде Нидерландиялык улуу физик-заттардын түзүлүшүнүн электрондук теориясын негиздөөчүсү Х. Лоренц , Ампер күчүн өткөргүчтөгү бош заряддардын санына бөлүү менен В индукциялуу магнит талаасында кыймылдоочу зарядка таасир этүүчү күчтү аныктоочу формуланы алган. Кийинчерек бул күч Лоренц күчү деп аталып калган. Ал төмөнкүгө барабар.

F_л=qВυsinα (2.5)

Мында q-өткөргүчтөгү заряд, υ- заряддын кыймылынын ылдамдыгы,ал эми α В жана υ векторунун ортолугундагы бурч. Бир катар жүргүзүлгөн тажрыйбалар Лоренц формуласынын тууралыгын далилдеген.

Бул барабардык магнит талаасында заряддалган бөлүкчөлөрдүн кыймылынын мүнөзү жөнүндөгү эң маанилүү суроого жооп берүүгө мүнкүндүк берет. Лоренц күчү талаанын индукция векторуна В жана заряддын ылдамдыгына υ дайыма перпендикулярдуу болот. Он, заряд үчүн анын багыты сол кол эрежеси менен аныкта­лат. Ошол эле багытта кыймылдоочу терс зарядка бул күч кара­ма-каршы жагына таасир этет.

Лоренц күчү ылдамдык вектору υ жана магниттик индукция

В вектору аркылуу өткѳн тегиздикке перпендикулярдуу болгондуктан, ал күч дайыма В жана υ векторлоруна да перпендику­лярдуу болот. Домек, Лоренц күчү жумуш аткарбайт, б. а. маг­нит талаасында кыймылда болгон заряддын кинетикалык энергиясын ѳзгѳртпөйт. Лоренц күчү болгону бош заряддардын кыймылынын ылдамдыгынын багытын гана ѳзгѳртѳ алат, б.а. борборго умтулуучу күч болуп эсептелет. Эгер бѳлүкчѳ куч сызыктарды бойлото кыймылда болсо, анда ага күч таасир этилбейт.

Электр заряды q, массасы т жана ылдамдыгы υ болгон бѳлүкчѳ В индукциялуу бир тектүү магнит талаасына перпенди­улярдуу абалда келип кирди дейли. Бул учурда бѳлүкчѳ айлана боюнча кыймылдап (3-сүрѳт) Лоренц күчү борборго умтулуучу күчкѳ барабар болот F_л = F_б.у :

(3-сүрѳт) qВυ=mυ²/r

Мындан айлананын радиусу үчүн тѳмѳнкү барабардык алынат:

r =mυ/qВ (2.6)

Ошентип, бир тектүү магнит талаасында заряддалган бѳлүкчѳ кыймылда болуучу айлананын радиусу бул бѳлүкчѳнүн ылдамдыгына түз пропорционалдуу болот.

Кыймылдагы зарядка магнит талаасынын таасир этуүсү азыркы мезгилдеги техникада кеңири колдонулат. Телевизордук түтүктѳрдѳ (киноскоптордо) экранга келил түшүүчү электрондордун багыттары магнит талаасынын жардамы менен ѳзгѳрүлѳт. Ошондой эле магнит талаасынын таасири, заряддалган бѳлүкчѳлѳрдү алардын салыштырмалуу заряддары боюнча ажыратууга мумкүндүк берүүчү приборлордо колдонулат. Заряддары белгилүү болгондон кийин, ал бөлүкчѳнүн массасын эч бир кыйынчылыксыз эле аныктоого болот. Мындай максатта колдонулуучу прибор масс-спектрограф деп аталат.

? 1. Магнит талаасы тогу бар ѳткѳргүчкө таасир этеби, же ошол өткѳргүчтѳгү багытту кыймылдагы заряддарга таа­сир этеби?

2.Лоренц күчү эмнеге барабар?

3.Лоренц күчүнүн багыты кандай аныкталат.?

4.Магнит талаасынын кыймылдагы .заряддарга жасаган таа­сири кайда колдонулат?