Magnit maydoni. Bio-savar-laplas qonuni va uning tadbiqlari

1-MA’RUZA
MAGNIT MAYDONI. BIO-SAVAR-LAPLAS QONUNI VA UNING TADBIQLARI
Mavzu rejasi:

1. 
   Magnit va magnit maydonlari.
   
2. 
   Doimiy magnit maydoni
   
3. 
   Elektr tokining magnit maydonni
   
4. 
   Bio-Savar-Laplas qonuni va uning tadbiqlari
   
5. 
   Magnit induksiya vektorining sirt orqali oqimi
   

Tayanch so‘z va iboralar:
Elektromagnetizm, elektromagnit hodisalar, magnit maydoni, magnit induksiyasi vektori, tokli berk kontur, Bio-Savar-Laplas qonuni, parallel toklar.
1.1 MAGNIT VA MAGNIT MAYDONLARI

O‘zingiz ko‘rganingizdek magnitlar o‘zlariga temirdan yasalgan buyumlarni tortadilar. Istalgan magnit hox u to‘g‘ri turtburchak yoxud taqa shaklida bulishidan qat’iy nazar, uning ikkita qutbi bo‘ladi. Agar to‘g‘ri to‘rtburchakli magnitni o‘rtasidan o‘q o‘tkazsak va u o‘k atrofida erkin aylansa, uning bitta uchi doim shimolni kursatadi. Bu fakt kachon topilganini bilmadimku, lekin xitoyliklar buni o‘n birinchi asrda balki avvalroq buni navigatsiyada qullashgan¹.

1.1-rasm
Albatta kompasning ishlashi xam shu prinsipga asoslangan. Kompas strelkasi - bu oddiygina magnit bo‘lib, uning og‘irlik markaziga tayanch qo‘yilgan va u erkin aylana oladi. Erkin osilib turgan magnitning shimolga qaragan qutbi magnitning shimoliy qutbi (N) deyiladi. Qarama qarshi qutb esa janubga qaragan bo‘lib, u janubiy qutb (S) deyiladi.

1.2-rasm.
Ma’lumki, agar ikkita magnitni bir biriga yaqinlashtirsak ular orasida kuch paydo bo‘ladi. Magnitlar bir biri bilan yo tortishadi, yoki itarishadi; ularning ta’sirlashuvi xattoki ular bir biriga tegmasa xam kuzatilaveradi. Agar bir magnitning shimoliy qutbiga ikkinchi magnitning shimoliy qutbini yaqinlashtirsak, ular itarishadilar; xuddi shu xol ular janubiy qutblari yakinlashtirilsa xam kuzatiladi. Ammo, agar bir magnitning shimoliy qutbini ikkinchisining janubiy qutbiga yakinlashtirsak, tortishish paydo bo‘ladi (1.2-rasm). Bu elektr zaryadlari ta’sirlashishini eslatadi: bir xil qutblar itarishadi, xar xil qutblar tortishadi. Biroq magnit qutblarini elektr zaryadlari bilan adashtirmaslik lozim: bular umuman boshqa boshqa narsalar.
1.2-rasm. Magnitlarning bir xil qutblari itarishadi, xar xil qutblar tortishadi. Kuchli magnit xossalar fakat temir va boshka bir nechta moddalarda kuzatiladi, masalan kobalt, nikel, gadoliniy. Bu moddalar ferromagnit deyiladi (lotinchadan ferrum - temir). qolgan boshka moddalar xam magnit xususiyatlariga ega, ammo ular shu darajada zaifki, ularni sezgir asboblar bilan aniklash mumkin.

1.3-rasm
Biz elektr zaryadini o‘rab turgan elektr maydon tushunchasi qanchalik foydali ekanligini ko‘rgan edik. Xuddi shunga o‘xshab, magnit atrofida xam magnit maydon mavjudligi xakidagi tasavvur o‘rinli. Bir magnitning ikkinchisiga ta’sir kuchini bir magnit bilan ikkinchi magnitning magnit maydoni o‘zaro ta’siri natijasi sifatida qarasa bo‘ladi. Xuddi elektr maydoni kuch chiziklarini tasvirlaganimizdek, magnit maydoni kuch chiziqlarini xam tasvirlasak bo‘ladi. Elektr maydonidagidek, ular kuyidagicha o‘tkaziladi¹.
1) Magnit maydoni xar bir nuqtada kuch chizig‘iga urinma bo‘yicha yo‘nalgan va
2) Yuza birligiga to‘g‘ri keluvchi chiziklar soni magnit maydon qiymatiga proporsional.
Magnit maydon yo‘nalishini aniqlash uchun, shu nuqtaga magnit strelkasi kiritiladi va uning shimoliy qutbi qaragan taraf magnit maydon yo‘nalishiga mos keladi. 1.4-rasmda esa xuddi shu usulda chizilgan magnit maydon kuch chiziqlari ko‘rsatilgan. Bizning ta’rifga mos ravishda kuch chiziqlar magnitning shimoliy qutbidan janubiy qutbiga yo‘nalganligiga e’tibor bering.

1.4-rasm.
Ixtiyoriy nuqtada magnit maydonni yo‘nalishi yukorida aytilganidek aniklanadigan B vektor sifatida aniqlash mumkin. B kattalikni magnit strelkasi magnit kuch chiziklari bo‘yicha joylashmaganda unga ta’sir kiluvchi aylanma momenti orkali aniklasa bo‘ladi. Moment kanchalik kata bo‘lsa magnit maydoni shunchalik kuchli bo‘ladi.

1.5-rasm. Yer bu misoli katta magnitdir. Lekin uning magnit qutblari geografik qutblar emas (Yer aylanish uqida).

Xozircha biz fakat shu (unchalik to‘g’ri bo‘lmagan) ta’rifdan foydalanamiz; aniqroq ta’rif keyingi bo‘limlarda beriladi. B vektorni oddiygina “magnit maydon” deb emas, “magnit oqim zichligi” yoki magnit induksiyasi deb atash afzalroq¹.

Yerning magnit maydoni Yerning magnit maydoni 1.5 rasmda ko‘rsatilgan va Yerning erigan temir tashqi yadrosi elektr toklari yordamida ishlab chiqarilgan deb hisoblanadi. Maydon chiziqlari modeli deyarli Yer ichida hayoliy magnit bo‘lagi bordek nazarda tutiladi. Kompasning shimoliy qutb (N) ignasi shimolga qaragani bilan, geografik shimolda joylashgan Yerning magnit qutbi magnit nuktai nazaridan janubiy kutbdir, qaysiki 1.5 rasmda S orqali Yer ichidagi sxematik magnit bo‘lagida ko‘rsatilgan. Esingizda bulsin, magnitlangan shimoliy qutb boshqa magnitlangan janubiy qutbni jalb etadi. Shunday bulsada, shimolda Er kutbi hali ham “shimol magnit kutbi” deb ataladi, yoki" geomagnetik shimol" deb xam ataladi, shunchaki shimolda joylashganligi uchun. Xuddi shunday, geografik Janubiy qutbga yaqin Yer janubiy magnit qutbi, magnit nuktai nazardan shimoliy qutbi (N) dir. Er magnit qutblari Yerning aylanish ukida joylashgan geografik qutblar bilan mos kelmaydi. Shimoliy magnit qutbi, masalan, Kanada Arktikasida joylashgan bulib, geografik shimoliy qutbidan 1000 km masofada joylashgan, yoki boshkacha kilib aytilganda haq shimol deyiladi. Kompasdan aniq foydalanish uchun bu farq hisobga olinishi kerak (1.6 rasm). Istalgan joylashuvdagi kompas ignasi (magnit maydon chiziqlari buylab ishora) yunalishi bilan haq (geografik) shimol orasidagi burchak farqi magnit og‘ish deyiladi. AQSH da joylashishiga qarab, taxminan 0 ° dan 20 ° orasida buladi. 1.5 rasmga e’tibor bersangiz, Yer magnit maydoni kup joylarda Yer yuzasiga urinma emas. Yer magnit maydoni gorizont bilan xosil qiladigan burchagi har qanday nuqtada magnit og‘ish burchagi deyiladi eki oddiy kilib og‘ish deyiladi. Bu, masalan, Nyu-York da 67°, Mayami 55°.

MASHQ A: Yer magnit maydoni qutblar yakinida katta kiymatga egami eki ekvator yaqinida? (Qanday kilib maydon chiziklarini ishlatgan xolda 1.5 rasmdan foydalanib aytish mumkin? )

1.6 rasm. Evvoyi tabiatda xarita va kompasni ishlatish. Birinchi kompasni tekislang, igna haq shimol (N) dan farkli bulsin, xaritada kursatilgan og‘ish soni bilan ustma ust tushsin (topografik xaritada, 17 ° deb ezilgan, kompasning chap tomonida). Sungra, haq shimol bilan xaritani tugirlang, kursatilganidek, kompas ignasi bilan emas. [ Bu eski xarita (1953-yil), Kaliforniya; yangi xaritalarda ( 2012) og‘ish 13 ° buladi, magnitlangan shimoliy kuchganini kurish mumkin].¹

1.7 rasm. Ikki magnit kutb orasidagi magnit maydon deyarli doimiy, chekka kirralarini xisobga olmagan xolda.

1.2 DOIMIY MAGNIT MAYDON

Eng oddiy magnit maydon bu doimiy--- bir nuktadan boshkasiga utganda yunalishi va kiymati uzgarmaydi. Katta yuza buylab mukammal yagona magnit maydonni yaratish oson emas. Magnitning ikki yassi parallel kutb bulaklari urtasidagi maydon deyarli doimiydir agar kutb maydoni yuzlari ularning orasidagi farkdan etarli darajada katta bulsa, 1.7 rasmda kursatilganidek. Chekkalarida, maydon nimanidir chegaralaydi; magnit maydon chiziqlari parallel va doimiy emas. Parallel maydon chiziklari intervalning markaziy mintaqasida shuni joiz etadiki, maydon chekkalarga yakin bulmagan nuktalardagina doimiydir, xuddi ikki parallel plitalar orasidagi elektr maydon kabi (1.7 rasm)