R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
mavjudligini oldindan aytibgina qolmay, balki u bu tolqinlarni
tajribada oshkor qilish sharoitlari haqida ham toxtalgan. Buning uchun yetarlicha yuqori chastotali elektr tebranishlardan va ochiq tebranish konturidan foydalanish zarurligini korsatib otgan. Haqiqatan ham tebranish konturi ozini qurshagan fazoga juda kichik miqdordagi energiyaga ega bolgan elektromagnit tolqinlar tarqatadi, chunki bunday konturdagi elektr maydon kondensator qoplamalari oraligida, magnit maydon esa galtak ichida toplanadi. Kondensator va galtakni orab turgan fazoda maydon amalda nolga teng. Bunday kontur berk tebranish konturi deb ataladi (5- a rasm). www.ziyouz.com kutubxonasi 12 Òolqinlarning tarqalishi sezilarli bolishi uchun atrof fazodan elektromagnit maydon hosil boladigan sohalarni ajratish kerak. Bunga erishish uchun kondensator qoplamalari orasidagi va galtak oramlari orasidagi masofani uzaytirish lozim (5- b, d rasmlar). Ravshanki, bunday konturning sigimi va induktivligi keskin kamayadi, bu esa yana ham qulaylik yaratadi, chunki bunday hol chastotaning ortishiga olib keladi. Demak, tolqin uzunligi kamayadi. Chastotani yanada oshirish uchun galtak orniga oramsiz togri otkazgich olish kerak. Òogri otkazgichning induktivligi galtak induktivligiga qaraganda ancha kichik. Kondensator qoplamalarini bir-biridan uzoqlashtira borib, ayni bir vaqtda ularning olchamlarini kichraytirsak, ochiq tebranish konturi hosil boladi. Bunday kontur togri otkazgichdan iborat (5- e rasm). Berk konturda kondensator qoplamalarini siljitmasdan, konturning bir tomonini yerga, ikkinchi tomonini bir uchi bosh bolgan vertikal simga ulaymiz. U vaqtda ozgaruvchan elektromagnit maydon bu sim bilan yer orasida katta fazoni egallaydi, bu bilan tolqinni nurlatish quvvati keskin ortadi (5- f rasm). Elektromagnit tolqinlar nurlatish quvvatini orttirish maqsadida tebranish konturiga ulanuvchi qurilma antenna deb ataladi. Antennani 1895- yilda A.S. Popov ixtiro qilgan. Ochiq tebranish konturida elektromagnit tebranishlar uygotish uchun otkazgich (metall sterjen)ning ortasidan qirqib, havo oraligi hosil qilish kerak. Bu oraliq uchqun oraliq deb ataladi (6- rasm). Sigimni orttirish uchun tebranish konturini hosil qiluvchi sterjenlarning uch- qun oraliq tomonidagi uchlarini yogonlashtirib sfera shaklida yasash mumkin. Shunday sodda qurilmadan foydalanib, 1888- yilda nemis fizigi Gers dunyoda birinchi bolib elektromagnit 5- rasm. 6- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 13 tolqinlarni hosil qildi va bu qurilma uning sharafiga Gers vibratori deb ataldi. Shuni aytib otish lozimki, Maksvell elektromagnit tolqinlarning real mav- judligiga juda qattiq ishonar edi. Lekin bu tolqinlarning borligi Maksvellning vafotidan qariyb 10 yil keyingina Gers tomonidan tajribada tasdiqlandi. Elektromagnit tebranishlarni uygo- tish uchun vibrator induktorga ulanadi (7- rasm) va ikkala otkazgich yuqori potensiallar farqi hosil bolguncha zaryadlanadi. Potensiallar farqi malum bir qiymatga erishgach, vibratorning har ikkala yarmini tutashtiruvchi uchqun hosil boladi. Natijada uchqun ochguncha davom etadigan erkin sonuvchi tebranishlar yuzaga keladi. Òebranishlarda hosil boladigan yuqori chastotali tokni induktor chulgamiga otkazmaslik uchun vibrator bilan induktor orasiga Dr drossel, yani katta induktivlikka ega bolgan galtak ulangan. Uchqun ochgandan song vibrator induktordan yana zaryad oladi va jarayon yangidan qaytariladi. Gers vibratorining kamchiligi shundaki, induktordan vibratorga energiya uzatish chastotasi vibratorning xususiy tebranishlar chastotasidan ancha kam. Shuning uchun Gers vibratorining elektromagnit tebranishlari bir-biridan bir oz kechikib keluvchi sonuvchi tebranishlar seriyasidan iborat boladi (8- rasm). Sonmaydigan tebranishlar hosil qilish uchun energiyani konturning xususiy tebranishlar chastotasiga teng chastota bilan avtomatik berib turish, yani avtotebranishlar sistemasini hosil qilish zarur. Elektron lampa (triod)dan foydalanib, bunday avtotebranish konturi hosil qilish mumkin boladi. 8- rasm. 7- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 14 Gers oz tajribalarida elektromagnit tebranishlar chastotasini 10 8 Hz tartibgacha yetkazdi va uzunligi 10 m dan 0,6 m gacha bolgan tolqinlar oldi. 1895- yilda P.N. Lebedev juda kichik vibrator ishlatib tolqin uzunligi 6 mm ga teng bolgan elektromagnit tolqinlar hosil qildi. Yana ham qisqaroq (uzunligi 0,1 mm ga yaqin) tolqinlarni 1923- yilda A.A. Glagoleva-Arkadeva yalpi tarqatkich deb ataladigan tarqatkich yordamida hosil qildi. 5- §. Yassi elektromagnit tolqin. Òolqin tenglamasi Elektromagnit tolqinlarning manbalari turli-tuman ozgaruvchan toklar, jumladan, otkazgichlardagi ozgaruvchan tok, ionlar, elektronlar va boshqa zaryadli zarralarning tebranma harakatlari bolishi mumkin. Ozgaruvchan tokka ekvivalent eng sodda sistema p momenti garmonik ozgaruvchan bolgan elektr diðoldir. Dastlabki payt (Ò=O) da bunday diðolning +q va q zaryadlari- ning markazlari bir-birining ustiga tushadi va shuning uchun diðol momenti p=0 boladi (9- rasm). Chorak davr ( 1 4 T ) dan song zaryadlar bir-biridan maksimal l masofaga siljiydi va diðolning momenti p=ql maksimal qiymatiga erishadi. Yarim davr ( 1 2 T ) dan song zaryadlar bir-biriga yaqinlashadi va bunda p=0 boladi. Songra davrning tortdan uch qismi ( 3 4 T ) otgach, zaryadlar bir-biridan qarama-qarshi tomonga l masofaga siljiydi, natijada diðol momenti yana maksimal qiymati (p=−ql) ga erishadi, lekin endi uning yonalishi qarama-qarshi boladi. Va, nihoyat, bir davr (T) vaqt otganda zaryadlar yana bir-biriga yaqinlashadi, diðol momenti p=0 boladi. Shu tarzda bu jarayon davriy takrorlanaveradi. Shunday qilib, diðol momentining tebranishi tufayli ozgaruvchan elektromagnit maydon hosil boladi va atrof fazoga elektromagnit tolqin tarqaladi. Nurlatkichdan tarqalayotgan elektromagnit maydon Maksvell nazariyasidan kelib chiqadigan va juda kop tajribalardan olingan natijalar asosida aniqlangan quyidagi xususiyatlarga ega: 1. E → elektr maydon kuchlanganlik vek- tori elektromagnit tolqinlar tarqalishi yonalishiga perpendikulyar tekislikda tebranadi. 9- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 15 2. H → magnit maydon kuchlanganlik vektori elektromagnit tolqinlar tarqalishi yonalishiga perpendikulyar tekislikda tebranadi. 3. E → va H → vektorlar ozaro perpendikulyar bolib, ularning tebranishlari hamma vaqt bir xil fazada sodir boladi. Demak, elektromagnit tolqinni shunday ikki ozaro perpendikulyar tekisliklarda yotuvchi sinusoidalar shaklida (10- rasm) tasvirlash mumkinki, bunda tolqin shu ikki tekislik kesishishi natijasida hosil bolgan chiziq boylab tarqaladi. Sinusoidalardan biri E → vektorining, ikkinchisi esa H → vekto- rining tebranishlarini ifodalaydi. Shunday qilib, elektromagnit tolqin kondalang bolib, unda E → , H → va tolqinning tarqalish tezligi → υ vektorlar ozaro perpen- dikulyar ekan. Ularning bir-biriga nisbatan joylashuvi ong vint sistemasini hosil qiladi: agar vint dastasini E → vektorining uchidan H → vektori uchi tomon eng qisqa yol boyicha (90° li kichik burchak ostida) buralganda vintning ilgarilanma harakati yonalishi → υ vektor yonalishi bilan mos tushishi kerak (11- rasm). Agar elektromagnit tolqinning E → va H → vektorlarining togri burchakli koordinatalar sistemasi oqlaridagi proyeksiyalari tolqin chastotasi deb ataladigan chastota bilan bir xil chastotada garmonik tebransa, bunday tolqin monoxromatik elektromagnit tolqin deb ataladi. Sinusoidal tolqin monoxromatik tolqin boladi. ω siklik chastota bilan sinusoidal tebranayotgan tolqinni manbadan yetar- licha uzoq masofada yassi tolqin deb hisoblash mumkin. X oqi boyicha tarqalayotgan yassi elektromagnit tolqin tenglamasi quyidagicha ifodalanadi: 10- rasm. 11- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 16 E=E o sin ( ωt ± kx+ α o ); (8) H=H o sin ( ωt ± kx+ α o ), (9) bunda: E, H va E o , H o mos ravishda r E va r H vektorlarining oniy va amplituda qiymatlari, k tolqin son deb ataladigan kattalik, α o koordinatasi x=0 bolgan nuqtadagi tebranishlarning boshlangich fazasi. (8) va (9) formulalarda boshlangich fazalar bir xil, chunki elektromagnit tolqinda r E va r H vektorlar bir xil fazada tebranadi. Xususiy holda boshlangich faza α o =0 bolishi mumkin. U holda yassi elektromagnit tolqin tenglamasi quyidagi korinishda ifodalanadi: E =E o sin ( ωt ± kx), H =H o sin ( ωt ± kx). (10) Bu formulalar, agar qavsda kx oldida «minus» ishora turgan bolsa, x oqi boylab uning musbat qiymatlari yonalishida tarqalayotgan yassi elektromagnit tolqin, agar qavsda kx oldida «plyus» ishora turgan bolsa, x oqi boylab uning manfiy qiymatlari yonalishida tarqalayotgan yassi elektromagnit tolqin tenglamasini beradi. Maksvellning elektromagnit maydon nazariyasidan kelib chiqadiki, E → va H → vektorlarining modullari ozaro quyidagi munosabat orqali boglangan: o o E H εε = µµ , (11) bunda: ε o va µ o mos ravishda elektr va magnit doimiylari; ε elektromagnit tolqin tarqalayotgan muhitning dielektrik kirituv- chanligi; µ shu muhitning magnit singdiruvchanligi. 6- §. Elektromagnit tolqin tezligi. Elektromagnit tolqin uzunligi Maksvell nazariyasiga asosan, elektromagnit tolqinlarning tarqalish tezligi chekli qiymatga ega bolib, u tolqin tarqalayotgan muhitning elektr va magnit xususiyatlariga bogliq. Maksvell tenglamalari yechimidan elektromagnit tolqinlarning tarqalish tezligi uchun quyidagi munosabat kelib chiqadi: 1 . o o υ = ε µ ⋅ εµ (12) www.ziyouz.com kutubxonasi 17 Agar elektromagnit tolqinlar vakuumda tarqalayotgan bolsa, u holda ε=1 va µ=1 boladi. Binobarin, elektromagnit tolqinlarning vakuumda tarqalish tezligi quyidagi munosabat bilan ifodalanadi: 1 . o o c = ε µ (13) (12) formulani etiborga olinsa, u holda: c υ = εµ (14) boladi. Demak, elektromagnit tolqinlarning muhitda tarqalish tezligi vakuumdagi tezligidan εµ marta kichik ekan. (13) formulaga ε o elektr va µ o magnit doimiylarning son qiy- matlarini qoyib, c tezlikni hisoblaylik: 8 12 7 1 1 m 3 10 . s F H 8,85 10 4 10 m m o o c − − = = = ⋅ ε µ ⋅ ⋅ π ⋅ Elektromagnit tolqinlarning vakuumda tarqalish tezligining bu qiymati yoruglikning vakuumda tarqalish tezligiga teng bolib chiqdi va u yoruglik tezligining eksperimental olchangan qiymati ( km 300000 s c ≈ ) bilan mos tushadi. Bu holat Maksvellni yoruglik elektromagnit tolqinlardan iborat, degan xulosaga olib keldi. Elektromagnit tolqinlar ham barcha tolqin jarayonlar kabi Ò tebranishlar davri; ω tebranishlarning siklik chastotasi; ν tebranishlar chastotasi; λ tolqin uzunligi kabi parametrlar bilan xarakterlanadi. Elektromagnit tolqinning bir tebranish davriga teng vaqt davomida kochish masofasiga tolqin uzunligi deyiladi, yoki elektromagnit tolqinda bir xil fazada tebranayotgan bir-biriga eng yaqin nuqtalar orasidagi masofa tolqin uzunligi deyiladi (10- rasmga qarang). (Bu nuqtalarning tebranish fazalari 2 π ga farq qilishi ravshan). Shunday qilib, agar bir jinsli muhitda tolqinning tarqalish tezligi υ bolsa, tebranish davri, chastotasi, tolqin uzunligi bilan tezlik orasida quyidagicha munosabat bor: , . T v υ λ = υ λ = (15) 2 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 18 Vakuumda: o c cT λ = = ν (16) boladi, bunda: λ o vakuumdagi tolqin uzunligi. Òolqinning tarqalish tezligi muhitni xarakterlovchi elektr va magnit kattaliklar ε va µ ga bogliq (14 formulaga qarang) bolgani uchun tolqin bir muhitdan ikkinchi muhitga otganda tezlik va tolqin uzunligi ozgaradi, chastota ozgarmaydi, chunki tolqin chastotasi nurlatkich chastotasi bilan birday boladi. Binobarin, agar tolqin vakuumdan muhitga (yoki, aksincha) otsa, u holda (14), (15) va (16) ifodalarga asosan quyidagi formula hosil boladi: . o λ λ = εµ (17) Demak, muhitda elektromagnit tolqin uzunligi vakuumdagidan εµ marta kam boladi. Òebranishlarning siklik chastotasi ω=2πν va (9) formulani etiborga olib, tolqin son k ω = υ ni korib chiqaylik [(8) va (9) formulalarga qarang]: 2 2 2 . k T ω πν π π = = = = υ υ υ λ (18) Demak, (18) formuladan korinadiki, tolqin son deb ataladigan kattalik son jihatdan 2 π ga teng masofaga nechta tolqin uzunligi joylashishi mumkinligini korsatar ekan. (18) formuladan foydalanib, yassi elektromagnit tolqin tenglamasi (10) ni yana quyidagi korinishlarda ifodalash mumkin: sin 2 va sin 2 o o t x t x E E H H T T = π ± = π ± λ λ (19) yoki: sin va sin . o o x x E E t H H t = ω ± = ω ± υ υ ( 2 0 ) Òakrorlash uchun savollar 1. Maksvellning elektromagnit maydon nazariyasi asosida qanday goyalar yotadi? 2. Elektromagnit maydon deganda nimani tushunasiz? Uning uyurmaviy xarakterini grafikda tasvirlang. 3. Siljish toki nima? Uning odatdagi tokdan farqi nimada? www.ziyouz.com kutubxonasi 19 4. Òoliq tok zichligi ifodasini yozing va tushuntiring. 5. Maksvell tenglamalari integral korinishda qanday yoziladi? Fizik mazmunini tushuntiring. 6. Makvell tenglamalari dijjerensial korinishda qanday ifodalanad? Bu ifodalar qanday fizik kattaliklarni bir-biri bilan boglaydi? 7. «Bregg zanjiri» yordamida Maksvellning elektromagnit maydon nazariyasi qanday tushuntiriladi? 8. Maksvell elektromagnit nazariyasining ahamiyati nimalardan iborat? 9. Elektromagnit tolqin deb nimaga aytiladi? 10. Qanday konturni ochiq tebranish konturi deb ataladi? 11. Antenna nima? Uni kim ixtiro qilgan? 12. Gers vibratori nima? Undan qanday maqsadlarda foydalaniladi? 13. Gers tajribalarini tushuntiring. 14. Nima uchun Gers vibratorining elektromagnit tebranishlari sonuvchi tebranishlar boladi? Sonmas tebranishlarni hosil qilish uchun nima qilish kerak? 15. Diðol momenti garmonik ozgaruvchan bolgan elektr diðoli elektromagnit tolqinlarning manbayi bola olishini tushuntiring. 16. Nurlatkichdan tarqalayotgan elektromagnit maydonning Maksvell nazariyasidan kelib chiqadigan va kop tajribalarda isbotlangan qanday xususiyatlarini bilasiz? 17. Elektromagnit tolqinda E → , H → va → υ vektorlar bir-biriga nisbatan qanday joylashgan? Ularning ozaro joylashuvi qanday aniqlanadi? 18. Monoxromatik tolqin deganda qanday tolqinni tushunasiz? 19. Yassi elektromagnit tolqin tenglamasini yozing va tushuntiring. 20. Òolqin soni nimani anglatadi? 21. Elektromagnit tolqinda E → va H → vektorlar bir xil fazada tebranadi, deganda siz nimani tushunasiz? 22. E → va H → vektorlarining modullari ozaro qanday boglangan? 23. Elektromagnit tolqin tezligi ifodasini yozing va qanday kattaliklarga bogliq ekanligini tushuntiring. 24. Elektromagnit tolqin uzunligi, tebranishlar chastotasi va davri orasidagi boglanishlarni ifodalovchi formulalarni yozing. 25. Nima uchun elektromagnit tolqin bir muhitdan ikkinchi muhitga otganda uning tezligi va tolqin uzunligi ozgaradi, chastotasi esa ozgarmaydi? 26. Elektromagnit tolqinning vakuumdagi tolqin uzunligidan muhitdagi tolqin uzunligi qanday kattalikka farq qiladi? Masala yechish namunalari 1- masala. Òelevizorning qabul qiluvchi antennasi shimol-janub yonalishda gorizontal oriyentatsiyalangan. Òelevizion markazdan www.ziyouz.com kutubxonasi 20 kelayotgan magnit induksiya vektorining tebranishlari qanday oriyentatsiyalangan va televizion markaz antennaga nisbatan qanday yonalishda joylashgan? Yechilishi. Òelevizorning qabul qiluvchi antennasi shunday oriyentatsiyalanganki, bunda qabul qilinayotgan elektromagnit tolqinning elektr maydon kuchlanganlik vektorining tebranishlari yonalishi anten- na uzunasi bilan mos tushadi. Binobarin, bu holda E → vektori tebranishlari shimol-janub yonalishida sodir boladi. Elektromagnit tolqinda . E H → → → ⊥ ⊥ υ Demak, magnit induksiya vektorining tebranishlari vertikal tekislikda sodir boladi. Òelevizion markaz esa antennaga nisbatan sharq yoki garb tomonda joylashgan boladi (12- rasm). 2- masala. Dielektrik kirituvchanligi 2 ga, magnit singdi- ruvchanligi taxminan 1 ga teng bir jinsli va izotrop muhitda elektromagnit tolqin X yonalishda tarqalmoqda. Òolqinda magnit maydon kuchlanganlik vektorining tebranishlari: mA 0,12 sin ( k ) m H t x = ω − sinusoidal qonun boyicha sodir bolsa, elektr maydon kuchlanganlik vektorining tebranishlari qanday qonun boyicha sodir boladi? Òolqinning shu muhitda tarqalish tezligini toping. Berilgan: mA 0,12 sin ( kx) m H t = ω − ; bundan: 3 mA A 0,12 0,12 10 ; m m o H − = = ⋅ 12 7 8 F H m 2; 1; 8,85 10 ; 4 10 ; 3 10 . m m s o o c − − ε = µ = ε = ⋅ µ = π ⋅ = ⋅ Òopish kerak: E ? υ ? Yechilishi. Elektromagnit tolqinda elektr va magnit maydon kuchlanganliklari bir xil qonuniyat boyicha va bir xil fazada tebranadi. Shuning uchun quyidagi ifodani yozish mumkin: E=E o sin (ωt kx). (21) Bunda: E o elektr maydon kuchlanganligining amplitudasi, uning kattaligini E o va H o larni ozaro boglovchi o o o o E H εε = µµ ifodadan topamiz: 12- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 21 . o o o o E H µµ = εε ( 2 2 ) (22) ifodadan E o ning qiymatini (21) ga keltirib qoysak, u holda quyidagi ifoda hosil boladi: µµ = ω − εε sin ( ). o o o E H t kx Òolqinning tarqalish tezligini esa quyidagi munosabatdan foydalanib topish mumkin: . c υ = εµ Bunda: c tolqinning vakuumda tarqalish tezligi. Hisoblash: − − − π ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 7 3 12 H 4 10 A B m 0,12 10 0,032 . F m m 2 8,85 10 m o E Demak: ⋅ = ⋅ ω − υ = = ⋅ ⋅ 8 8 m 3 10 B m s 0,032 sin( k ) ; 2,12 10 . m s 2 1 E t x 3- masala. Ikki simli liniya elektromagnit tebranishlar generatori bilan induktiv ravishda ulangan bolib, spirtga solib qoyilgan. Agar turgun dongliklari orasidagi masofa 0,5 m, spirt uchun ε=26 va µ=1 bolsa, generatorning chastotasi va tolqinning vakuumdagi uzunligini aniqlang. Berilgan: 8 m 0,5 m; 26; 1; 3 10 . s l c = ε = µ = = ⋅ Òopish kerak: ν ? λ o ? Yechilishi. Elektromagnit tolqin uzunligi bilan chastotasi orasida υ λ = ν boglanish mavjud. Bundan υ ν = λ ; bunda: λ tolqinning spirtdagi uzunligi. Uni masalaning shartiga asosan topish mumkin. Malumki, Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling