Xii bob. Magnit maydon
Download 308,04 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 77- §. Magnit maydon. Òokli kontur
- Òokli o‘tkazgichlar, ya’ni harakatdagi elektr zaryadlari ora- sidagi o‘zaro ta’sirga magnit ta’sirlari deyiladi. Òokli o‘tkazgich
- Magnit zaryadi mavjudmi
- 137- rasm. 138- rasm.
- Konturning magnit momenti.
- 139- rasm. 287 Sinov savollari
- 78- §. Magnit maydonning induksiya vektori. Magnit maydon kuchlanganligi
- Magnit induksiya birligi.
- Magnit induksiya chiziqlari.
- Magnit induksiya chiziqlari deb istalgan nuqtasiga o‘tkazilgan urinma shu nuqtaning
- Magnit induksiya chiziqlari doimo yopiq chiziq xarakteriga ega va tokli o‘tkazgichni qamrab oladi.
- Agar o‘ng parma uchining ilgarilanma harakati tokning harakati bilan mos kelsa, parma dastasining aylanma harakat
- Muhitning magnit singdiruvchanligi.
- Magnit maydonning kuchlanganligi.
- Magnit maydon induksiyasi va mikrotoklar.
- 79- §. Bio — Savar — Laplas qonuni
- Bio—Savar—Laplas qonuni.
- Agar parmaning ilgarilanma
|
283 XII BOB. MAGNIT MAYDON Daniyalik fizik X. Ersted (1777— 1851) elektr zaryadi atrofida elektr maydon mavjud bo‘lganidek, elektr toki atrofida ham o‘ziga xos kuch maydoni mavjudligini aniqladi. U elektr toki maydoni- ning magnit strelkasiga ta’sirini o‘rgangani uchun ham (1819- y) bu maydonni magnit maydon deb atadi. Magnit maydoni faqat elektr toki atrofida (ya’ni elektr zaryadlarining harakati natijasida) vujudga keladi va harakatdagi elektr zaryadiga yoki o‘zgarmas magnetikka ta’sir ko‘rsatadi. Magnit maydon materiyaning maxsus shakli bo‘lib, u orqali harakatdagi zaryadlangan zarralarning yoki magnit mo- mentiga ega bo‘lgan jismlarning o‘zaro ta’siri amalga oshiriladi.
M a z m u n i : magnit maydon; magnit zaryadi mavjudmi; tokli kontur; konturning magnit momenti.
nish maqsadida magnit strelkasini tokli o‘tkazgich yoniga kelti- ramiz. O‘tkazgichdan tok o‘tmaganda strelka shimol va janubni ko‘r- satib, ma’lum yo‘nalishda joylashib turadi (135- a rasm). Agar o‘tkazgichdan tok o‘tkazilsa, strelka vaziyatining o‘zgarishi kuza- tiladi (135- b rasm). Bunga sabab, tokli o‘tkazgich atrofida vujudga kelgan kuch maydonigina bo‘lishi mumkin. Agar o‘tkazgichdan o‘tayotgan tokning yo‘nalishini o‘zgartirsak, magnit strelkasining joylashuvi ham teskarisiga o‘zgaradi (135- d rasm). Bu esa tokli o‘tkazgich atrofidagi maydon ta’sirining teskarisiga o‘zgarishining natijasidir.
Tok
Tok a) b) d) 284 Shuningdek, ikkita parallel o‘tkazgich orqali tok o‘tkazib ko‘ra- miz. Agar I 1 va I 2 toklar bir xil yo‘nalishda oqsa, o‘tkazgichlar o‘zaro tortishishganini, qarama-qarshi yo‘nalishda oqqanda esa itarish- ganini ko‘ramiz (136- rasm ). Bizga ma’lumki, harakatsiz elektr zaryadlari orasidagi o‘zaro ta’sir elektr maydoni vositasida amalga oshiriladi. Unda tokli o‘tkazgichlar orasidagi ta’sir qanday amalga oshadi, degan savol tug‘iladi. Fransuz fizigi A. Amperning xulosasiga ko‘ra, elektr toklari bir-birlari bilan kulon xarakteriga ega bo‘lmagan kuchlar bilan ta’sirlashadi. Òokli o‘tkazgichlar, ya’ni harakatdagi elektr zaryadlari ora- sidagi o‘zaro ta’sirga magnit ta’sirlari deyiladi. Òokli o‘tkazgich- larning bir-biriga o‘zaro ta’sir kuchi esa magnit kuchlari deyiladi. Magnit ta’sir kuchlarining vujudga kelishiga sabab tokli o‘tkazgich atrofida vujudga keladigan magnit maydondir. Magnit maydon ham elektr maydon kabi elektromagnit maydonning xususiy namoyon bo‘lishidir. Harakatsiz zaryadlar magnit maydon hosil qilmaydi. Faqat harakatdagi zaryadlar (elektr toki) va magnetiklargina magnit may- don hosil qiladi. Shuning uchun ham magnit maydon faqat ular bilangina o‘zaro ta’sirlashishi mumkin.
o‘rganish ularning ikkita: shimoliy N (inglizcha—North) va janubiy S(inglizcha—South) qutblarga ega ekanligini ko‘rsatdi. Bir xil ismli qutblar bir-birini itarishadi, turli xil ismlilari esa tortishishadi. Elektr zaryadnikiga o‘xshash bunday xususiyatlarning mavjudligi tabiatda magnit zaryadi mavjudmikan, degan muammoni o‘rtaga qo‘ydi. Agar shunday bo‘lsa, xuddi manfiy yoki musbat elektr
285 zaryadlarini ajratib olish, ya’ni jismlarni manfiy yoki musbat za- ryadlash mumkin bo‘lganidek, magnetiklarning ham shimoliy yoki janubiy qutblarini ajratib olish mumkin bo‘lishi kerak edi. Lekin magnetiklar qanchalik maydalanmasin, baribir ikki xil qutbga ega bo‘lib qolaverdi. Demak, magnetikning qutblarini ajratish mum- kin emas, tabiatda alohida magnit zaryadlari ham bo‘lishi mumkin emas.
Magnetiklarning mavjudligini tushuntirish uchun esa Amper quyidagi giðotezani olg‘a surdi. Unga ko‘ra, moddalarning mo- lekulalari va atomlari ichida elementar elektr toklari aylanadi va elementar magnit maydon hosil qiladi. Agar bu elementar toklar bir-birlariga nisbatan betartib joylashishgan bo‘lsa, ularning may- donlari bir-birlarini o‘zaro kompensatsiyalaydi va jism hech qanday magnit xususiyatlariga ega bo‘lmaydi. Magnetiklarda esa elementar toklar va demak, ularning magnit maydoni ham tashqi ta’sir natijasida ma’lum yo‘nalish bo‘ylab joylashib qolgan bo‘ladi (137- rasm) va jism magnit xossalarini namoyon qiladi. Demak, istalgan jismning magnit xossalari uning ichida elementar toklar mavjud- ligining natijasidir. Shunday qilib, har qanday magnit ta’siri toklarning o‘zaro ta’siridir.
ahamiyati haqida so‘z yuritgan edik. Masalan, elektr maydonni o‘rganishda nuqtaviy zaryad, ya’ni o‘z maydoni bilan o‘rganilayotgan maydonni o‘zgartira olmaydigan zaryad tushunchasidan foydalan- ganmiz. Magnit maydonni o‘rganishda esa tokli yopiq kontur (tokli kontur) tushunchasidan foydalaniladi. Òokli konturning o‘lchamlari magnit maydon hosil qilgan tokkacha bo‘lgan masofalarga nisbatan juda kichik va uning maydoni o‘rganilayotgan maydonni o‘zgartira 137- rasm. 138- rasm. 286 olmaydi deb hisoblaymiz. Kon- turning fazodagi yo‘nalishi esa uning normali bilan aniqlanadi (138- rasm). Normalning musbat yo‘na- lishi o‘ng parma qoidasi bilan aniqlanadi, ya’ni normal r
ning
yo‘nalishi parmaning ilgarilanma harakati bilan mos kelsa, konturdagi tokning yo‘nalishi parma dastasining harakat yo‘nalishi bilan mos kelishi kerak. Òajribaning ko‘rsatishicha, magnit maydon tokli konturga (si- nash konturiga) yo‘naltiruvchi ta’sir ko‘rsatar ekan. Agar kontur- dagi tokning yo‘nalishi o‘zgartirilsa, konturning joylashishi 180° ga o‘zgaradi. Bu magnit maydonning ma’lum yo‘nalishga ega ekanli- gining natijasidir. Berilgan nuqtada magnit maydonning yo‘nalishi sifatida tokli konturning musbat normali bilan mos keluvchi yo‘nalish qabul qilinadi (139- rasm). Shuningdek, u shu nuqtada joylashgan magnit strelkasining shimoliy qutbiga ta’sir etadigan kuchning yo‘nalishi bilan mos keladi.
magnit maydoniga kiritilgan tokli konturga magnit maydoni tomo- nidan aylantiruvchi kuch momenti r Ì ta’sir qiladi. Òajribalarning ko‘rsatishicha, magnit maydonning berilgan nuqtasi uchun tokli konturga ta’sir etuvchi kuchlar momenti M
konturning magnit momenti
ur ning magnit maydonni miqdoran xarakterlovchi kat- talik, magnit induksiya vektori r
ga vektorial ko‘paytmasiga teng: .
m M P B é ù = × ë û r r r
(77.1) Òokli konturning magnit xossalarini xarakterlovchi va uning tashqi maydonda o‘zini qanday tutishini belgilovchi kattalikka konturning magnit momenti deyiladi va u konturdan oqayotgan tok I ning kontur yuzasi S ga ko‘paytmasiga teng, ya’ni P m = I · S. Konturning magnit momenti vektor kattalik bo‘lib, uning yo‘nalishi kontur sirtining musbat normali bilan mos keladi (138- rasm): .
P J S n = × ×
r r
(77.2) 139- rasm. 287 Sinov savollari 1. Magnit maydon qayerda vujudga keladi? 2. Magnit maydon ni- malarga ta’sir ko‘rsatadi? 3. Magnit maydon vujudga kelishini kim aniqlagan? 4. Magnit maydoni materiyami? 5. Òokli o‘tkazgich yonidagi magnit strelkasiga ta’sir ko‘rsatadimi? 6. Agar o‘tkazgichdagi tokning yo‘nalishi o‘zgartirilsa-chi? 7. Ikkita parallel o‘tkazgichlardan tok oq- qanda ular qanday ta’sirlashishadi? Bu toklarning yo‘nalishiga bog‘liq- mi? 8. Òokli o‘tkazgichlar orasidagi o‘zaro ta’sir qanday amalga oshadi? 9. Magnit ta’sirlari deb qanday ta’sirga aytiladi? Magnit kuch- lari deb-chi? 10. Qanday maydonga magnit maydon deyiladi? 11. Ha- rakatsiz zaryad atrofida magnit maydoni hosil bo‘ladimi? 12. Magnit maydon harakatsiz zaryadga ta’sir etadimi? 13. Magnit maydoni nima uchun harakatsiz zaryadga ta’sir qilmaydi? 14. O‘zgarmas magnetiklar- ning qanday qutblari mavjud va ular qanday ta’sirlashishadi? 15. Òabiatda magnit zaryadlari mavjudmi? 16. Magnetiklar haqida Amper g‘oyasi. 17. Bu g‘oyaga muvofiq, jismlarning magnit xossalari nimaning natijasi? 18. Òokli kontur deb qanday konturga aytiladi? Uning yo‘nalishi qanday aniqlanadi? 19. Magnit maydonga kiritilgan tokli konturga nima ta’sir qiladi? 20. Magnit maydonga kiritilgan tokli konturga ta’sir etuvchi kuchlar momenti nimaga teng? 21. Konturning magnit momenti qanday aniqlanadi? 22. Konturning magnit momenti nimani ko‘rsatadi? 23. Kon- tur magnit momentining yo‘nalishi qanday aniqlanadi? 78- §. Magnit maydonning induksiya vektori. Magnit maydon kuchlanganligi M a z m u n i : magnit induksiya; magnit induksiyasining birligi; magnit induksiyasi chiziqlari; magnit maydonining kuchlanganligi; muhitning magnit singdiruvchanligi; magnit maydon induksiyasi va mikrotoklar.
nit momentli tokli konturlarni joylashtirib ko‘raylik. Ma’lum bo‘lishicha, ularga ta’sir etadigan aylantiruvchi momentlar ham turlicha bo‘ladi. Lekin ularning nisbati =
(78.1) o‘zgarmas kattalik bo‘lib qolaveradi. Demak, bu kattalik maydon- ning shu nuqtasini xarakterlovchi kattalik bo‘lib, unga magnit induksiyasi deyiladi. 288 140- rasm. Magnit induksiya vektor kattalik bo‘lib, (78.1) uning modulini aniqlaydi. Magnit maydonni to‘la tavsiflash uchun esa har bir nuqtasi uchun magnit induksiyaning kattaligi va yo‘nalishini aniq- lash kerak. Magnit induksiya vektorining yo‘nalishi tashqi magnit maydonning yo‘nalishi bilan mos keladi. Umumiy holda (78.1) ga asosan aylantiruvchi moment M ning tokli konturning joylashuviga bog‘liqligi quyidagicha: M = B · P
· sina, (78.2) bu yerda m P a -
r va
r B vektorlar orasidagi burchak (140- rasm). M o‘zining maksimal qiymatiga p a = 2 da
p æ ö = ç ÷ è ø 2 sin 1 erishadi. Kontur muvozanat holatida esa (M = 0) a = 0 bo‘lganda, ya’ni
m P r va r B vektorlari bir to‘g‘ri chiziq bo‘ylab yo‘nalganda bo‘ladi.
gi — tesla (Ò) bo‘lib, N. Òesla sharafiga shunday nomlangan. [ ] [ ]
[ ] × × × = = = = 2 M 1N m
N A m
P 1A 1m
B 1 1T. 1 Ò shunday magnit maydonning induksiyasiki, unda 1 A tok oqayotgan 1m 2 yuzali konturga 1N · m aylantiruvchi moment ta’sir qiladi. Magnit induksiya chiziqlari. Elektr maydon elektr kuch chi- ziqlari vositasida grafik ravishda tasvirlanishi mumkin bo‘lganidek, magnit maydoni ham magnit induksiya chiziqlari (magnit kuch chiziqlari) yordamida grafik ravishda tasvirlanishi mumkin. Magnit induksiya chiziqlari deb istalgan nuqtasiga o‘tkazilgan urinma shu nuqtaning r
vektori bilan mos kela- digan chiziqqa aytiladi. Magnit induksiya chiziqlarini te- mir kukunlari yordamida ko‘rinadigan qilish mumkin. Misol uchun, to‘g‘ri tok o‘tkazilgan shisha plastinka ustiga temir kukuni tashlanib, sekin cher- tilsa, kukunlar kuch chiziqlari bo‘ylab joylashib qoladi (141- a rasm). Òajribadan ko‘rinib turibdiki, tokli to‘g‘ri o‘tkazgich atrofidagi magnit 289 induksiya chiziqlari tekislikda yotuvchi, tokka perpendikular kon- sen-trik aylanalardan iborat bo‘lar ekan. Aylanalarning markazi o‘tkazgichning o‘qi bilan mos keladi. Xuddi shuningdek, temir kukuni yordamida istalgan shakldagi tokli o‘tkazgich magnit induksiya chiziqlarining tasvirini hosil qilish mumkin (141- b, d rasmlar). Hosil bo‘lgan manzaralardan quyidagicha xulosa chiqarish mumkin.
Magnit induksiya chiziqlari doimo yopiq chiziq xarakteriga ega va tokli o‘tkazgichni qamrab oladi. Shuning uchun ham magnit maydoniga uyurmali maydon deyiladi. Magnit maydon induksiya vektori chiziqlarining yo‘nalishi o‘tkazgichdagi tokning yo‘nalishiga bog‘liq bo‘lib, o‘ng parma qoidasiga muvofiq aniq- lanadi: Agar o‘ng parma uchining ilgarilanma harakati tokning
r
= const), bunday magnit maydonga bir jinsli maydon deyiladi. Bir jinsli maydonga uzunligi diametridan ko‘p marta katta bo‘lgan g‘altak, solenoidning ichidagi maydon misol bo‘ladi (141- d rasm). Magnit induksiya chiziqlarining zichligi magnit induksiyasi r
ning qiymatini ifodalashi mumkin. Masalan, magnit induksiya chiziqlariga perpendikular bo‘lgan birlik yuza orqali o‘tkaziladigan chiziqlarning soni magnit maydonning shu sohadagi magnit in- duksiyasiga teng yoki proporsional bo‘lishi mumkin.
yordamida turli moddalarda magnit maydonlari hosil qilinib, tokli kontur yordamida o‘rganilsa, berilgan nuqtadagi magnit induksi- yasi moddaning turiga, ya’ni muhitning xossalariga bog‘liqligiga ishonch hosil qilish mumkin. r
va r
0 lar mos ravishda berilgan bir 141- rasm. Tok
Tok Tok
a) b) d) 19 Fizika, I qism 290 jinsli izotrop muhit va vakuumdagi magnit induksiyalar bo‘lsin. Ularning nisbati bilan aniqlanadigan 0
B m=
(78.3) — kattalik muhitdagi magnit induksiya vakuumdagiga nisbatan necha marta katta (yoki kichik) ekanligini ko‘rsatadi va unga muhitning magnit singdiruvchanligi deyiladi. U birliksiz kattalik bo‘lib, mod- daning turiga va haroratga bog‘liq. Vakuum uchun m = 1.
maydonni r
0 induksiya bilan emas, magnit maydon kuchlanganligi r Í bilan xarakterlashga kelishilgan. Bu ikkita kattaliklar bir-birlari bilan quyidagicha bog‘langan: 0 0 B H m = r r yoki =m r r 0 0
H , (78.4)
bu yerda 7 0 H m 4 10 - m = p×
— magnit doimiysi. (78.3) va (78.4) larni umumlashtirib yozish mumkin =mm r
0 .
H (78.5)
Agar berilgan nuqta uchun maydon kuchlanganligi va muhitning magnit singdiruvchanligi ma’lum bo‘lsa, unda (78.5 ) ifoda yorda- mida shu nuqtadagi maydon induksiyasini aniqlash mumkin. Magnit maydon kuchlanganligining SI dagi birligi -1 À
. [ ]
[ ] [ ]
0 H m B 1T A m 1 H 1 ; m = = = А 1 m — shunday maydonning kuchlanganligiki, uning vakuum- dagi magnit induksiyasi 4p · 10 –7 Ò ga teng. Magnit maydon induksiyasi va mikrotoklar. Yuqorida ta’kidlab o‘tilganidek, Amper giðotezasiga muvofiq, istalgan jismda elek- tronlarning atomlar va molekulalardagi harakati natijasida vujudga keladigan mikrotoklar mavjuddir. Bu mikrotoklar o‘zlarining magnit maydonlarini hosil qiladilar va tashqi maydon, ya’ni makrotok ta’sirida o‘z yo‘nalishlarini o‘zgartirishlari mumkin. Natijada ular jismda qo‘shimcha magnit maydon hosil qiladilar. Magnit induksiya vektori
r B makrotok va mikrotoklar hosil qiladigan natijaviy magnit 291 maydonni xarakterlovchi kattalikdir. Òabiiyki, turli muhitlar uchun mikrotoklarning maydonlari turlicha bo‘lganligi sababli, r
ning qiymati ham turli muhitlar uchun turlicha bo‘ladi. Makrotoklarning o‘zlari hosil qiladigan magnit maydon esa kuchlanganlik vektori r
bilan tavsiflanadi. r
va
r Í orasida (78.5) bog‘lanish mavjudligini ko‘rdik. Magnit singdiruvchanlik m — makrotoklarning magnit maydoni r
, muhitning mikrotoklari may- doni hisobiga necha marta o‘zgarishini ko‘rsatadi.
1. Magnit induksiyasi deb nimaga aytiladi? 2. Magnit induksiyasi vektorining yo‘nalishi qanday bo‘ladi? 3. Konturning magnit momenti va magnit induksiya vektorining yo‘nalishlari mos kelsa, kontur qanday holatda bo‘ladi? 4. Magnit induksiyasining SI dagi birligi va u qanday induksiya? 5. Magnit induksiya chiziqlari deb qanday chiziqlarga ayti- ladi? 6. Magnit induksiya chiziqlarini qanday kuzatish mumkin? 7. Òokli to‘g‘ri o‘tkazgich atrofidagi induksiya chiziqlari qanday bo‘ladi? 8. Magnit induksiya chiziqlari qanday xarakterga ega? 9. Nima uchun magnit may- donga uyurmali maydon deyiladi? 10. Magnit maydon induksiya vektori chiziqlarining yo‘nalishi qanday aniqlanadi? 11. Bir jinsli magnit maydon deb qanday maydonga aytiladi? 12. Induksiya chiziqlari yordamida in- duksiya vektorining qiymatini aniqlash mumkinmi? 13. Magnit maydon muhitga bog‘liqmi? 14. Muhitning magnit singdiruvchanligi deb qanday kattalikka aytiladi? 15. Magnit singdiruvchanlikning SI dagi birligi va vakuumdagi qiymati qanday? 16. Magnit maydon kuchlanganligi tushun- chasi nima uchun kiritilgan? 17. U qanday aniqlanadi? 18. Magnit doimiysining qiymati? 19. Maydonning biror nuqtasining induksiyasini qanday topish mumkin? 20. Magnit maydon kuchlanganligining SI dagi birligi va u qanday kuchlanganlik? 21. Magnit maydon induksiya vektori B nimaga teng? 22. Magnit maydon kuchlanganligi H nimaga teng? 23. Magnit singdiruvchanlik m qanday fizik ma’noga ega? 79- §. Bio — Savar — Laplas qonuni M a z m u n i : Bio—Savar—Laplas qonuni; magnit induksiya vektori uchun superpozitsiya prinsiði; aylanma tokning magnit may- doni; to‘g‘ri o‘tkazgichning magnit maydoni; solenoid yoki toro- idning magnit maydoni.
magnit maydonlari fransuz olimlari J.Bio (1774—1862) va F.Savar 292 (1791—1841) tomonlaridan o‘rganilgan. Òaj- ribalar natijasi esa fransuz fizigi va matematigi P. Laplas (1749—1827) tomonidan umum- lashtirilgan. Ushbu qonunda I tok oqayotgan o‘tkazgich Dl elementining biror A nuqtada hosil qiladigan magnit induksiya vektori qiymati aniqlangan (142- rasm): m m a p × D ×
D = 0 2 sin 4
l r B
(79.1) bu yerda: r r — o‘tkazgichning Dl elementidan A nuqtagacha bo‘lgan radius-vektor, r — uning 142- rasm. rr A moduli, a —tok yo‘nalishi va r
orasidagi burchak. (79.1) formula Bio — Savar —Laplas qonunini ifodalaydi. DB ning yo‘nalishi o‘ng parma qoidasiga muvofiq aniqlanadi. Agar parmaning ilgarilanma Download 308,04 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|