Тұрақты электр тогы. Электромагниттік индукция құбылысы

q – зарядтың электр өрісіндегі «сыншы» заряд q1 сыншы зарядтың 1 нүктеден 2 нүктеге көшірейік  орын ауыстыру dL болсын

демек dА=ҒdLcosα

           dLcosα=dr сондықтан

           dА=Ғdr= q q1/4π ε_or²dr бұл формуланы r_1, r₂ бойынша интегралдасақ

r₂                                                                                   А=∫Ғdr=q q1/4πε_o∫dr/r²= 1/4πε_o{qq1/r₁–qq1/ r₂} жақшаны ашып

                       r₁                                                                                              мәндерін қойсақ

А=Wp₁– Wp₂

Wp₁, Wp₂ – электр өрісінің потенциаллық энергиясы.

Wp/q_сын=φ өрістің потенциалы болса, өрісм потенциалы зарядтардың әр қайсысы жеке-жеке туғызған потенциалдардың алгебралық қосындысына тең                                                                                                            φ= 1/4πε_o Σq₁/r₁

электр  өрісіндегі істелген жұмыс А=ҒdL= qЕdL

          qЕdL=-q*υφ/υL*dL ,    Е=-gradφ. 

2.2  Электр өрісінің өткізгіштерге әсері.

Электр өрісінің осы өріске кіргізген нүктелік зарядқа  әсерін сипаттағанбыз. Ал осы өріске өткізгіштерді ө орналастырсақ  қандай өзгеріс болуы мүмкін. өткізгіштерде  еркін электрондар саны 10²² * 1 см³ сәйкес болса, оларға әсер ететін күш өрістің кернеулігіне пропорционал.

1. Өткізгіштің ішіндегі электр өрісінің кернеулігі Е = 0
2. Өткізгіштің бар көлемі эквипотенциалды болады.
3. Зарядталған өткізгіштегі зарядтар өткізгіштің бетіне орналасады.

 

Электрсыйымдылық.

    Нүктелік зарядтың координатасы  ds-ке тәуелді дараланған өткізгіш үшін  φ~q

                          С= q/φ

Электр сыйымдылық  - С=4πεε_o*    1       ;

                                                         φкds/r

Шардың электр сыйымдылығы – С=4πεε_o R

Жазық конденсаттардың  электр сыйымдылығы – С=εε_oS/d

Электрсыйымдылықтың өлшеу бірлігі :

                                                                  1 ф (фарада)

                                                                  1 мкрф = 10 ^-6ф

                                                                  1 пикофарада = 10^-12Ф

Электр  өрісінің  диэлектриктерге  әсері.

      Диэлектриктерге электр өрісі әсерін қарастырайық.

Біріншісі диэлектриктердің әрбір молекуласы +q, -q зарядтар саны тең.

Екіншісі  кейбір диэлектриктердің  (Н₂,N₂,CCl₄) электрондары ядроға симметр.орналасқан. Көп жағдайда диэлектр. молекуладағы диэлектрондар орналасуы симметриясы болып келмейді. Мұндай молекулаларды полярлық молекулалар деп атаймыз.                                                            (H₂ O, NH₃, HCL, CH₃ CL) 

                                                                                                    

             Ғ=P Е_x*υ Е_x/ υx*i+ P Е_y*dЕ/dx*i

                   

Диэлектриктердің  поляризациялануы.

      Электр  өрісіндегі диэлектриктерде поляризация  болатынын тәжірибеден байқауға болады. Диэлектрикті электр өрісін кіргізсек  диэлектрик молекулалары  ө мен  ө бағыттары бірдей болады. Мұны поляризация дейміз.

                        

                                        

Егер  диэлектрик бір текті болса,

             P_e= n_op_e            P_e= 4πε_or³   

қолдансақ

                    P = n_oε_oαE = ε_oλE 

λ = n_oα диэлектриктік сезімталдық

(сегнотоэлектрик,  пьезоэлектрикті өз бетімен дайындау). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ІІІ Магнит өрісі 

1.   Магнит өрісі және оның сипаттамалары.

        Электр зарядтары қоршаған ортада  электр өрісі пайда  болатыны  сияқты тоқтар мен тұрақты  магниттер  қоршаған ортада  магнит өрісі пайда болады. Магнит өрісінің бар екендігі магнит өрісіне ендірілген тоғы бар өткізгіш пен тұрақты магниттерге әсер ететін күш тудыруында.

Магнит  өрісінің ең маңызды ерекшелігі өрістің  тек  қозғалыстағы зарядқа әсер етуі.

Магнит  өрісін зерттеген кезде тұйық  тоғы бар жазық контур пайдаланылады.

Нормальдың  оң бағыты есебінде бұранданың ілгерілемелі қоздырғышы алынады.

Тәжірибелер көрсеткендей тоғы бар рамкаға магнит өрісі белгілі бір сипатта  бұрылуға әсер етеді. Магнит стрелкасын магнит өрісіне ендірген кезде өрісі тарапынан оны айналдыратын күш моменті әсер етеді.

M=(P_i*B)

Мұнда В – магнит индукциясының векторы

            Р_в – тоғы бар рамканың магнит моменті.

                     Р_м=ISn*P_в  бағыты оң нормальдің бағытымен сәйкес келеді.

                    В=М_мах/ Р_м

В –  барлық токтардың (макро және микро) магнит өрісінің жиынтығын сипаттайды.

                  В=µ_oµН               µ - магнит тұрақтысы

       2. Био-Савар-Лаплас заңы

     Француз ғалымдары  Ж. Био мен Ф. Савар тұрақты магниттерінің өрістерін зерттеген оның ғылыми нәтижелерін математика тұрғысынан тұжырымдап заң түріне келтірген француз математигі және физигі Лаплас болды.

    І тогы бар өткізгіш  үшін                                                                                                                dl бөлігінің бір А нүктесінде dВ                                                            индукциясын тудыратын формула                                                              немесе Био-Савар-Лаплас заңы.

                           dВ=µ_oµ І(dl*r/4π r³)

мұнда r – dl бөлігінен өрістің А                                                                  нүктесіне жүргізілген радиус векторы

           dl - өткізгіштің кішкене бөлігі

           dВ – бағыты dl мен r-ге перпендикуляр

                          dВ=µ_oµ/4π* Іdlsinα/ r²                                                                                   суперпозиция принципі бойынша            n

                                                                В=∑ В1

                                                                    i=1 
 
 

3.2 Тік токтың магнит өрісі

     Ұзындығы шексіз жіңішке ток өткізгіштен ток өтіп жатсын. Өткізгіш осінен R қашықтыққа А нүктесіндегі                                                                       dВ токтың индукция

векторының бағыты бірдей болады.                    

α=(dlˆr) немесе r=R/sinα; dl= rdα/sinα

осыдан 

             dВ=µ_oµ/4πR*sinαdα

   α – бұрышы о-ден π-ге дейін өзгереді.

                             π

  В=∫dВ=µ_oµ/4πR∫sinα= µ_oµІ/4πR(1+1) = µ_oµ2І/4πR

                             о

сонымен тік токтың магнит индукциясы

             В=µ_oµ2І/4πR  

Тогы  бар дөңгелек өткізгіштің  центріндегі магнит өрісі.

      Дөңгелек токтың барлық элементтері дөңгелек центріне бағытталған бірдей орамға перпендикуляр бағытта магнит өрісін тудырады.

dВ – н қосуды оның модульдерін                                                               қосумен алмастырамыз. sinα=1                                                                     ескере отырып dВ=µ_oµ/4πR*Іdl

 В=∫dВ=µ_oµ/4πR²∫dl=µ_oµІ/4πR²*2πR=µ_oµ/2R*І

              В=µ_oµ*І/2R 

3.3 Ампер заңы. Паралллел токтардың өзара әсерлесуі.

     Магнит өрісінің тогы бар әртүрлі өткізгіштерге әсерін зерттей отырып, Ампер бойында тогы бар ұзындығы dl өткізгішке магнит өрісі тарапынан әсер ететін ток күші І-ге, магнит индукциясы В көбейтіндісіне тура пропорционал екендігін анықтады.

              dҒ= І(dl В)

dҒ- векторының бағыты сол қол ережесімен анықталады.

    Ампер күшінің модулі  dҒ= Івdlsinα

Амперзаңын пайдаланып екі токтың                                                           өзара әсерлесу күшін табуға болады.                                                            І₁ тогының магнит өрісінің екінші                                                       элементіне dl-ге әсерін қарастырайық.                                                          І₁ тогы өзінің айналасында магнит                                                                  өрісін тудырады, өрістің магнит                                                                     индукция сызықтары остері бір                                                              шеңберлер құрайды. 

В векторының бағыты оң бұранда                                                      ережесі бойынша беріледі, оның модулі

            В=µ_oµ/4π*2 І₁/R                                                                                              осы кездегі күштің модулі

dҒ=  І₂В₁dl ;

dҒ₁=µ_oµ/4π*2І₁І₂/R;   dҒ₂= І₁В₂dl=µ_oµ/4π*2І₁І₂/R 

Магнит  өрісінің қозғалыстағы зарядқа әсері.

Лоренц  күші.

       Сагнит өрісі тек қана тогы бар өткізгіштерге әсер етіп қоймай, ол қозғалыстағы жеке зарядтарға әсер етеді. Магнит өрісінде υ жылдамдықпен қозғалып келе жатқан  q электр зарядына әсер ететін күш Лоренц формуласымен анықталады.

                  Ғ=q(υВ) немесе Ғ_л=qхВsinα