Электромагниттік толқындар физикасы

1.

2.

Пәннің атауы: Электромагниттік толқындар физикасы
Дәріс №2 тақырыбы: Максвелл теңдеулері. Магнит өрісінің
энергиясы
Презентацияны дайындаған: аға оқытушы Сарсенбаева С.Н.
Ғарыштық инженерия кафедрасы АЭжБУ
Электрондық пошта [email protected]
Алматы 2021

3.

Дәрістің мазмұны: Электрмагниттік өріс үшін Максвелл теориясының негізі және оны
қолдануына мысалдары келтірілген.
Кіріспе
Максвелл, Фарадейдің электр және магнит өрістері туралы идеяларына сүйеніп, тәжірибелік
заңдарын жалпылама қарастырып, біртұтас электрмагниттік өрістің теориясын жасады. Бұл
теория электр және магнитстатиканың маңызды заңдары - Гаусс теоремасы және толық ток заңы,
электрмагниттік индукция заңдарының жалпыламасы болып табылады. Максвелдің теориясында
электрдинамиканың негізгі есебі шешіледі: электр зарядтары мен токтардың берілген жүйесінің
электрмагниттік өрісінің сипаттамаларын анықтау

4.

Қолданылған әдебиеттер
1. Иродов И.Е., Электрмагнетизм. Негізгі заңдар: оқулық / И.Е. Иродов.- Алматы, 2013.- 332б.- (ҚР ЖОО
қауымдастығы)
2. Савельев И.В. Жалпы физика курсы: Электрмагнетизм . –Алматы.:«Мектеп», 2004.
3. Алджамбекова Г.Т., Искаков Ж.И., Наурызбаева Г.К. Физика 2. Дәрістер жинағы. 6В07101 – Электр
энергетикасы мамандықтарының студенттеріне арналған. – Алматы: АЭжБУ, 2021. – 101 б.
5. Байпақбаев Т.С., Қарсыбаев М.Ш. Жалпы физика курсы есептер жинағы.-Алматы: ТОО «Ақ Шағыл», 2014
ж. -248 б.
6. Чертов А.Г. Задачник по физике: учебное пособие - М. : Физматлит, 2009. – 640 с.
5. https://www.youtube.com/watch?v=OW9NaY6Dy7w
6. https://www.youtube.com/watch?v=4Z-fnlt-41c
7. http://fizmat.by/kursy/jelektromagnt/jelmagn_indukcija
8. Познание и опыт - путь к современной энергетике
http://energetika.in.ua/ru/

5.

Магнит өрісінің энергиясы
Егер контурда (суреттегі) ток жүрсе, онда тізбекті ажырату мезетінде жойылып кететін магнит
өрісінің энергиясы есебінен жасалынған жұмыс:
dA Id LIdI
I
A LIdI LI 2 / 2
0
Магнит өріс энергисы:
W LI 2 / 2
Энергияның көлемдік тығыздығы:
W
W
w
V
0 H 2
2
0 H 2
2
V

6.

2.1 Электромагниттік индукция құбылысының Фарадейлік
–Максвелдік тұжырымдары. Құйынды электр өрісі
Электростатикалық өрістен ерекшелігі осы өрісте бірлік оң зарядты тұйық контур
бойымен орын ауыстырғанда сыртқы күштердің атқаратын жұмысы индукцияның ЭҚК-не
тең.
ЭҚК-ң пайда болуы Максвелл теориясы бойынша құйынды электр өрісінің пайда
болуымен түсіндіріледі :
Ed t
(2.1)
немесе
B
L E d S t dS
(2.2) өрнекті дифференциал (Стокс теоремасын пайдаланып) түрде былай жазуға болады
B
rotE
t
(2.3)
Электр өрісі де, магнит өрісі сияқты, құйынды өріс (2.1 сурет) .
(2.2)

7.

B
rotE
t
(2.3)
Бұл құбылыс электрондарды индукциялы үдеткіштерде – бетатрондарда қолданылады
2.1 Сурет

8.

2.2 Ығысу тогы
Hd I j dS
Магнит өрісі үшін толық ток заңы:
L
(2.4)
S
Айнымалы ток тізбегінде (2.3 суретті қара) конденсатор астарлары арасында өткізгіштік токты
тұйықтайтын қандай да бір процесс өтеді, бұл – ығысу тогы болып табылады, ол токтың
тығыздығы:
jы D / t ,
(2.5)
Сонда жоғарыдағы өрнекті былай жазамыз:
Hd ( j D / t )dS
2.3 Сурет
L
S
(2.6)

9.

2.4 Сурет
Hd ( j D / t )dS
L
S

10.

2.3 Максвелл теңдеулерінің жүйесі
Магниттік әсерден ығысу тогының туындау идеясын ескере отырып, Максвелл
электродинамиканың негізгі теңдеулерінің жүйесін жазды. Оның дифференциал және интеграл
түрдегі төрт тееңдеуі бар, олар 2.1 кестеде көрсетілген
2.1 Кесте
№ Интегралдық түрі
Дифференциалдық түрі
Материалдық
B
dS
L E d
t
S
1
D
j
dS
L Hd
t
S
2
3
D
dS dV
S
4
V
BdS 0
S
теңдеулері
B
rotE
t
D
rotH j
t
div D
divB 0
D 0 E
B 0 H
j E

11.

Максвелл теңдеулерінен шығатын тұжырымдамалар:
Алғашқы екі теңдеуден маңызды қорытынды шығады:
айнымалы электр және магнит өрістері біртұтас
электромагниттік өріс жасап, бір-бірімен тығыз
байланысқан.
Үшінші және төртінші теңдеулер электр өрісінің
көздері – электр зарядтары, ал магниттік
зарядтардың болмайтынын көрсетеді.
Материялық теңдеулер - ортаның жеке
қасиеттерін көрсетеді.

12.

ҚОРЫТЫНДЫ
Максвелл теориясы сол кездегі белгілі барлық тәжірибелік
фактілерді түсіндірді және бірқатар жаңа құбылыстарды
болжады. Оның теориясының негізгі салдары жарық
жылдамдығымен таралатын электромагниттік толқындардың
болуы жөнінде қорытынды болды, ол кейіннен жарықтың
электромагниттік теориясын құруға алып келді.

13.

Тақырыпқа сәйкес бақылау тапсырмалары:
1. Дәріс бойынша қысқаша конспект
2. Магнит ағыны өрнегіндегі шамалар .
3. Ленц ережесінің маңызы
4. Гаусс және Стокс Стокс теоремалары
5 Максвелл теңдеулерінің мағыналарын ашып көрсету