Магнит өрісі

1.

Слайд - лекция
Пәннің аты: Физика
Тақырып: Магнит өрісі.
мамандықтар:
5В070900 «Металлургия»;
5В071000 «Материалтану және жаңа
материалдар технологиясы»;
5В070700 «Тау-кен ісі»;
5В071200 «Машинажасау»
Авторлар:
доцент, физ-мат.ғ.к.
Мурашова З.Ф.
доцент, физ-мат.ғ.к.
Маженов Н.А

2. Магнит ґрісі

Магнит өрісі

3. Мазмўны:

Мазмұны:
• Магнит өрісінің индукциясы.
•Био-Савар –Лаплас заңы және оның магнит өрістерін
есептеуде қолданылуы.
•Ампер заңы. Параллель тоқтардың өзара әрекеттесуі.
•Толы тоқ заңдары.
•Соленоидтың магнит өрісі.
•Тороидтың магнит өрісі.
•Магнит ағыны.
•Өткізгіштің тоқпен ауысу жұмысы.
•Контурдың тоқпен ауысу жұмысы.
•Лоренц күші.
•Магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектердің
қозғалысы.
•Холл эффектісі.

4.

Тоғы бар орам.
Магнит өрісінің қасиеттерін зерттеу
үшін,
оның тоғы бар жазық
тұйықталған контурға тигізетін
әсерін
пайдаланамыз.
Бұл
контурдың өлшемдері магнит өрісін
жасайтын тоғы бар өткізгіштерге
дейінгі
қашықтықпен
салыстырғанда кіші болуы тиіс.
Контурдың бағыты контурды тесіп
өтетін немесе контурға нормаль
бірлік векторымен анықталады.
I
n
I

5. Тоєы бар орам.

Тоғы бар орам.
Кеңістіктегі контурдың бағыты осы
контурға түсірілген перпендикулярмен
яғни,
нормальдің
бағытымен
анықталады. Нормальдің бағыты оң
бұранда
ережесімен
анықталады:
бұранданың ілгерлемелі қозғалысы тоқ
бағытымен анықталса, онда бұранданың
тұтқасының айналу бағыты магнит
өрісінің
күш
сызықтарымен
анықталады.

6. Магнит ґрісініѕ баєыты.

Магнит өрісінің бағыты.
Магнит өрісі тоғы бар рамкаға айналмалы әсер
ететіндіктен, оны магнит өрісінің бағытын анықтау үшін
қолданады.
Магнит
өрісінің
магнит
стрелканы
бағдарлайтын әсері өрістің бағыты болатынын көрсетеді.
pm
Магнит өрісінің бағыты рамкаға түсірілген оң
нормальмен бағытталады және магнит стрелкасының
солтүстік полюске әсер ететін күшімен сипатталады.

7. Кїштіѕ айналмалы моменті.

Күштің айналмалы моменті.
F
I
Магнит өрісіндегі тоғы бар
рамкаға
қос
күш
әсер
етеді.
M
Айналмалы күш моменті осы
өрістің
және
I нүктедегі
B
F
рамканың қасиеттеріне тәуелді
B болып
келесі
формуламен
анықталады:
B
M pm B
pm -тоғы бар рамканың магнит
pm
моментінің векторы.
I
B -магнит индукциясының
векторы.

8. Тоєы бар орамныѕ магниттік моменті.

Тоғы бар орамның магниттік
моменті.
pm
pm
I-тоғы бар S-ауданы жазық
контур үшін магнит моментінің
векторы
бағыты оң нормальдың бағытымен сәйкес.

9. Магнит индукциясы.

pm
N
B
S
Егер магнит өрісіндегі берілген нүктеге әртүрлі магнит
моменті бар рамканы орналастырсақ, онда оларға әртүрлі
айналмалы моменттер әсерін тигізеді M max
pm
( M max- максималды айналмалы момент)
қатынасы
тұрақты болып қалады, ол магнит
индукциясы деп аталады:

10. Магнит индукциясыныѕ кїш сызыќтары.

Магнит индукциясының күш
сызықтары.
Магнит өрісін магнит индукциясының сызықтары
арқылы бейнелейді.
магнит индукциясының
I
сызығы дегеніміз жанамасы әрбір нүктеде
магнит индукциясы
векторының В бағытымен
B
сәйкес келетін қисық.
Магнит индукциясының бағыты
оң бұранда ережесімен (бұрғы
ережесі) анықталады.

11. Оѕ бўранда ережесі. (немесе бўрєы ережесі).

Оң бұранда ережесі.
(немесе бұрғы ережесі).
Бұранданың ілгерлемелі қозғалысы ток бағытымен
келетін болса, онда бұранданың тұтқасының айналу
бағыты өткізгіштің айналасында болатын магнит
өрісінің күш сызықтарының бағытымен дәл келеді.

12. Магнит индукциясыныѕ кїш сызыќтары.

Магнит индукциясының күш
сызықтары.
Магнит
индукциясының
сызықтары тұйық және тоғы
бар
өткізгішті
қамтып
тұрады.
соленоидты
оң
қолдың
алақанымен алса және төрт
саусақты орамдағы тоқтың
бағытымен
орналастырса,
онда бос қалған бас бармақ
соленоид ішіндегі магнит өрісі
сызықтарының
бағытын
көрсетеді.

13. Макро- жјне микротоктардыѕ ґрісі.

Макро- және микротоктардың өрісі.
Ампер гипотезасы.
Атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалысының
әсерінен денеде микроскопиялық тоқтар кездеседі. Осы
микроскопиялық тоқтар өздерінің магнит өрістерін тудырады.
Магнит индукциясының векторы B
Қорытынды магнит өрісін B сипаттайды, ол барлық
макро- және микротоқтармен түзіле отырып, әртүрлі
ортада әртүрлі шамаға ие болады.Макротоктың
тұрақты
мәнінде
бірақ,
әртүрлі ортада
әртүрлі болуы мүмкін.
Кернеулік векторы H
Макротоқтағы магнит өрісін сипаттайды.

14. жјне байланыстары.

B және H байланыстары.
Мұндай байланыс біртекті изотропты орта үшін
сәйкес.
o
B o H
- Магнит тұрақтылығы, оның 4 10 7 Гн / м
мәні
- Өлшемсіз шама – ортаның магнит өтімділігі,
ол Н –макротоқтың магнит өрісі ортаның
микротоқтар өрісі себебінен неше есе
күшейетінін көрсетеді.

15. Суперпозиция принципі.

Қорытынды өрістің магнит
индукциясы
жеке
құрастырылған өрістердің
магнит индукцияларының
векторлық қосындысына
тең:
B2
I1
A
B1
B
I2

16. Био-Савар-Лаплас заѕы жјне оныѕ ґрістерді есептеудегі ќолданылуы.

Био-Савар-Лаплас заңы және оның
өрістерді есептеудегі қолданылуы.
А нүктесінде өрістің индукциясын dB анықтайды.
Осы индукция
белгілі
бір
ара
r
тоғыI
қашықтықтаdlорналасқан
өткізгіштің элементі
арқылы түзіледі.
Вектор түрінде
Скаляр түрінде
dl және
r
құрастырылған
векторы
dB
орналасады.
векторымен
жазықтыққа
перпендикуляр

17. Тїзу тоќтыѕ магнит ґрісі.

Түзу тоқтың магнит өрісі.
Айнымалы ретінде
Суреттен:
rd
dl
бұрышы
r d
I
R
dB, B
A
алынады .
R
rd
r
dl
sin
sin
Био-Савар-Лаплас заңы
Idl sin
dB o
4
r2
r және dl ауыстыру нәтижесінде
o I
dB
sin d
4 R
айнымалыларының шектері
0
Түзу тоқтың магнит өрісі
o I
o 2 I
B dB
sin
d
4 R 2 0
4 R

18. Тоєы бар дґѕгелек ґткізгіштіѕ ортасындаєы магнит ґрісі.

Тоғы бар дөңгелек өткізгіштің
ортасындағы магнит өрісі.
Био-Савар-Лаплас заңы
dl
R
dB , B
o Idl sin
dB
2
4
r
ескерілсе r R sin 1
o I
dB
dl
4 R 2
Тоғы бар дөңгелек өткізгіштің ортасындағы магнит өрісі
o I
o I
I
B dB
dl
2
R
o
4 R 2
2R
4 R 2

19. Ампер заѕы.

Ампер заңы.
dF I dl , B
Ампер күшінің модулі
dF IBdl sin
Ампер күшінің бағыты
сол қол ережесімен анықталады: егер сол қолдың
алақанын В векторы енетіндей етіп орналастырса,
ал төрт саусақты өткізгіштегі тоқтың бағытымен
орналастырса, онда бас бармақтың бағыты Ампер
күшінің бағытын көрсетеді.

20. Параллель тоќтардыѕ ґзара јрекеттесуі

Параллель тоқтардың өзара әрекеттесуі
o 2 I1I 2
dF1 dF2 dF
dl
4 R
Өткізгіштер
егер тоғы бір бағытта болса – өзара тартылады,
ал егер әр бағытта болса – бір-бірінен тебіледі.

21. Магнит тўраќтылыєы.

Магнит тұрақтылығы.
Тоғы бар екі параллель өткізгіштер вакуумде
dF o 2 I1I 2
орналасқан 1
dl 4 R
Олардың арасындағы өзара әрекеттесу күші
Бір ампер анықталуына сәйкес I1 I 2 1A және R 1м
dF
шығады:
2 10 7 Н / м
dl
Осы шамаларды формулаға қою арқылы келесі мәнді
табамыз. 0
7
0 4 10 H / м 4 10
2
7
Гн / м

22. Магнит индукциясы мен магнит ґрісі кернеулігініѕ ґлшем бірліктері

Магнит индукциясы мен магнит өрісі
кернеулігінің өлшем бірліктері
Өлшем бірлігін анықтайтын формула B
1 dF
B
I dl
Н Егер 1 А сызықтық тоқтың әрбір метріне
1Тл 1
әсер ететін күш 1 Н болса, онда магнит
А м
өрісінің индукциясы 1 – тесла (Тл) деп
аталады.
Өлшем бірлігін анықтайтын формула
1А / м
H
H
B
o
4 10 7 Гн / м вакуумдегі магнит өрісінің
индукциясы болса, онда өрістің кернеулігі
1А/м болады.

23. Толыќ тоќ заѕы.

Толық тоқ заңы.
Тұйықталған
контурмен
алынған
интеграл
В
векторының
циркуляциясымен анықталады:
Bdl Bl dl
L
L
n
Bdl Bl dl I k
L
L
k 1
Кез келген тұйық контур арқылы қоршалған тоқтардың
қосындысы мен магнит тұрақтысының көбейтіндісі В
вектордың циркуляциясымен анықталады.

24. Соленоидтыѕ магнит ґрісі.

Соленоидтың магнит өрісі.
N – орам саны, l – соленоидтың ұзындығы

25. Тороидтыѕ магнит ґрісі.

Тороидтың магнит өрісі.
N – орам саны

26. Магнит аєыны.

Магнит ағыны.
dS ауданы арқылы өткен магнит индукциясының
ағыны (магнит ағыны)
B
dS
α
n
n
- dS Ауданға
нормальға
B
проекциясы.
түсірілген
вектордың
dS - Вектордың бағыты ауданға түскен
n нормальмен анықталады.

27. Тоєы бар ґткізгіштіѕ ќозєалєандаєы жўмысы.

Тоғы бар өткізгіштің қозғалғандағы жұмысы.
B
2
1
I
Ампер
күшінің
әрекетінен өткізгіш 1ші
орыннан
2-ші
орынға dx шамасына
ауысты.
F
I
I B
l
dx
Магнит өрісінің атқару жұмысы:
dA Fdx IBldx IBdS IdФ
dS ldx - Тоғы бар өткізгіштің магнит өрісін кесіп
өткендегі ауданы;
BdS dФ - Осы ауданды тесіп өтетін магнит
индукциясының ағыны.

28. Тоєы бар орамды орын ауыстыру жўмысы.

Тоғы бар орамды орын ауыстыру
жұмысы.
Магнит өрісінің атқару жұмысы:
C’
dФ2
контурдағы
тоқ
күшімен
магнит
ағынының өзгерісінің
көбейтіндісіне тең.
A'
dA I dФ2 dФ2
C
I
M’
M
dФ1
B
dФ0
D
A
B

29. Ќозєалушы зарядтардыѕ магнит ґрісі.

Қозғалушы зарядтардың магнит өрісі.
М бақылайтын нүктедегі const – жылдамдықпен
қозғалатынQ – нүктелік зарядтың B
магнит өрісі.
B
Магнит индукциясы.
0 Q r
B
4 r 3
r
Q
Магнит индукциясының
модулі.
M
r
М - бақылау нүктесіне –
зарядтан түсірілген радиусвектор.
0 Q
B
sin
2
4 r

30. Лоренц кїші.

Лоренц күші.
Қозғалушы зарядтарға әсер ететін
магнит өрісінің күші.
Лоренц күшінің бағыты.
Сол қол ережесі пайдалынады:
егер сол қолдың алақанын В –
векторы
енетіндей
етіп
орналастырса, ал төрт саусақты
v- вектор бойымен жіберсе, онда
керілген бас бармақ оң зарядқа
әсер ететін күштің бағытын
көрсетеді.

31. Зарядталєан бґлшектердіѕ магнит ґрісіндегі ќозєалысы.

Зарядталған бөлшектердің магнит
өрісіндегі қозғалысы.
Магнит индукциясы сызықтарының
бойымен
Бөлшектер бірқалыпты және түзу
сызықпен қозғалады.
B
Магнит индукциясының векторына
перпендикуляр
Бөлшектер шеңбермен қозғалады.
B
Бөлшектердің
Шеңбердің радиусы:
айналмалы периоды:

32. Магнит ґрісіндегі зарядталєан бґлшектердіѕ ќозєалысы.

Магнит өрісіндегі зарядталған
бөлшектердің қозғалысы.
Магнит индукциясының векторына
қиғаштап қозғалған бөлшектер
Бөлшек бұрандалы сызықтың
бойымен
қозғалады,
ал
бұранданың
өсі
магнит
өрісіне параллель.
Бұрғы сызықтарының
қадамы:
h = υ || T = υ T cos
Бұрғы сызықтарының радиусы:

33. Холл эффектісі.

B
FЛ
Fэл
d
j
а
В магнит өрісінің ішінде
орналасқан металл немесе
жартылай
өткізгіште
тығыздылығы j-ға тең
электр тоғының пайда
болуын Холл эффектісі деп
атайды.
Осы
электр
тоғының бағыты В және jге перпендикуляр бағытта
болады.
Холлдың потенциал айырымдары:
d – пластинка қалыңдығы,
n – электрондардың шоғырлануы
Холл тұрақтысы: