Si ndërveprojnë dy përçues paralelë nëse rryma elektrike rrjedh në drejtime të kundërta?

Përgjigje B

2. Forca e Lorencit llogaritet me formulën:

Përgjigje B

3. Me një rritje të induksionit magnetik me 3 herë dhe një ulje të fuqisë së rrymës me 3 herë, forca që vepron në përcjellës

Nuk do të ndryshojë sepse ∆F = BI∆L = 3B*1/3 IL = BIL

4. Forca e Amperit vepron në një përcjellës me një rrymë të futur në një fushë magnetike:

Drejtimi i forcës së Amperit përcaktohet nga rregulli i mëposhtëm: nëse i drejtoni gishtat e dorës së majtë përgjatë rrymës në mënyrë që vektori rryma magnetike hyri në pëllëmbë, atëherë gishti i madh i lënë mënjanë do të tregojë drejtimin e forcës së Amperit.

Përgjigja e saktë është D

5. Induksioni homogjen fushë magnetike, i cili vepron në një përcjellës të drejtë 4 m të gjatë me rrymë 4A, i vendosur në një kënd prej 30 gradë ndaj vijave të fushës magnetike me forcë 1N, është e barabartë me

Forca që vepron në një përcjellës me rrymë në një fushë magnetike është proporcionale me forcën e rrymës në përcjellësin I, induksionin magnetik B, gjatësinë e përcjellësit L dhe sinusin e këndit ndërmjet drejtimit të rrymës në përcjellës dhe drejtimit të vektori i induksionit magnetik a (Ligji i Amperit):

F=B Lisina = 1H * 4 * 4 *sin 30° = 7,264

B \u003d F / (LIsina) \u003d 1 / (4 * 4 * 0,5) \u003d 0,1 T

6. Si do të ndryshojë frekuenca dhe periudha e lëkundjes së një lavjerrës matematikor kur filli është rritur me 6 ¼ herë?

Lavjerrësi matematik - sistemi mekanik, përbërë nga pika materiale i varur në një fije të pazgjatur pa peshë ose në një shufër pa peshë në një fushë gravitacionale. Periudha e lëkundjeve të vogla të një lavjerrës matematik me gjatësi l në fushën gravitacionale me nxitim renie e lire g është

= 2.5 herë

T2 = 2π rrënjë katrore prej (6,25l/g)

Т2/Т1 = 2,5 herë

dhe nuk varet nga amplituda dhe masa e lavjerrësit.

Përgjigje: 2.5 herë

7 .Si do të ndryshojë periudha e lëkundjeve në qarkun oscilues nëse kapaciteti rritet për 2 herë, kurse induktiviteti i bobinës zvogëlohet për 4 herë?

Përgjigje: periudha e lëkundjes është t1 = 2π * (rrënja katrore L1 * C1)

ku t1 është periudha fillestare e lëkundjes;

L1 - induktiviteti fillestar;

C1 - kapaciteti fillestar;

Periudha e lëkundjes pas ndryshimeve në kapacitet dhe induktivitet është t2 = 2π * (rrënja katrore L2 * C2)

ku t2 është periudha e lëkundjeve pas ndryshimeve;

L2 = 4L1 - induktiviteti pas ndryshimeve;

C2 = 2C1 - kapaciteti pas ndryshimeve;

t2 \u003d 2π * (rrënja katrore L2 * С2) \u003d 2π * (rrënja katrore 1 / 4L1 * 2С1)

Le të përcaktojmë madhësinë e ndryshimit në periudhën e lëkundjes:

t2/t1 = 2π*(rrënja katrore 4L1*2С1) / 2π*(rrënja katrore L1*С1) =(rrënja katrore 4L1*2С1) / (rrënja katrore L1*С1)=

\u003d (rrënja katrore 4 * 2) \u003d 2,8 herë

8. Ndryshimi i ngarkesës së kondensatorit në kërcimin oshilator të shfaqjes ndodh sipas ligjit.

Cila është frekuenca e lëkundjes së ngarkesës?

25

9. Ngarkesa maksimale në pllakat e kondensatorit të kondensatorit të qarkut oshilator është q \u003d 10 -4 C. Përcaktoni periudhën e lëkundjes në qark nëse Im=0.1A.

Im = wq = q/(rrënja katrore e (L*C)

ku Im është forca aktuale;

q është ngarkesa maksimale;

L është induktiviteti i spirales;

C është kapaciteti i kondensatorit

Prandaj w = Im/q

T = 2π/w = 2πq*10(fuqi -4)/(0,1) = 0,0063

10. Pse lëkundjet në qark oscilues quhen të lira?

Një qark oscilues është një sistem oscilues. Ky sistem ka një gjendje ekuilibri të qëndrueshëm, të karakterizuar nga një minimum energjie fushe elektrike(kondensatori nuk është i ngarkuar). Vetë sistemi vjen në këtë gjendje, duke u nxjerrë prej tij (shkarkimi i kondensatorit) dhe kalon nëpër të për shkak të fenomenit të vetë-induksionit. Kjo është arsyeja pse lëkundjet e lira mund të ekzistojnë në qark.

HUMBJA E ENERGJISË ELEKTRIKE NË QARKEN ELEKTRIKE LLOGARITJA E FILTRAVE TË LRUGËSIMIT TË LLOJIT LC LLOGARITJA E NJË MULTIVIBRATOR NË AMLIFIKATORIN OPERACIONAL NE MOGJIN E GJENDJES

Një ndryshim në vetitë e hapësirës kur futen magnet të përhershëm në të mund të interpretohet si prania e një fushe magnetike materiale në hapësirë, e ngjashme me fushë elektrostatike rreth e rrotull ngarkesat elektrike. Të dyja fushat elektrostatike dhe magnetike janë të padukshme nga shqisat njerëzore, por prania e tyre mund të regjistrohet duke përdorur pajisjen më të thjeshtë - një dritë. gjilpërë magnetike, montuar në një bosht, d.m.th. duke përdorur një busull.

AT fillimi i XIX në. u konstatua (H. Oersted) se rryma elektrike që kalon nëpër përcjellës ka një efekt orientues edhe në gjilpërën e busullës (Fig. 5).

Nga ligji i tretë i Njutonit rrjedh: me çfarë force vepron përçuesi me rrymë elektrike mbi shigjetën, me të njëjtën forcë në vlerë absolute dhe shigjeta vepron në tela me rrymë. Prandaj, nëse marrim një magnet të rëndë dhe një spirale të lehtë me një numër të madh kthesash, atëherë spiralja me rrymë fillon të lëvizë në lidhje me magnetin. Veprimi i ampermetrit të shkollës bazohet në këtë (shih temën 17).

Ky zbulim bëri të mundur vendosjen e një lidhjeje midis elektrike dhe dukuritë magnetike dhe

ndërtoni një fotografi të unifikuar të quajtur teoria e fushës elektromagnetike.

Aktualisht, më në fund është krijuar ideja se veprimi i magneteve të përhershëm është veprimi kumulativ i rrymave molekulare në materie (elektrone që lëvizin në orbita në molekula).

Një fushë magnetike mund të ketë një sërë efektesh në objekte të tjera fizike që janë në këtë fushë. Veprimi mekanik që ka një fushë magnetike mbi trupat e tjerë mund të karakterizohet nga një vektor force, dhe vetë fusha mund të karakterizohet nga një vektor sasi fizike thirrur induksioni magnetik, e cila ju lejon të përcaktoni këtë forcë. Induksioni magnetik shënohet me shkronjën , e matur në teslas (T).

Moduli i vektorit mund të përcaktohet duke përdorur forcën që vepron në një ngarkesë të lirë lëvizëse ose përcjellës me rrymë, ku ngarkesat lëvizin përgjatë përcjellësit, si dhe duke përdorur momentin e forcave që veprojnë në kornizën përmes së cilës rrjedh rryma.

Ne do të supozojmë se në një pikë të caktuar në hapësirë, moduli i vektorit të induksionit magnetik është 1 Tesla (1 T), nëse në këtë pikë në një përcjellës rrymë që ndodhet pingul me drejtimin e vektorit (me një orientim të ndryshëm, forca do të jetë më e vogël), me një forcë aktuale prej 1 A për njësi gjatësi të përcjellësit (1 m), vepron një forcë e barabartë me 1 N.

Parimi i mbivendosjes ju lejon të shtoni vektorët e induksionit magnetik dhe fushat magnetike të krijuara nga burime të ndryshme, sipas rregullave të shtimit të vektorëve.

Induksioni i fushës magnetike mund të përcaktohet në çdo pikë të hapësirës dhe në çdo kohë: .

Linjat e induksionit magnetik

Për të vizualizuar pamjen e ndryshimit në vektorin e induksionit magnetik gjatë kalimit nga një pikë e hapësirës në tjetrën, prezantohet koncepti linjat vektoriale të induksionit magnetik (linjat e forcës fushë magnetike). Një vijë e vazhdueshme, tangjentja në të cilën në çdo pikë përcakton drejtimin e vektorit të induksionit magnetik, quhet linjë e fushës magnetike. Dendësia e vijave të fushës është drejtpërdrejt proporcionale me modulin e vektorit të induksionit magnetik.

Gjilpërat magnetike mund të zëvendësohen me tallash hekuri, të cilat magnetizohen në fushën e këtij magneti dhe bëhen shigjeta të vogla. (Mbi karton hidhet tallash, i cili vendoset në magnet. Kur kartoni tundet lehtë, tallashja orientohet mirë.)

Fusha, në secilën pikë të së cilës vektori i induksionit magnetik është konstant në madhësi dhe drejtim, quhet homogjene

Burimi i fushës magnetike nuk janë vetëm magnetet e përhershëm, por edhe përcjellësit që mbartin rrymë. Një model i linjave të fushës magnetike të krijuar nga një magnet i përhershëm patkua ( a), një tel direkt me rrymë ( b) dhe një unazë teli ( në), nëpër të cilën kalon rryma, është paraqitur në figurën 9. Vijat e forcës së fushës magnetike janë vija të mbyllura. Në hapësirën e jashtme të magnetëve të përhershëm, ata shkojnë nga poli verior në jug. Drejtimi i linjave të forcës rreth një teli të drejtë me rrymë përcaktohet nga rregulli i gjilpërës (vida me rrotullim djathtas, tapa): nëse drejtimi lëvizje përpara gimlet përkon me drejtimin e rrymës në përcjellës, pastaj drejtimi i rrotullimit të dorezës së gimletit përkon me drejtimin e vektorit të induksionit magnetik.

25. Ligji Biot-Savart-Laplace është një ligj fizik për përcaktimin e modulit të vektorit të induksionit magnetik në çdo pikë të fushës magnetike të krijuar nga një rrymë elektrike e drejtpërdrejtë në një zonë në shqyrtim. Ajo u krijua eksperimentalisht në 1820 nga Biot dhe Savard. Laplace analizoi këtë shprehje dhe tregoi se me ndihmën e saj, duke integruar, në veçanti, është e mundur të llogaritet fusha magnetike e një lëvizjeje tarifë pikë, nëse e konsiderojmë lëvizjen e një grimce të ngarkuar si rrymë. Forca e fushës magnetike. Elementi aktual. Ligji-Bio-Savart-Laplace. Llogaritja e fuqisë së fushës magnetike të një spirale rrethore me rrymë në boshtin e saj. Forca e fushës magnetike është raporti forcë mekanike që vepron në polin pozitiv të magnetit provë, në vlerën e masës magnetike të tij ose forcës mekanike që vepron në polin pozitiv të magnetit provë të njësisë së masës në një pikë të caktuar të fushës. Tensioni përfaqësohet nga vektori H që ka drejtimin e vektorit të forcës mekanike f. Elementi aktual - një sasi vektoriale e barabartë me produktin e rrymës së përcjelljes përgjatë përcjellës i linjës dhe një segment infinit i vogël i këtij përcjellësi. Shënim. Elementi aktual ka një drejtim që përkon me drejtimin e këtij segmenti. Ligji Biot-Savart-Laplace është një ligj fizik për përcaktimin e vektorit të induksionit të një fushe magnetike të krijuar nga një rrymë elektrike e drejtpërdrejtë. 26.

Siç e dini, rrymat elektrike gjenerojnë një fushë magnetike rreth tyre. Lidhja e fushës magnetike me rrymën i dha shtysë përpjekjeve të shumta për të ngacmuar rrymën në qark duke përdorur një fushë magnetike. Ky zbulim themelor u bë shkëlqyeshëm në 1831 nga fizikani anglez M. Faraday, i cili zbuloi fenomenin induksioni elektromagnetik. Ai thotë se në një qark të mbyllur përcjellës, kur fluksi i induksionit magnetik i mbuluar nga ky qark ndryshon, lind një rrymë elektrike, e quajtur induksion. Le të citojmë eksperimentet klasike të Faradeit, me ndihmën e të cilave u zbulua fenomeni i induksionit elektromagnetik. Eksperimenti I (Fig. 1a). Nëse është në një solenoid që është i mbyllur me një galvanometër, shtyjeni ose tërhiqni magnet i përhershëm, më pas në momentet e futjes ose shtrirjes së tij, shohim devijimin e gjilpërës së galvanometrit (ndodh një rrymë induksioni); në këtë rast, devijimet e shigjetës kur lëvizin brenda dhe jashtë magnetit kanë drejtime të kundërta. Devijimi i gjilpërës së galvanometrit është sa më i madh, aq më i madh është shpejtësia e magnetit në lidhje me spiralen. Kur ndryshoni polet e magnetit në eksperiment, do të ndryshojë edhe drejtimi i devijimit të shigjetës. Për të marrë një rrymë induksioni, mund ta lini magnetin të palëvizshëm, atëherë duhet të lëvizni solenoidin në lidhje me magnetin. Përvoja II. Skajet e njërës prej mbështjelljeve, të cilat futen njëra në tjetrën, lidhen me galvanometrin dhe një rrymë kalon nëpër spiralen tjetër. Në momentet kur rryma ndizet ose fiket, treguesi i galvanometrit devijon, si dhe në momentet e uljes ose rritjes së tij, si dhe kur bobinat lëvizin në raport me njëra-tjetrën (Fig. 1b). Drejtimet e devijimeve të gjilpërës së galvanometrit kanë gjithashtu drejtime të kundërta kur rryma ndizet ose fiket, rritet ose zvogëlohet, mbështjelljet afrohen ose largohen. Fig.1 Duke ekzaminuar rezultatet e eksperimenteve të tij të shumta, Faraday arriti në përfundimin se një rrymë induksioni ndodh gjithmonë kur në eksperiment kryhet një ndryshim në fluksin e induksionit magnetik të lidhur me qarkun. Për shembull, kur një lak i mbyllur përcjellës rrotullohet në një fushë magnetike uniforme, në të shfaqet gjithashtu një rrymë induksioni - në këtë rast, induksioni i fushës magnetike pranë lakut mbetet konstant, dhe vetëm fluksi i induksionit magnetik përmes lakut ndryshon. Si rezultat i eksperimentit, u zbulua gjithashtu se vlera e rrymës së induksionit është absolutisht nuk varet nga metoda e ndryshimit të fluksit të induksionit magnetik, por përcaktohet vetëm nga shkalla e ndryshimit të tij(Është vërtetuar gjithashtu në eksperimentet e Faradeit se devijimi i gjilpërës së galvanometrit (forca aktuale) është sa më e madhe, aq më e madhe është shpejtësia e magnetit, ose shpejtësia e ndryshimit të forcës së rrymës, ose shpejtësia e mbështjelljeve) . Zbulimi i fenomenit të induksionit elektromagnetik kishte një rëndësi të madhe, pasi iu dha mundësia për të marrë rryme elektrike duke përdorur një fushë magnetike. Ky zbulim dha marrëdhëniet midis dukurive elektrike dhe magnetike, të cilat më vonë shërbyen si një shtysë për zhvillimin e teorisë së fushës elektromagnetike.

Një përcjellës me rrymë në një fushë magnetike i nënshtrohet forcave që përcaktohen duke përdorur ligjin e Amperit. Nëse përcjellësi nuk është i fiksuar (për shembull, njëra nga anët e qarkut është bërë në formën e një kërcyesi të lëvizshëm, Fig. 1), atëherë nën veprimin e forcës së Amperit ai do të lëvizë në fushën magnetike. Kjo do të thotë se fusha magnetike funksionon për të lëvizur përcjellësin që mbart rrymë.

Për të llogaritur këtë punë, merrni parasysh një përcjellës me gjatësi l me një rrymë I (mund të lëvizë lirshëm), e cila vendoset në një fushë magnetike të jashtme uniforme që është pingul me rrafshin e qarkut. Forca, drejtimi i së cilës përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë, dhe vlera - nga ligji i Amperit, llogaritet me formulën

Nën veprimin e kësaj force, përcjellësi do të lëvizë paralelisht me veten në segmentin dx nga pozicioni 1 në pozicionin 2. Puna e kryer nga fusha magnetike është e barabartë me

Sepse l dx=dS - zona që kalon përcjellësi kur lëviz në një fushë magnetike, BdS=dФ - fluksi i vektorit të induksionit magnetik që përshkon këtë zonë. Do të thotë,

Kjo do të thotë, puna e lëvizjes së një përcjellësi me rrymë në një fushë magnetike është e barabartë me produktin e fuqisë së rrymës dhe fluksi magnetik, i kryqëzuar nga një përcjellës lëvizës. Kjo formulë është gjithashtu e vlefshme për një drejtim arbitrar të vektorit AT.

Llogaritni punën e lëvizjes së një cikli të mbyllur me rrymë e vazhdueshme Unë në një fushë magnetike. Ne do të supozojmë se qarku M lëviz në rrafshin e vizatimit dhe, si rezultat i një zhvendosjeje pafundësisht të vogël, do të lëvizë në pozicionin M "të treguar në Fig. 2 nga një vijë e ndërprerë. Drejtimi i rrymës në qark ( në drejtim të akrepave të orës) dhe fusha magnetike (pingule me rrafshin e vizatimit - përtej vizatimit ose prej nesh) është dhënë në Fig. E ndajmë me kusht qarkun M në dy përçues të lidhur me skajet e tyre: ABC dhe CDA.

Puna dA, e cila kryhet nga forcat e Amperit gjatë lëvizjes së hetuar të qarkut në një fushë magnetike, është e barabartë me shumën algjebrike të punës në lëvizjen e përcjellësve ABC (dA 1) dhe CDA (dA 2), d.m.th.

Forcat që aplikohen në seksionin CDA të formës së konturit qoshe të mprehta me drejtimin e lëvizjes, pra puna e bërë prej tyre dA 2 >0. .Duke përdorur (1), gjejmë se kjo punë është e barabartë me produktin e fuqisë së rrymës I në qarkun tonë dhe fluksit magnetik të kryqëzuar nga përcjellësi CDA. Përçuesi CDA kalon gjatë lëvizjes së tij rrjedhën dФ 0 nëpër sipërfaqe, të bërë me ngjyra, dhe rrjedhën dФ 2, e cila depërton në kontur në pozicionin e tij përfundimtar. Do të thotë,

Forcat që veprojnë në pjesën ABC të konturit formojnë kënde të mpirë me drejtimin e lëvizjes, që do të thotë se puna që ata bëjnë është dA 1<0. Проводник AВС пересекает при своем движении поток dФ 0 сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ1, который пронизывает контур в начальном положении. Значит,

Duke zëvendësuar (3) dhe (4) në (2), gjejmë një shprehje për punën elementare:

Ku dФ 2 -dФ 1 \u003d dФ "është ndryshimi i fluksit magnetik nëpër zonë, i cili kufizohet nga qarku aktual. Kështu,

Duke integruar shprehjen (5), gjejmë punën që kryhet nga forcat e Amperit, me një zhvendosje arbitrare të fundme të konturit në një fushë magnetike:

Kjo do të thotë që puna e lëvizjes së një laku të mbyllur me rrymë në një fushë magnetike është e barabartë me produktin e fuqisë së rrymës në lak dhe ndryshimin e fluksit magnetik të shoqëruar me lak. Shprehja (6) është e vërtetë për një kontur të çdo forme në një fushë magnetike arbitrare.

Forca e Lorencit

Nëse fusha elektrike vepron si në një ngarkesë në lëvizje ashtu edhe në pushim, atëherë fusha magnetike e një magneti të përhershëm vepron vetëm në një ngarkesë lëvizëse.

Forca e Lorencit është forca që vepron në një fushë magnetike në një ngarkesë elektrike. q duke lëvizur në hapësirë ​​me shpejtësi. Drejtimi i saj në rastin kur ngarkimi pozitive dhe lëviz pingul me vektorin e induksionit magnetik, përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë

Nëse katër gishtat e dorës së majtë (nga treguesi në gishtin e vogël) drejtohen përgjatë vektorit të shpejtësisë dhe linjat e fushës magnetike hyjnë në pëllëmbë, atëherë gishti i madh, 90 ° larg nga katër gishtat e tjerë në rrafshin e pëllëmbë, tregon drejtimin e forcës së Lorencit. Të tre vektorët , , janë reciprokisht pingul.

Nëse dëshironi të përcaktoni drejtimin e forcës së Lorencit për një ngarkesë negative, atëherë duhet të përdorni gjithashtu rregullin e dorës së majtë dhe më pas të ndryshoni drejtimin e forcës që rezulton me 180 °. Kështu, me të njëjtin drejtim të shpejtësive të ngarkesës në një fushë magnetike, forca e Lorencit do të ketë drejtime reciprokisht të kundërta për ngarkesat pozitive dhe negative. . Gjithashtu varet nga këndi a ndërmjet vektorit të shpejtësisë

R = m/qB.

Nëse një ngarkesë fluturon në një fushë magnetike uniforme në një kënd a ndaj vektorit, atëherë lëvizja e saj do të ndodhë përgjatë një spiraleje.

Fuqia e Amperit

Historikisht është zhvilluar që forcat që veprojnë në një ngarkesë elektrike të lirë në lëvizje, për shembull, një jon që fluturon në vakum dhe një ngarkesë që lëviz në një drejtim në një përcjellës, një rrymë elektrike, janë të ndara. Natyra e këtyre forcave është e njëjtë në të dyja rastet, megjithatë, në rastin e një rryme elektrike në përcjellës, ngarkesa nuk mund të largohet nga përcjellësi, kështu që mund të flasim për forcën që vepron mbi përcjellësin në tërësi.

Forca e amperit është forca që vepron në një përcjellës rrymë të vendosur në një fushë magnetike.

Nëse një përcjellës me rrymë është l pozicionuar mbi pëllëmbën e dorës së majtë në mënyrë që vektori i induksionit magnetik të jetë pingul me të dhe të hyjë në pëllëmbë, dhe të vendosë katër gishtat e dorës në drejtim të rrymës, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e forcës Amper (Fig. 11). Drejtimi i forcës së Amperit përkon me drejtimin e forcës së Lorencit, nëse supozojmë se grimcat pozitive lëvizin në drejtim të rrjedhës së rrymës (shih Fig. 11).

Moduli i forcës së Amperit është drejtpërdrejt proporcional me forcën aktuale në përcjellës, modulin e vektorit të induksionit magnetik, gjatësinë e përcjellësit l dhe sinusi i këndit a ndërmjet drejtimit të përcjellësit dhe drejtimit të vektorit:

F A \u003d IlB mëkat a

Siç shihet nga formula, forca është maksimale kur a = 90°, d.m.th. përcjellësi ndodhet pingul me vijat e fushës magnetike.

Nëse dy përçues paralelë janë të lidhur me një burim rrymë në mënyrë që një rrymë elektrike të kalojë nëpër to, atëherë, në varësi të drejtimit të rrymës në to, përçuesit ose zmbrapsen ose tërheqin.

Shpjegimi i këtij fenomeni është i mundur nga pikëpamja e paraqitjes rreth përcjellësve të një lloji të veçantë të materies - një fushë magnetike.

Forcat me të cilat ndërveprojnë përçuesit me rrymë quhen magnetike.

Një fushë magnetike- kjo është një lloj i veçantë lënde, një veçori specifike e së cilës është veprimi në një ngarkesë elektrike në lëvizje, përçuesit me rrymë, trupat me një moment magnetik, me një forcë në varësi të vektorit të shpejtësisë së ngarkesës, drejtimit të forcës së rrymës në përcjellësi dhe në drejtimin e momentit magnetik të trupit.

Historia e magnetizmit shkon prapa në kohët e lashta, në qytetërimet e lashta të Azisë së Vogël. Pikërisht në territorin e Azisë së Vogël, në Magnezi, u gjet një shkëmb, mostrat e të cilit tërhiqeshin nga njëri-tjetri. Sipas emrit të zonës, mostra të tilla filluan të quheshin "magnet". Çdo magnet në formë shufre ose patkoi ka dy skaje, të cilat quhen pole; pikërisht në këtë vend janë më të theksuara vetitë e tij magnetike. Nëse varni një magnet në një fije, një pol gjithmonë do të tregojë veriun. Busulla bazohet në këtë parim. Poli i drejtuar nga veriu i një magneti të varur lirë quhet poli verior i magnetit (N). Poli i kundërt quhet poli jugor (S).

Polet magnetike ndërveprojnë me njëri-tjetrin: si polet sprapsin, dhe ndryshe nga polet tërheqin. Në mënyrë të ngjashme, koncepti i një fushe elektrike që rrethon një ngarkesë elektrike prezanton konceptin e një fushe magnetike rreth një magneti.

Në 1820, Oersted (1777-1851) zbuloi se një gjilpërë magnetike e vendosur pranë një përcjellësi elektrik devijon kur rryma rrjedh nëpër përcjellës, domethënë krijohet një fushë magnetike rreth përcjellësit që mbart rrymë. Nëse marrim një kornizë me rrymë, atëherë fusha magnetike e jashtme ndërvepron me fushën magnetike të kornizës dhe ka një efekt orientues mbi të, d.m.th., ekziston një pozicion i kornizës në të cilin fusha magnetike e jashtme ka një efekt maksimal rrotullues në atë, dhe ka një pozicion kur forca e çift rrotullues është zero.

Fusha magnetike në çdo pikë mund të karakterizohet nga vektori B, i cili quhet vektor i induksionit magnetik ose induksioni magnetik në pikën.

Induksioni magnetik B është një sasi fizike vektoriale, e cila është një forcë karakteristike e fushës magnetike në një pikë. Është e barabartë me raportin e momentit maksimal mekanik të forcave që veprojnë në një lak me rrymë të vendosur në një fushë uniforme me produktin e fuqisë së rrymës në lak dhe zonës së tij:

Drejtimi i vektorit të induksionit magnetik B merret si drejtimi i normales pozitive ndaj kornizës, e cila lidhet me rrymën në kornizë me rregullën e vidës së djathtë, me një moment mekanik të barabartë me zero.

Në të njëjtën mënyrë si përshkruhen linjat e fuqisë së fushës elektrike, përshkruhen linjat e induksionit të fushës magnetike. Linja e induksionit të fushës magnetike është një vijë imagjinare, tangjentja e së cilës përkon me drejtimin B në pikë.

Drejtimet e fushës magnetike në një pikë të caktuar mund të përkufizohen gjithashtu si drejtimi që tregon

polin verior të gjilpërës së busullës së vendosur në atë pikë. Besohet se linjat e induksionit të fushës magnetike drejtohen nga poli verior në jug.

Drejtimi i linjave të induksionit magnetik të fushës magnetike të krijuar nga një rrymë elektrike që rrjedh përmes një përcjellësi të drejtë përcaktohet nga rregulli i një gimle ose një vidë të djathtë. Drejtimi i rrotullimit të kokës së vidhos merret si drejtim i vijave të induksionit magnetik, i cili do të siguronte lëvizjen e saj përkthimore në drejtim të rrymës elektrike (Fig. 59).

ku n 01 = 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - konstante magnetike, R - distanca, I - forca e rrymës në përcjellës.

Ndryshe nga linjat e fushës elektrostatike, të cilat fillojnë me një ngarkesë pozitive dhe përfundojnë me një ngarkesë negative, linjat e fushës magnetike janë gjithmonë të mbyllura. Nuk u gjet asnjë ngarkesë magnetike e ngjashme me ngarkesën elektrike.

Një tesla (1 T) merret si njësi induksioni - induksioni i një fushe magnetike të tillë uniforme në të cilën një çift rrotullues maksimal prej 1 Nm vepron në një kornizë me një sipërfaqe prej 1 m 2, përmes së cilës një rrymë prej 1 A rrjedh.

Induksioni i një fushe magnetike mund të përcaktohet gjithashtu nga forca që vepron në një përcjellës rrymë në një fushë magnetike.

Një përcjellës me rrymë të vendosur në një fushë magnetike i nënshtrohet forcës Amper, vlera e së cilës përcaktohet nga shprehja e mëposhtme:

ku unë jam forca aktuale në dirigjent, l- gjatësia e përcjellësit, B është moduli i vektorit të induksionit magnetik dhe është këndi ndërmjet vektorit dhe drejtimit të rrymës.

Drejtimi i forcës së Amperit mund të përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë: pëllëmba e dorës së majtë është e pozicionuar në mënyrë që linjat e induksionit magnetik të hyjnë në pëllëmbë, katër gishta vendosen në drejtim të rrymës në përcjellës, atëherë gishti i madh i përkulur tregon drejtimin e forcës së Amperit.

Duke marrë parasysh që I = q 0 nSv dhe duke e zëvendësuar këtë shprehje në (3.21), marrim F = q 0 nSh/B sin a. Numri i grimcave (N) në një vëllim të caktuar të përcjellësit është N = nSl, atëherë F = q 0 NvB sin a.

Le të përcaktojmë forcën që vepron nga ana e fushës magnetike në një grimcë të veçantë të ngarkuar që lëviz në një fushë magnetike:

Kjo forcë quhet forca e Lorencit (1853-1928). Drejtimi i forcës së Lorencit mund të përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë: pëllëmba e dorës së majtë është e pozicionuar në mënyrë që linjat e induksionit magnetik të hyjnë në pëllëmbë, katër gishta tregojnë drejtimin e lëvizjes së ngarkesës pozitive, gishtin e madh. i përkulur tregon drejtimin e forcës së Lorencit.

Forca e bashkëveprimit ndërmjet dy përcjellësve paralelë, nëpër të cilët rrjedhin rrymat I 1 dhe I 2, është e barabartë me:

ku l- pjesa e një përcjellësi që ndodhet në një fushë magnetike. Nëse rrymat janë në të njëjtin drejtim, atëherë përçuesit tërhiqen (Fig. 60), nëse janë në drejtim të kundërt, ata zmbrapsen. Forcat që veprojnë në çdo përcjellës janë të barabarta në madhësi, të kundërta në drejtim. Formula (3.22) është ajo kryesore për përcaktimin e njësisë së forcës aktuale 1 amper (1 A).

Vetitë magnetike të një substance karakterizohen nga një sasi fizike skalare - përshkueshmëria magnetike, e cila tregon se sa herë induksioni B i një fushe magnetike në një substancë që mbush plotësisht fushën ndryshon në vlerë absolute nga induksioni B 0 i një fushe magnetike. në vakum:

Sipas vetive të tyre magnetike, të gjitha substancat ndahen në diamagnetik, paramagnetik dhe ferromagnetike.

Merrni parasysh natyrën e vetive magnetike të substancave.

Elektronet në shtresën e atomeve të materies lëvizin në orbita të ndryshme. Për thjeshtësi, ne i konsiderojmë këto orbita si rrethore dhe çdo elektron që rrotullohet rreth bërthamës atomike mund të konsiderohet si një rrymë elektrike rrethore. Çdo elektron, si një rrymë rrethore, krijon një fushë magnetike, të cilën do ta quajmë orbitale. Përveç kësaj, një elektron në një atom ka fushën e tij magnetike, të quajtur fushë spin.

Nëse, kur futet në një fushë magnetike të jashtme me induksion B 0, induksioni B krijohet brenda substancës< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

AT diamagnetike Në materialet në mungesë të një fushe magnetike të jashtme, fushat magnetike të elektroneve kompensohen, dhe kur ato futen në një fushë magnetike, induksioni i fushës magnetike të një atomi drejtohet kundër fushës së jashtme. Diamagneti shtyhet jashtë fushës magnetike të jashtme.

Në paramagnetike materialet, induksioni magnetik i elektroneve në atome nuk kompensohet plotësisht, dhe atomi në tërësi rezulton të jetë si një magnet i vogël i përhershëm. Zakonisht në materie të gjithë këta magnetë të vegjël janë të orientuar në mënyrë arbitrare, dhe induksioni total magnetik i të gjitha fushave të tyre është i barabartë me zero. Nëse vendosni një paramagnet në një fushë magnetike të jashtme, atëherë të gjithë magnetët e vegjël - atomet do të kthehen në fushën magnetike të jashtme si gjilpërat e busullës dhe fusha magnetike në substancë rritet ( n >= 1).

ferromagnetike janë materiale që janë n“1. Të ashtuquajturat domene, rajone makroskopike të magnetizimit spontan, krijohen në materiale feromagnetike.

Në fusha të ndryshme, induksioni i fushave magnetike ka drejtime të ndryshme (Fig. 61) dhe në një kristal të madh

kompensojnë reciprokisht njëri-tjetrin. Kur një kampion ferromagnetik futet në një fushë magnetike të jashtme, kufijtë e fushave individuale zhvendosen në mënyrë që vëllimi i domeneve të orientuara përgjatë fushës së jashtme të rritet.

Me një rritje të induksionit të fushës së jashtme B 0, induksioni magnetik i substancës së magnetizuar rritet. Për disa vlera të B 0, induksioni ndalon rritjen e tij të mprehtë. Ky fenomen quhet ngopje magnetike.

Një tipar karakteristik i materialeve ferromagnetike është fenomeni i histerezës, i cili konsiston në varësinë e paqartë të induksionit në material nga induksioni i fushës magnetike të jashtme gjatë ndryshimit të saj.

Laku i histerezës magnetike është një kurbë e mbyllur (cdc`d`c), që shpreh varësinë e induksionit në material nga amplituda e induksionit të fushës së jashtme me një ndryshim periodik mjaft të ngadaltë në këtë të fundit (Fig. 62).

Lakja e histerezës karakterizohet nga vlerat e mëposhtme B s , B r , B c . B s - vlera maksimale e induksionit të materialit në B 0s; B r - induksioni i mbetur, i barabartë me vlerën e induksionit në material kur induksioni i fushës magnetike të jashtme zvogëlohet nga B 0s në zero; -B c dhe B c - forca shtrënguese - një vlerë e barabartë me induksionin e fushës magnetike të jashtme të nevojshme për të ndryshuar induksionin në material nga mbetja në zero.

Për çdo ferromagnet, ekziston një temperaturë e tillë (pika Curie (J. Curie, 1859-1906), mbi të cilën ferromagneti humbet vetitë e tij feromagnetike.

Ka dy mënyra për të sjellë një ferromagnet të magnetizuar në një gjendje të demagnetizuar: a) ngrohje mbi pikën Curie dhe ftohje; b) magnetizoni materialin me një fushë magnetike alternative me një amplitudë që zvogëlohet ngadalë.

Ferromagnetët me induksion të ulët të mbetur dhe forcë shtrënguese quhen magnetike të buta. Ato gjejnë aplikim në pajisjet ku një ferromagnet duhet të rimagnetizohet shpesh (bërthamat e transformatorëve, gjeneratorëve, etj.).

Ferromagnetët magnetikisht të fortë, të cilët kanë një forcë të madhe shtrënguese, përdoren për prodhimin e magneteve të përhershëm.

Ligji i Amperit përcakton se një përcjellës rrymë i vendosur në një fushë magnetike uniforme, induksioni i së cilës është B, ndikohet nga një forcë proporcionale me fuqinë e rrymës dhe induksionin e fushës magnetike:

F=BI l sina (a është këndi ndërmjet drejtimit të rrymës dhe induksionit të fushës magnetike). Kjo Formula e ligjit të Amperit rezulton të jetë e vlefshme për një përcjellës drejtvizor dhe një fushë homogjene.

Nëse përcjellësi ka një formulë arbitrare dhe fusha është johomogjene, atëherë Ligji i Amperit merr formën:

dF = I*B*dlsina

Ligji i Amperit në formë vektoriale:

Forca e Amperit është e drejtuar pingul me rrafshin në të cilin shtrihen vektorët dl dhe B.

Për të përcaktuar drejtimin e forcës që vepron në një përcjellës me rrymë të vendosur në një fushë magnetike, rregulli i dorës së majtë.

Magní tjeranë ́ le - një fushë force që vepron në ngarkesat elektrike lëvizëse dhe mbi trupat me moment magnetik, pavarësisht nga gjendja e lëvizjes së tyre , komponent magnetik fushë elektromagnetike

Fusha magnetike mund të krijohet rryma e grimcave të ngarkuara dhe/ose momentet magnetike elektronet në atomet(dhe momentet magnetike të grimcave të tjera, edhe pse në një masë shumë më të vogël) ( magnet të përhershëm).

Përveç kësaj, ajo shfaqet në prani të një ndryshimi në kohë fushe elektrike.

Karakteristika kryesore e fuqisë së fushës magnetike është vektor i induksionit magnetik (vektori i induksionit të fushës magnetike) . Nga pikëpamja matematikore - fushë vektoriale, duke përcaktuar dhe konkretizuar konceptin fizik të fushës magnetike. Shpesh vektori i induksionit magnetik quhet thjesht një fushë magnetike për shkurtësi (megjithëse ky ndoshta nuk është përdorimi më i rreptë i termit).

Një karakteristikë tjetër themelore e fushës magnetike (induksioni magnetik alternativ dhe i lidhur ngushtë me të, praktikisht i barabartë me të në vlerë fizike) është potenciali vektorial .

Fusha magnetike mund të quhet një lloj i veçantë i materies , nëpërmjet të cilit kryhet bashkëveprimi ndërmjet grimcave të ngarkuara lëvizëse ose trupave që kanë moment magnetik.

Fushat magnetike janë të nevojshme (në kontekst relativiteti special) është pasojë e ekzistencës së fushave elektrike.

Së bashku, magnetike dhe elektrike forma e fushave fushë elektromagnetike, manifestimet e të cilave janë, në veçanti, dritë dhe gjithë të tjerët valët elektromagnetike.

Elektricitet(I), duke kaluar nëpër përcjellësin, krijon një fushë magnetike (B) rreth përcjellësit.

Nga pikëpamja e teorisë së fushës kuantike, ndërveprimi magnetik - si një rast i veçantë ndërveprimi elektromagnetik bartur nga pa masë themelore bozon - foton(një grimcë që mund të përfaqësohet si një ngacmim kuantik i një fushe elektromagnetike), shpesh (për shembull, në të gjitha rastet e fushave statike) - virtuale.

Për një përshkrim sasior të fushës magnetike, mund të përdorni qarkun me një rrymë. Meqenëse qarku me rrymë përjeton veprimin orientues të fushës, një palë forcash veprojnë mbi të në një fushë magnetike, e cila krijon një moment forcash rreth një boshti fiks. Çift rrotullimi i forcave varet si nga vetitë e fushës në një pikë të caktuar ashtu edhe nga vetitë e konturit. Për një qark të sheshtë me rrymë I një vlerë e barabartë me produktin e fuqisë aktuale I Në shesh S i kufizuar nga një kontur quhet momenti magnetik i qarkut fq m .

Momenti magnetik është një sasi vektoriale. Drejtimi i tij përkon me drejtimin e normales pozitive në kontur.

\(~\vec p_m = IS \vec n,\)

ku \(~\vec n\) është vektori njësi i normales në rrafshin konturor.

Përvoja tregon se çift rrotullimi varet nga vendndodhja e qarkut në një fushë magnetike. Çift rrotullues është i barabartë me 0 nëse fusha magnetike është pingul me rrafshin e konturit (Fig. 2, a), dhe është maksimal nëse normalja me konturin është pingul me fushën magnetike (Fig. 2, b).

Çift rrotullimi maksimal, siç tregon përvoja, është në proporcion me fuqinë e rrymës I dhe zona e konturit të kornizës me rrymë, d.m.th.

\(~M_(maksimumi) \sim IS .\)

Nëse konturet me momente të ndryshme magnetike vendosen në një pikë të caktuar të fushës magnetike, atëherë rrotullime të ndryshme do të veprojnë mbi to, por raporti \(~\frac(M_(max))(p_m)\) është i njëjtë për të gjitha konturet dhe për këtë arsye mund të shërbejë si një karakteristikë e fushës magnetike, e quajtur induksion magnetik.

Induksioni magnetik- kjo është një sasi fizike vektoriale, e cila është një forcë karakteristike e fushës magnetike, numerikisht e barabartë me çift rrotullues maksimal që vepron në qark me një moment magnetik njësi, dhe e drejtuar përgjatë normales pozitive në qark.

Moduli i induksionit magnetik është i barabartë me

\(~B = \frac(M_(maks))(IS) = \frac(M_(maks))(p_m).\)

Njësia SI e induksionit magnetik është tesla (T).

1 T \u003d N m / (A m 2) \u003d N / (A m) .

1 T- induksioni magnetik i një fushe të tillë homogjene në të cilën një çift rrotullues prej 1 Nm vepron në një qark me një moment magnetik prej 1 A m 2.

Induksioni magnetik \(~\vec B\) karakterizon plotësisht fushën magnetike. Në çdo pikë, moduli dhe drejtimi i tij mund të gjenden.

Fusha, në secilën pikë të së cilës madhësia dhe drejtimi i induksionit magnetik janë të njëjta (\(~\vec B = \emri i operatorit(const)\)) , quhet fushë magnetike uniforme.

Nëse fusha magnetike gjenerohet nga sistemi n përçuesit me rryma, atëherë, zë vend Parimi i mbivendosjes së fushave magnetike: induksioni magnetik i fushës së sistemit të rrymave është i barabartë me shumën gjeometrike të induksionit magnetik të fushave të secilës prej rrymave veç e veç:

\(~\vec B = \vec B_1 + \vec B_2 + \ldots + \vec B_n = \sum_(i=1)^n \vec B_i .\)

Letërsia

Aksenovich L. A. Fizikë në shkollë të mesme: Teori. Detyrat. Testet: Proc. shtesa për institucionet që ofrojnë të përgjithshme. mjediset, arsimi / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 316-317.