Elektrik akımı zıt yönlerde akıyorsa iki paralel iletken nasıl etkileşir?

Cevap B

2. Lorentz kuvveti şu formülle hesaplanır:

Cevap B

3. Manyetik indüksiyonda 3 kat artış ve akım gücünde 3 kat azalma ile iletkene etki eden kuvvet

Değişmeyecek çünkü ∆F = BI∆L = 3B*1/3 IL = BIL

4. Amper'in kuvveti, bir manyetik alana verilen bir akımla bir iletkene etki eder:

Amper kuvvetinin yönü şu kuralla belirlenir: sol elinizin parmaklarını akım boyunca yönlendirirseniz, vektör manyetik akım avuç içine girdikten sonra başparmak kenara konur, Ampere'nin kuvvetinin yönünü gösterir.

Doğru cevap D

5. Homojen indüksiyon manyetik alan 1N kuvvetle manyetik alan çizgilerine 30 derecelik bir açıyla yerleştirilmiş 4A akımla 4 m uzunluğunda düz bir iletkene etki eden ,

Manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvet, iletken I'deki akım kuvveti, manyetik indüksiyon B, iletken uzunluğu L ve iletkendeki akımın yönü ile iletkenin yönü arasındaki açının sinüsü ile orantılıdır. manyetik indüksiyon vektörü a (Amper Yasası):

F=B Lisina = 1H * 4 * 4 *gün 30° = 7.264

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

6. İplik 6 ¼ kat artırıldığında matematiksel sarkacın salınım sıklığı ve periyodu nasıl değişecek?

Matematiksel sarkaç - mekanik sistem, oluşan maddi nokta yerçekimi alanında ağırlıksız, uzayamayan bir iplik üzerinde veya ağırlıksız bir çubuk üzerinde asılı. İvme ile yerçekimi alanında l uzunluğunda matematiksel bir sarkacın küçük salınımlarının periyodu serbest düşüş g

=2,5 kez

T2 = 2π karekökü (6,25l/g)

Т2/Т1 = 2,5 kez

ve sarkacın genliğine ve kütlesine bağlı değildir.

Cevap: 2,5 kez

7 .Kapasitans 2 kat artarsa ​​ve bobinin endüktansı 4 kat azalırsa salınım devresindeki salınımların periyodu nasıl değişir?

Cevap: salınım periyodu t1 = 2π *'dir (kare kök L1 * C1)

burada t1 ilk salınım periyodudur;

L1 - ilk endüktans;

C1 - başlangıç ​​kapasitesi;

Kapasitans ve endüktanstaki değişikliklerden sonraki salınım periyodu t2 = 2π *'dir (kare kök L2 * C2)

burada t2, değişikliklerden sonraki salınım periyodudur;

L2 = 4L1 - değişikliklerden sonra endüktans;

C2 = 2C1 - değişikliklerden sonraki kapasite;

t2 \u003d 2π * (kare kök L2 * С2) \u003d 2π * (kare kök 1 / 4L1 * 2С1)

Salınım periyodundaki değişimin büyüklüğünü belirleyelim:

t2/t1 = 2π*(kare kök 4L1*2С1) / 2π*(kare kök L1*С1) =(kare kök 4L1*2С1) / (karekök L1*С1)=

\u003d (kare kök 4 * 2) \u003d 2,8 kez

8. Salınım gösteri atlamasında kapasitörün yükündeki değişiklik yasaya göre gerçekleşir

Yük salınım frekansı nedir?

25

9. Salınım devresinin kapasitörünün kapasitör plakalarındaki maksimum yük q \u003d 10 -4 C'dir. Im=0.1A ise devredeki salınım periyodunu belirleyin.

Im = wq = q/((L*C)'nin karekökü

burada Im mevcut güçtür;

q maksimum yüktür;

L, bobinin endüktansıdır;

C, kapasitörün kapasitansıdır

Dolayısıyla w = Im/q

T = 2π/w = 2πq*10(güç -4)/(0.1) = 0.0063

10. Bir salınım devresindeki salınımlar neden serbest olarak adlandırılır?

Bir salınım devresi bir salınım sistemidir. Bu sistem, minimum enerji ile karakterize edilen kararlı bir denge durumuna sahiptir. Elektrik alanı(kapasitör şarjlı değil). Sistemin kendisi bu duruma gelir, ondan çıkarılır (kapasitör boşalması) ve kendi kendine endüksiyon olgusu nedeniyle içinden geçer. Bu nedenle devrede serbest salınımlar olabilir.

ELEKTRİK DEVRESİNDE ELEKTRİK ENERJİSİ KAYBI LC TİPİ PÜSKÜRTME FİLTRELERİNİN HESAPLANMASI BEKLEME MODUNDA OPERASYONEL AMPLİFİKATÖR ÜZERİNDEKİ BİR MULTİVİBRATÖRÜN HESAPLANMASI

İçine kalıcı mıknatıslar eklendiğinde uzayın özelliklerinde bir değişiklik, uzayda bir malzeme manyetik alanının varlığı olarak yorumlanabilir. elektrostatik alan hareketsiz elektrik ücretleri. Hem elektrostatik hem de manyetik alanlar insan duyuları tarafından algılanamaz, ancak varlıkları en basit cihaz - bir ışık kullanılarak kaydedilebilir. manyetik iğne, bir aks üzerine monte edilmiş, yani pusula kullanma.

AT erken XIX içinde. (H. Oersted) iletkenden geçen elektrik akımının pusula iğnesi üzerinde de yönlendirici bir etkiye sahip olduğu bulunmuştur (Şekil 5).

Newton'un üçüncü yasasından şu şekildedir: elektrik akımı olan iletken ok üzerinde hangi kuvvetle hareket eder, mutlak değerde aynı kuvvetle ve ok akım ile tel üzerinde hareket eder. Bu nedenle, ağır bir mıknatıs ve çok sayıda dönüşe sahip hafif bir bobin alırsak, akımlı bobin mıknatısa göre hareket etmeye başlar. Okul ampermetresinin çalışması buna dayanmaktadır (bkz. konu 17).

Bu keşif, elektrik ve elektrik arasında bir bağlantı kurmayı mümkün kıldı. manyetik fenomen ve

adlı birleşik bir resim oluşturun elektromanyetik alan teorisi.

Şu anda, kalıcı mıknatısların etkisinin, maddedeki moleküler akımların (moleküllerde yörüngelerde hareket eden elektronlar) kümülatif etkisi olduğu fikri nihayet kurulmuştur.

Bir manyetik alan, bu alandaki diğer fiziksel nesneler üzerinde çeşitli etkilere sahip olabilir. Bir manyetik alanın diğer cisimler üzerindeki mekanik etkisi, bir kuvvet vektörü ile karakterize edilebilir ve alanın kendisi bir vektör ile karakterize edilebilir. fiziksel miktar aranan manyetik indüksiyon, bu kuvveti belirlemenizi sağlar. Manyetik indüksiyon, teslas (T) cinsinden ölçülen harf ile gösterilir.

Vektörün modülü, yüklerin iletken boyunca hareket ettiği hareketli bir serbest yük veya akım taşıyan iletken üzerine etki eden kuvvet kullanılarak ve ayrıca akımın aktığı çerçeveye etki eden kuvvetlerin momenti kullanılarak belirlenebilir.

Uzayda belirli bir noktada, manyetik indüksiyon vektörünün modülünün 1 Tesla (1 T) olduğunu varsayacağız, eğer bu noktada vektörün yönüne dik yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletken (farklı bir yönelimle, kuvvet daha az olacaktır), iletkenin (1 m) birim uzunluğu başına 1 A akım gücü ile, 1 N'ye eşit bir kuvvet etki eder.

Süperpozisyon ilkesi, vektör toplama kurallarına göre farklı kaynaklar tarafından oluşturulan manyetik indüksiyon ve manyetik alanların vektörlerini eklemenize izin verir.

Manyetik alan indüksiyonu, uzayda herhangi bir noktada ve herhangi bir zamanda belirlenebilir: .

Manyetik indüksiyon hatları

Uzayın bir noktasından diğerine geçiş sırasında manyetik indüksiyon vektöründeki değişimin resmini görselleştirmek için konsept tanıtıldı. manyetik indüksiyon vektör çizgileri (kuvvet hatları manyetik alan). Herhangi bir noktada manyetik indüksiyon vektörünün yönünü tanımlayan teğet olan sürekli bir çizgiye denir. manyetik alan çizgisi. Alan çizgilerinin yoğunluğu, manyetik indüksiyon vektörünün modülü ile doğru orantılıdır.

Manyetik iğneler, bu mıknatısın alanında manyetize olan ve küçük oklar haline gelen demir talaşları ile değiştirilebilir. (Mıknatıs üzerine yerleştirilen kartonun üzerine talaş dökülür. Karton hafifçe sallandığında talaş iyi yönlendirilir.)

Manyetik indüksiyon vektörünün her noktasında büyüklük ve yönde sabit olduğu alana denir. homojen

Manyetik alanın kaynağı sadece kalıcı mıknatıslar değil, aynı zamanda akım taşıyan iletkenlerdir. Kalıcı bir at nalı mıknatısı tarafından oluşturulan bir manyetik alan çizgileri modeli ( a), akımlı bir direkt tel ( b) ve bir tel halka ( içinde), akımın içinden geçtiği Şekil 9'da gösterilmiştir. Manyetik alanın kuvvet çizgileri kapalı çizgilerdir. Kalıcı mıknatısların dış uzayında kuzey kutbundan güneye doğru giderler. Akım ile düz bir telin etrafındaki kuvvet çizgilerinin yönü, burgu kuralı (sağa dönen vida, tirbuşon) ile belirlenir: eğer yön ileri hareket gimlet, iletkendeki akımın yönü ile çakışır, daha sonra gimlet kolunun dönüş yönü, manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile çakışır.

25. Biot-Savart-Laplace yasası, söz konusu alanda doğru elektrik akımı tarafından oluşturulan manyetik alanın herhangi bir noktasında manyetik indüksiyon vektörünün modülünü belirlemek için fiziksel bir yasadır. 1820 yılında Biot ve Savart tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Laplace bu ifadeyi analiz etti ve onun yardımıyla, özellikle integral alarak hareket eden bir cismin manyetik alanını hesaplamanın mümkün olduğunu gösterdi. nokta şarjı yüklü bir parçacığın hareketini akım olarak düşünürsek. Manyetik alan kuvveti. Geçerli öğe. Hukuk-Bio-Savart-Laplace. Kendi ekseninde akım olan dairesel bir bobinin manyetik alan gücünün hesaplanması. Manyetik alan gücü orandır mekanik kuvvet test mıknatısının pozitif kutbuna etki eden, manyetik kütlesinin değerine veya alanın belirli bir noktasında birim kütlenin test mıknatısının pozitif kutbuna etki eden mekanik kuvvete. Gerilim vektör tarafından temsil edilir H mekanik kuvvet vektörünün yönüne sahip olmak f. Akım elemanı - boyunca iletim akımının ürününe eşit bir vektör miktarı hat iletkeni ve bu iletkenin sonsuz küçük bir parçası. Not. Geçerli öğe, bu segmentin yönü ile çakışan bir yöne sahiptir. Biot-Savart-Laplace yasası, doğrudan bir elektrik akımı tarafından üretilen bir manyetik alanın indüksiyon vektörünü belirlemek için fiziksel bir yasadır. 26.

Bildiğiniz gibi, elektrik akımları etraflarında bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alanın akımla bağlantısı, bir manyetik alan kullanarak devredeki akımı uyarmak için çok sayıda girişime ivme kazandırdı. Bu temel keşif, fenomeni keşfeden İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından 1831'de zekice yapıldı. elektromanyetik indüksiyon. Kapalı bir iletken devrede, bu devrenin kapsadığı manyetik indüksiyon akısı değiştiğinde, indüksiyon adı verilen bir elektrik akımı ortaya çıkar. Elektromanyetik indüksiyon fenomeninin keşfedildiği Faraday'ın klasik deneylerinden bahsedelim. Deney I (Şekil 1a). Galvanometreye kapalı bir solenoiddeyse, itin veya çekin kalıcı mıknatıs, daha sonra yerleştirme veya uzatma anlarında, galvanometre iğnesinin sapmasını görüyoruz (bir endüksiyon akımı oluşur); bu durumda, mıknatısın içine ve dışına hareket ederken okun sapmaları zıt yönlere sahiptir. Galvanometre iğnesinin sapması ne kadar büyükse, mıknatısın bobine göre hızı o kadar büyük olur. Deneyde mıknatısın kutuplarını değiştirirken okun sapma yönü de değişecektir. Bir endüksiyon akımı elde etmek için mıknatısı sabit bırakabilirsiniz, ardından solenoidi mıknatısa göre hareket ettirmeniz gerekir. Deneyim II. Birbirine sokulan bobinlerden birinin uçları galvanometreye bağlanır ve diğer bobinden akım geçirilir. Akımın açıldığı veya kapatıldığı anlarda, galvanometre işaretçisi, düşüş veya artış anlarında ve ayrıca bobinler birbirine göre hareket ettiğinde sapar (Şekil 1b). Galvanometre iğnesinin sapma yönleri, akım açıldığında veya kapatıldığında, arttığında veya azaldığında, bobinler yaklaştığında veya uzaklaştığında da zıt yönlere sahiptir. Şekil 1 Çok sayıda deneyinin sonuçlarını inceleyen Faraday, deneyde devreye bağlı manyetik indüksiyon akısında bir değişiklik yapıldığında her zaman bir endüksiyon akımının meydana geldiği sonucuna varmıştır. Örneğin, kapalı bir iletken döngü düzgün bir manyetik alanda döndüğünde, içinde bir endüksiyon akımı da belirir - bu durumda, döngünün yakınındaki manyetik alan endüksiyonu sabit kalır ve yalnızca döngüden geçen manyetik endüksiyon akışı değişir. Deney sonucunda, indüksiyon akımının değerinin de kesinlikle olduğu bulunmuştur. manyetik indüksiyon akısını değiştirme yöntemine bağlı değildir, ancak yalnızca değişim hızı ile belirlenir(Faraday'ın deneylerinde, galvanometre iğnesinin sapmasının (akım gücü) daha büyük olduğu, mıknatısın hızının veya akım gücündeki değişim hızının veya bobinlerin hızının daha büyük olduğu kanıtlanmıştır). Elektromanyetik indüksiyon olgusunun keşfi, elde etme fırsatı verildiğinden büyük önem taşıyordu. elektrik akımı bir manyetik alan kullanarak. Bu keşif, daha sonra elektromanyetik alan teorisinin gelişimi için bir itici güç olarak hizmet eden elektriksel ve manyetik olaylar arasındaki ilişkiyi verdi.

Manyetik alanda akım taşıyan bir iletken, Ampère yasası kullanılarak belirlenen kuvvetlere tabidir. İletken sabit değilse (örneğin, devrenin yanlarından biri hareketli bir jumper şeklinde yapılır, Şekil 1), o zaman Amper kuvvetinin etkisi altında manyetik alanda hareket edecektir. Bu, manyetik alanın akım taşıyan iletkeni hareket ettirmek için çalıştığı anlamına gelir.

Bu işi hesaplamak için uzunlukta bir iletken düşünün ben devre düzlemine dik olan düzgün bir dış manyetik alana yerleştirilmiş bir akım I (serbestçe hareket edebilir) ile. Yönü sol el kuralına göre belirlenen kuvvet ve değeri Ampere yasasına göre formülle hesaplanır.

Bu kuvvetin etkisi altında iletken, dx parçası üzerinde 1 konumundan 2 konumuna kendine paralel hareket edecektir. Manyetik alanın yaptığı iş eşittir.

Çünkü ben dx=dS - iletkenin bir manyetik alanda hareket ederken geçtiği alan, BdS=dФ - bu alana nüfuz eden manyetik indüksiyon vektörünün akışı. Anlamına geliyor,

Yani, bir manyetik alanda akım taşıyan bir iletkeni hareket ettirme işi, akım kuvvetinin ürününe eşittir ve manyetik akı, hareketli bir iletken tarafından geçti. Bu formül, vektörün keyfi bir yönü için de geçerlidir. AT.

Kapalı bir döngüyü hareket ettirme işini hesaplayın doğru akım Ben bir manyetik alanda. M devresinin çizim düzleminde hareket ettiğini ve sonsuz küçük bir yer değiştirmenin bir sonucu olarak, kesikli bir çizgi ile Şekil 2'de gösterilen M "konumuna hareket edeceğini varsayacağız. Devredeki akımın yönü ( saat yönünde) ve manyetik alan (çizim düzlemine dik - çizimin ötesinde veya bizden) Şek. M devresini şartlı olarak uçlarına bağlı iki iletkene ayırıyoruz: ABC ve CDA.

Devrenin bir manyetik alanda incelenen hareketi sırasında Amper kuvvetleri tarafından gerçekleştirilen iş dA, ABC (dA 1) ve CDA (dA 2) iletkenlerini hareket ettirme işinin cebirsel toplamına eşittir, yani.

Kontur formunun CDA bölümüne uygulanan kuvvetler keskin köşeler hareket yönü ile, yani yaptıkları iş dA 2 >0. .(1)'i kullanarak, bu işin devremizdeki akım şiddeti I ile CDA iletkeninin geçtiği manyetik akının çarpımına eşit olduğunu buluyoruz. CDA iletkeni, hareketi sırasında renkli olarak yapılan yüzey boyunca akış dФ 0'ı ve son konumunda kontura nüfuz eden akış dФ 2'yi geçer. Anlamına geliyor,

Konturun ABC kesitine etki eden kuvvetler, hareket yönü ile geniş açılar oluşturur, yani yaptıkları iş dA 1'dir.<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,

(3) ve (4)'ü (2)'de değiştirerek, temel iş için bir ifade buluruz:

Burada dФ 2 -dФ 1 \u003d dФ "akım devresi ile sınırlanan alan boyunca manyetik akıdaki değişikliktir. Böylece,

İfadeyi (5) entegre ederek, bir manyetik alanda konturun sonlu keyfi yer değiştirmesi ile Amper kuvvetleri tarafından yapılan işi buluyoruz:

Bu, kapalı bir döngüyü bir manyetik alanda akımla hareket ettirme işinin, döngüdeki akım kuvvetinin ürününe ve döngüye bağlı manyetik akıdaki değişimin ürününe eşit olduğu anlamına gelir. İfade (6), keyfi bir manyetik alandaki herhangi bir şeklin konturu için geçerlidir.

Lorentz kuvveti

Elektrik alanı hem hareket eden hem de duran bir yüke etki ediyorsa, kalıcı bir mıknatısın manyetik alanı yalnızca hareketli bir yüke etki eder.

Lorentz kuvveti, manyetik alanda bir elektrik yüküne etki eden kuvvettir. q hız ile uzayda hareket. Şarj durumunda yönü pozitif ve manyetik indüksiyon vektörüne dik hareket eder, sol el kuralı ile belirlenir

Sol elin dört parmağı (işaretten küçük parmağa) hız vektörü boyunca yönlendirilirse ve manyetik alan çizgileri avuç içine girerse, o zaman başparmak, düzlemdeki diğer dört parmaktan 90 ° uzaktadır. avuç içi, Lorentz kuvvetinin yönünü gösterir. Her üç vektör , , karşılıklı olarak diktir.

Negatif bir yük için Lorentz kuvvetinin yönünü belirlemek istiyorsanız, o zaman sol el kuralını da kullanmanız ve ardından ortaya çıkan kuvvetin yönünü 180 ° değiştirmeniz gerekir. Böylece, bir manyetik alanda aynı yöndeki yük hızlarıyla, Lorentz kuvveti, pozitif ve negatif yükler için karşılıklı olarak zıt yönlere sahip olacaktır. . Ayrıca hız vektörü arasındaki a açısına da bağlıdır.

R = m/qB.

Bir yük, vektöre göre bir açıyla düzgün bir manyetik alana uçarsa, hareketi bir sarmal boyunca gerçekleşir.

Amper gücü

Tarihsel olarak, hareket eden bir serbest elektrik yüküne etki eden kuvvetlerin, örneğin bir boşlukta uçan bir iyonun ve bir iletkende bir yönde hareket eden bir yükün, bir elektrik akımının birbirinden ayrıldığı gelişmiştir. Bu kuvvetlerin doğası her iki durumda da aynıdır, ancak iletkende bir elektrik akımı olması durumunda, yük iletkeni terk edemez, dolayısıyla bir bütün olarak iletkene etki eden kuvvetten bahsedebiliriz.

Amper kuvveti, bir manyetik alana yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletkene etkiyen kuvvettir.

Akım taşıyan bir iletken ise ben sol elin avucunun üzerine yerleştirilir, böylece manyetik indüksiyon vektörü ona dik olur ve avuç içine girer ve elin dört parmağını akım yönünde konumlandırır, ardından bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterir. (Şek. 11). Pozitif parçacıkların akım akışı yönünde hareket ettiğini varsayarsak, Amper kuvvetinin yönü Lorentz kuvvetinin yönü ile çakışır (bkz. Şekil 11).

Amper kuvvetinin modülü, iletkendeki akım gücü, manyetik indüksiyon vektörünün modülü, iletkenin uzunluğu ile doğru orantılıdır. ben ve iletkenin yönü ile vektörün yönü arasındaki a açısının sinüsü:

F A \u003d IlB günah a

Formülden de görülebileceği gibi, a = 90° olduğunda kuvvet maksimumdur, yani. iletken manyetik alan çizgilerine dik olarak yerleştirilmiştir.

İki paralel iletken bir akım kaynağına bağlanırsa, aralarından bir elektrik akımı geçerse, o zaman, içlerindeki akımın yönüne bağlı olarak, iletkenler ya iter ya da çeker.

Bu fenomenin açıklaması, özel bir madde türünün iletkenlerinin etrafındaki görünüm açısından mümkündür - bir manyetik alan.

Akım taşıyan iletkenlerin etkileştiği kuvvetlere denir. manyetik.

bir manyetik alan- bu, belirli bir özelliği, hareketli bir elektrik yükü üzerindeki etkisi, akımlı iletkenler, manyetik momentli cisimler, yük hızı vektörüne bağlı bir kuvvetle, akım gücünün yönü olan özel bir madde türüdür. iletken ve vücudun manyetik momenti yönünde.

Manyetizmanın tarihi eski zamanlara, Küçük Asya'nın eski uygarlıklarına kadar uzanır. Magnesia'daki Küçük Asya topraklarında, örnekleri birbirini çeken bir kaya bulundu. Alanın adına göre bu tür örneklere "mıknatıs" denilmeye başlandı. Çubuk veya at nalı şeklindeki herhangi bir mıknatısın kutup adı verilen iki ucu vardır; manyetik özelliklerinin en belirgin olduğu yer burasıdır. Bir ipe bir mıknatıs asarsanız, kutuplardan biri daima kuzeyi gösterir. Pusula bu prensibe dayanmaktadır. Serbest duran bir mıknatısın kuzeye bakan kutbuna, mıknatısın kuzey kutbu (N) denir. Zıt kutup güney kutbu (S) olarak adlandırılır.

Manyetik kutuplar birbirleriyle etkileşir: benzer kutuplar birbirini iter ve farklı kutuplar birbirini çeker. Benzer şekilde, bir elektrik yükünü çevreleyen elektrik alanı kavramı, bir mıknatısın etrafındaki manyetik alan kavramını ortaya çıkarır.

1820'de Oersted (1777-1851), bir elektrik iletkeninin yanında bulunan manyetik bir iğnenin, iletkenden akım geçtiğinde saptığını, yani akım taşıyan iletkenin etrafında bir manyetik alan oluştuğunu keşfetti. Akım olan bir çerçeve alırsak, o zaman dış manyetik alan çerçevenin manyetik alanı ile etkileşime girer ve üzerinde bir yönlendirme etkisi vardır, yani çerçevenin, dış manyetik alanın üzerinde maksimum döndürme etkisinin olduğu bir konumu vardır. ve tork kuvvetinin sıfır olduğu bir konum vardır.

Herhangi bir noktadaki manyetik alan, olarak adlandırılan B vektörü ile karakterize edilebilir. manyetik indüksiyon vektörü veya manyetik indüksiyon noktada.

Manyetik indüksiyon B, bir noktadaki manyetik alanın bir kuvvet özelliği olan bir vektör fiziksel niceliğidir. Düzgün bir alana yerleştirilmiş akım ile bir döngüye etki eden maksimum mekanik kuvvetlerin momentinin, döngüdeki akım kuvvetinin ürününe ve alanına oranına eşittir:

Manyetik indüksiyon vektörü B'nin yönü, sağ vida kuralı ile çerçevedeki akımla ilgili olan, mekanik moment sıfıra eşit olan, çerçeveye pozitif normalin yönü olarak alınır.

Elektrik alan şiddeti çizgileri gösterildiği gibi, manyetik alan indüksiyon çizgileri de gösterilmiştir. Manyetik alanın indüksiyon çizgisi, teğeti B noktasında çakışan hayali bir çizgidir.

Belirli bir noktadaki manyetik alanın yönleri, aşağıdakileri gösteren yön olarak da tanımlanabilir.

o noktaya yerleştirilen pusula iğnesinin kuzey kutbu. Manyetik alanın indüksiyon çizgilerinin kuzey kutbundan güneye doğru yönlendirildiğine inanılmaktadır.

Düz bir iletkenden akan bir elektrik akımı tarafından oluşturulan manyetik alanın manyetik indüksiyon çizgilerinin yönü, bir pervaz veya sağ vida kuralı ile belirlenir. Vida başının dönüş yönü, elektrik akımı yönünde translasyon hareketini sağlayacak olan manyetik indüksiyon hatlarının yönü olarak alınır (Şekil 59).

nerede n 01 = 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - manyetik sabit, R - mesafe, I - iletkendeki akım gücü.

Pozitif yükle başlayıp negatif yükle biten elektrostatik alan çizgilerinin aksine, manyetik alan çizgileri her zaman kapalıdır. Elektrik yüküne benzer bir manyetik yük bulunamadı.

Bir tesla (1 T) bir indüksiyon birimi olarak alınır - 1 m2'lik bir alana sahip bir çerçeve üzerinde maksimum 1 Nm'lik bir torkun etki ettiği böyle bir düzgün manyetik alanın indüksiyonu, içinden bir akımın geçtiği 1 A akar.

Bir manyetik alanın indüksiyonu, bir manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvet tarafından da belirlenebilir.

Bir manyetik alana yerleştirilmiş akıma sahip bir iletken, değeri aşağıdaki ifadeyle belirlenen Amper kuvvetine tabi tutulur:

burada ben iletkendeki akım gücüdür, ben- iletkenin uzunluğu, B, manyetik indüksiyon vektörünün modülüdür ve vektör ile akımın yönü arasındaki açıdır.

Amper kuvvetinin yönü sol elin kuralı ile belirlenebilir: sol elin avuç içi manyetik indüksiyon çizgileri avuç içine girecek şekilde konumlandırılır, iletkendeki akım yönünde dört parmak yerleştirilir, sonra bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterir.

I = q 0 nSv olduğunu düşünürsek ve bu ifadeyi (3.21) yerine koyarsak, F = q 0 nSh/B sin elde ederiz. a. İletkenin belirli bir hacmindeki partikül sayısı (N) N = nSl, sonra F = q 0 NvB sin a.

Bir manyetik alanda hareket eden ayrı bir yüklü parçacık üzerinde manyetik alan tarafından etki eden kuvveti belirleyelim:

Bu kuvvete Lorentz kuvveti (1853-1928) denir. Lorentz kuvvetinin yönü sol elin kuralı ile belirlenebilir: sol elin avuç içi, manyetik indüksiyon çizgileri avuç içine girecek şekilde konumlandırılır, dört parmak pozitif yükün hareket yönünü gösterir, başparmak bükülmüş, Lorentz kuvvetinin yönünü gösterir.

I 1 ve I 2 akımlarının aktığı iki paralel iletken arasındaki etkileşim kuvveti şuna eşittir:

nerede ben- bir iletkenin manyetik alan içindeki kısmı. Akımlar aynı yönde ise iletkenler çekilir (Şekil 60), zıt yönde ise itilirler. Her bir iletkene etki eden kuvvetler zıt yönde, büyüklük olarak eşittir. Formül (3.22), 1 amper (1 A) akım gücü birimini belirlemek için ana formüldür.

Bir maddenin manyetik özellikleri, alanı tamamen dolduran bir maddedeki bir manyetik alanın B indüksiyonunun, bir manyetik alanın B 0 indüksiyonundan mutlak değerde kaç kez farklı olduğunu gösteren, skaler bir fiziksel nicelik - manyetik geçirgenlik ile karakterize edilir. vakumda:

Manyetik özelliklerine göre, tüm maddeler ayrılır diamanyetik, paramanyetik ve ferromanyetik.

Maddelerin manyetik özelliklerinin doğasını düşünün.

Maddenin atomlarının kabuğundaki elektronlar farklı yörüngelerde hareket eder. Basit olması için, bu yörüngelerin dairesel olduğunu ve atom çekirdeğinin etrafında dönen her elektronun dairesel bir elektrik akımı olarak kabul edilebileceğini düşünüyoruz. Her elektron dairesel bir akım gibi yörünge diyeceğimiz bir manyetik alan yaratır. Ek olarak, bir atomdaki elektronun spin alanı adı verilen kendi manyetik alanı vardır.

B 0 indüksiyonu ile harici bir manyetik alana verildiğinde, maddenin içinde indüksiyon B oluşturulursa< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

AT diamanyetik Harici bir manyetik alanın olmadığı malzemelerde, elektronların manyetik alanları dengelenir ve bir manyetik alana girdiklerinde, bir atomun manyetik alanının indüksiyonu dış alana karşı yönlendirilir. Diamagnet dış manyetik alanın dışına itilir.

saat paramanyetik malzemelerde, atomlardaki elektronların manyetik indüksiyonu tam olarak dengelenmez ve atomun bir bütün olarak küçük bir kalıcı mıknatıs gibi olduğu ortaya çıkar. Genellikle maddede tüm bu küçük mıknatıslar keyfi olarak yönlendirilir ve tüm alanlarının toplam manyetik indüksiyonu sıfıra eşittir. Harici bir manyetik alana bir paramagnet yerleştirirseniz, tüm küçük mıknatıslar - atomlar pusula iğneleri gibi harici manyetik alanda döner ve maddedeki manyetik alan artar ( n >= 1).

ferromanyetik olan malzemelerdir n 1. Sözde alanlar, spontan manyetizasyonun makroskopik bölgeleri, ferromanyetik malzemelerde oluşturulur.

Farklı alanlarda, manyetik alanların indüksiyonu farklı yönlere sahiptir (Şekil 61) ve büyük bir kristalde

karşılıklı olarak birbirini telafi eder. Bir ferromanyetik numune bir harici manyetik alana eklendiğinde, bireysel alanların sınırları kaydırılır, böylece dış alan boyunca yönlendirilen alanların hacmi artar.

B 0 dış alanının indüksiyonundaki bir artışla, manyetize edilmiş maddenin manyetik indüksiyonu artar. B 0'ın bazı değerleri için, indüksiyon keskin büyümesini durdurur. Bu fenomene manyetik doygunluk denir.

Ferromanyetik malzemelerin karakteristik bir özelliği, malzemedeki indüksiyonun, değiştikçe dış manyetik alanın indüksiyonuna belirsiz bağımlılığından oluşan histerezis olgusudur.

Manyetik histerezis döngüsü, malzemedeki indüksiyonun dış alanın indüksiyonunun genliğine bağımlılığını, ikincisinde periyodik olarak oldukça yavaş bir değişiklikle ifade eden kapalı bir eğridir (cdc`d`c).

Histerezis döngüsü, aşağıdaki değerlerle karakterize edilir B s , B r , B c . B s - B 0s'de malzemenin endüksiyonunun maksimum değeri; B r - harici manyetik alanın indüksiyonu B 0s'den sıfıra düştüğünde malzemedeki indüksiyon değerine eşit artık indüksiyon; -B c ve B c - zorlayıcı kuvvet - malzemedeki indüksiyonu artıktan sıfıra değiştirmek için gerekli olan harici manyetik alanın indüksiyonuna eşit bir değer.

Her ferromanyet için, üzerinde ferromanyetik özelliklerini kaybettiği bir sıcaklık (Curie noktası (J. Curie, 1859-1906) vardır.

Mıknatıslanmış bir ferromıknatısı demanyetize hale getirmenin iki yolu vardır: a) Curie noktasının üzerinde ısıt ve soğut; b) malzemeyi, yavaş yavaş azalan bir genliğe sahip alternatif bir manyetik alanla manyetize edin.

Düşük artık indüksiyon ve zorlayıcı kuvvete sahip ferromıknatıslara yumuşak manyetik denir. Bir ferromıknatısın sıklıkla yeniden manyetize edilmesi gereken cihazlarda (trafo çekirdekleri, jeneratörler, vb.) uygulama bulurlar.

Büyük bir zorlayıcı kuvvete sahip manyetik olarak sert ferromıknatıslar, kalıcı mıknatısların üretimi için kullanılır.

Ampere yasası indüksiyonu B olan düzgün bir manyetik alana yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletkene, akımın gücü ve manyetik alanın indüksiyonu ile orantılı bir kuvvet tarafından etki edildiğini belirler:

F=BI ben sina (a, akımın yönü ile manyetik alanın indüksiyonu arasındaki açıdır). Bu Ampere yasası formülü doğrusal bir iletken ve homojen bir alan için geçerli olduğu ortaya çıktı.

İletkenin keyfi bir formülü varsa ve alan homojen değilse, o zaman Ampere yasası formu alır:

dF = ben*B*dlsina

Ampère yasası vektör biçiminde:

Amper kuvveti, dl ve B vektörlerinin bulunduğu düzleme dik olarak yönlendirilir.

Manyetik alana yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvetin yönünü belirlemek için, sol el kuralı.

Magní başkaüzerinde ́ le - hareketli elektrik yüklerine ve cisimlere etki eden bir kuvvet alanı manyetik moment, hareketlerinin durumuna bakılmaksızın , manyetik bileşen elektromanyetik alan

Manyetik alan oluşturulabilir yüklü parçacıkların akımı ve/veya manyetik anlar elektronlar içinde atomlar(ve diğer parçacıkların manyetik momentleri, çok daha az ölçüde olsa da) ( kalıcı mıknatıslar).

Ayrıca zamanla değişen bir varlığın varlığında ortaya çıkar. Elektrik alanı.

Manyetik alanın ana güç özelliği, manyetik indüksiyon vektörü (manyetik alan indüksiyon vektörü) . Matematiksel açıdan - Vektör alanı, manyetik alanın fiziksel kavramını tanımlamak ve somutlaştırmak. Genellikle manyetik indüksiyon vektörüne kısaca manyetik alan denir (bu muhtemelen terimin en katı kullanımı olmasa da).

Manyetik alanın bir diğer temel özelliği (alternatif manyetik indüksiyon ve onunla yakından ilişkili, pratik olarak fiziksel değere eşit) şudur: vektör potansiyeli .

Manyetik alan özel bir madde türü olarak adlandırılabilir. hareket eden yüklü parçacıklar veya cisimler arasında etkileşimin gerçekleştirildiği manyetik moment.

Manyetik alanlar gereklidir (bağlamda Özel görelilik) elektrik alanlarının varlığının bir sonucudur.

Birlikte, manyetik ve elektrik alanlar formu elektromanyetik alan tezahürleri, özellikle, ışık ve diğerleri elektromanyetik dalgalar.

Elektrik(I) iletkenin içinden geçerek iletkenin etrafında bir manyetik alan (B) oluşturur.

Kuantum alan teorisi açısından, manyetik etkileşim - özel bir durum olarak elektromanyetik etkileşim temel kütlesiz tarafından taşınan bozon - foton(bir elektromanyetik alanın kuantum uyarılması olarak temsil edilebilen bir parçacık), genellikle (örneğin, tüm statik alan durumlarında) - sanal.

Manyetik alanın nicel bir açıklaması için devreyi bir akımla kullanabilirsiniz. Akımlı devre alanın yönlendirme hareketini deneyimlediğinden, manyetik alanda bir çift kuvvet etki eder ve bu da belirli bir sabit eksen etrafında bir kuvvet momenti oluşturur. Kuvvetlerin torku, hem belirli bir noktadaki alanın özelliklerine hem de konturun özelliklerine bağlıdır. Akım ile düz bir devre için ben mevcut gücün ürününe eşit bir değer ben kareye S bir konturla sınırlandırılmış denir devre manyetik momenti p m .

Manyetik moment bir vektör miktarıdır. Yönü, kontura pozitif normalin yönü ile çakışır.

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

burada \(~\vec n\) kontur düzleminin normalinin birim vektörüdür.

Deneyimler, torkun bir manyetik alandaki devrenin konumuna bağlı olduğunu göstermektedir. Manyetik alan kontur düzlemine dik ise (Şekil 2, a) tork 0'a eşittir ve konturun normali manyetik alana dik ise maksimumdur (Şekil 2, b).

Deneyimin gösterdiği gibi maksimum tork, akımın gücüyle orantılıdır. ben ve akım ile çerçevenin kontur alanı, yani.

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

Manyetik alanın belirli bir noktasına farklı manyetik momentlere sahip konturlar yerleştirilirse, bunlar üzerinde farklı torklar etki eder, ancak \(~\frac(M_(max))(p_m)\) oranı tüm konturlar için aynıdır. ve bu nedenle manyetik indüksiyon adı verilen manyetik alanın bir özelliği olarak hizmet edebilir.

manyetik indüksiyon- bu, manyetik alanın bir kuvvet özelliği olan, bir birim manyetik moment ile devreye etki eden maksimum torka sayısal olarak eşit olan ve devreye pozitif normal boyunca yönlendirilen bir vektör fiziksel niceliğidir.

Manyetik indüksiyon modülü eşittir

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

Manyetik indüksiyonun SI birimi tesla'dır (T).

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

1 T- 1 Nm'lik bir torkun 1 A m 2'lik bir manyetik momente sahip bir devreye etki ettiği böyle homojen bir alanın manyetik indüksiyonu.

Manyetik indüksiyon \(~\vec B\) manyetik alanı tamamen karakterize eder. Her noktada modülü ve yönü bulunabilir.

Manyetik indüksiyonun büyüklüğü ve yönü her noktasında aynı olan alan (\(~\vec B = \operatorname(const)\)) , düzgün manyetik alan denir.

Manyetik alan sistem tarafından üretilirse n akımları olan iletkenler, daha sonra gerçekleşir manyetik alanların süperpozisyon ilkesi: akım sisteminin alanının manyetik indüksiyonu, her bir akımın alanlarının manyetik indüksiyonunun ayrı ayrı geometrik toplamına eşittir:

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

Edebiyat

Aksenovich L. A. Lisede Fizik: Teori. Görevler. Testler: Proc. genel sağlayan kurumlar için ödenek. çevreler, eğitim / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 316-317.