Электр және магнит өрістерінде зарядталған бөлшектің динамикасын зерттеу

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Комерциялық емес акционерлік қоғамы
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
ЭЛЕКТР ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ ЭЛЕКТР ТЕХНИКА ИНСТИТУТТЫ
Техникалық физика кафедрасы

СТУДЕНТТІҢ ӨЗІНДІК ЖҰМЫСЫ № 1

Пәні: Электрдинамика. Тербелістер мен толқындар.
Мамандығы: 5В071800 - Электрэнергетика.
Тобы: ЭЭк - 17-2.
Нұсқа: № 17.

Орындаған : Сисенбаев Н. М.
Қабылдаған : асс. Азилкияшева М. М.

_________ _____________ ____ ____________ 2018 ж.
(Бағасы) (Қолы)

Алматы, 2018
Тақырып № 1. Электрмагниттік өрісте зарядталған бөлшектің қозғалысы.
Жұмыс мақсаты: Электр және магнит өрістерінде зарядталған бөлшектің динамикасын зерттеу.
1.1 Тапсырма:
1.1.1 Электр өрісіндегі зарядталған бөлшектің қозғалысы.
1.1.2 Магнит өрісінде зарядталған бөлшектің қозғалысы.
1.2 Бақылау сұрақтары
1.2.1 Электр өрісіндегі зарядталған бөлшектің қозғалысының дифференциалдық теңдеулері.
1.2.2 Қозғалыс теңдеулерінің шешімдері және талдамы.
1.2.3 Магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектің қозғалысының дифференциалдық теңдеулері.
1.2.4 Қозғалыс теңдеулерінің шешімдері және талдамы.
1.2.5 Электрмагниттік өрісте зарядталған бөлшектің қозғалысының қолданысы.

1.1.1. Электр өрісіндегі зарядталған бөлшектің қозғалысы.
Біз металдардағы, шала өтқізгіштердегі, вакуум мен газдағы электр тогын туғызатын негізгі процесс электр қозғалыстағы электр зарядтары мен электр өрісінің өз ара әсері екенін көрдік. Енді зарядталған бөлшектердің (электронный, ионның) біртекті және өзгермейтін электр өрісіндегі қозғалысын қарастырайық. Егер epic біртекті болмаса және зарядталған бөлшектердің өз ара әсерін еске алсақ, онда мәселе тіпті қиындайды. Реалды приборларда epic әрқашан да біртекті болмайды. Бірақ сол өрістің аса бір азғантай кәлемін бөліп алсақ, оны біртекті деуге болады. Сонымен бірге, көп жағдайда қозғалыстағы зарядталған бөлшектер бір-бірінен соншалықты қашық келеді, сондықтан тіпті олардың зарядтарының өз ара әсерін ескермеуге де болады. Егер зарядталған бөлшектер өрістің бағытымен орын ауыстырса (бөлшектердің жылдамдық векторы

электр өрісінің кернеулігінің векторымен сәйкес келеді), онда оған кернеулік векторының бойымен бағытталған:
F = qE (1.1)
күш эсер етеді (41-сурет)Кинетикалық энергияныц өзгеруі туралы теорема бойынша бұл күштің жолдағы жұмысы: A=Fl=mv2-mv2=qEt=qU
болады. Мұндағы U - өрістің екі нүктесі арасындағы жол участогын шектейтін потенциалдар айырымы. Екіншіден, Ньютонның екінші заңы бойынша F күш бөлшекке
a=Fm (1.2)
үдеу береді. Демек, зарядталған бөлшектің электр өрісіндегі қозғалысы үдемелі және бөлшектіқ кинетикалық энергиясы барған сайын артады.
Егер бастапқы жылдамдық нольге тең болса, онда кинетикалық энергия формуласы былай болады:
mv2=qU (1.3)
Бұл өрнек үдетуші потенциалдар айырымын (U) жүріп өткен бөлшектің ақырғы жылдамдығын анық-тауға мүмкіндік береді. Ол: V=2qmU (1.4)
Электрон үшін: q=e.
Электр өрісінің кернеулігі векторының бағытымен оң зарядқа эсер ететін күштің бағыты сәйкес келеді дедік. Ал электрондар теріс зарядты болғандықтан, электр ерісіндегі оған әсер ететін күш өріске қарсы

бағытталады, демек, осы параграфтағы оірінші фор-муланың оң жақ бөлігіне минус таңбасын қою керек. Енді бөлшектің жылдамдық векторы кернеулік векторына бұрыш жасай бағытталсын делік (42-сурет). Мұнда жылдамдық векторын суретте көрсетілгендей етіп екі құраушыға жіктейміз. Сонда жылдамдықтың бір құраушысы vox=vcosα (1.5)
өрістің бойымен бағытталады. Бұл бағытта Ғ күштің әсерінен бөлшек үдей қозғалады. Ал енді voy=vsinα (1.6)
құраушы жылдамдығының бойымен белшекке күш әсер етпейді, бұл бағытта бөлшек бір қалыпты және түзу сызықты қозғалады. Механикадан белгілі, бұл қарастырылып отырған жағдайда бөлшек парабола бойымен қозғалады.
Егер тоғы бар өткізгішті біртекті магнит өрісіне орналастырсақ, онда оған
Ғ = ВLІsinα (1.7)
күш әсер етеді. Мұндағы В - өрістің магнит индукциясы;
L - өткізгіштің ұзындығы;
I- өткізгіштегі ток күші;
α - токтың бағыты мен магнит индукциясы векторының арасындағы бұрыш.
Заряды q бөлшек өріске v жылдамдықпен ұшып кірді және соншалықты аз t уақыт ішінде S жол жүрді дейік. Зарядтың қозғалысы ұзындығы L өткізгіштегі І - ток сияқты. Сондықтан
F =BL qt sinα= qBLt sinα = qBv sinα (1.8)
Магнит өрісінің зарядталған бөлшекке әсер ететін бұл күшін Лоренц күші деп атайды.
Ол: Fл = qBv sinα (1.9)
Ең алдымен бөлшектің жылдамдық векторы индукция векторына перпендикуляр жағдайды (sinα = 1) қарастырайық. Лоренц күшінің бағытын анықтау үшін сол қол ережесін пайдаланамыз: ол үшін сол қолдың төрт саусағын жаза ұстап, оларды оң зарядталған бөлшектің жылдамдық векторының бағытымен бағыттап, ал магнит индукциясы векторы алақанға енетіндей етіп орналастырсақ, сонда керіп ұстаған бас бармақ бөлшекке әсер ететін күштің бағытын көрсетеді. Егер зарядталған бөлшек электрон болса, онда қолдың төрт саусағын бөлшек жылдамдығының векторына қарсы бағыттау керек, өйткені токтың бағыты электрондардың орын ауыстыру бағытына қарсы болады.
Бұл айтылғандар күштің өpic индукциясының векторына да, сондай-ақ жылдамдық векторына да перпендикуляр екендігін көрсетеді (43 а-сурет). Ал егер күш жылдамдық векторына перпендикуляр болса, онда жұмыс нольге тең де, кинетикалык энергия өзгермейді, демек, жылдамдық нольге тең. Сонымен бірге, егер денеге жылдамдық векторына перпендикуляр бір, тек бір ғана күш әсер етсе, онда ол центрге тартқыш күш болатыны бізге механикадан белгілі. Ол мынаған тең:
F=mvR (1.10)

1.1.2 Магнит өрісінде зарядталған бөлшектің қозғалысы.
Магнит өрісі. Электр зарядтары қоршаған ортада электр өрісі пайда болатыны сияқты токтар мен тұрақты магниттермен қоршаған ортада күш өрісі - магнит өрісі пайда болады.
Айналдырушы күш моменті. . Бұл магнит индукциясы векторы магнит өрісінің сандық мәнін көрсетеді, - тоғы бар рамканың магнит моменті. бағыты оң нормальдың бағытымен сәйкес келеді. Сонымен
(2.1)
1-сурет - магнит өрісінің сипаттамасы және магнит индукция векторы.
Француз оқымыстылары Ж.Био, Ф.Савар тұрақты ток магнит өрістерін зерттей алған ғылыми нәтижелерін математика тұрғысынан тұжырымдап заң түріне келтірген француз математигі мен физигі Лаплас болды.
(2.2)
Мұнда r - -бөлігінен өрістің А нүктесіне жүргізілген радиус-вектор. - өткізгіштің кішкене бөлігі.
(2.3)
(2.4)

2-сурет 3-сурет
Түзу токтың магнит өрісі.Ұзындығы шексіз жіңішке түзу өткізгіштен ток өтіп жатсын (3-сурет).
Өткізгіш өсінен R қашықтықтағы А нүктесіндегі токтың барлық бөліктерінен бағыты бірдей ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.