Магниттік диполь

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Ғылым және Білім министрлігі

Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті

Реферат

Тақырыбы: Магнит дипольдің өрісі. Біртекті және біртексіз ортадағы магнит диполі

Дайындаған: Күздеубай А. А.

Оқу тобы: ФЕК-202

Қабылдаған: Рысмаганбетова С. К.

Мазмұны :

1. Диполь.

2. Жүйенің дипольдік моменті.

3. Магниттік диполь.

4. Магниттік дипольдердің өзара әрекеттесуі.

Диполь

Диполь дегеніміз - өрісті неғұрлым күрделі зарядтау жүйелерін құратын етіп сипаттауға қызмет ететін, сондай-ақ сыртқы жүйенің осындай жүйелерге әсерін сипаттайтын тәсіл. Әдетте диполь өрісіне сілтеме жасайтын дипольдік тәсіл, заряд көзінің заряд көзінің орнын сипаттайтын өріс потенциалдарын радиус векторы бойымен қатарға бөлуге негізделген.

Және де диполь - бір-бірінен қашықтықта орналасқан, өлшемі бірдей, бірақ белгісі бойынша екі электр зарядының жүйесі.

Диполь (электродинамика) — Википедия

Алынған функциялар өрісті тиімді сипаттайды, егер:

1. өрісті жасайтын немесе сәулелендіретін жүйенің өлшемдері (зарядтары бар аймақ) қарастырылып отырған қашықтыққа қарағанда аз, сондықтан жүйенің сипаттамалық өлшемінің радиус векторының ұзындығына қатынасы аз болады және тек потенциалдардың қатардағы кеңеюінің бірінші шарттарын қарастырудың мәні бар

2. кеңеюдегі бірінші реттің мерзімі 0-ге тең емес, әйтпесе неғұрлым көп полярлықтың жуықтауын қолдану керек;

3. теңдеулерде потенциалдық градиенттер бірінші реттен жоғары емес деп саналады.

Дипольдің типтік және стандартты мысалы - шамасы бойынша тең және таңбасы бойынша қарама-қарсы екі бақылаулар, бір-бірінен бақылау нүктесіне дейінгі қашықтықпен салыстырғанда өте аз қашықтықта орналасқан. Мұндай жүйенің өрісі зарядтардың арасындағы қашықтық нөлге ұмтылған кезде дипольдің жуықтауымен толығымен сипатталады, ал заряд шамасының көбейтіндісін олардың арасындағы қашықтық - тұрақтыға (немесе ақырлы шекке ұмтылу; бұл тұрақты немесе осы шек осындай жүйенің дипольдік моменті болады) құрайды.

Атом ядросының 1 диамтері 10 ^ -15 м шамалас болатындығын білеміз (8, 18 - сурет) . Атомның электрондық бұлтының ә радиусы жуықпен 10 ^ -10 м. Ядро мен электрондық бұлттың өлшемін салыстырып, атомның ядросын бұлттың ортасында орналасқан нүкте деп алуға болатынын көреміз, Сыртқы электр өрісі жоқ кезде оң және теріс зарядтардың орталығы сәйкес келеді (8, 18, а -сурет) . Егер осы атом кернеулігі {\displaystyle {\vec {E}}} электр өрісіне түссе, онда бұлт {\displaystyle {\vec {E}}} өрістің бағытына қарсы бағытта ядроға қатысты қайсыбір L қашықтықта ығысады (8, 18 ә-сурет) . Бұлттың барлық теріс зарядын оның орталығынде жинақталған деп, ал электр өрісіндегі тұтас атомды шамалары жағынан өзара тең, ал таңбалары қарама - қарсы екі {\displaystyle q=Ze} зарядтың жүйесі деп қарастыруға болады, олар бір-бірінен L қашықтықта орналасқан (8, 19 сурет) . Мұндай жүйені Диполь деп атайды. Демек, атом сыртқы электр өріске тап боллған кезде ол электрлік дипольге айналады, ал диполь диэлектриктегі сыртқы электр өрісін әлсірететін өзінің меншікті электр өрісін тудырады. {\displaystyle p=Lq} көбейтіндісі дипольдің электрлік моменті деп аталады. Электрлің момент {\displaystyle P} - дегеніміз - L бойымен теріс зарядтан оң зарядқа қарай бағытталған вектор (8, 19 сурет), оның модулі {\displaystyle P=Lq} көбейтіндісімен анықталады.

Жүйенің дипольдік моменті

Электрлік диполь - абсолюттік мәні оң және теріс электр зарядтарынан тұратын және тең болатын идеалданған электрлік бейтарап жүйе.

Диполь моменті (немесе электр диполь моменті) - вектор; оның бағыты негативтен оңға қарай.

Оның шамасы (және бағыты) кеңістіктің әр нүктесінде екі нүктелік заряд өрістерінің суперпозициясымен анықталады:

Косинус астында диполь моменті мен өрісті есептейтін кеңістіктегі нүктеге бағыт арасындағы бұрыш орналасқан. Формула дипольдің r өлшемдерінен үлкен қашықтықта жұмыс істейді. Диполь өрісі қашықтыққа байланысты нүктелік заряд өрісіне қарағанда жылдамдықтың жылдамдығы төмендейді.

Басқаша айтқанда, электр диполі дегеніміз - бір-бірінен біраз қашықтықта орналасқан абсолюттік мәніне тең екі қарама-қарсы нүктелік зарядтардың жиынтығы.

Дипольдік потенциал формула бойынша анықталады:

Дипольден алыс, оның электр өрісінің күші қашықтыққа қарай 1 / R3-ке кемиді, яғни нүктелік заряд өрісіне қарағанда (~ 1 / R2) азаяды. Өріс кернеулігі Е диполь осі бойымен және перпендикуляр бағытта компоненттер р-ге пропорционалды және Гаусс бірліктер жүйесінде тең:

Мұндағы θ - диполь өрісі өлшенетін кеңістіктегі нүктенің p мен радиус векторы арасындағы бұрыш; жалпы күш

Сыртқы электр өрісінің дипольге әсер етуі де р-ға пропорционалды. Біртектес сыртқы және электр өрісі Е момент жасайды = M E p sin sinα (α - Е мен р арасындағы бұрыш), оның дипольдік моменті өріс бойына бағытталатын етіп айналдыруға ұмтылады.

Электр өрісіндегі дипольдің потенциалдық энергиясы - (E, p) .

Біртекті емес электр өрісінде моменттен басқа, дипольді күштірек өріс аймағына тарту күші әсер етеді.

Кез келген электрлік бейтарап жүйені моментпен электр диполь деп санауға болады

Вектордың абсолюттік мәні бойынша теріс зарядтан оңға дейін жүргізілген диполь моменті деп аталады

Сыртқы электр өрісінде электр диполасына күштер моменті әсер етеді, ол оны айналдыруға ұмтылады, диполь моменті өріс бағыты бойынша бұрылады.

Электр дипольінің (тұрақты) электр өрісіндегі потенциалдық энергиясы мынада. (Біртекті емес өріс жағдайында бұл диполь моментіне - оның шамасы мен бағытына ғана емес, дипольдің орнына, орналасу нүктесіне тәуелділікті білдіреді) .

Бейтарап емес жүйенің электростатикалық өрісі үшін дипольді жуықтау

Электрлік емес бейтарап жүйені электрлік бейтарап жүйенің қосындысы (суперпозиция) және нүктелік заряд ретінде айқын көрсетуге болады. Ол үшін жүйенің ішіне бір жерде оның толық зарядына қарама-қарсы нүктелік зарядты орналастыру жеткілікті, ал сол сәтте оның толық зарядына тең басқа нүктелік зарядты орналастыру керек. Содан кейін бірінші зарядты жүйенің қалған бөлігімен бірге қарастырыңыз (оның дипольдік моменті анықталған дипольдік моментке тең болады, егер ол координаталардың бастамасы ретінде қосылған нүктелік зарядтың позициясы алынса, онда өрнекпен есептеледі) . Екінші нүктелік заряд Кулон өрісін береді.

Магниттік диполь

Магниттік диполь дегеніміз - ток бар кішігірім жалпақ катушка; катушка өлшемдері әлдеқайда аз оның магнит өрісі байқалатын қашықтық.

Магниттік диполь электр диполының аналогы болып шығады: енді сіз мұны көресіз циклдің магнит өрісін немесе сыртқы магнит өрісінің әсерін сипаттайтын формулалар электр өрісі үшін сәйкес формулалармен бірдей формада болады диполь немесе дипольге сыртқы электр өрісінің әрекеті (диполь моментін ауыстырумен) магниттік сәтте, ал электр өрісі - магниттік) .

Магниттік диполь - бұл электрліктің аналогы, оны екі «магниттік зарядтардың» жүйесі ретінде елестетуге болады (бұл аналогия шартты болып табылады, өйткені қазіргі электродинамика тұрғысынан магниттік зарядтар жоқ) . Магниттік дипольдің үлгісі ретінде біз аз (диполь тудыратын магнит өрісі зерттелген қашықтықпен салыстырғанда) ток өтетін аймақтың тегіс жабық өткізгіш жақтауын қарастыра аламыз. Бұл жағдайда дипольдің магниттік моменті (CGSM жүйесінде) мән деп аталады

, мұндағы n - рамкадағы ток сағат тіліне қарсы ағатын бағыт бойынша кадр жазықтығына перпендикуляр бағытталған бірлік вектор, I - ток күші, S - кадрдың ауданы.