Заттағы электромагнит өрісі

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Заттағы электромагнит өрісі.

§1. Заттағы электромагнит өрісінің классикалық

теориядағы бастапқы күш.

Алдындағы тақырыптарды электромагнит өрісінің вакумын қарастырғанбыз. Зарядтар көп тоқтар, электромагнит өрісін алу электродинамикаларын көбеюіне кіріп кейбір абстрастик зарядтардың тығыздығы және токтар қарастырылады. Электр зарядының затпен байланысын қарастырылмаған. Енді электромагнит өрісі затпен байланыстылығын және түсініктемесін қарастырамыз.

Жай модельдерге мысал келтірейік. Кишілермен байланыстырады және қалыптастырады.

Зат атом мен молекуладан құралады. Оның электромагниттік қасиеттері теріс зарядталған және оң зарядталған ядромен электрондардан қалыптасады, вакумда орын алуы, заттағы зарядтар дискретті орналасқан.
Заттағы зарядтың микроскопиялық бөлшегін мынамен белгілеймізqn. Егер заттағы электронның бөлшегі электрон болса, ондаqn=eболады, мұндағы, е-электрон заряды болып келеді. Егер қарастырған заттағы бөлшек атом ядросы болса, ондаqn=/e/zболады, мұндағы z-атомның нөмері ядродағы пратон саны. Дирактыңб-функциясын қарастырсақ тығыздылығындағы системасы диск ретте болса, Рмкелесі түрде (В. 1. 16)

Р _м = /1. 1/

Егер q _n заряд v _n жылдамдықпен қозғалса, онда ток тығыздығы j _m мұндағы системаның дискрет тік зарядын мына формуламен қарастырамыз. (В. 1. 18)

J _m = Р _м = /1. 2/

P _м зарядтың тығыздығы мен J _м ток тығыздығын айырмашылығы 0-ге тең. Ол тек зарядталған. Бөлшектің кеңістікте орналасқанда ғана 0-ге тең болады.

Суммерлі зарядтың алу үшін немесе сумерлық токтың тығыздығын алу үшін заттың кеңістіктегі v интегриттелгені жеткілікті 1 және 2 мына көлем бойынша анықтаймыз.

⌡Р _м q _n ↓

⌡J _м dv q _n v _n ↓ v _n /1. 4/

Заттағы микроскопиялық зарядтың тығыздығы мен заттағы токтың көбейтіндісінің үздіксіздігі мынаған тең.

div j _м + /1. 5/

2. Заттағы зарядтардың барлық микрокопикалық электромагниттік өрісі Е _м және индукция В _м қысымы Е _м болады. Затта басқа өріс болмайды Микроскопиялық өріс Е _м және В _м Максвилдің вакумдегі көбейтіндісін бағынады.

div E _м = 4ПР _м /1. 6. /

rot E _м =-1/c В _м / /1. 7. /

div В _м =0 /1. 8. /

rot В _м =1/с Е _м / / с j _м /1. 9. /

Осы Макевилдің көбейтіндісі микроскопиялық өріс Е _м және В _м Макевелдің микроскопиясы деп атайтын басылым бойынша электромагнит өрісінің көбейтіндісіне қарастырады кез-келген деңгейде заттың құрылуының деңгейіне енеді.

Соның ішінде атомның ішіне кіреді. Зарядтардың байланысы өріспен байланыста болады. Е _м және В _м .

3. ∫ күші, микроскопиялық зарядтың q _n қатынасын, тізбек жағынан Е _м және В _м Лоренц күші болады.

∫ _n =q _n E _м +q _n /c /1. 10. /

4. Қозғалыс ішіндегі микроскопиялық заряды механика заңына бағынады классикалық немесе реаливистік.

/1. 11. / m _n dv _n /dt= ∫ _n немесе m _n *d/dt*

Система көбейтінді теңістік /5/-/11/ Макевил Лоренц микроскопиялық өрісті көбейтіндісіне қарастырады. Тұйық системасының көбейтіндісі /1/-/2/, /5/-/11/ болады, барлығын есептеп осының арқасында өрісті табуға болатын еді Е _м және В _м немесе барлық заттың бөлшегіндегі жылдамдығы v _n .

5. Әр заттың қозғалуы мен мәнін табу үшін олар қажет емес, бұд мүмкін емес себебі. 1см ² заттағы қатты зат 10 ²³ бөлшек болады және барлық бөлшектің қозғалысын аңғару мүмкін емес. Бірақ басқа түсініктеме бар, ол бұны жоққа шығарады ол орташа көлемдермен жұмыс істейді осымен жұмыс істейміз.

Қарастырылған макроскопиялық электро магнит өрісі Е _м және В _м орташа кеңістік бойынша және микроскопиялық уақыттың өрісі Е _м және В _м бойынша қарастырылады.

§2. Макевил -Лоренцтің микроскопиялық көбейтіндісі.

Заттағы зарядталған бөлшектердің сызықтық көлемі ара-қашықтықтағы аралары мен байланыста. Атомның келесі және заттағы молекулалалары l ₀ 10 ^-8 cм

Бірдей бағаласақ болады. Ядроның көлемі 10 ^-12 см құрайды.

Ол /Е _м / тізімнің көбеюін қарастырадыатомның сырты 0-ге тең, себебі, суммералы зарядтың атомы 0-ге тең және барлық электрон зарядтағы атомдардың ядросын бейнелейді. Сондықтан заттағы нүктелердің нүктеге дейін, бөлшектердің ара-қашықтығынан кездесіп микроскопиялық өрістің серпімдісіне қатты болады.

Нүкте толқындарының ескіруі 10 ⁴ в/см қатты таң қалдырады. Егер қысым тегін ескерсек, онда қолға тиімді зертханада мына көлемді байқаймыз. 10 ⁴ в/см-10 ⁴ в/см. Ал кванттық генераторды 10 ⁸ в/см-10 ⁹ в/см. Деп жоғары болады. Барлығына байланысты, қысым өрісінің өлшемі. Қолданбалы зарядтың микроскопиялық көлемі 10 ^-4 см болады. Сондықтан кез-келген өлшемдерде біз көрінген затта қажетсіз тек аламыз. Ал кейбір көлемдерде, атомы бар, болады. Сол жағдайда микроскопиялық өріс құрамының эксперименті кеңістектегі әр затты практикалық мәні керек болмайды, жұмыста керекті немесе орташа мән болады. Микроскопиялық өріс мәнін айтып кетуіміз тиіс, оның қолданымы зарядтың орташа мәнінің көлемі. Осында мәнде микроскопиялық немесе орташа көлемнің өрісі деп аталады.

Көлемнің орташасы V микроскопиялық көлеммен аз болады, бірақ е салыстырғанда үлкен болады. Егер көлемнің ішінде атом көп болсын десеңіз физикалық орташа мәнін көлем деп айтады.

Осында кеміту заттың дискреттен сіздендіруге ұшырайды. Зат бір қалыпты жүйеге келеді.

Біз білуіміз қажет. Микроскопиялық өріс өте тез уақытта өзгереді. Ол микроскопиялық өріс электромагниттегі болып келеді. Микро өмірде электростатикалық және бір қалыпты магнит өрісі болмайды. Сол себепті, микроскопиямыз өзгеру және өрістің теңдеуіжәне қайта қалпына (келді) келуге болмайды. Сол себепті микроскопиялық өріс кеміп және уақытпен өзгеруі қажет.

Егер физикалық кіші көлемде шексіздік көлемі V жәнге уақыт аралығы t болса, онда микроскопиялық мәнінің кейбір үлкендігі G _м (r, t) микроскопиялық мәнінен G _м (r, t) сол үлкендіктей болады.

G=(G _м ) = G _м (r+r, t+t) d vdt /2. 1. /

… белгісі кішкентай деп беріледі.

Физикалық шексіздік кішілер V және t әдеттегідей үлкен айырмашылықта қалыпты ұлғаю шегі алынатын орташа көлемі G өзгермейді.

Сызықты операцияның орташалығын қолданып интегралдау және координат пен уақытты дифференциалдағанда мынаны аламыз.

<div G _м >= div<G _м >, <rot G _м > rot <G _м >

< >= /2. 2. /

Теңестіруді кемітіп /1. 5. / үздіксіз теңдеуді орташа тығыздық зарядын және орташа тығыздықтың нүктесін <j _м > теңестіреміз.

div <j _м >+ =0

Теңдеудің кемітуін шығарамыз. /1. 6. /-/1. 9/

div <E _м > = 4П /2. 4/

rot <E _м > = - <В _м > /2. 5. /

div <В _м >=0 /2. 6. /

rot<В _м >= <E _м >+ <jм> /2. 7. /

біз орташа микроскопиялық өрісті қайтарамыз <E _м > және микроскопиялық өріспен Е және В тағы басқа.

Е=<E _м > және В=

Сондықтан өрістегі теңесуінде зат /4/-/7/ келесі түрде көрсетіледі.

div E = 4 G /2. 8. /

rot E = - /2. 9. /

Осы теңдеулер орташа микроскопиялық формалардың Макевелл теңдеуін көрсетеді. Макавелл теңдеуінің микроскопиялық жолмен алынады.

$3. Бос және байланысты зарядтар .

Микроскопиялық өрісті табуда Е және В теңдеуден /2. 8. / -/2. 11/ көлемді кемітуді білу қажет. және <j _м >. Микроскопиялық көз қараспен қарағанда өмірде өмір сүретін мұндағы j -бос зарядтағы ток тығыздығы ал j _in -атоммен молекулаларының зарядының ток тығыздығымен байланысы.

Бос зарядтардың байланысты айырмашылығын заряд деп алу керек. Заттағы ядро мен молекулалардың байланысы жоғалады. Олар қозғалмалысымен айырылады. Олар атом мен молекулалардың арасына микроскопиялық аралықпен оңай енеді. Бос зарядтарды мысалға келтіреміз -олар провод ішіндегі электрондар вакумда газды немесе ион сұйықтығында, газда вакумде болады. Байланыста зарядтар тек микроскопиялық шектегі ғана қозғалады, атом шегінде молекула немесе салмақтылық күйіне ғана болады. Осы зарядталған бөлшек электрон және тағы басқа байланыста болады.

Заттар тек құрамына бір -бірімен байланысты зарядтарды диэлектрик деп атайды. Егер дененің құрамымен ортасына жай және бос зарядтар кірсе, онда олар жетекшімен немесе ренелеушімен байланысты.

Бос зарядтар қарастырылған затқа қатынасында олар сыртқы, извинге келген, ортасындағысына келсе олар затқа енеді.

Олардың айырмашылығы, зарядтар әр қашан ішінде болады. Осы мәнде диэлектрикті, зарядтың извинеге енгізсе, онда ол бос болып ауыса алмайды.

Қарастырылған микроскопиялық өрісті ортаға салады. Осылай зарядтар бір-бірімен байланысты. Теңдеуде /2. 8. / -/2. 11/ өріс Е және В өрістің айырмасы болып келеді.

Олар бос және бірегей ашалды зарядтар

=+ /3. 3. /

<J _м >=<j>+<j _in > /3. 4. /

Кез келген затта атом мен молекуланың үлкен болады. Орташада, олар мықты күйде және теріс зарядта байланыстайды. Зат түгелінде электронейтралды. Егер керекті және сыртық өріс болмаса, онда орташа микрозарядтардың мәні 0-ге тең, себебі көлемге байланысты.

=0 =0 <J>=0 <J _in > =0 онда =0 және <J _м > =0

Ол заттағы сыртқы күйі мен макроскопиялық электромагниттік өрісінің заряд тудыратының жоққа шығарады.

P 0 және J 0

Олар макроскопиялық электромагниті өрісін және кеңістік аралында жоқ болатын затты тудырады. Осы өріс Макавилл теңдеуін көрсетеді. Вакумге керегін . Осында электромагнит өрісі бар сапа затты тудырады.

Жетекшіде микроскопиялық ток пайда болады, ал бос зарядтар арасында микроскопиялық ток пайда болады, ал бос зарядтар арасында микроскопиялық заряд, бөлек жерде 0-ден айырмашылығы туады. Диэлектрике сыртқы өріс ығылу зарядын тудырады, ал 0-ден ерекше және бір-бірімен байланысты заряд Р _in және ток J _in әкеледі.

Барлығын есептеп әкелгенде пласстикалық электромагнитті қарастырғанда қатынастар мен өрістер стабильді күйде болады. Өрістің араласуында өзгермейді. Ол жеке сақталатын және бос байланысты, зарядтар бір-бірімен байланысты.

div j + p=0

div<jin>+ =0

/5/-пен /6/-ны қойып /2. 11/-ді аламыз.

divE=4Пp+4П<р _in >

rotE= -

div B=0

rotE= +

Осы система орташаланған магнит өрісін көрсетеді, ал бір-бірімен байланысты және келтірілген бос зарядтарды тудырады.

Сонымен теорияның ескілеуімен байланысты өріс ортада қолданылады. Макевели теңдеуі 2 параметрге байланысты және <j _in > болады. Олар түсінуімен анықталады электромагниттік өсіне және ортасына өріс әкеледі. Көлем есептерінде және <j _in > бөлшекті квантты механикалық анықтау және суреттерді қолданылады ортаның байланыстылығымен және микроскопиялық заттағы модульдерді тұрақтылығы қолданылар нәтижесінде өрістің универсальді қорегі қоршаған ортаға жоғалады. Сол себепті есеп екеттеп шығып және электродинамиканың қажеттерін жоғалтады. Осы себептерден практикалық теңдеу қолданылмайды. /9/-/12/ бірақ фенамекологиялық электродинамикалық ортаны құруға болады мынаны шығарып және <j _in > микроскопия арқылы экспериментте өлшейміз. Сонымен қатар ортақ белгілерді қолданбай-ақ кванттық теорияны табамыз.

Бұл Макавелл теориясымен басқа /9/-/12/ теңдеуді қосамыз. Оларды және <j _in > қосатын өріс характеристикасымен және заттың характеристика еді. Бірақ бұл оңай амал емес. Сол үшін бүкіл тізбекті қоямыз. Олар қатар мәніне байланысты.

§ 4 Қоршаған ортадағы электириттік поляризация.

Көбейту теңдеуінен басқа /3. 9/-/3. 12/ тығыздықты бірінен орташалайды. Зарядпен байланысты сыртқы өріспен пайда болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.