Ампер күші

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

Реферат

«Ампер күші. Лоренц күші»

Орындаған:

Қабылдаған:

Қарағанды

2018-2019 оқу жылы

Жоспар:

Кіріспе
Негізгі бөлімМагнит өрісіАмпер күшіЛоренц күші
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Әрқайсымыздың магниттің кейбір қашықтықта тұрған темір нәрселерді өзіне тартатын қасиеті бар екені бар екені белгілі. Осы қасиет ертеде ашылған. Магниттің тарту қасиеті электрленген денелердің тарту қасиетін еске түсіреді. Сондықтан оларды біразға дейін шатастырған.

Осы екі қасиеттің бірдей еместігін ағылшын оқымыстысы У. Гильберт дәлелдеген. Магниттің темір нәрселерді тарту қасиетін алдын ала «дайындаудың» керегі жоқ. Және бұл қасиет уақыт өтуімен жоғалмайды, ал ол қыздырғанда, электрленген денелердегідей жоғалып кетпейді. Электр зарядының екі түрі болса (оң және теріс), ал магниттік теріс полюсі оң полюсін ажыратып алуға болмайды.

1820 ж. дат физигі Х. Эрстед (1771-1851) тәжірибе жүзінде магнит тілінің электр тогының әрекетінен бұрылатынын көрсетті. Яғни, Эрстед тогы бар өткізгіштің айналасында магнит барын анықтады.

Француз физигі А. М. Ампер (1775-1836) кез келген дененің магниттік қасиеті оның ішіндегі тұйық электр тогымен анықталатынын дәлелдеді. Ампердің айтуы бойынша, Жер магнетизмі де оның ішіндегі дөңгелек токтардан пайда болады. Токтардың өзара әрекеттесуі магниттік өзара әрекеттесуі екенін классикалық тәжірибелер жүргізіп, дәлелдеді. Электр токтары бір-бірімен өздерінің магниттік өзара әрекеттесуі екенін классикалық тәжірибе жүргізіп, дәлелдеді. Электр токтары бір-бірімен өздерінің магниттік өрістері арқылы әрекеттеседі.

Электр мен магнетизмнің байланысын дәлелдейтін Эрстед пен Ампер тәжірибелері ағылшынның жас физигі Фарадейдің электр магнтизмге деген терең қызығушылығын туғызды. Ол «магнетизмді электрге айналдыруды» мақсат етті және электромагниттік индукция құбылысын ашты. Фарадейдің математик болмағанын атап кету керек. Оның ғалым жұмыстарының барлығы эксперименттпен байланысты. Математикалық аппараттармен қиындатылмаған Фарадей еңбектерінде физикалық құбылыстардың мазмұны, оның механизмі айқын баяндалған.

Фарадейдің ісін жалғастырушы - ағылшын физигі Д. К. Максвелл. Фарадейден Максвеллдің айырмашылығы - ол өз дәуірінде ірі теоретик. Максвелл математикалық аппараттың көмегімен электр және магнетизм туралы ілімді небәрі сегіз теңдеуге «жинақтады». Бірыңғай электромагниттік өріс теориясын құрды. Электромагнтиик өрістің кеңістікте жарық жылдамдығына тең жылдамдықпен тарайтын электромагниттік толқын екенін дәлелдеді.

Негізгі бөлім

Магнит өрісі

Магнит өрісін жүйелі түрде зерттеу 1820 жылы Эрстедтің тәжірибелерінен басталады. Тогы бар тұзу өткізгіштің жанына орналасқан магнит тілі белгілі бір қалыпта орналасады екен (10. 1-сурет) .

А. М. Ампер бойынан ток өткен өткізгіштердің өзара әрекетін зерттеді. Өткіщгіштер бойымен бір бағытта ток өткенде олардың тартылатынын, ал қарама-қарсы бағытта тебілетінін байқады (10. 2-сурет) .

Кейін тогы бар өткізгіштің жанында тек қана магниттің тілі емес, сонымен қатар бойынан ток өтетін рамка (10. 3-сурет) да бұрылатынын анықтады. Тәжірибелер көрсеткендей, тогы бар өткізгіштердің маңайындағы кеңістіктің сол өткізгіштердің бойында ток жоқ кезінде кеңістіктен айырмашылығы бар болып шықты. Өткізгіштердің бойында: ток болса, онда олардың маңайындағы кеңістікте басқа токтарға әрекет ететін күш пайда болады. Бұл күштің пайда болуы тогы бар өткіщгіштердің маңайында материяның ерекше түрі - күштік өрістің бар екенін дәлелдейді. Берілген жағдайда, ол өріс - магниттік. Сонымен қатар үлкен өлшемді денелердің айналысында гравитациялық, ал зарядталған денелердің маңайында электр өрісінің болатыны белгілі.

Магнит өрісінің күш сызықтарының бағытын анықтау үшін қосалқы ережелер - мнемоникалық әдістер пайдаланылады.

Бұрандаережесі. 2. Сол қол ережесі. Бұранда ережесі (оң бұранда ережесі) магнит өрісінің күш сызықтарының бағытын анықтауға қолданылса (10. 5-сурет), сол қол ережесімагнит өрісі тарапынан өкізгішке әрекет ететін күш бағытын (Ампер күші) анықтауға қолданылады.

Бұранда ережесі бойынша, егер бұранданың штопорын ток бағыттымен бағыттаса, онда оның сабының бағыты магнит өрісі күш сызықтарының бағытын береді.

Сол қол ережесіне сәйкес, сол қолдың алақанына магнит өрісінің күш сызықтары енетіндей етіп және төрт саусақты ток бағытымен бағыттасақ, она 90 градус бұрышпен тұрған бас бармақ Ампер (немесе Лоренц) күшінің бағытын көрсетеді.

Магнит күші сызықтарының түрліше конфигурацияларын зерттеу француз ғалымы Амперге тұрақты жолақ магниттердегі магнит өрісін оның ішіндегі дөңгелек микротоктар тудырады деген гипотезаны ұсынуға мүмкіндік берді (10. 10-сурет) . Гипотезаның дұрыстығы дәлелденді. Ядроны айнала қозғалып жүрген электрондар микротоктардың рөлін атқарады.

col hol zange Белгілі француз физигі А. М. Ампер токтардың өзара әрекетін зерттей отырып, магнит өрісінің тоққа белгілі бір күшпен (бұл күш кейін Ампер күші деп аталып кетті) әрекет ететінін көрсететін бірнеше тәжірибелер қойды. Сол тәжірибелердің бірін қарастырайық (10. 11-сурет) . Таға тәрізді магнит полюстерінің арасына бойынан ток өтетін өткізгіш орналастырылған. Ампер ток күшін, өткізгіштің белсенді бөлігінің ∆l ұзындығын (яғни, оның магнит өрісінде тұрған бөлігі), магнит өрісі бағыты мен тогы бар өткізгіш арасындағы альфа бұрышын және магнит өрісінің шамасын өзгерте отырып тәжірибелерді қайталағанда, ол күштің

10. 3 - F _A = BI∆l * sinα

теңдігімен анықталатынын тапты.

(10. 3) -тен α =90° ( sin 90° = 1) кезінде Ампер күшінің ең үлкен мәнге ие болатынын көріп отырамыз, яғни өткізгіш магнит өрісіне перпендикуляр, сонда

10. 4 - F _max = BI∆l

Заң тағайындалғаннан кейін магнит өрісін сипаттайтын шама енгізіліп, оны магнит өрісінің индукция векторы деп атады. Ол

$\mathbf{B}\mathbf{=}\frac{\mathbf{F\max}}{\mathbf{I\mathrm{\Delta}l}}$

Формуласымен анықталады. Осы формуладан магнит өрісі бар кеңістіктің әрбір нүктесін осы магнит өрісі бірлік ұзындықтағы тогы бар өткізгішке қандай күшпен әрекет ететін көрсететін B векторлық физикалық шамамен сипаттауға болатынын көреміз . Магнит өрісінің индукция векторы тесламен (Тл) өлшенеді.

$\mathbf{1\ Тл}\mathbf{= 1}\frac{\mathbf{H}}{\mathbf{\ А\ м}}$

Бұл өлшем бірлік серб физигі Н. Тесланың (1856-1943) құрметіне берілген.

Ампер заңының көмегімен екі параллель , шексіз ұзын тура токтардың әсерлесу күшін анықтауға болады .

Екі токтың dl элементар бөлігіне әсер ететін күштер df ₁ = df ₂

Лоренц күші

Анықтама бойынша, электр тогы дегеніміз - зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы. Магнит өрісінде орналасқан тогы бар өткізгішке әрекет ететін Ампер күші $\left F_{A} \right = \mathbf{BI\mathrm{\Delta}l\ *\ sin\alpha}$ .

Индукциясы B магнит өрісінде ὐ жылдамдықпен қозғалатын зарядқа белгілі бір бағытта күш әсер етеді. Бұл әсер Лоренц күші деп аталады. Бұл күш зарядқа q , жылдамдыққа ὐ және индукция векторы B шамаларына тәуелді болады, оның бағыты ὐ және B вектролары арқылы анықталады.

$\mathbf{F}_{\mathbf{в}}\mathbf{=}\mathbf{q}\left\lbrack \mathbf{ὐ\ }\mathbf{, \ B} \right\rbrack$

Лоренц күшінің модулі $\mathbf{ }$ $\mathbf{F}_{\mathbf{е}}\mathbf{=}\mathbf{q}\mathbf{ὐB\ }\mathbf{sin\alpha}$

Егер зарядталған бөлшек тыныштық қалыпта (ν =0) болса, онда оған магнит өрісі тарапынан ешқандай күш әсер етпейді. Магнит өрісі тек қана қозғалатын зарядтарға әсер етеді.

Лоренц күшінің бағыты сол қол ережесі бойынша анықталады (ток пен оң заряд бағыты бірдей деп есептегенде) . Зарядтың шамасы теріс болса, Лоренц күші басбармаққа қарама-қарсы бағытталған болады.

Зарядталған бөлшектің жылдамдығы индукция веторына перпендикуляр болса, Лоренц күші бөлшектің траекториясына нормаль бағытталады да центрге тартқыш үдеу пайда болады, бөлшек шеңбер бойлап қозғалады. Траекторияның радиусы бұл күштердің теңдігімен анықталады:

Бөлшектің шеңбер бойымен қозғалысындағы айналу периоды:

демек, айналу периоды жылдамдыққа тәуелсіз (v << c үшін), тек қана магнит индукциясы мен меншікті зарядқа кері байланысты.

Егер электр мен магнит өрістері бір мезетте болса, зарядталған бөлшекке әсер ететін Лоренц күші былай болады:

Электр токтары арасындағы өзара әрекет ететін магнит өрісі арқылы жүзеге асады. Магнит өрісінің негізгі сипаттамасы магнит өрісінің индукция векторы B болып табылады.

Магнит өрісі индукция векторының бағыты ретінде магнит өрісінің еркін бағдарланатын тогы бар рамкаға түсіріген нормальдың бағыты алынады. Нормаль мен магнит өрісіндегі магнит тілінің бағыты сәйкес келеді.

Магнит индукция векторының модулі магнит өрісі тарапынан тогы бар өткізгіштің бөлігіне әрекет ететін ең үлкен күш шамасының осы бөліктің ұзындығы мен ток күшінің көбейтіндісіне қатынасымен немесе Ампер күшінің моментінің магнит моментіне қатынасымен анықталады, яғни

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.