Тік сызықты өткізгіштің магниттік өрісінің күш сызықтары - сымды қармап тұрған концентрлік шеңбер

Сабақтың тақырыбы: Іс-тәжірибе: магнит өрісі және электромагниттің пайда болуы.
Топтар
Тр 9-202

Сабақ өтетін күн
22.04.2021

САБАҚ БАРЫСЫ
І Ұйымдастыру бөлімі:
А) <<Топтық>> ашылған чатқа кіру;
Б) Чатқа оқытушы өзінің пәнін кесте бойынша жариялау;
В) Оқушылардың чатқа қосылғанын тексеру, қадағалау;
Г) Өтетін сабақтың тақырыбын чатқа жазу;
ІІ Үй тапсырмасын тексеру
А) Өткен тақырып бойынша үй тапсырмасын сұрау;
Б) Орындалған үй тапсырмаларын чат арқылы электронды қабылдау
В) Студенттерге үй тапсырмасынан сұрақтар қою;
1. Магниттік өрісі дегеніміз не?
2. Магниттік өрісі электр өрісінен тәуелсіз бола ала ма?
3. Магниттік күш желілерінің бағыттары қандай ережемен анықталады?
4. Тік сызықты өткізгіштің магниттік өрісінің күш сызықтары қандай болатынын білесіз бе?
Г) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
ІІІ Жаңа оқу материалын баяндау (Электронды түрде: мәтін, сурет, видео)
Электр зарядын қоршаған ортада электростатикалық өріс болатыны сияқты токтарды қоршаған ортада магнит өрісі болады. Магнит өрісі осы өріске әкелінген тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Ток айналасында магнит өрісі болатынын бірінші рет 1820 жылы дат физигі Эрстед тәжірибе жүзінде ашқан. Ол тогы бар өткізгіш маңында магнит стрелкасын қойсақ, стрелканың ток бағытына қарай бұрылатынын байқаған. Магнит өрісін зерттеу үшін тогы бар жазық тұйықталған контур қолданылады. Рамка арқылы ток жүргенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады. Рамканың айналу бағыты арқылы магнит өрісінің бағыты анықталады.
Магнит индукция векторы, контурғы нормаль бірлік вектор, магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайды. Олай болса, магнит индукциясы айналу моментіне пропорционал шама. Магнит өрісі магнит индукциясының күш сызықтарымен кескінделеді. Ол сызықтар тұйық болады және кез келген нүктесі арқылы жүргізілген жанама индукция векторымен бағыттас болады. Магнит индукция векторының бағытын оң бұранда ережесі бойынша да анықтауға болады. Өлшем бірлігі тесла (Тл). Ампердің болжамына қарағанда кез келген денелердің атомдары мен молекулаларының қозғалысынан пайда болатын микротоктар болады. Микротоктар денелер ішінде өзінің магнит өрісін тудырып макротоктардың бағытын өзгертуі мүмкін. Макроток деп өткізгіш бойымен өтіп жататын токты айтады. Сондықтан индукция векторы микротоктар мен макротоктардың біріккен өрісін сипаттайтын векторлық шама. Макротоктар туғызатын магнит өрісі кернеулік векторы деп аталатын шамамен сипатталады. Біртекті ортада (1.3) Мұнда -- магнит тұрақтысы, ортаның магниттік өтімділігі, яғни сыртқы макротоктар магнит өрісінің макротоктарының әсерінен қанша есе өсетіндігін көрсетеді. Француз физиктері Био және Савар тәжірибелер арқылы әртүрлі пішінді тұрақты токтың айналасындағы магнит өрістерін зерттеген. Лаплас сол зерттеулердің нәтижелерін жинақтап кез келген пішіндегі контурдың бөліктеріне жарамды магнит өрісінің қорытқы индукциясын анықтауға болатын заңдылықты ашты. Ол заңдылық бойынша J тогы бар өткізгіштің элементінің өрістің бір С нүктесіндегі магнит индукциясы модулы. Осы өрнек, электромагниттік құбылыстар үшін Био-Савар- Лаплас заңы деп аталады. векторы және құрайтын жазықтыққа перпендикуляр болып, индукция сызықтарына жанама болады, бағыты бұранда ережесі бойынша анықталады. Суперпозиция принципін қолданып, барлық ток элементтерінің магнит индукциясы векторларының қосындыларын интегралдау арқылы анықтауға болады.
Магниттік өріс дегеніміз магниттің әсері осы арқылы басқа денелерге берілетін ерекше заттан өзгеше материяның түрі.
Магниттік өріс қозғалыстағы электр зарядтарының және тұрақты магниттер айналасындағы кеңістікте пайда болады. Ол тек қана қозғалыстағы зарядтарына әсер етеді. Электрмагниттік күштерінің әсерінен қозғалыстағы зарядталған бөлшектер өздерінің бастапқы жолынан өріске перпендикуляр бағытына қарай ауытқиды.
Магниттік және электрлік өрістері ажырағысыз байланыста болады және бірлесіп бірыңғай электрмагниттік өрісін түзеді. Электрлік өрісінің қайсы бір өзгерісі магниттік өрісінің пайда болуына әкеліп соғады. Және керісінше, магниттік өрістің кез келген өзгерісі электрлік өрісінің пайда болуымен сүйемелденеді. Электрмагнитті өрісі жарықтың жылдамдығымен тарайды. Яғни, 300000 км/с.
Тұрақты магниттердің және электрмагниттердің ферромагниттік денелеріне әсер етуі, магниттердің полюстарының және өзара әрекет етулерінің (әр аттас полюстар бір біріне тартылады. Бір аттастар - кері тартылады) болуы және ажырағысыз тұтастығына әсері жалпыға мәлім. Жердің магниттік полюстарына ұқсастығы бойынша магниттер солтүстік және оңтүстік болып аталады.
Магниттік өрісі көрнекі түрінде магниттік күш сызықтарымен бейнеленеді. Олар магниттік өрістің кеңістіктегі бағытын береді (3.1.- сурет). Аталмыш сызықтардың басы да, аяғы да жоқ. Яғни, олар тұйық болып табылады.
Тік сызықты өткізгіштің магниттік өрісінің күш сызықтары - сымды қармап тұрған концентрлік шеңбер. Ток неғұрлым күшті болса, соғұрлым сымның айналасындағы магниттік өрісі күштірек болады. Токты сымнан алыстаған сайын магнитті өрісі әлсізденеді.
Магниттің немесе электрмагниттің айналасындағы кеңістігінде магниттік күш сызықтарының оң бағыты шартты түрде солтүстік полюстан оңтүстікке қарай деп аталады.

3.1.-сурет. Магниттердің магниттік өрісі: а - тік, б - таға тәрізді

Магниттік өрісі неғұрлым қарқынды болса, күш сызықтарының тығыздылығы соғұрлым жоғары. Магниттік күш сызықтарының бағыты бұрғы қағидасы бойынша анықталады.
Егер винтті токтың бағытымен бұрандалатын болса, онда магниттік күш сызықтары винт жолымен бағытталатын болады (3.2а-сурет).

3.2- сурет

Күштірек магниттік өрісін алу үшін сымнан жасалған орамасымен индуктивті шарғыны қолданады. Мұндай жағдайда индуктивті шарғының жекелеген орамдарының магниттік өрістері бүктеледі және олардың күш сызықтары жалпы магниттік ағынға құйылады.
Магниттік күш сызықтары индуктивтік шарғысынан ток сағат тіліне қарсы бағытталған ұшында шығады. Яғни, бұл ұшы солтүстік магниттік полюсы болып табылады (3.2, б-сурет). Индуктивтік шарғының ішіндегі токтың бағыты өзгерген жағдайда магниттік өрісінің де бағыты өзгереді.

IV. Бағалау
А) Студенттерге жаңа тақырып бойынша сұрақтар қою
Б) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
Сұрақтар мен тапсырмалар
1. Магнит өріс қашан пайда болды?
2. Магниттік өрісті кім ашқан?
3. Магниттік өрісі дегеніміз не?
4. Магниттік күш желілерінің бағыттары қандай ережемен анықталады?
В) Студенттердің тапсырма жауаптары бойынша баға қою.
V. Үй тапсырмасын беру
Үй тапсырмасы
Жаңа сабақты оқып, пысықтау.
Сұрақтар мен тапсырмаларға жазбаша және электронды түрде жауап беру.