Магнит өрісі және оның сипаттамалары

Магнит ө рісі – тұ рақ ты магнитті жә не токты қ оршап тұ ратын кең істіктегі кү ш ө рісі. Магнит ө рісі тек қ озғ алатын зарядтармен пайда болады жә не осы ө рістегі тек қ озғ алатын электр зарядтарына ә сер етеді. Тә жірибелер кө рсеткендей, магнит ө рісінің токқ а ә сер ету сипаты ток ө тетін ө ткізгіш формасына, ө ткізгіштің орналасуына жә не ток бағ ытына тә уелді ә ртү рлі. Сондық тан магнит ө рісін сипаттау ү шін оның белгілі бір анық талғ ан токқ а ә серін қ арастыру керек.

Магнит ө рісін зерттеуде тогы бар тұ йық жазық контур (тогы бар рамка) алынады (1-сурет). Оның ө лшемдері магнит ө рісін туғ ызатын токтарғ а дейінгі қ ашық тық пен салыстырғ анда аз болуы қ ажет. Контурдың кең істіктегі бағ дары контурғ а тү сірілген нормаль бағ ытымен сипатталады. Нормальдың оң бағ ыты ретінде оң бұ ранда ережесі бойына токқ а қ атысты бағ ыт алынады, яғ ни нормалдың оң бағ ыты ретінде бұ ранданың ілгерілемелі қ озғ алыс бағ ыты алынады, ал бұ ранданың сабы рамкадағ ы токтың бағ ытымен бұ рылады.

Магнит ө рісіндегі тогы бар рамкағ а ә сер ететін айналдырушы кү ш моменті: , , (1)

мұ ндағ ы -тогы бар рамканың магнит моменті, - магнит индукциясы, - контур жазық тығ ына нормаль мен векторының арасындағ ы бұ рыш).

Тогы бар рамканың магнит моменті: , , мұ ндағ ы: - контур бетінің ауданы, - контур бетіне тү сірілген нормальдың бірлік векторы. бағ ыты оң нормаль бағ ытына сә йкес келеді.

Магнит индукциясы. Егер магнит ө рісінің берілген нү ктесіне магнит моменттері ә ртү рлі рамкалар орналастырсақ, онда оларғ а ә ртү рлі айналдырушы моменттер ә сер етеді, бірақ ( - ең жоғ ары айналдырушы момент) қ атынасы барлық контурлар ү шін бірдей, сондық тан магнит ө рісінің магнит индукциясы деген сипаттамасын аламыз:

. (2)

Бірлігі – тесла (1Тл)

Біртекті магнит ө рісінің берілген нү ктесіндегі магнит индукциясы рамкадағ ы нормаль ө ріс бағ ытына перпендикуляр болғ анда бірге тең магнит моменті бар рамкағ а ә сер етуші ең жоғ арғ ы айналдырушы моментпен анық талады.

Ампер гипотезасы: кез келген денеде атомдардағ ы жә не молекулалардағ ы электрондардың қ озғ алысымен сипатталатын микроскопиялық токтар болады. Осы микроскопиялық молекулалық токтар ө здерінің магнит ө рісін туғ ызады жә не макротоктардың магнит ө рістерінде айнала алады.

Магнит ө рісі кү ш ө рісі болғ андық тан оны да магнит индукциясының сызық тарымен - векторының бағ ытымен сә йкес келетін ә рбір нү ктеге жанама сызық тарымен кескіндейді (2-сурет, жоғ арғ ы). Олардың бағ ыты оң бұ ранда ережесімен анық талады: Сабы ток бағ ытымен бұ ралатын бұ ранда бағ ыты магнит индукциясы сызық тарының бағ ытын кө рсетеді.

Магнит индукциясы сызық тары ә рқ ашанда тұ йық талғ ан болып келеді (2-сурет, тө менгі).

Магнит ө рісінің суперпозиция принципі. Бірнеше токтардың немесе қ озғ алыстағ ы зарядтардың тудырғ ан қ орытынды ө рісінің мангит индукциясы ә рбір токтың немесе қ озғ алыстағ ы зарядтардың тудырғ ан ө рістерінің магнит индукцияларының векторлық қ осындысына тең:

. (3)

Мысалы (3-сурет): І ₁ (бізден сызбағ а перпендикуляр бағ ытталғ ан) жә не І ₂ (бізге қ арай сызбағ а перпендикуляр бағ ытталғ ан) токтары бар екі ө ткізгіштің тудыратын магнит ө рісінің индукциясы: .