დენის გამტარზე მოქმედი ძალის ფორმულა. მაგნიტური ველის გავლენა დენზე

ამპერის კანონი. ძალა, რომელიც მოქმედებს მაგნიტურ ველში დენის გამტარზე

სადაც მე - მიმდინარე სიძლიერე; - ვექტორი, რომელიც უდრის სიგრძის აბსოლუტურ მნიშვნელობას ლგამტარი და ემთხვევა დენის მიმართულებით; - მაგნიტური ველის ინდუქცია.

ვექტორული მოდული განისაზღვრება გამონათქვამით

F=Bმე ლცოდვა,

სადაც α არის კუთხე ვექტორებს შორის და .

ორი სწორი უსასრულოდ გრძელი პარალელური დირიჟორის დენებთან ურთიერთქმედების ძალა მე 1 და მე 2 მანძილზე დ ერთმანეთისგან, განკუთვნილია სიგრძის დირიჟორის ნაჭრისთვის ლ გამოიხატება ფორმულით

ფ=

წრედის მაგნიტური მომენტი დენით

,

სადაც - ფართობის მოდულით ტოლი ვექტორი ს, დაფარულია კონტურით და ემთხვევა მისი სიბრტყის ნორმალურ მიმართულებას.

მექანიკური მომენტი, რომელიც მოქმედებს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში დენის მატარებელ წრეზე

.

მექანიკური მომენტის მოდული

მ= გვ მ ბცოდვა,

სადაც α არის კუთხე ვექტორებს შორის და .

მაგნიტურ ველში დენის მქონე წრედის პოტენციური (მექანიკური) ენერგია

ძალა, რომელიც მოქმედებს მარყუჟზე დენით მაგნიტურ ველში (იცვლება x ღერძის გასწვრივ)

ფ=გვ მ
,

სადაც - მაგნიტური ინდუქციის ცვლილება ღერძის გასწვრივ ოჰ,გამოითვლება სიგრძის ერთეულზე; α - კუთხე ვექტორებს შორის და .

მაგნიტურ ველში მოძრავ მუხტზე მოქმედი ძალა (ლორენცის ძალა)

ძალის , ბრალდებით მოქმედი ქ, მოძრაობს სიჩქარით მაგნიტურ ველში ინდუქციით ლორენცის ძალა) გამოიხატება ფორმულით

, ან ფ= ქ vBცოდვა,

სადაც  არის სიჩქარის ვექტორის მიერ წარმოქმნილი კუთხე მოძრავი ნაწილაკი და ვექტორი მაგნიტური ველის ინდუქცია.

სრული მოქმედი კანონი. მაგნიტური ნაკადი. მაგნიტური სქემები

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ცირკულაცია დახურული მარყუჟის გასწვრივ

,

სადაც ბ მე - მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის პროექცია ელემენტარული გადაადგილების მიმართულებით
კონტურის გასწვრივ ლ.

დაძაბულობის ვექტორის ცირკულაცია დახურული მარყუჟის გასწვრივ

ჯამური მიმდინარე კანონი (მაგნიტური ველისთვის ვაკუუმში)

,

სადაც  0 - მაგნიტური მუდმივი; - წრედის მიერ დაფარული დენების ალგებრული ჯამი; P -დენების რაოდენობა.

სულ მოქმედი კანონი (თვითნებური მედიისთვის)

მაგნიტური ნაკადი Ф ბრტყელი კონტურის გავლით ფართობით ს

ა) ერთგვაროვანი ველის შემთხვევაში

F= ბს cos; ან F = ბ ნ ს,

სადაც  არის კუთხე ნორმალურ ვექტორს შორის კონტურის სიბრტყემდე და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორამდე ; AT ნ - ვექტორული პროექცია ნორმალურამდე (ბ ნ = ბ cos );

ბ) არაჰომოგენური ველის შემთხვევაში

,

სადაც ინტეგრაცია ხორციელდება მთელ ზედაპირზე ს.

ფლუქს კავშირი, ე.ი. მთლიანი მაგნიტური ნაკადი დაწყვილებულია სოლენოიდის ან ტოროიდის ყველა შემობრუნებასთან

= ნ F,

სადაც Ф - მაგნიტური ნაკადი ერთი შემობრუნებით; N-სოლენოიდის ან ტოროიდის შემობრუნების რაოდენობა.

ტოროიდის მაგნიტური ველი, რომლის ბირთვი შედგება ორი ნაწილისგან, რომლებიც შედგება სხვადასხვა მაგნიტური გამტარიანობის მქონე ნივთიერებებისგან:

ა) მაგნიტური ინდუქცია ტოროიდის ღერძულ ხაზზე

,

სადაც მე- დენის სიძლიერე ტოროიდის გრაგნილში; N-მისი მონაცვლეობის რაოდენობა; ლ 1 და ლ 2 - ტოროიდული ბირთვის პირველი და მეორე ნაწილების სიგრძე;  1 და  2 - ტოროიდული ბირთვის პირველი და მეორე ნაწილების ნივთიერებების მაგნიტური გამტარიანობა;  0 - მაგნიტური მუდმივი;

ბ) მაგნიტური ველის სიძლიერე ტოროიდის ღერძულ ხაზზე ბირთვის პირველ და მეორე ნაწილებში

, და

გ) მაგნიტური ნაკადი ტოროიდულ ბირთვში

ან ოჰმის კანონის ანალოგიით (ჰოპკინსონის ფორმულა)

,

სადაც ფმ - მაგნიტომოძრავი ძალა; რმ - წრედის მთლიანი მაგნიტური წინააღმდეგობა.

დ) წრედის მონაკვეთის მაგნიტური წინააღმდეგობა

მაგნიტური გამტარიანობა μ , ფერომაგნიტი დაკავშირებულია მაგნიტურ ინდუქციასთან ATველები მასში და დაძაბულობა ჰმაგნიტური ველის თანაფარდობა

ფრანგმა ფიზიკოსმა დომინიკ ფრანსუა არაგომ (1786-1853) პარიზის მეცნიერებათა აკადემიის შეხვედრაზე ისაუბრა ერსტედის ექსპერიმენტებზე და გაიმეორა. არაგომ შემოგვთავაზა ბუნებრივი, როგორც ყველას მოეჩვენა, ახსნა ელექტრული დენის მაგნიტური მოქმედების შესახებ: გამტარი, მასში ელექტრული დენის გადინების შედეგად, იქცევა მაგნიტად. დემონსტრაციას კიდევ ერთი აკადემიკოსი, მათემატიკოსი ანდრე მარი ამპერი ესწრებოდა. მან შესთავაზა, რომ ახლად აღმოჩენილი ფენომენის არსი მუხტის მოძრაობაშია და გადაწყვიტა თავად გაეკეთებინა საჭირო ზომები. ამპერი დარწმუნებული იყო, რომ დახურული დენები მაგნიტების ექვივალენტური იყო. 1820 წლის 24 სექტემბერს მან ორი მავთულის სპირალი დააკავშირა ვოლტაურ სვეტს, რომელიც გადაიქცა მაგნიტებად.

რომ. კოჭა დენით ქმნის იმავე ველს, როგორც ბარის მაგნიტი. ამპერმა შექმნა ელექტრომაგნიტის პროტოტიპი, აღმოაჩინა, რომ ფოლადის ზოლი, რომელიც მოთავსებულია დენის მატარებელ სპირალის შიგნით, მაგნიტიზდება, რაც მაგნიტურ ველს ბევრჯერ აძლიერებს. ამპერმა ვარაუდობს, რომ მაგნიტი არის შიდა დახურული დენების გარკვეული სისტემა და აჩვენა (როგორც ექსპერიმენტების საფუძველზე, ასევე გამოთვლების დახმარებით), რომ მცირე წრიული დენი (კოჭა) ექვივალენტურია პატარა მაგნიტის, რომელიც მდებარეობს კოჭის ცენტრში. მისი სიბრტყის პერპენდიკულარული, ე.ი. დენით ნებისმიერი წრე შეიძლება შეიცვალოს უსასრულოდ მცირე სისქის მაგნიტით.

ამპერის ჰიპოთეზა, რომ ნებისმიერი მაგნიტის შიგნით არის დახურული დენები, ე.წ. მოლეკულური დენების ჰიპოთეზა და საფუძველი ჩაეყარა დინების ურთიერთქმედების თეორიას - ელექტროდინამიკას.

დენის გამტარი მაგნიტურ ველში ექვემდებარება ძალას, რომელიც განისაზღვრება მხოლოდ ველის თვისებებით იმ ადგილას, სადაც დირიჟორი მდებარეობს და არ არის დამოკიდებული დენების ან მუდმივი მაგნიტების რომელ სისტემაზე შექმნა ველი. მაგნიტურ ველს აქვს ორიენტირების ეფექტი ჩარჩოზე დენით. შესაბამისად, ჩარჩოს მიერ განცდილი ბრუნი არის მის ცალკეულ ელემენტებზე ძალების მოქმედების შედეგი.

ამპერის კანონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მოდულის დასადგენად. ინდუქციური ვექტორის მოდული ერთიანი მაგნიტური ველის მოცემულ წერტილში უდრის უდიდეს ძალას, რომელიც მოქმედებს მოცემული წერტილის სიახლოვეს მოთავსებულ ერთეული სიგრძის გამტარზე, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება დენის სიძლიერის ერთეულზე: . მნიშვნელობა მიიღწევა იმ პირობით, რომ დირიჟორი პერპენდიკულარულია ინდუქციის ხაზებზე.

ამპერის კანონი გამოიყენება ორი დენის ურთიერთქმედების სიძლიერის დასადგენად.

ორ პარალელურ უსასრულოდ გრძელ გამტარს შორის, რომლებშიც პირდაპირი დენები მიედინება, წარმოიქმნება ურთიერთქმედების ძალა. დინების ერთი და იგივე მიმართულების გამტარები იზიდავენ, საპირისპირო მიმართული დენებით კი იგერიებენ.

ურთიერთქმედების ძალათითოეული პარალელური გამტარის სიგრძის ერთეულზე პროპორციულია დენების სიდიდისა და უკუპროპორციულია შორის მანძილის რმათ შორის. დირიჟორების ეს ურთიერთქმედება პარალელურ დენებთან აიხსნება მარცხენა ხელის წესით. ძალის მოდული, რომელიც მოქმედებს ორ უსასრულო სწორხაზოვან დენზე და რომელთა შორის მანძილი ტოლია რ.

ამპერის კანონიგვიჩვენებს ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მასში მოთავსებულ გამტარზე. ამ ძალას ასევე უწოდებენ ამპერის ძალით.

კანონის ფორმულირება:ძალა, რომელიც მოქმედებს დირიჟორზე, რომელსაც დენი მოთავსებულია ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, პროპორციულია გამტარის სიგრძისა, მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის, დენის სიძლიერისა და კუთხის სინუსისა და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორსა და გამტარს შორის..

თუ დირიჟორის ზომა თვითნებურია და ველი არ არის ერთგვაროვანი, მაშინ ფორმულა ასეთია:

ამპერის ძალის მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით.

მარცხენა ხელის წესი: თუ მარცხენა ხელს ისე დააყენებთ, რომ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის პერპენდიკულარული კომპონენტი შევიდეს ხელისგულში და ოთხი თითი გაშლილი იყოს დირიჟორში დენის მიმართულებით, შემდეგ დააყენეთ 90-ით.° ცერა თითი, მიუთითებს ამპერის ძალის მიმართულებაზე.

მამოძრავებელი პასუხისმგებელი დეპუტატი. მაგნიტური ველის მოქმედება მოძრავ მუხტზე. ამპერის ძალა, ლორენცი.

ნებისმიერი გამტარი დენით ქმნის მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში. ამ შემთხვევაში ელექტრული დენი არის ელექტრული მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობა. ასე რომ, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ნებისმიერი მუხტი, რომელიც მოძრაობს ვაკუუმში ან გარემოში, წარმოქმნის მაგნიტურ ველს თავის გარშემო. მრავალი ექსპერიმენტული მონაცემების განზოგადების შედეგად დადგინდა კანონი, რომელიც განსაზღვრავს მუდმივი არარელატივისტური სიჩქარით მოძრავი Q წერტილის მუხტის B ველს. ეს კანონი მოცემულია ფორმულით

(1)

სადაც r არის რადიუსის ვექტორი Q მუხტიდან M დაკვირვების წერტილამდე (ნახ. 1). (1) მიხედვით, B ვექტორი მიმართულია სიბრტყის პერპენდიკულარულად, რომელშიც განლაგებულია ვექტორები v და r: მისი მიმართულება ემთხვევა მარჯვენა ხრახნის გადამყვანი მოძრაობის მიმართულებას, როდესაც ის ბრუნავს v-დან r-მდე.

ნახ.1

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის (1) მოდული ნაპოვნია ფორმულით

(2)

სადაც α არის კუთხე v და r ვექტორებს შორის. ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონის და (1) შედარებისას, ჩვენ ვხედავთ, რომ მოძრავი მუხტი უდრის დენის ელემენტს მისი მაგნიტური თვისებების მიხედვით: Idl = Qv.

მაგნიტური ველის მოქმედება მოძრავ მუხტზე.

გამოცდილებიდან ცნობილია, რომ მაგნიტური ველი მოქმედებს არა მხოლოდ დენის გამტარებლებზე, არამედ ცალკეულ მუხტებზეც, რომლებიც მოძრაობენ მაგნიტურ ველში. ძალას, რომელიც მოქმედებს მაგნიტურ ველში v სიჩქარით მოძრავ Q ელექტრულ მუხტზე, ეწოდება ლორენცის ძალა და მოცემულია გამოთქმით: F = Q სადაც B არის მაგნიტური ველის ინდუქცია, რომელშიც მოძრაობს მუხტი.

ლორენცის ძალის მიმართულების დასადგენად, ვიყენებთ მარცხენა ხელის წესს: თუ მარცხენა ხელის ხელი ისეა განლაგებული, რომ მოიცავს B ვექტორს და ოთხი გაშლილი თითი მიმართულია ვექტორის გასწვრივ (Q> 0-ისთვის. , I და v მიმართულებები ემთხვევა, რადგან Q ნახაზი 1 გვიჩვენებს ვექტორების ურთიერთორიენტაციას v, B (ველს აქვს მიმართულება ჩვენკენ, რომელიც ნაჩვენებია ფიგურაში წერტილებით) და F დადებითი მუხტისთვის. თუ მუხტი არის უარყოფითი, მაშინ ძალა მოქმედებს საპირისპირო მიმართულებით.

ემფ წრედში ელექტრომაგნიტური ინდუქცია პროპორციულია მაგნიტური ნაკადის Фm ცვლილების სიჩქარისა ამ წრედით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე:

სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი. ეს ემფ არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რამ გამოიწვია მაგნიტური ნაკადის ცვლილება - ან წრედის გადაადგილებით მუდმივ მაგნიტურ ველში, ან თავად ველის შეცვლით.

ასე რომ, ინდუქციური დენის მიმართულება განისაზღვრება ლენცის წესით: მაგნიტური ნაკადის ნებისმიერი ცვლილებისას დახურულ გამტარ წრედ შემოსაზღვრულ ზედაპირზე, ამ უკანასკნელში წარმოიქმნება ინდუქციური დენი ისეთი მიმართულებით, რომ მისი მაგნიტური ველი ეწინააღმდეგება ცვლილებას. მაგნიტურ ნაკადში.

ფარადეის კანონისა და ლენცის წესის განზოგადება არის ფარადეი-ლენცის კანონი: ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ელექტრომაგნიტური ძალა დახურულ გამტარ წრეში რიცხობრივად ტოლია და ნიშნით საპირისპიროა მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარის მიმართ წრეში შემოსაზღვრული ზედაპირით:

მნიშვნელობა Ψ = ΣΦm ეწოდება ნაკადის კავშირი ან მთლიანი მაგნიტური ნაკადი. თუ ნაკადი, რომელიც შეაღწევს თითოეულ შემობრუნებას იგივეა (ე.ი. Ψ = NΦm), მაშინ ამ შემთხვევაში

გერმანელმა ფიზიკოსმა გ.ჰელმჰოლცმა დაამტკიცა, რომ ფარადეი-ლენცის კანონი ენერგიის შენარჩუნების კანონის შედეგია. დახურული გამტარი წრე იყოს არაერთგვაროვან მაგნიტურ ველში. თუ წრეში I დენი მიედინება, მაშინ ამპერის ძალების მოქმედებით ფხვიერი წრე დაიწყებს მოძრაობას. dt დროის განმავლობაში კონტურის გადაადგილებისას შესრულებული ელემენტარული სამუშაო dA იქნება

dA = IdФm,

სადაც dФm არის მაგნიტური ნაკადის ცვლილება მარყუჟის არეში dt დროის განმავლობაში. დენის მუშაობა dt დროის განმავლობაში წრედის ელექტრული წინაღობის R დასაძლევად I2Rdt-ის ტოლია. მიმდინარე წყაროს ჯამური მუშაობა ამ დროის განმავლობაში უდრის εIdt. ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, მიმდინარე წყაროს მუშაობა იხარჯება ორ დასახელებულ სამუშაოზე, ე.ი.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

ტოლობის ორივე მხარის Idt-ზე გაყოფით მივიღებთ

ამიტომ, როდესაც წრედთან დაკავშირებული მაგნიტური ნაკადი იცვლება, ამ უკანასკნელში წარმოიქმნება ინდუქციის ელექტრომამოძრავებელი ძალა.

ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები. ოსცილატორული კონტური.

ელექტრომაგნიტური რხევები არის ისეთი სიდიდის რხევები, როგორიცაა ინდუქცია, წინააღმდეგობა, ემფ, მუხტი, დენის სიძლიერე.

რხევითი წრე არის ელექტრული წრე, რომელიც შედგება კონდენსატორისგან, კოჭისა და რეზისტორისგან, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში.დროთა განმავლობაში კონდენსატორის ფირფიტაზე ელექტრული მუხტის ცვლილება აღწერილია დიფერენციალური განტოლებით:

ელექტრომაგნიტური ტალღები და მათი თვისებები.

რხევის წრეში ხდება კონდენსატორის ელექტრული ენერგიის გადატანის პროცესი კოჭის მაგნიტური ველის ენერგიაში და პირიქით. თუ დროის გარკვეულ მომენტებში გარე წყაროს გამო წინააღმდეგობის გამო ენერგიის დანაკარგები წრეში კომპენსირებულია, მაშინ მივიღებთ დაუცველ ელექტრულ რხევებს, რომლებიც შეიძლება ანტენის მეშვეობით გამოსხივდეს მიმდებარე სივრცეში.

ელექტრომაგნიტური რხევების გავრცელების პროცესს, ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერის პერიოდულ ცვლილებებს მიმდებარე სივრცეში ელექტრომაგნიტური ტალღა ეწოდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები მოიცავს ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონს 105-დან 10 მ-მდე და სიხშირეებს 104-დან 1024 ჰც-მდე. სახელწოდებით ელექტრომაგნიტური ტალღები იყოფა რადიოტალღებად, ინფრაწითელ, ხილულ და ულტრაიისფერ გამოსხივებად, რენტგენად და რადიაციად. ტალღის სიგრძის ან სიხშირის მიხედვით იცვლება ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები, რაც დამაჯერებელი დასტურია რაოდენობის ახალ ხარისხში გადასვლის დიალექტიკურ-მატერიალისტური კანონისა.

ელექტრომაგნიტური ველი არის მატერიალური და აქვს ენერგია, იმპულსი, მასა, მოძრაობს სივრცეში: ვაკუუმში სიჩქარით C, ხოლო გარემოში სიჩქარით: V= , სადაც = 8,85;

ელექტრომაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე. ელექტრომაგნიტური ფენომენების პრაქტიკული გამოყენება ძალიან ფართოა. ეს არის სისტემები და საკომუნიკაციო საშუალებები, მაუწყებლობა, ტელევიზია, ელექტრონული კომპიუტერები, სხვადასხვა დანიშნულების მართვის სისტემები, საზომი და სამედიცინო მოწყობილობები, საყოფაცხოვრებო ელექტრო და რადიო აღჭურვილობა და სხვა, ე.ი. რომლის გარეშეც შეუძლებელია თანამედროვე საზოგადოების წარმოდგენა.

რამდენად ძლიერი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება მოქმედებს ადამიანების ჯანმრთელობაზე, ზუსტი მეცნიერული მონაცემები თითქმის არ არსებობს, არის მხოლოდ დაუდასტურებელი ჰიპოთეზები და, ზოგადად, არა უსაფუძვლო შიში იმისა, რომ ყველაფერი არაბუნებრივი მოქმედებს დესტრუქციულად. დადასტურებულია, რომ ულტრაიისფერი, რენტგენის და მაღალი ინტენსივობის გამოსხივება ხშირ შემთხვევაში რეალურ ზიანს აყენებს ყველა ცოცხალ არსებას.

გეომეტრიული ოპტიკა. GO-ს კანონები.

გეომეტრიული (სხივური) ოპტიკა იყენებს სინათლის სხივის იდეალიზებულ იდეას - სინათლის უსასრულოდ წვრილი სხივი, რომელიც ვრცელდება სწორი ხაზით ერთგვაროვან იზოტროპულ გარემოში, ისევე როგორც გამოსხივების წერტილის წყაროს იდეას, რომელიც ერთნაირად ანათებს. ყველა მიმართულება. λ - სინათლის ტალღის სიგრძე, - დამახასიათებელი ზომა

ობიექტი ტალღის გზაზე. გეომეტრიული ოპტიკა არის ტალღური ოპტიკის შემზღუდველი შემთხვევა და მისი პრინციპები სრულდება იმ პირობით:

თ/დ<< 1 т. е. геометрическая оптика, строго говоря, применима лишь к бесконечно коротким волнам.

გეომეტრიული ოპტიკა ასევე ეფუძნება სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის პრინციპს: გადაადგილებისას სხივები ერთმანეთს არ არღვევენ. ამიტომ, სხივების გადაადგილებები ხელს არ უშლის თითოეულ მათგანს ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად გავრცელებას.

ოპტიკაში მრავალი პრაქტიკული პრობლემის შემთხვევაში შეიძლება იგნორირება გაუკეთოს სინათლის ტალღურ თვისებებს და მივიჩნიოთ სინათლის გავრცელება სწორხაზოვნად. ამ შემთხვევაში, სურათი მცირდება სინათლის სხივების გზის გეომეტრიის გათვალისწინებით.

გეომეტრიული ოპტიკის ძირითადი კანონები.

მოდით ჩამოვთვალოთ ოპტიკის ძირითადი კანონები ექსპერიმენტული მონაცემებიდან:

1) სწორხაზოვანი გამრავლება.

2) სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის კანონი, ანუ ორი სხივი, გადამკვეთი, არანაირად არ ერევა ერთმანეთს. ეს კანონი უკეთესად ემთხვევა ტალღის თეორიას, ვინაიდან ნაწილაკები პრინციპში შეიძლება ერთმანეთს შეეჯახონ.

3) ასახვის კანონი. დაცემის სხივი, არეკლილი სხივი და ინტერფეისის პერპენდიკულარული, აღდგენილი სხივის დაცემის წერტილში, მდებარეობს იმავე სიბრტყეში, რომელსაც ეწოდება დაცემის სიბრტყე; დაცემის კუთხე ტოლია კუთხის

ანარეკლები.

4) სინათლის გარდატეხის კანონი.

გარდატეხის კანონი: დაცემის სხივი, გარდატეხილი სხივი და ინტერფეისის პერპენდიკულარული, აღდგენილი სხივის დაცემის წერტილიდან, მდებარეობს იმავე სიბრტყეში - დაცემის სიბრტყეზე. დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა არეკვლის კუთხის სინუსთან უდრის სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას ორივე მედიაში.

Sin i1/sin i2 = n2/n1 = n21

სად არის მეორე გარემოს ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი პირველ გარემოსთან მიმართებაში. N21

თუ სუბსტანცია 1 არის სიცარიელე, ვაკუუმი, მაშინ n12 → n2 არის 2 ნივთიერების აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი. ადვილად შეიძლება აჩვენოს, რომ n12 = n2 / n1, ამ თანასწორობაში, მარცხნივ, ორი ნივთიერების ფარდობითი გარდატეხის მაჩვენებელი მაგალითად, 1 - ჰაერი, 2 - მინა) და მარჯვნივ არის მათი აბსოლუტური რეფრაქციული მაჩვენებლების თანაფარდობა.

5) სინათლის შექცევადობის კანონი (ის შეიძლება გამოვიდეს კანონი 4). თუ შუქს საპირისპირო მიმართულებით გაგზავნით, ის იმავე გზას გაუყვება.

კანონიდან 4) გამომდინარეობს, რომ თუ n2 > n1 , მაშინ Sin i1 > Sin i2 . მოდით ახლა გვაქვს n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

მაშინ შეიძლება გავიგოთ, რომ როდესაც მიიღწევა ამ კუთხის (i1) pr-ის გარკვეული მნიშვნელობა, აღმოჩნდება, რომ კუთხე i2 ტოლი იქნება π /2 (სხივი 5). შემდეგ Sin i2 = 1 და n1 Sin (i1)pr = n2. ასე რომ, ცოდვა

მაგნიტური ველის გავლენა დენის გამტარზე ექსპერიმენტულად გამოიკვლია ანდრე მარი ამპერის მიერ (1820 წ.). გამტარების ფორმისა და მაგნიტურ ველში მდებარეობის შეცვლით ამპერმა შეძლო დაედგინა ძალა, რომელიც მოქმედებს დენის გამტარის ცალკეულ მონაკვეთზე (მიმდინარე ელემენტი). მის პატივსაცემად ამ ძალას ეწოდა ამპერის ძალა.

• ამპერატორის სიმძლავრეარის ძალა, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მასში მოთავსებულ დენის მატარებელ გამტარზე.

ექსპერიმენტული მონაცემებით ძალის მოდული ფ:

დირიჟორის სიგრძის პროპორციულია ლმდებარეობს მაგნიტურ ველში; მაგნიტური ველის ინდუქციის მოდულის პროპორციულია ბ; დირიჟორში დენის პროპორციულია მე; დამოკიდებულია მაგნიტურ ველში გამტარის ორიენტაციაზე, ე.ი. დენის მიმართულებასა და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორს შორის α კუთხეზე \(~\vec B\).

ამპერის ძალის მოდული უდრის მაგნიტური ველის ინდუქციის მოდულის ნამრავლს ბ, რომელშიც მდებარეობს დირიჟორი ამ დირიჟორის სიგრძე ლ, მიმდინარე მემასში და კუთხის სინუსი დენის მიმართულებებსა და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორს შორის

\(~F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin \alpha\) ,

• ამ ფორმულის გამოყენება შესაძლებელია: თუ გამტარის სიგრძე ისეთია, რომ დირიჟორის ყველა წერტილში ინდუქცია ერთნაირად შეიძლება ჩაითვალოს; თუ მაგნიტური ველი ერთგვაროვანია (მაშინ გამტარის სიგრძე შეიძლება იყოს ნებისმიერი, მაგრამ გამტარი მთლიანად უნდა იყოს ველში).

ამპერის ძალის მიმართულების დასადგენად გამოიყენეთ მარცხენა ხელის წესი: თუ მარცხენა ხელის ხელი ისეა განლაგებული, რომ მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი (\(~\vec B\)) შედის ხელისგულში, ოთხი გაშლილი თითი მიუთითებს დენის მიმართულებაზე ( მე), მაშინ ცერი 90°-ით მოხრილი მიუთითებს ამპერის ძალის მიმართულებას (\(~\vec F_A\)) (ნახ. 1, a, b).

ბრინჯი. ერთი

ღირებულებიდან გამომდინარე ბ∙sin α არის ინდუქციური ვექტორის კომპონენტის მოდული დირიჟორზე პერპენდიკულარული დენით, \(~\vec B_(\perp)\) (ნახ. 2), მაშინ პალმის ორიენტაცია შეიძლება ზუსტად განისაზღვროს ამით. კომპონენტი - გამტარის ზედაპირის პერპენდიკულარული კომპონენტი უნდა იყოს ჩართული მარცხენა ხელის ღია ხელისგულში.

(1)-დან გამომდინარეობს, რომ ამპერის ძალა ნულის ტოლია, თუ დენის გამტარი მდებარეობს მაგნიტური ინდუქციის ხაზების გასწვრივ და მაქსიმალურია, თუ გამტარი ამ ხაზებზე პერპენდიკულარულია.

ძალები, რომლებიც მოქმედებენ დენის გამტარზე მაგნიტურ ველში, ფართოდ გამოიყენება ინჟინერიაში. ელექტროძრავები და გენერატორები, ხმის ჩამწერი მოწყობილობები მაგნიტოფონებში, ტელეფონებსა და მიკროფონებში - ყველა ეს და მრავალი სხვა მოწყობილობა და მოწყობილობა იყენებს დენების, დენების და მაგნიტების ურთიერთქმედებას და ა.შ.

ლორენცის ძალა

ძალის გამოხატულება, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მოძრავ მუხტზე, პირველად მიიღო ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა ჰენდრიკ ანტონ ლორენცმა (1895). მის პატივსაცემად ამ ძალას ლორენცის ძალას უწოდებენ.

• ლორენცის ძალაარის ძალა, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მასში მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკზე.

ლორენცის ძალის მოდული ტოლია მაგნიტური ველის \(~\vec B\) მოდულის ნამრავლის, რომელშიც მდებარეობს დამუხტული ნაწილაკი, მუხტის მოდული. ქამ ნაწილაკის, მისი სიჩქარე υ და კუთხის სინუსი სიჩქარის მიმართულებებსა და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორს შორის

\(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\).

ლორენცის ძალის მიმართულების დასადგენად გამოიყენეთ მარცხენა ხელის წესი: თუ მარცხენა ხელი ისეა განლაგებული, რომ მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი (\(~\vec B\)) შედის ხელისგულში, ოთხი გაშლილი თითი მიუთითებს მოძრაობის სიჩქარის მიმართულებაზე. დადებითად დამუხტული ნაწილაკი(\(~\vec \upsilon\)), შემდეგ ცერი 90°-ით მოხრილი მიუთითებს ლორენცის ძალის მიმართულებას (\(~\vec F_L\)) (ნახ. 3, ა). ამისთვის უარყოფითი ნაწილაკიოთხი გაშლილი თითი მიმართულია ნაწილაკების სიჩქარის წინააღმდეგ (სურ. 3, ბ).

ღირებულებიდან გამომდინარე ბ∙sin α არის ინდუქციური ვექტორის კომპონენტის მოდული დამუხტული ნაწილაკის სიჩქარეზე პერპენდიკულარული, \(~\vec B_(\perp)\), მაშინ ხელის ორიენტაცია შეიძლება განისაზღვროს ზუსტად ამ კომპონენტით - დამუხტული ნაწილაკების სიჩქარის პერპენდიკულარული კომპონენტი უნდა შევიდეს მარცხენა ხელის ღია ხელისგულში.

ვინაიდან ლორენცის ძალა პერპენდიკულარულია ნაწილაკების სიჩქარის ვექტორზე, მას არ შეუძლია შეცვალოს სიჩქარის მნიშვნელობა, მაგრამ მხოლოდ ცვლის მიმართულებას და, შესაბამისად, არ მუშაობს.

დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა მაგნიტურ ველში

1. თუ სიჩქარე υ მასით დამუხტული ნაწილაკი მმიმართული გასწვრივმაგნიტური ველის ვექტორი, მაშინ ნაწილაკი გადაადგილდება სწორი ხაზით მუდმივი სიჩქარით (ლორენცის ძალა ფ L = 0, რადგან α = 0°) (ნახ. 4, ა).

2. თუ სიჩქარე υ მასით დამუხტული ნაწილაკი მ პერპენდიკულარულიმაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი, მაშინ ნაწილაკი გადაადგილდება რადიუსის წრის გასწვრივ რ, რომლის სიბრტყე პერპენდიკულარულია ინდუქციის ხაზებზე (ნახ. 4, ბ). მაშინ ნიუტონის მე-2 კანონი შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმით:

\(~m \cdot a_c = F_L\) ,

სადაც \(~a_c = \dfrac(\upsilon^2)(R)\) , \(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\) , α = 90°, რადგან ნაწილაკების სიჩქარე პერპენდიკულარულია მაგნიტური ინდუქციის ვექტორზე.

\(~\dfrac(m \cdot \upsilon^2)(R) = q \cdot B \cdot \upsilon\) .

3. თუ სიჩქარე υ მასით დამუხტული ნაწილაკი მმიმართული კუთხით α (0 < α < 90°) к вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по спирали радиуса რდა ნაბიჯი თ(ნახ. 4c).

ლორენცის ძალის მოქმედება ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ელექტრო მოწყობილობებში:

1. ტელევიზორებისა და მონიტორების კათოდური მილები;
2. ნაწილაკების ამაჩქარებლები;
3. კონტროლირებადი თერმობირთვულის განხორციელების ექსპერიმენტული საშუალებები;
4. MHD გენერატორები

ლიტერატურა

1. აქსენოვიჩ L.A. ფიზიკა საშუალო სკოლაში: თეორია. Დავალებები. ტესტები: პროკ. შემწეობა დაწესებულებებისათვის, რომლებიც უზრუნველყოფენ გენერალ. გარემო, განათლება / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; რედ. კ.ს.ფარინო. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 321-322, 324-327.
2. ჟილკო, V.V. ფიზიკა: სახელმძღვანელო. შემწეობა მე-11 კლასში. ზოგადი განათლება ინსტიტუტები რუსულით. ენა. სწავლება 12 წლიანი სწავლის ვადით (საბაზო და მაღალ დონეზე) /V. ვ.ჟილკო, ლ.გ.მარკოვიჩი. - მე-2 გამოცემა, შესწორებულია. - მინსკი: ნარ. asveta, 2008. - S. 157-164.

ამპერის ძალა არის ძალა, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს ამ ველში მოთავსებულ დენის მატარებელ გამტარზე. ამ ძალის სიდიდე შეიძლება განისაზღვროს ამპერის კანონის გამოყენებით. ეს კანონი განსაზღვრავს უსასრულოდ მცირე ძალას გამტარის უსასრულოდ მცირე მონაკვეთისთვის. ეს შესაძლებელს ხდის ამ კანონის გამოყენებას სხვადასხვა ფორმის დირიჟორებზე.

ფორმულა 1 - ამპერის კანონი

ბმაგნიტური ველის ინდუქცია, რომელშიც არის გამტარი დენით

მედენი დირიჟორში

დლდენის გამტარის სიგრძის უსასრულო ელემენტი

ალფაკუთხე გარე მაგნიტური ველის ინდუქციასა და დირიჟორში დენის მიმართულებას შორის

ამპერის ძალის მიმართულება გვხვდება მარცხენა ხელის წესის მიხედვით. ამ წესის ფორმულირება შემდეგია. როდესაც მარცხენა ხელი განლაგებულია ისე, რომ გარე ველის მაგნიტური ინდუქციის ხაზები შედის ხელისგულში, ხოლო ოთხი გაშლილი თითი მიუთითებს დირიჟორში დენის მიმართულებაზე, ხოლო მარჯვენა კუთხით მოხრილი ცერა თითი მიუთითებს მიმართულებას. ძალა, რომელიც მოქმედებს გამტარ ელემენტზე.

სურათი 1 - მარცხენა ხელის წესი

ზოგიერთი პრობლემა წარმოიქმნება მარცხენა ხელის წესის გამოყენებისას, თუ კუთხე ველის ინდუქციასა და დენს შორის მცირეა. ძნელია იმის დადგენა, თუ სად უნდა იყოს ღია პალმა. ამიტომ, ამ წესის გამოყენების სიმარტივის მიზნით, პალმა შეიძლება განლაგდეს ისე, რომ იგი მოიცავს არა თავად მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს, არამედ მის მოდულს.

ამპერის კანონიდან გამომდინარეობს, რომ ამპერის ძალა იქნება ნული, თუ ველის მაგნიტური ინდუქციის ხაზსა და დენს შორის კუთხე ნულის ტოლია. ანუ, დირიჟორი განთავსდება ასეთი ხაზის გასწვრივ. და ამპერის ძალას ექნება მაქსიმალური შესაძლო მნიშვნელობა ამ სისტემისთვის, თუ კუთხე 90 გრადუსია. ანუ დენი იქნება მაგნიტური ინდუქციის ხაზის პერპენდიკულარული.

ამპერის კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ იპოვოთ ძალა, რომელიც მოქმედებს ორი გამტარის სისტემაში. წარმოიდგინეთ ორი უსასრულოდ გრძელი დირიჟორი, რომლებიც ერთმანეთისგან დაშორებულია. დენი მიედინება ამ გამტარებლებში. ძალა, რომელიც მოქმედებს დირიჟორის მიერ შექმნილი ველის მხრიდან დირიჟორის ნომერ მეორეზე, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც.

ფორმულა 2 - ამპერის ძალა ორი პარალელური დირიჟორისთვის.

ძალას, რომელიც მოქმედებს ნომერ პირველი დირიჟორის მხრიდან მეორე გამტარზე, იგივე ფორმა ექნება. უფრო მეტიც, თუ დირიჟორებში დენები ერთი მიმართულებით მიედინება, მაშინ გამტარი იზიდავს. თუ ისინი საპირისპიროა, მაშინ ისინი მოგერიდებიან. არის გარკვეული დაბნეულობა, რადგან დინებები მიედინება ერთი მიმართულებით, მაშ როგორ შეიძლება მათი მიზიდვა. ბოლოს და ბოლოს, ერთიდაიმავე სახელწოდების ბოძები და მუხტები ერთმანეთს ყოველთვის აგდებენ. ან ამპერმა გადაწყვიტა, რომ არ ღირდა დანარჩენის მიბაძვა და რაღაც ახალი მოიფიქრა.

ფაქტობრივად, ამპერს არაფერი გამოუგონია, რადგან თუ დაფიქრდებით, პარალელური გამტარების მიერ შექმნილი ველები ერთმანეთისკენ არის მიმართული. და რატომ იზიდავენ, კითხვა აღარ ჩნდება. იმის დასადგენად, თუ რა მიმართულებით არის მიმართული დირიჟორის მიერ შექმნილი ველი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სწორი ხრახნიანი წესი.

სურათი 2 - პარალელური გამტარები დენით

პარალელური გამტარების და მათთვის ამპერის ძალის გამოხატვის გამოყენებით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ ერთი ამპერის ერთეული. თუ ერთი და იგივე დენები ერთი ამპერის ძალით მიედინება ერთი მეტრის მანძილზე მდებარე უსასრულოდ გრძელი პარალელური გამტარებით, მაშინ მათ შორის ურთიერთქმედების ძალა იქნება 2 * 10-7 ნიუტონი, თითოეული მეტრის სიგრძისთვის. ამ ურთიერთობის გამოყენებით შეგიძლიათ გამოხატოთ რისი ტოლი იქნება ერთი ამპერი.

ამ ვიდეოში საუბარია იმაზე, თუ როგორ ზემოქმედებს ცხენის ძირის მაგნიტის მიერ შექმნილი მუდმივი მაგნიტური ველი დირიჟორზე. ამ შემთხვევაში დირიჟორის როლს ასრულებს ალუმინის ცილინდრი. ეს ცილინდრი დევს სპილენძის ზოლებზე, რომლის მეშვეობითაც მას ელექტრო დენი მიეწოდება. მაგნიტურ ველში დენის გამტარზე მოქმედ ძალას ამპერის ძალა ეწოდება. ამპერის ძალის მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით.