Тұрақты электр тогы. Электромагниттік индукция құбылысы

2.Фарадей  заңын эенргияның  сақталу заңынан  қоытып шығару.

   Фарадей қорытындысы бойынша индукциялық  тоқтың пайда болуы тізбекте электромагниттік индукциясының ЭҚК-і бар екеін көрсетеді. Индукциялық тоқтың мәні электромегниттік индукция ЭҚК-і магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тәуелді.

                     Ei = dФ/dT             Ei = dФ/dT            

   Фарадей заңын энергияның сақталу заңынан қорытып шығаруға болады. Ампер күшінің әсерінен ұзындығы контурдың  бөлігінің dx қашықтығына орын ауыстырғанда  жасалатын жұмыс.

   dA = IdФ

   Егер  контурдың толық кедергісі R болса, онда энергияның сақталу заңына сәйкес, тоқ көзінің  dt уақыт ішіндегі жұмысы (Eidt) Джоуль Ленц жылуына кететін жұмыстың шамасы (I²Rdt) мен магнит өрісінде өткізгішті орын ауыстырғанда жасалынатын жұмыс (IdФ) шамасымен анықталады.

                                   Eidt = I²Rdt + IdФ

      ЭҚК өлшем бірлігіне  

                  Ei =dФ/dt =Вб/с = Тл*м²/с = н*м²/Асм = Дж/Ас =В

Е_В векторыны4 кез – келген0оз5алмайтын контур б9рышы         бойынша циркуляциясы Е₁ болады. 

  Рамканың магнит өрісіндегі

Біртекті  мегнит өрісінде айналып тұрған рамкада  индукция тоғының тууын қарастырайық.  Рамка алғашқы кезде индукция сызықтарына перпендикуляр болып тұр дейік. Біртекті магнит өрісінде

                        B = Const, ω = Const                                 

Ауданы S рамкамен уақыттың кез-келген бөлігіндегі магнит ағыны

Сонымен біртекті магнит өрісінде рамка қалыпты айналып тұрса, ф=BnS=BDcosα=Bscosώt мұнда -  α=ώt. Рамка айналған кезде, онда айнымалы индукция ЭҚК-і пайда болады. Еі = dф/dt = BSώsinώt

егер sinώt=1 болса, онда Е=Еmax sinώt=1 болады онда рамкада айнымалы гармониялық заңмен өзгеретін ЭҚК-і пайда болады. Еmax = BSώ тәуелді. Қазақстанда ток жиілігі 50гц, сондықтан Еmax мәні BмS-ке ғана тәуелді. 

              

         .Құйынды токтар. Фуко токтары.

       Индукциялық тоқ  тек  сызықтық  өткізгіштерде ғана емес, тұтас  өткізгіштерде пайда болады. Бұл тоқтар  өткізгіштің қалың ішінде тұйықталады.  Сондықтан бұл тоқтарды құйынды тоқтар немесе Фуко тоқтары дейміз. Фуко тоқтарында Ленц ережесіне тәуелді болады. Құйын тоқтары магнит ағынының өзгеруіне қарсы бағытталған.

 Контурдың индуктивтілігі. Өзіндік индукция.

    Тогы бар контурмен байланысты  ілестірілген магнит ағыны контурдағы  I токқа пропорционал (1) Ф=LI болады. Контурдағы ток күші өзгерсе онда онымен байланысты магнит ағыны да өзгереді, олай болса контурдағы ЭҚК-і өздік индукция деп аталады.

     Индуктивтіліктің өлшем бірлігі  Генри (Гн)

                                1Гн = 1вб/А=Вс/А

  өздік  индукцияға фарадей заңын орындай  отырып, өздік индукция ЭҚК-ін  анықтаймыз.

                  Еs = -dф/dt = -d/dt(L) = - [L dI/dt – I dL/dt] (2)

Контур  деформацияланбаса, онда L=Const болады.

                  Еs=- L dI/dt ; L=Const

      Тізбекті ажырату мен жалғау  кезінде токтар өткізгіш контурдағы  ток өзгерген сайын өздік индукция  ЭҚК-і пайда болады да, тізбекте  өздік индукцияның экстра токтары деп аталатын қосымша токтар пайда болады.

      Тізбектегі ток әр уақытта  Ом заңы бойыеша анықталады.

                  I = Es/R немесе IR = Es = -L dI/dt => dI/I = /R/Ldt

                  ln I/I°= Rt/L;     I = I°e  -t/I мұндағы T = L/R;

    Т – релакция уақыты

     Тізбекті  тұйықтаған кезде сыртқы ЭҚК-і  пайда болады.

                              Еs = -L dI/dt    (сыртқы токтың өсуіне қарсы              

                                                         бағытталған)

Ом заңы бойынша  IR = E+E° = E - L dI/dt ; онда U = IR -E  

деп алып теңдеуді түрлендірсек

                           dU/U = -dt/T

Қосу кезіндегі (t=0) ток күші I=0, онда U=-E

1.Қисық –  ток күшінің азаюын көрсетеді

                       I= I° e –t/T

2.Қисық –  ток күщінің өсуін сипаттайды.

                       I= I°(1-t-t/T)                                

2.2 Электростатика

    1. Қазіргі кезеңдегі техниканың қарыштап дамуына электр құбылыстарының ашылуы себеп болды. Бұдан 250 жыл бурын Фалес Милетский тәжірибілерінде янтарь (грекше электрон) таяқшаны жүнге немесе теріге үйкегенде ұсақ бөлшектерді өзіне тарту қасиеті пайда болады. Электр құбылыстарын тереңдеп зерттеу XV ғасырда Гильберттің тәжірибелерінен басталады.

      Шыныны  теріге үйкегенде  оң заряд пайда болады.

Янтарьды жүнге үйкегенде теріс заряд пайда болады. Әсер арқылы электрленген жағдайда денедегі зарядтардың (q - заряд) элементар – е зарядтардан туратыны белгілі

q = ± eN  e = 1.6*10^-19 кл

Электрлік қасиетіне байланысты заттар

1. Өткізгіштер (ρ=10^-6÷10³ ∆E₀  <2эв n = 10²²  )
2. Жартылай өткізгіштер (ρ=10^-6÷10³ ∆E <2эв n = 10²²  )
3. Диэлектриктер (ρ=10^-6÷10¹⁶ ∆E₀  >2эв ) болып бөлінеді.

2. Денедегі  зарядтардың бар болуы осы  дененің екінші  денемен әсерлесуі  арқылы анықталады. Бір аттас  заряд бірін тебеді, әр аттас  заряд бірін бірі тартады.

      Осы заңдылыққа сүйеніп Шарль Кулон  екі нүктелік зарядтың бір біріне әсер күші  F = k*q₁ q₂/R² ,  мұнда Си жүйесінде K =1/4πε_o    F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²  ε_o- вакумдегі электрлік тұрақтылық өзара әсерлесуші күштер басқа ортада болса F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²ε_o  бұл заңды векторлық шама түрінде былай жазуға болады.                   F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²ε_or/r     Егер q₁ =q₂=1кл,  R = 1м   болса, зарядтардың өзара әсер күші . F=9*10⁹н,   ε_o=8,85*10^-12Ф/м

3.Кез-келген  зарядталған дене немесе оқшауланған  зарядтар қоршаған ортаның қасиетін өзгертеді, электр өрісін туғызады.

Электр  өрісін зерттеу үшін нүктелік заряд  қолданылады. Екі зарядтың бір-біріне әсер күші

                        F= q_сын (1/4πε_o* qr/R²r) сыншы зарядқа тәуелді. барлық сыншы зарядтар F/ q_сын   ол үшін q-шы r-ге тәуелді.

                        Ē= F/ q_сын             Ē – электр өрісінің кернеулігі

                                                                            q – сыншы заряд

                                   Ē=1/4πε_o* q q_сынr/ R²r = q          *  r          Е=В/М

                                                          q_сын                             4πε_oR²        r

электр  өрісі қозғалмайтын зарядтар q_1, q_2, q_3, q_4... q_n әсерінен болсын электр өрісінің нүктелік зарядқа әсер күші 

                                                                F= F₁+ F₂+ F₃+...

                      q₀Ē= q₀Ē₁+ q₀Ē₂+ q₀Ē₃+...+ q₀Ē_і    немесе

                                     q₀Ē= q₀ Σ Ē_і

                                          Ē= Σ Ē_і           электр өрісінің суперпозициясы деп аталады. А – нүктесіндегі электр өрісін анықтау үшін суперпозиция принципін қолданамыз.

             Ē= Ē₊+ Ē_-

                    Ē₊= q₊/4πε_o r₂ ²= q₊/4πε_o(r-L/2) ²

                    Ē_-= q_-/4πε_o r₁ ²= q_-/4πε_o(r-L/2) ²   мәндерінің орнына қойсақ жалпы

                   Е= 2р/4πε_o r³                р – векторлық шама

р= q/L     (Р – дипольдің моменті)

жалпы жағдай үшін диполь моменті 

                  Е =1/4πε_o* Р/r³√1+3cos²α

3.Зарядтардың  электр өрісін анықтау кейбір математикалық қиындықтарға байланысты электр өрісінің күш сызықтар жиілігі Е-ге тең болсын және ds-ауданшадан өтсін

            N= Еds немесе N=Еdscosα

электр  өрісінің (Е), (ds) беттен өтетін векторлық ағыны

        Ф=∫Е_nds    бұл формуланы Остраградский – Гаусс теоремасын тұйықталған бет үшін қолданып Ф=∫Е_nds=1/ε_oΣq_і

тұйықталған бет үшін кернеулік ағыны (Ф) осы  бет үшін ішіндегі қоршщалған зарядтың алгебралық қосындысы ε_o–ге бөлгенге тең.

Электр  өрісін анықтау үшін қосымша шамаларды  анықтап алып Остраградский – Гаусс  теоремасын қолданайық. Ол үшін зарядтардың кеңістікте орналасуына байланысты, зарядтардың сызықтық, аудандық және көлемдік тығ ыздықтары қолданылады.

              τ=lim ∆q/∆L          τ – сызықтық заряд тығыздығы

              ∆L→0

              δ=lim ∆q/∆S          δ – аудандық заряд тығыздығы

              ∆S→0

              ρ=lim ∆q/∆V         

                     ∆V→0                    ρ -  көлемдік заряд тығыздығы

1. Біртекті зарядталған шексіз жазықтықтың өрісі 

             Е= δ/2ε_o

       2. Әраттас зарядталған екі жазықтықтың өрісі

                    Е= δ/ε_o

3,Зарядталған  шексіз цилиндр өрісі

             Е_(r)=1/π ε_o*λ/r        λ – зарядтың сызықтық тығыздығы

                                        r – цилиндрдің радиусы

Электр  өрісінің потенциалы. Электр өрісі мен  потенциалдар арасындағы байланыс.