Մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքի վրա ազդում է մի ուժ, որը մենք կանվանենք մագնիսական։ Այս ուժը որոշվում է q լիցքով, նրա շարժման արագությամբ v և մագնիսական ինդուկցիա B այն կետում, որտեղ լիցքը գտնվում է դիտարկված պահին։ Ամենապարզ ենթադրությունն այն է, որ F ուժի մոդուլը համաչափ է q, v և B երեք մեծություններից յուրաքանչյուրին: Բացի այդ, կարելի է ակնկալել, որ F-ը կախված կլինի v և B վեկտորների հարաբերական կողմնորոշումից: F վեկտորը պետք է որոշվի v և B վեկտորների ուղղություններով:

Որպեսզի «կառուցենք» F վեկտորը սկալյար q-ից և v և B վեկտորներից, մենք բազմապատկում ենք v և B վեկտորականորեն, ապա ստացված արդյունքը բազմապատկում ենք սկալյար q-ով: Արդյունքում մենք ստանում ենք արտահայտությունը

Էմպիրիկորեն հաստատվել է, որ մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքի վրա գործող F ուժը որոշվում է բանաձևով

որտեղ k-ը համաչափության գործակիցն է՝ կախված բանաձևի արժեքներում հայտնված միավորների ընտրությունից:

Պետք է նկատի ունենալ, որ այն պատճառաբանությունը, որը մեզ հանգեցրել է արտահայտությանը (43.1) չի կարող դիտվել որպես (43.2) բանաձևի ածանցյալ: Այս պատճառաբանությունները ապացուցողական չեն։ Նրանց նպատակն է հեշտացնել բանաձևի անգիրը (43.2): Այս բանաձևի վավերականությունը կարող է հաստատվել միայն փորձարարական եղանակով:

Նշենք, որ կապը (43.2) կարելի է համարել որպես մագնիսական ինդուկցիայի B սահմանում:

Մագնիսական ինդուկցիայի B միավորը՝ տեսլան, որոշվում է այնպես, որ k համաչափության գործակիցը (43.2) հավասար է մեկի:

Հետևաբար, SI-ում այս բանաձևն ունի ձև

Մագնիսական ուժի մոդուլն է

որտեղ a-ն v և B վեկտորների միջև եղած անկյունն է: (43.4)-ից հետևում է, որ մագնիսական դաշտի գծերով շարժվող լիցքը չի ենթարկվում մագնիսական ուժի ազդեցությանը:

Մագնիսական ուժը ուղղահայաց է այն հարթությանը, որում գտնվում են v և B վեկտորները։Եթե q լիցքը դրական է, ապա ուժի ուղղությունը համընկնում է վեկտորի ուղղության հետ։ Բացասական q-ի դեպքում F և վեկտորների ուղղությունները հակադիր են (նկ. 43.1):

Քանի որ մագնիսական ուժը միշտ ուղղահայաց է լիցքավորված մասնիկի արագությանը, այն չի գործում մասնիկի վրա: Ուստի մշտական ​​մագնիսական դաշտով լիցքավորված մասնիկի վրա գործելով՝ անհնար է փոխել նրա էներգիան։

Եթե ​​կան և՛ էլեկտրական, և՛ մագնիսական դաշտեր, ապա լիցքավորված մասնիկի վրա ազդող ուժն է

Այս արտահայտությունը ստացվել է X. Lorentz-ի կողմից՝ ընդհանրացնելով փորձարարական տվյալները և կոչվում է Լորենցի ուժ կամ Լորենցի ուժ։

Թող լիցքը q շարժվի v արագությամբ ուղիղ անսահման մետաղալարին զուգահեռ, որի միջով հոսում է I ուժի հոսանք (նկ. 43.2): Համաձայն (42.5) և (43.4) բանաձևերի՝ լիցքի վրա այս դեպքում ազդում է մոդուլով հավասար մագնիսական ուժ.

որտեղ է լիցքից մինչև մետաղալար հեռավորությունը: Դրական լիցքի դեպքում ուժն ուղղվում է դեպի մետաղալարը, եթե հոսանքի և լիցքի շարժման ուղղությունները նույնն են, իսկ լարից հեռու, եթե հոսանքի և լիցքի շարժման ուղղությունները հակառակ են (տե՛ս նկ. 43.2): Բացասական լիցքի դեպքում ուժի ուղղությունը հակադարձվում է։

Դիտարկենք նույնանուն երկու կետային լիցքեր, որոնք շարժվում են զուգահեռ գծերով նույն արագությամբ v, որը շատ փոքր է c-ից (նկ. 43.3): ժամը , էլեկտրական դաշտը գործնականում չի տարբերվում անշարժ լիցքերի դաշտից (տես § 41): Ուստի լիցքերի վրա ազդող էլեկտրական ուժի մեծությունը կարելի է հավասար համարել

Համաձայն մագնիսական ուժի (41.5) և (43.3) բանաձևերի (գործում է լիցքերի վրա, արտահայտությունը ստացվում է).

(շառավիղի վեկտորը ուղղահայաց է):

(43.9)-ից հետևում է, որ մագնիսական ուժն ավելի թույլ է, քան Կուլոնյան ուժը մի գործակցով, որը հավասար է լիցքի արագության և լույսի արագության հարաբերակցության քառակուսուն։ Սա բացատրվում է նրանով, որ շարժվող լիցքերի միջև մագնիսական փոխազդեցությունը հարաբերական էֆեկտ է (տես § 45): Մագնիսականությունը կվերանա, եթե լույսի արագությունը անսահման բարձր լիներ:

« Ֆիզիկա - 11 դասարան »

Մագնիսական դաշտը ուժով գործում է շարժվող լիցքավորված մասնիկների, այդ թվում՝ հոսանք կրող հաղորդիչների վրա։
Ի՞նչ ուժ է գործում մեկ մասնիկի վրա:

1.
Շարժվող լիցքավորված մասնիկի վրա մագնիսական դաշտի ուժը կոչվում է Լորենցի ուժի պատիվ հոլանդացի մեծ ֆիզիկոս X. Lorenz-ի, ով ստեղծել է նյութի կառուցվածքի էլեկտրոնային տեսությունը։
Լորենցի ուժը կարելի է գտնել օգտագործելով Ամպերի օրենքը:

Լորենցի ուժի մոդուլհավասար է Δl երկարությամբ հաղորդիչի մի հատվածի վրա գործող F ուժի մոդուլի հարաբերությանը հաղորդիչի այս հատվածում կարգով շարժվող լիցքավորված մասնիկների թվին.

Քանի որ մագնիսական դաշտից հաղորդիչի հատվածի վրա ազդող ուժը (Ամպերի ուժը):
հավասար է F=| Ես | BΔl sin α,
իսկ հոսանքը հաղորդիչում է I = qnvS
որտեղ
q - մասնիկների լիցք
n-ը մասնիկների կոնցենտրացիան է (այսինքն՝ լիցքերի քանակը մեկ միավորի ծավալի համար)
v - մասնիկների արագություն
S-ը դիրիժորի խաչմերուկն է:

Այնուհետև մենք ստանում ենք.
Յուրաքանչյուր շարժվող լիցք ազդում է մագնիսական դաշտի վրա Լորենցի ուժհավասար է:

որտեղ α-ն անկյունն է արագության վեկտորի և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի միջև:

Լորենցի ուժը ուղղահայաց է վեկտորներին և .

2.
Լորենցի ուժի ուղղությունը

Լորենցի ուժի ուղղությունը որոշվում է օգտագործելով նույնը ձախ ձեռքի կանոններ, որը Ամպերի ուժի ուղղությունն է.

Եթե ​​ձախ ձեռքը դրված է այնպես, որ մագնիսական ինդուկցիայի բաղադրիչը՝ լիցքի արագությանը ուղղահայաց, մտնի ափի մեջ, և չորս մեկնած մատները ուղղվեն դրական լիցքի շարժման երկայնքով (բացասականի շարժման դեմ), ապա բութ մատը թեքվում է. 90 °-ով ցույց կտա Լորենցի ուժի ուղղությունը, որը գործում է լիցքի վրա F l

3.
Եթե ​​տարածության մեջ, որտեղ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է, կա և՛ էլեկտրական, և՛ մագնիսական դաշտ, ապա լիցքի վրա ազդող ընդհանուր ուժը հավասար է՝ = el + l, որտեղ այն ուժը, որով էլեկտրական դաշտը գործում է լիցքի վրա։ q հավասար է F el = q .

4.
Լորենցի ուժը չի աշխատում, որովհետեւ այն ուղղահայաց է մասնիկի արագության վեկտորին:
Սա նշանակում է, որ Լորենցի ուժը չի փոխում մասնիկի կինետիկ էներգիան և, հետևաբար, նրա արագության մոդուլը։
Լորենցի ուժի ազդեցությամբ փոխվում է միայն մասնիկի արագության ուղղությունը։

5.
Լիցքավորված մասնիկի շարժումը միասնական մագնիսական դաշտում

Կա միատարրմագնիսական դաշտ, որն ուղղված է մասնիկի սկզբնական արագությանը:

Լորենցի ուժը կախված է մասնիկների արագության վեկտորների մոդուլներից և մագնիսական դաշտի ինդուկցիայից։
Մագնիսական դաշտը չի փոխում շարժվող մասնիկի արագության մոդուլը, ինչը նշանակում է, որ Լորենցի ուժի մոդուլը մնում է անփոփոխ։
Լորենցի ուժը ուղղահայաց է արագությանը և հետևաբար որոշում է մասնիկի կենտրոնաձիգ արագացումը։
Հաստատուն մոդուլային արագությամբ շարժվող մասնիկի կենտրոնաձիգ արագացման մոդուլի անփոփոխությունը նշանակում է, որ

Միատեսակ մագնիսական դաշտում լիցքավորված մասնիկը հավասարաչափ շարժվում է r շառավղով շրջանով.

Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայն

Այնուհետև շրջանագծի շառավիղը, որով շարժվում է մասնիկը, հավասար է.

Ժամանակը, որն անհրաժեշտ է մասնիկի ամբողջական պտույտ կատարելու համար (ուղեծրային շրջան) հետևյալն է.

6.
Օգտագործելով մագնիսական դաշտի գործողությունը շարժվող լիցքի վրա:

Շարժվող լիցքի վրա մագնիսական դաշտի գործողությունը օգտագործվում է հեռուստացույցի կինեսկոպի խողովակներում, որոնցում դեպի էկրան թռչող էլեկտրոնները շեղվում են մագնիսական դաշտից, որը ստեղծված է հատուկ կծիկներով։

Լորենցի ուժն օգտագործվում է ցիկլոտրոնի լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչում՝ բարձր էներգիայով մասնիկներ արտադրելու համար:

Զանգվածային սպեկտրոգրաֆների սարքը նույնպես հիմնված է մագնիսական դաշտի գործողության վրա, որը հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ որոշել մասնիկների զանգվածը։

Մագնիսական դաշտի ուժը շարժվող էլեկտրական լիցքավորված մասնիկի վրա։

որտեղ q մասնիկի լիցքն է.

V - լիցքավորման արագություն;

a-ն անկյունն է լիցքի արագության վեկտորի և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի միջև:

Որոշվում է Լորենցի ուժի ուղղությունը ձախ ձեռքի կանոն.

Եթե ​​ձեր ձախ ձեռքը դնում եք այնպես, որ ինդուկցիոն վեկտորի արագության բաղադրիչին ուղղահայացը մտնի ափի մեջ, և չորս մատները գտնվում են դրական լիցքի արագության ուղղությամբ (կամ բացասական լիցքի արագության ուղղությամբ) , ապա թեքված բութ մատը ցույց կտա Լորենցի ուժի ուղղությունը.

.

Քանի որ Լորենցի ուժը միշտ ուղղահայաց է լիցքի արագությանը, այն չի գործում (այսինքն՝ չի փոխում լիցքի արագության մեծությունը և նրա կինետիկ էներգիան)։

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին զուգահեռ, ապա Fl \u003d 0, իսկ մագնիսական դաշտում լիցքը շարժվում է միատեսակ և ուղղագիծ:

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին ուղղահայաց, ապա Լորենցի ուժը կենտրոնաձև է.

և ստեղծում է կենտրոնաձիգ արագացում, որը հավասար է.

Այս դեպքում մասնիկը շարժվում է շրջանագծով։

.

Ըստ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի՝ Լորենցի ուժը հավասար է մասնիկի զանգվածի և կենտրոնաձիգ արագացման արտադրյալին.

ապա շրջանագծի շառավիղը հետևյալն է.

և մագնիսական դաշտում լիցքի շրջանառության ժամանակահատվածը.

Քանի որ էլեկտրական հոսանքը լիցքերի պատվիրված շարժում է, մագնիսական դաշտի գործողությունը հոսանք կրող հաղորդիչի վրա նրա գործողության արդյունքն է առանձին շարժվող լիցքերի վրա։ Եթե ​​մագնիսական դաշտ մտցնենք հոսանք կրող հաղորդիչը (նկ. 96, ա), ապա կտեսնենք, որ մագնիսի և հաղորդիչի մագնիսական դաշտերի ավելացման արդյունքում առաջացող մագնիսական դաշտը կավելանա մեկի վրա։ հաղորդիչի կողմը (վերևի գծագրում) և մագնիսական դաշտը կթուլանա մյուս կողմի հաղորդիչի վրա (ներքևի գծագրում): Երկու մագնիսական դաշտերի գործողության արդյունքում մագնիսական գծերը կծկվեն և, փորձելով կծկվել, հաղորդիչը ցած կմղեն (նկ. 96, բ)։

Մագնիսական դաշտում հոսանք կրող հաղորդիչի վրա ազդող ուժի ուղղությունը կարելի է որոշել «ձախ կողմի կանոնով»։ Եթե ​​ձախ ձեռքը դրված է մագնիսական դաշտում այնպես, որ հյուսիսային բևեռից դուրս եկող մագնիսական գծերը, ասես, մտնեն ափի մեջ, իսկ չորս ձգված մատները համընկնեն հաղորդիչի հոսանքի ուղղության հետ, ապա կռացած բութ մատը. ձեռքը ցույց կտա ուժի ուղղությունը: Հաղորդավարի երկարության տարրի վրա ամպերի ուժը կախված է. հաղորդիչի երկարության տարրի ուղղությունը և մագնիսական դաշտի ուղղությունը.

Այս կախվածությունը կարող է արտահայտվել բանաձևով.

Վերջավոր երկարությամբ ուղղագիծ հաղորդիչի համար, որը տեղադրված է միատեսակ մագնիսական դաշտի ուղղությանը ուղղահայաց, հաղորդիչի վրա ազդող ուժը հավասար կլինի.

Վերջին բանաձևից մենք որոշում ենք մագնիսական ինդուկցիայի չափը:

Քանի որ ուժի չափը հետևյալն է.

այսինքն, ինդուկցիայի չափը նույնն է, ինչ մենք ստացել ենք Բիոտի և Սավարտի օրենքից:

Տեսլա (մագնիսական ինդուկցիայի միավոր)

Տեսլա,մագնիսական ինդուկցիայի միավոր Միավորների միջազգային համակարգ,հավասար մագնիսական ինդուկցիա,որի դեպքում մագնիսական հոսքը անցնում է 1 տարածքի խաչմերուկով մ 2-ը հավասար է 1-ի վեբեր.Ն.-ի անվ. Տեսլա.Նշումները՝ ռուսերեն տլ,միջազգային T. 1 tl = 104 գս(գաուս).

Մագնիսական ոլորող մոմենտ, մագնիսական դիպոլային պահ- նյութի մագնիսական հատկությունները բնութագրող հիմնական մեծությունը. Մագնիսական պահը չափվում է A⋅m 2 կամ J / T (SI) կամ erg / Gs (CGS), 1 erg / Gs \u003d 10 -3 J / T: Տարրական մագնիսական պահի հատուկ միավորը Բորի մագնետոնն է։ Էլեկտրական հոսանքով հարթ շղթայի դեպքում մագնիսական մոմենտը հաշվարկվում է որպես

որտեղ է ընթացիկ ուժը շղթայում, շղթայի տարածքն է, շղթայի հարթության վրա նորմալի միավորի վեկտորն է: Մագնիսական մոմենտի ուղղությունը սովորաբար հայտնաբերվում է գիմլետի կանոնի համաձայն. եթե դուք պտտում եք գիմլետի բռնակը հոսանքի ուղղությամբ, ապա մագնիսական մոմենտի ուղղությունը կհամընկնի գիմլետի տեղափոխման ուղղության հետ:

Կամայական փակ օղակի համար մագնիսական պահը հայտնաբերվում է հետևյալից.

,

որտեղ է շառավիղի վեկտորը, որը գծված է սկզբից մինչև եզրագծի երկարության տարրը

Միջավայրում հոսանքների կամայական բաշխման ընդհանուր դեպքում.

,

որտեղ է ընթացիկ խտությունը ծավալային տարրում:

Այսպիսով, ոլորող մոմենտը գործում է մագնիսական դաշտի հոսանք ունեցող շղթայի վրա: Եզրագիծը դաշտի տվյալ կետում կողմնորոշվում է միայն մեկ ճանապարհով. Նորմալի դրական ուղղությունը վերցնենք որպես մագնիսական դաշտի ուղղություն տվյալ կետում: Ոլորող մոմենտն ուղիղ համեմատական ​​է ընթացիկին Ի, ուրվագծային տարածք Սև մագնիսական դաշտի ուղղության և նորմալի միջև անկյան սինուսը:

այստեղ Մ - ոլորող մոմենտ , կամ իշխանության պահը , - մագնիսական պահ ուրվագիծը (նմանապես `դիպոլի էլեկտրական պահը):

Անհամասեռ դաշտում (), բանաձևը վավեր է, եթե Եզրագծային չափը բավականաչափ փոքր է(այդ դեպքում դաշտը կարելի է մոտավորապես համասեռ համարել եզրագծի ներսում): Հետևաբար, հոսանք կրող սխեման դեռ հակված է շրջվելու այնպես, որ նրա մագնիսական մոմենտը ուղղվի վեկտորային գծերի երկայնքով:

Բայց, ի լրումն, ստացված ուժը գործում է շղթայի վրա (միատեսակ դաշտի դեպքում և. Այս ուժը գործում է հոսանք կրող սխեմայի կամ մշտական ​​մագնիսի վրա մի մոմենտի վրա և դրանք քաշում է ավելի ուժեղ մագնիսական դաշտի տարածք։ .
Աշխատեք մագնիսական դաշտում հոսանքով շղթան տեղափոխելու վրա:

Հեշտ է ապացուցել, որ մագնիսական դաշտում հոսանք ունեցող շղթան տեղափոխելու համար կատարված աշխատանքը հավասար է , որտեղ և - մագնիսական հոսքերը շղթայի տարածքով վերջնական և սկզբնական դիրքերում: Այս բանաձևը վավեր է, եթե հոսանքը շղթայում հաստատուն է, այսինքն. ուրվագիծը տեղափոխելիս հաշվի չի առնվում էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենը։

Բանաձևը վավեր է նաև մեծ ուրվագծերի համար խիստ անհամասեռ մագնիսական դաշտում (պայմանով. Ես= const):

Ի վերջո, եթե հոսանքի կրող միացումը չի տեղահանվում, բայց մագնիսական դաշտը փոխվում է, այսինքն. փոխեք մագնիսական հոսքը եզրագծով ծածկված մակերևույթի միջով, արժեքից մինչև այնուհետև դրա համար դուք պետք է կատարեք նույն աշխատանքը . Այս աշխատանքը կոչվում է շղթայի հետ կապված մագնիսական հոսքի փոփոխման աշխատանք։ Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսք (մագնիսական հոսք) dS տարածքի միջով կոչվում է սկալյար ֆիզիկական մեծություն, որը հավասար է

որտեղ B n =Вcosα վեկտորի պրոյեկցիան է AT dS տարածքի նկատմամբ նորմալի ուղղությամբ (α-ն վեկտորների միջև եղած անկյունն է nև AT), դ Ս= dS nվեկտոր է, որի մոդուլը հավասար է dS-ի, և նրա ուղղությունը համընկնում է նորմալի ուղղության հետ nդեպի կայք։ Վեկտորային հոսք ATկարող է լինել և՛ դրական, և՛ բացասական՝ կախված cosα-ի նշանից (սահմանված է նորմայի դրական ուղղության ընտրությամբ n) Վեկտորային հոսք ATսովորաբար կապված է շղթայի հետ, որի միջով հոսում է հոսանքը: Այս դեպքում նորմալի դրական ուղղությունը սահմանում ենք եզրագծին. այն կապված է հոսանքի հետ աջ պտուտակի կանոնով։ Սա նշանակում է, որ մագնիսական հոսքը, որը ստեղծվում է եզրագծով, ինքն իրենով սահմանափակված մակերեսով, միշտ դրական է։

Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի Ф B հոսքը կամայական տրված S մակերևույթի միջով հավասար է

(2)

Միատեսակ դաշտի և հարթ մակերեսի համար, որը ուղղահայաց է վեկտորին AT, B n =B=կոնստ և

Այս բանաձևից սահմանվում է մագնիսական հոսքի միավորը վեբեր(Wb): 1 Wb - մագնիսական հոսք, որն անցնում է 1 մ 2 հարթ մակերևույթով, որը գտնվում է միատեսակ մագնիսական դաշտին ուղղահայաց և որի ինդուկցիան 1 Տ է (1 Wb \u003d 1 Tl.m 2):

Գաուսի թեորեմը B դաշտի համարՄագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսքը ցանկացած փակ մակերեսով զրոյական է.

(3)

Այս թեորեմն արտացոլում է այն փաստը, որ մագնիսական լիցքեր չկան, որի արդյունքում մագնիսական ինդուկցիայի գծերը ոչ սկիզբ ունեն, ոչ վերջ ունեն և փակվում են։

Հետեւաբար, վեկտորային հոսքերի համար ATև Ետարբեր բանաձևեր են ստացվում պտտվող և պոտենցիալ դաշտերում փակ մակերեսի միջոցով:

Որպես օրինակ՝ եկեք գտնենք վեկտորի հոսքը AT solenoid-ի միջոցով: Միատարր դաշտի մագնիսական ինդուկցիան մագնիսական թափանցելիությամբ μ միջուկ ունեցող սոլենոիդի ներսում հավասար է.

S մակերեսով էլեկտրամագնիսական սարքի մեկ պտույտով մագնիսական հոսքը հավասար է

և ընդհանուր մագնիսական հոսքը, որը կապված է էլեկտրամագնիսականի բոլոր պտույտների հետ և կոչվում է հոսքային կապ,

ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԳԻՏՈՒԹՅԱՆ ՆԱԽԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ

ՌՈՒՍԱՍՏԱՆԻ ԴԱՇՆՈՒԹՅՈՒՆ

ԴԱՇՆԱԿԱՆ ՊԵՏԱԿԱՆ ԲՅՈՒՋԵ ԲԱՐՁՐԱԳՈՒՅՆ ՄԱՍՆԱԳԻՏԱԿԱՆ ՈՒՍՈՒԹՅԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒԹՅՈՒՆ

«ԿՈՒՐԳԱՆԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ»

ՇԱՐԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ

«Ֆիզիկա» առարկայից Թեմա՝ «Լորենցի ուժի կիրառում».

Ավարտեց՝ ուսանողական խումբ T-10915 Լոգունովա Մ.Վ.

Ուսուցիչ Վորոնցով Բ.Ս.

Կուրգան 2016 թ

Ներածություն 3

1. Օգտագործելով Լորենցի ուժը 4

1.1. Կաթոդային ճառագայթման սարքեր 4

1.2 Զանգվածային սպեկտրոմետրիա 5

1.3 MHD գեներատոր 7

1.4 Ցիկլոտրոն 8

Եզրակացություն 10

Հղումներ 11

Ներածություն

Լորենցի ուժ- այն ուժը, որով էլեկտրամագնիսական դաշտը, ըստ դասական (ոչ քվանտային) էլեկտրադինամիկայի, գործում է կետային լիցքավորված մասնիկի վրա. Երբեմն Լորենցի ուժը կոչվում է արագությամբ շարժվողի վրա ազդող ուժ υ գանձել քմիայն մագնիսական դաշտի կողմից, հաճախ ամբողջ ուժը - ընդհանրապես էլեկտրամագնիսական դաշտի կողմից, այլ կերպ ասած, էլեկտրականի կողմից Եև մագնիսական Բդաշտերը.

Միավորների միջազգային համակարգում (SI) այն արտահայտվում է այսպես.

Ֆ L = ք υ Բ sina

Այն անվանվել է ի պատիվ հոլանդացի ֆիզիկոս Հենդրիկ Լորենցի, ով 1892 թվականին մշակել է այս ուժի արտահայտությունը։ Լորենցից երեք տարի առաջ ճիշտ արտահայտությունը գտել է Օ. Հևիսայդը։

Լորենցի ուժի մակրոսկոպիկ դրսեւորումը Ամպերի ուժն է։

1. Օգտագործելով Լորենցի ուժը

Մագնիսական դաշտի գործողությունը շարժվող լիցքավորված մասնիկների վրա շատ լայնորեն կիրառվում է տեխնոլոգիայում։

Լորենցի ուժի հիմնական կիրառումը (ավելի ճիշտ՝ դրա հատուկ դեպքը՝ Ամպերի ուժը) էլեկտրական մեքենաներն են (էլեկտրական շարժիչներ և գեներատորներ)։ Լորենցի ուժը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրոնային սարքերում՝ լիցքավորված մասնիկների (էլեկտրոնների և երբեմն իոնների) վրա գործելու համար, օրինակ՝ հեռուստատեսությունում։ կաթոդային ճառագայթների խողովակներ, մեջ զանգվածային սպեկտրոմետրիաև MHD գեներատորներ.

Նաև ներկայումս ստեղծված փորձարարական հաստատություններում վերահսկվող ջերմամիջուկային ռեակցիայի իրականացման համար պլազմայի վրա մագնիսական դաշտի գործողությունը օգտագործվում է այն պտտելու համար, որը չի դիպչում աշխատանքային խցիկի պատերին: Լիցքավորված մասնիկների շարժումը շրջանագծի մեջ միասնական մագնիսական դաշտում և այդպիսի շարժման ժամանակաշրջանի անկախությունը մասնիկի արագությունից օգտագործվում են լիցքավորված մասնիկների ցիկլային արագացուցիչներում. ցիկլոտրոններ.

1. 1. Էլեկտրոնային ճառագայթային սարքեր

Էլեկտրոնային ճառագայթային սարքեր (EBD) - վակուումային էլեկտրոնային սարքերի դաս, որոնք օգտագործում են էլեկտրոնների հոսք, որը կենտրոնացված է մեկ փնջի կամ ճառագայթների տեսքով, որոնք կառավարվում են ինչպես ինտենսիվությամբ (հոսանք), այնպես էլ տարածության մեջ դիրքով և փոխազդում են դրա հետ։ սարքի ֆիքսված տարածական թիրախ (էկրան): ELP-ի հիմնական շրջանակը օպտիկական տեղեկատվության փոխակերպումն է էլեկտրական ազդանշանների և էլեկտրական ազդանշանի հակադարձ փոխակերպումը օպտիկականի, օրինակ՝ տեսանելի հեռուստատեսային պատկերի:

Կաթոդային սարքերի դասը չի ներառում ռենտգենյան խողովակները, ֆոտոբջիջները, ֆոտոբազմապատկիչները, գազի արտանետման սարքերը (դեկատրոններ) և ընդունող-ուժեղացնող էլեկտրոնային լամպերը (ճառագայթային տետրոդներ, էլեկտրական վակուումային ցուցիչներ, երկրորդային արտանետման լամպեր և այլն) ճառագայթով։ հոսանքների ձևը.

Էլեկտրոնային փնջի սարքը բաղկացած է առնվազն երեք հիմնական մասից.

Էլեկտրոնային լուսարձակը (ատրճանակ) ձևավորում է էլեկտրոնային ճառագայթ (կամ ճառագայթների ճառագայթ, օրինակ՝ երեք ճառագայթ գունավոր կինեսկոպում) և վերահսկում է դրա ինտենսիվությունը (հոսանքը);

Շեղող համակարգը վերահսկում է ճառագայթի տարածական դիրքը (դրա շեղումը լուսարձակի առանցքից);

Ստացող ELP-ի թիրախը (էկրանը) ճառագայթի էներգիան փոխակերպում է տեսանելի պատկերի լուսավոր հոսքի. ELP փոխանցող կամ պահող թիրախը կուտակում է տարածական ներուժի ռելիեֆը, որը կարդացվում է սկանավորող էլեկտրոնային ճառագայթով

Բրինձ. 1 CRT սարք

Սարքի ընդհանուր սկզբունքները.

CRT տանկի մեջ ստեղծվում է խորը վակուում։ Էլեկտրոնային ճառագայթ ստեղծելու համար օգտագործվում է սարք, որը կոչվում է էլեկտրոնային ատրճանակ: Թելով տաքացվող կաթոդը էլեկտրոններ է արտանետում։ Հսկիչ էլեկտրոդի (մոդուլյատորի) լարումը փոխելով, կարող եք փոխել էլեկտրոնային ճառագայթի ինտենսիվությունը և, համապատասխանաբար, պատկերի պայծառությունը: Հրացանը թողնելուց հետո էլեկտրոնները արագանում են անոդով: Հաջորդը, ճառագայթը անցնում է շեղող համակարգով, որը կարող է փոխել ճառագայթի ուղղությունը: Հեռուստատեսային CRT-ներում օգտագործվում է մագնիսական շեղման համակարգ, քանի որ այն ապահովում է շեղման մեծ անկյուններ: Օքսիլոսկոպի CRT-ներում օգտագործվում է էլեկտրաստատիկ շեղման համակարգ, քանի որ այն ապահովում է ավելի արագ արձագանք: Էլեկտրոնային ճառագայթը հարվածում է ֆոսֆորով պատված էկրանին: Էլեկտրոնների ռմբակոծությունից ֆոսֆորը փայլում է, և փոփոխական պայծառության արագ շարժվող կետը պատկեր է ստեղծում էկրանին:

Ամպերի հզորություն, գործելով Δ երկարությամբ հաղորդիչի հատվածի վրա լհոսանքի հետ Իգտնվում է մագնիսական դաշտում Բ,

Ամպերի ուժի արտահայտությունը կարելի է գրել այսպես.

Այս ուժը կոչվում է Լորենցի ուժ . Այս արտահայտության α անկյունը հավասար է արագության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորԴրական լիցքավորված մասնիկի վրա ազդող Լորենցի ուժի ուղղությունը, ինչպես նաև Ամպերի ուժի ուղղությունը կարելի է գտնել ձախ ձեռքի կանոնկամ կողմից գիմլետի կանոն. Վեկտորների փոխադարձ դասավորությունը և դրական լիցքավորված մասնիկի համար ցույց է տրված նկ. 1.18.1.

Նկար 1.18.1. Վեկտորների փոխադարձ դասավորությունը և Լորենցի ուժային մոդուլը թվայինորեն հավասար է վեկտորների վրա կառուցված զուգահեռագծի մակերեսին և բազմապատկված լիցքով ք

Լորենցի ուժն ուղղված է վեկտորներին ուղղահայաց և

Երբ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտում, Լորենցի ուժը չի գործում:Ուստի արագության վեկտորի մոդուլը չի ​​փոխվում, երբ մասնիկը շարժվում է։

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկը շարժվում է միատեսակ մագնիսական դաշտում Լորենցի ուժի ազդեցության տակ, և դրա արագությունը գտնվում է վեկտորին ուղղահայաց հարթության մեջ, ապա մասնիկը կշարժվի շառավղով շրջանով։

Միատեսակ մագնիսական դաշտում մասնիկի պտտման ժամանակաշրջանն է

կանչեց ցիկլոտրոնային հաճախականությունը . Ցիկլոտրոնային հաճախականությունը կախված չէ մասնիկի արագությունից (հետևաբար նաև կինետիկ էներգիայից): Այս փաստը օգտագործվում է ցիկլոտրոններ - ծանր մասնիկների (պրոտոններ, իոններ) արագացուցիչներ. Ցիկլոտրոնի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 1.18.3.

Ուժեղ էլեկտրամագնիսի բևեռների միջև տեղադրված է վակուումային խցիկ, որի մեջ կան երկու էլեկտրոդներ՝ սնամեջ մետաղական կիսագլանների տեսքով ( գործերը ) Դեսերի վրա կիրառվում է փոփոխական էլեկտրական լարում, որի հաճախականությունը հավասար է ցիկլոտրոնային հաճախականությանը. Լիցքավորված մասնիկները ներարկվում են վակուումային պալատի կենտրոն: Մասնիկները արագանում են էլեկտրական դաշտի միջոցով, որը գտնվում է դեսերի միջև ընկած բացվածքում: Դեսերի ներսում մասնիկները Լորենցի ուժի ազդեցությամբ շարժվում են կիսաշրջաններով, որոնց շառավիղը մեծանում է մասնիկների էներգիայի մեծացմանը զուգընթաց։ Ամեն անգամ, երբ մասնիկն անցնում է դեսերի միջև եղած բացվածքով, այն արագանում է էլեկտրական դաշտով: Այսպիսով, ցիկլոտրոնում, ինչպես մյուս բոլոր արագացուցիչներում, լիցքավորված մասնիկը արագանում է էլեկտրական դաշտով և մագնիսական դաշտի միջոցով պահվում է հետագծի վրա։ Ցիկլոտրոնները հնարավորություն են տալիս պրոտոններին արագացնել մինչև 20 ՄէՎ կարգի էներգիա։

Միատեսակ մագնիսական դաշտերը օգտագործվում են բազմաթիվ սարքերում և, մասնավորապես, ներս զանգվածային սպեկտրոմետրեր - սարքեր, որոնցով կարող եք չափել լիցքավորված մասնիկների զանգվածը՝ տարբեր ատոմների իոններ կամ միջուկներ: Տարանջատման համար օգտագործվում են զանգվածային սպեկտրոմետրեր իզոտոպներ, այսինքն՝ նույն լիցքով, բայց տարբեր զանգվածով ատոմների միջուկներ (օրինակ՝ 20 Ne և 22 Ne)։ Ամենապարզ զանգվածային սպեկտրոմետրը ներկայացված է նկ. 1.18.4. Աղբյուրից արտանետվող իոններ Ս, անցեք մի քանի փոքր անցքերով, որոնք կազմում են նեղ ճառագայթ: Հետո մտնում են արագության ընտրիչ , որի մեջ մասնիկները շարժվում են ներս հատել է միատեսակ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը. Հարթ կոնդենսատորի թիթեղների միջև առաջանում է էլեկտրական դաշտ, էլեկտրամագնիսի բևեռների բացվածքում՝ մագնիսական դաշտ։ Լիցքավորված մասնիկների սկզբնական արագությունն ուղղված է վեկտորներին ուղղահայաց և

Խաչաձև էլեկտրական և մագնիսական դաշտերում շարժվող մասնիկը ենթարկվում է էլեկտրական ուժի և Լորենցի մագնիսական ուժ. Պայմանով Ե = υ Բայս ուժերը ճշգրտորեն հավասարակշռում են միմյանց: Եթե ​​այս պայմանը կատարվի, մասնիկը կշարժվի միատեսակ և ուղիղ գծով և, թռչելով կոնդենսատորի միջով, կանցնի էկրանի անցքից։ Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի տրված արժեքների համար ընտրիչը կընտրի υ = արագությամբ շարժվող մասնիկներ Ե / Բ.

Այնուհետև նույն արագությամբ մասնիկները մտնում են զանգվածային սպեկտրոմետրի խցիկ, որտեղ ստեղծվում է միատեսակ մագնիսական դաշտ։Մասնիկները խցիկում շարժվում են մագնիսական դաշտին ուղղահայաց հարթությունում՝ Լորենցի ուժի ազդեցության տակ։ Մասնիկների հետագծերը շառավիղների շրջաններ են Ռ = մυ / qB". υ-ի հայտնի արժեքների համար հետագծերի շառավիղները չափելով Բ»հարաբերությունները կարող են սահմանվել ք / մ. Իզոտոպների դեպքում ( ք 1 = ք 2) զանգվածային սպեկտրոմետրը թույլ է տալիս առանձնացնել տարբեր զանգվածներով մասնիկներ:

Ժամանակակից զանգվածային սպեկտրոմետրերը հնարավորություն են տալիս չափել լիցքավորված մասնիկների զանգվածը 10–4-ից ավելի ճշգրտությամբ։

Եթե ​​մասնիկի արագությունը բաղադրիչ ունի մագնիսական դաշտի ուղղությամբ, ապա այդպիսի մասնիկը կշարժվի միատեսակ մագնիսական դաշտում՝ պարույրով: Այս դեպքում պարույրի շառավիղը Ռկախված է մագնիսական դաշտին ուղղահայաց վեկտորի υ ┴ բաղադրիչի մոդուլից և պարույրի բարձրությունից էջ– υ || երկայնական բաղադրիչի մոդուլի վրա (նկ. 1.18.5):

Այսպիսով, լիցքավորված մասնիկի հետագիծը, այսպես ասած, պտտվում է մագնիսական ինդուկցիայի գծերի շուրջ։ Այս երևույթն օգտագործվում է տեխնոլոգիայի համար բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի մագնիսական ջերմամեկուսացում, այսինքն՝ ամբողջությամբ իոնացված գազ մոտ 10 6 Կ ջերմաստիճանում։ Այս վիճակում նյութ է ստացվում «Տոկամակ» տիպի կայանքներում՝ կառավարվող ջերմամիջուկային ռեակցիաների ուսումնասիրման ժամանակ։ Պլազման չպետք է շփվի խցիկի պատերի հետ: Ջերմամեկուսացումը ձեռք է բերվում հատուկ կոնֆիգուրացիայի մագնիսական դաշտ ստեղծելու միջոցով: Որպես օրինակ, նկ. 1.18.6-ում ներկայացված է լիցքավորված մասնիկի հետագիծը մագնիսական շիշ(կամ թակարդում ).

Նմանատիպ երևույթ տեղի է ունենում Երկրի մագնիսական դաշտում, որը պաշտպանում է բոլոր կենդանի էակներին արտաքին տիեզերքից եկող լիցքավորված մասնիկների հոսքերից: Տիեզերքից (հիմնականում Արեգակից) արագ լիցքավորված մասնիկները «գրավվում» են Երկրի մագնիսական դաշտի կողմից և ձևավորում են այսպես կոչված. ճառագայթային գոտիներ (նկ. 1.18.7), որտեղ մասնիկները, ինչպես մագնիսական թակարդներում, ետ ու առաջ շարժվում են հյուսիսային և հարավային մագնիսական բևեռների միջև պարուրաձև հետագծերով վայրկյանի կոտորակների կարգի ժամանակներում: Միայն բևեռային շրջաններում են մասնիկների մի մասը ներխուժում մթնոլորտի վերին հատված՝ առաջացնելով բևեռափայլեր։ Երկրի ճառագայթային գոտիները տարածվում են 500 կմ կարգի հեռավորություններից մինչև Երկրի տասնյակ շառավիղներ։ Հարկ է հիշել, որ Երկրի հարավային մագնիսական բևեռը գտնվում է հյուսիսային աշխարհագրական բևեռի մոտ (Գրենլանդիայի հյուսիս-արևմուտքում): Երկրային մագնիսականության բնույթը դեռ ուսումնասիրված չէ։

թեստի հարցեր

1. Նկարագրե՛ք Էրստեդի և Ամպերի փորձերը:

2. Ո՞րն է մագնիսական դաշտի աղբյուրը:

3. Ո՞րն է Ամպերի վարկածը, որը բացատրում է մշտական ​​մագնիսի մագնիսական դաշտի գոյությունը:

4. Ո՞րն է հիմնական տարբերությունը մագնիսական դաշտի և էլեկտրականի միջև:

5. Ձևակերպե՛ք մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի սահմանումը:

6. Ինչու՞ է մագնիսական դաշտը կոչվում հորձանուտ:

7. Ձևակերպել օրենքներ.

Ա) Ամպեր;

Բ) Bio-Savart-Laplace.

8. Որքա՞ն է ուղիղ հոսանքի դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի բացարձակ արժեքը:

9. Ձևակերպե՛ք հոսանքի ուժի միավորի (ամպերի) սահմանումը Միավորների միջազգային համակարգում:

10. Գրի՛ր արժեքը արտահայտող բանաձևերը.

Ա) մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլը.

Բ) Ամպերի ուժերը.

Բ) Լորենցի ուժեր.

Դ) մասնիկի պտտման շրջանը միասնական մագնիսական դաշտում.

Ե) շրջանագծի կորության շառավիղը, երբ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտում.

Թեստ ինքնատիրապետման համար

Ի՞նչ է նկատվել Oersted-ի փորձի ժամանակ:

1) Երկու զուգահեռ հաղորդիչների փոխազդեցությունը հոսանքի հետ.

2) Երկու մագնիսական ասեղների փոխազդեցություն

3) Մագնիսական ասեղի պտույտը հաղորդիչի մոտ, երբ հոսանք է անցնում դրա միջով.

4) Էլեկտրական հոսանքի հայտնվելը կծիկի մեջ, երբ մագնիսը մղվում է դրա մեջ.

Ինչպե՞ս են փոխազդում երկու զուգահեռ հաղորդիչներ, եթե դրանց միջով հոսանքներ են անցնում նույն ուղղությամբ:

գրավում են;

վանել;

Ուժերի ուժը և մոմենտը հավասար են զրոյի։

Ուժը զրո է, բայց ոլորող մոմենտը զրո չէ։

Ո՞ր բանաձևն է որոշում Ամպերի ուժի մոդուլի արտահայտությունը:

Ո՞ր բանաձևն է որոշում Լորենցի ուժի մոդուլի արտահայտությունը:

Բ)

AT)

է)

0,6 Ն; 2) 1 N; 3) 1,4 N; 4) 2.4 Ն.

1) 0,5 Տ; 2) 1 Տ; 3) 2 Տ; 4) 0,8 Տ .

V արագությամբ էլեկտրոնը թռչում է մագնիսական դաշտ՝ ինդուկցիայի B մոդուլով, որն ուղղահայաց է մագնիսական գծերին: Ո՞ր արտահայտությունն է համապատասխանում էլեկտրոնի ուղեծրի շառավղին:

Պատասխան՝ 1)
2)

4)

8. Ինչպե՞ս կփոխվի լիցքավորված մասնիկի պտույտի ժամանակաշրջանը ցիկլոտրոնում նրա արագության 2 անգամ աճով: (Վ<< c).

1) կավելանա 2 անգամ. 2) կավելանա 2 անգամ.

3) 16 անգամ ավելացնել. 4) Չի փոխվի.

9. Ո՞ր բանաձևն է որոշում R շրջանի շառավղով շրջանաձև հոսանքի կենտրոնում ստեղծված մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի մոդուլը:

1)
2)
3)
4)

10. Հոսանքը կծիկի մեջ է Ի. Բանաձևերից որն է որոշում մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի մոդուլը երկարությամբ կծիկի մեջտեղում լ պտույտների թվով N ?

1)
2)
3)
4)

Լաբորատորիա No.

Երկրի մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի հորիզոնական բաղադրիչի որոշում.

Համառոտ տեսություն լաբորատոր աշխատանքի համար.

Մագնիսական դաշտը նյութական միջավայր է, որը փոխանցում է այսպես կոչված մագնիսական փոխազդեցությունները: Մագնիսական դաշտը էլեկտրամագնիսական դաշտի դրսեւորումներից մեկն է։

Մագնիսական դաշտերի աղբյուրներն են շարժվող էլեկտրական լիցքերը, հոսանք կրող հաղորդիչները և փոփոխական էլեկտրական դաշտերը։ Շարժվող լիցքերի (հոսանքների) արդյունքում առաջացած մագնիսական դաշտն իր հերթին գործում է միայն շարժվող լիցքերի (հոսանքների) վրա, մինչդեռ այն ազդեցություն չի ունենում անշարժ լիցքերի վրա։

Մագնիսական դաշտի հիմնական բնութագիրը մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորն է :

Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլը թվայինորեն հավասար է մագնիսական դաշտի կողմից ազդող առավելագույն ուժին, որը գործում է միավոր երկարությամբ հաղորդիչի վրա, որի միջով հոսում է միավոր ուժի հոսանք։ Վեկտոր ուժի վեկտորով և հոսանքի ուղղությամբ կազմում է աջ եռակի: Այսպիսով, մագնիսական ինդուկցիան մագնիսական դաշտի ուժի բնութագրիչն է:

Մագնիսական ինդուկցիայի SI միավորը Tesla-ն է (T):

Մագնիսական դաշտի ուժային գծերը կոչվում են երևակայական գծեր, որոնց յուրաքանչյուր կետում շոշափողները համընկնում են մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության հետ։ Մագնիսական դաշտի գծերը միշտ փակ են, երբեք չեն հատվում:

Ամպերի օրենքը որոշում է մագնիսական դաշտի ուժի ազդեցությունը հոսանք կրող հաղորդիչի վրա։

Եթե ​​ինդուկցիայի հետ մագնիսական դաշտում տեղադրեց հոսանք կրող հաղորդիչ, այնուհետև հոսանքի ուղղորդված յուրաքանչյուր տարրի վրա դիրիժոր, Ամպերի ուժը գործում է, որը որոշվում է հարաբերությամբ

.

Ամպերի ուժի ուղղությունը համընկնում է խաչաձև արտադրյալի ուղղության հետ
, դրանք. այն ուղղահայաց է այն հարթությանը, որում ընկած են վեկտորները և (նկ. 1):

Բրինձ. 1. Որոշել Ամպերի ուժի ուղղությունը

Եթե ուղղահայաց , այնուհետև Ամպերի ուժի ուղղությունը կարելի է որոշել ձախ ձեռքի կանոնով. չորս ձգված մատներ ուղղեք հոսանքի երկայնքով, ափը դրեք ուժի գծերին ուղղահայաց, այնուհետև բթամատը ցույց կտա ամպերի ուժի ուղղությունը: Ամպերի օրենքը հիմք է հանդիսանում մագնիսական ինդուկցիայի սահմանման համար, այսինքն. Հարաբերակցությունը (1) բխում է (2) բանաձևից, որը գրված է սկալյար ձևով:

Լորենցի ուժն այն ուժն է, որով էլեկտրամագնիսական դաշտը գործում է այս դաշտում շարժվող լիցքավորված մասնիկի վրա։ Լորենցի ուժի բանաձևը առաջին անգամ ստացել է Գ.Լորենցը փորձի ընդհանրացման արդյունքում և ունի ձև.

.

որտեղ
էլեկտրական դաշտում լիցքավորված մասնիկի վրա ինտենսիվությամբ գործող ուժն է ;
– մագնիսական դաշտում լիցքավորված մասնիկի վրա գործող ուժ։

Լորենցի ուժի մագնիսական բաղադրիչի բանաձևը կարելի է ստանալ Ամպերի օրենքից՝ հաշվի առնելով, որ հոսանքը էլեկտրական լիցքերի պատվիրված շարժում է։ Եթե ​​մագնիսական դաշտը չգործեր շարժվող լիցքերի վրա, այն ազդեցություն չէր ունենա հոսանք կրող հաղորդիչի վրա։ Լորենցի ուժի մագնիսական բաղադրիչը տրվում է հետևյալով.

.

Այս ուժը ուղղահայաց է այն հարթությանը, որում գտնվում են արագության վեկտորները և մագնիսական դաշտի ինդուկցիա ; դրա ուղղությունը համընկնում է վեկտորի արտադրանքի ուղղության հետ
համար ք > 0 և ուղղվածությամբ
համար ք>0 (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Որոշել Լորենցի ուժի մագնիսական բաղադրիչի ուղղությունը

Եթե ​​վեկտորը ուղղահայաց վեկտորին , ապա Լորենցի ուժի մագնիսական բաղադրիչի ուղղությունը դրական լիցքավորված մասնիկների համար կարելի է գտնել ձախ ձեռքի կանոնով, իսկ բացասական լիցքավորված մասնիկների համար՝ աջ ձեռքի կանոնով։ Քանի որ Լորենցի ուժի մագնիսական բաղադրիչը միշտ ուղղված է արագությանը ուղղահայաց , ապա այն չի կատարում մասնիկը տեղափոխելու աշխատանք։ Այն կարող է փոխել միայն արագության ուղղությունը , թեքել մասնիկի հետագիծը, այսինքն. հանդես գալ որպես կենտրոնաձիգ ուժ:

Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքը օգտագործվում է մագնիսական դաշտերը հաշվարկելու համար (սահմանումներ ) ստեղծված հոսանք ունեցող հաղորդիչների կողմից։

Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքի համաձայն՝ դիրիժորի յուրաքանչյուր տարր՝ ուղղված հոսանքին ստեղծում է հեռավորության վրա գտնվող կետում այս տարրից մագնիսական դաշտը, որի ինդուկցիան որոշվում է հարաբերությամբ.

.

որտեղ
H/m-ը մագնիսական հաստատունն է; µ միջավայրի մագնիսական թափանցելիությունն է։

Բրինձ. 3. Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքին

Ուղղություն
համընկնում է վեկտորի արտադրանքի ուղղության հետ
, այսինքն.
ուղղահայաց հարթությանը, որում գտնվում են վեկտորները և . Միաժամանակ
դաշտային գծի շոշափում է, որի ուղղությունը կարող է որոշվել գիմլետի կանոնով. եթե ծղոտի ծայրի փոխադրական շարժումն ուղղված է հոսանքի երկայնքով, ապա բռնակի պտտման ուղղությունը կորոշի ուղղությունը։ մագնիսական դաշտի գիծ (նկ. 3):

Ամբողջ հաղորդիչի կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտը գտնելու համար հարկավոր է կիրառել դաշտերի սուպերպոզիցիային սկզբունքը.

.

Օրինակ, եկեք հաշվարկենք մագնիսական ինդուկցիան շրջանաձև հոսանքի կենտրոնում (նկ. 4):

Բրինձ. 4. Շրջանաձև հոսանքի կենտրոնում գտնվող դաշտի հաշվարկին

Շրջանաձև հոսանքի համար
և
, հետևաբար (5) հարաբերակցությունը սկալյար ձևով ունի ձև.

Լրիվ հոսանքի օրենքը (մագնիսական ինդուկցիայի շրջանառության թեորեմ) մագնիսական դաշտերի հաշվարկման այլ օրենք է։

Վակուումում մագնիսական դաշտի ընդհանուր ընթացիկ օրենքը ունի հետևյալ ձևը.

.

որտեղ Բ լ – պրոյեկցիա դիրիժորի տարրի վրա ուղղորդված ընթացիկ.

Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի շրջանառությունը ցանկացած փակ շղթայի երկայնքով հավասար է մագնիսական հաստատունի արտադրյալին և այս շղթայով ծածկված հոսանքների հանրահաշվական գումարին:

Մագնիսական դաշտի համար Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմը հետևյալն է.

.

որտեղ Բ n – վեկտորային պրոյեկցիա դեպի նորմալ դեպի կայք dS.

Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսքը կամայական փակ մակերեսով հավասար է զրոյի:

Մագնիսական դաշտի բնույթը բխում է (9), (10) բանաձևերից։

Էլեկտրական դաշտի պոտենցիալության պայմանը ինտենսիվության վեկտորի շրջանառության հավասարությունն է զրոյի
.

Պոտենցիալ էլեկտրական դաշտը առաջանում է անշարժ էլեկտրական լիցքերից. դաշտային գծերը փակված չեն, դրանք սկսվում են դրական լիցքերով և ավարտվում բացասական լիցքերով:

Բանաձևից (9) մենք տեսնում ենք, որ մագնիսական դաշտում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի շրջանառությունը զրոյական չէ, հետևաբար մագնիսական դաշտը պոտենցիալ չէ:

Հարաբերությունից (10) հետևում է, որ չկան մագնիսական լիցքեր, որոնք կարող են ստեղծել պոտենցիալ մագնիսական դաշտեր։ (Էլեկտրաստատիկայում նման թեորեմը մթնում է ձևի
.

Ուժի մագնիսական գծերը փակվում են իրենց վրա։ Նման դաշտը կոչվում է պտտվող դաշտ: Այսպիսով, մագնիսական դաշտը պտտվող դաշտ է: Դաշտի գծերի ուղղությունը որոշվում է գիմլետի կանոնով: Հոսանք ունեցող ուղղագիծ անսահման երկար հաղորդիչում ուժի գծերն ունեն հաղորդիչը ծածկող համակենտրոն շրջանակների ձև (նկ. 3):