Физикада қолданылатын негізгі ұғымдардың бірі – магнит өрісі. Ол қозғалатын электр зарядтарына әсер етеді. Ол сезілмейді және адам сезбейді, бірақ оның болуын магнит немесе темір арқылы анықтауға болады. Сондай-ақ қандай магнит өрісі біртекті және біртекті емес деп аталатынын түсіну оңай.
Магниттік өрісті анықтау және анықтау әдістері
Магнит өрісі деген ұғымды кездестіргенде, ол қандай магнит өрісі, біртекті немесе біртекті емес деген сұрақтар туындайды. Мұндай сұраққа жауап бермес бұрын терминдердің бастапқы анықтамаларын беру қажет.
Магнит өрісін қозғалатын электр зарядтарының жанында, әсіресе ток бар өткізгіштердің жанында болатын ерекше материя түрі ретінде қарастыру керек. Магниттік ине немесе темір үгінділері арқылы анықтауға болады.
Бірыңғай өріс
Топ ішінде кездеседімагнит және соленоидта, оның ұзындығы диаметрінен әлдеқайда үлкен болған кезде. Бұл жағдайда гимлет ережесіне сәйкес магнит өрісінің контурлары сағат тіліне қарсы бағытта болады.
Магниттік сызықтар параллель және түзу, олардың арасындағы бос орын әрқашан бірдей, магниттік инеге әсер ету күші барлық нүктелерде шамасы мен бағыты бойынша ерекшеленбейді.
Гетерогенді өріс
Біртекті емес өріс жағдайында магниттік сызықтар майысқан болады, олардың арасындағы бос жер көлемі бойынша әр түрлі болады, магниттік инеге әсер ету күші өрістің әртүрлі нүктелерінде шамасы мен бағыты бойынша әр түрлі болады. Сондай-ақ жолақ магнит өрісінде орналасқан жебеге әсер ететін күш әртүрлі нүктелерде шамасы мен бағыты бойынша әртүрлі күштермен әрекет етеді. Бұл біртекті емес өріс деп аталады. Мұндай өрістің сызықтары қисық, жиілік нүктеден нүктеге дейін өзгереді.
Ондай өрісті ток, штрих магнит және соленоид бар түзу өткізгіштің жанында анықтауға болады.
Магниттік сызықтар дегеніміз не
Ең алдымен мәселе туындағанда біртекті немесе біртекті емес магнит өрісінің қандай түрі пайда болатынын анықтау керек, пішінінен өріс сипаттамасы анық болатын магниттік сызықтарды білу керек.
Магниттік өрісті бейнелеу үшін магниттік сызықтар қолданыла бастады. Олар магниттік иненің бойындағы және магнит өрісінде орналасқан ойдан шығарылған жолақтар. Кез келген арқылы магниттік сызық жүргізуге боладыөріс нүктесі, оның бағыты болады және әрқашан жабылады.
Бағыт
Олар магниттің солтүстік полюсінен шығып, оңтүстікке қарай бет алады. Магниттің өзінде бәрі керісінше. Жолдардың басы немесе соңы жоқ, жабық немесе шексіздіктен шексіздікке өтеді.
Магниттің сыртында сызықтар полюстердің жанында мүмкіндігінше тығыз орналасқан. Бұдан өрістің әсері полюстерге жақын жерде күштірек болатыны, ал түбінен алыстаған сайын әлсірейтіні белгілі болады. Магниттік жолақтардың қисық екенін ескерсек, магниттік инеге әсер ететін күштің бағыты да өзгереді.
Қалай бейнелеу керек
Біртекті магнит өрістерінің біртекті еместерден қалай ерекшеленетінін түсіну үшін оларды магниттік сызықтар арқылы бейнелеуді үйрену керек.
Ток өтетін цилиндрлік сым орамы болып табылатын соленоид деп аталатын біркелкі магнит өрісінің пайда болуының жоғарыдағы мысалын қарастырған жөн. Оның ішінде ұзындығы диаметрінен әлдеқайда үлкен болған жағдайда магнит өрісін біркелкі деп санауға болады (орамның сыртында өріс біркелкі болмайды, магниттік сызықтар бар магниттегідей орналасады).
Біркелкі өріс сонымен қатар тұрақты жолақ магнитінің ортасында орналасқан. Кеңістіктің кез келген шектеулі аймағында магниттелген инеге әсер ететін күштер шамасы мен бағыты бойынша бірдей болатын біркелкі магнит өрісін жаңғыртуға болады.
Магниттік өрісті бейнелеу үшін келесі мысалды пайдаланыңыз. Егер сызықтар орналасқан болсасызба жазықтығына перпендикуляр және көрушіден бағытталған болса, онда олар кресттермен, егер көрерменде болса - нүктелермен бейнеленген. Ағымдағыдай, әрбір крест көзге көрінетін жерден ұшып бара жатқан жебенің құйрығы сияқты, ал ұшы бізге қарай ұшқан жебеден өткіррек.
Сонымен қатар «Біртекті және біркелкі емес магнит өрісін салу» талабы оңай орындалады. Өріс сипаттамаларын (біркелкі және біркелкі емес) ескере отырып, осы магниттік сызықтарды сызыңыз.
Алайда біртекті емес өрістердің болуы тапсырманы айтарлықтай қиындатады. Бұл жағдайда жалпы теңдеуді пайдаланып қандай да бір физикалық нәтиже алу екіталай.
Айырмашылықтар
Біртекті магнит өрістері біртекті еместерден қалай ерекшеленеді деген сұраққа жауап беру өте оңай. Ең алдымен, бұл магниттік сызықтарға байланысты. Біркелкі өріс жағдайында олардың арасындағы қашықтық бірдей болады және олар біркелкі орналасады, кез келген нүктеде аспаптарға бірдей күш әсер етеді. Біртекті емес өрістер үшін бәрі керісінше. Сызықтар біркелкі емес орналасқан, әртүрлі жерлерде олар құрылғыларға бірдей емес күшпен әсер етеді.
Тәжірибеде біртекті емес өріс жиі кездеседі, оны да есте ұстаған жөн, өйткені біркелкі өрістер магнит немесе соленоид сияқты объектінің ішінде ғана болуы мүмкін. Сырттағы бақылаулар әртүрлілікті түзетеді.
Өрісті анықтау
Біртекті және біртекті емес магнит өрістерінің не екенін түсініп, оларға анықтама берубөлшектегеннен кейін оларды қалай табуға болатынын білуіңіз керек.
Ол үшін ең қарапайымы – Эрстед жүргізген эксперимент. Ол электр тогының бар екенін анықтауға көмектесетін магниттік инені пайдаланудан тұрады. Ток өткізгіш бойымен қозғала салысымен, біркелкі және біркелкі емес магнит өрістерінің болуына байланысты жақын жерде орналасқан көрсеткі қозғалады.
Өткізгіштердің токпен әрекеттесуі
Тогы бар әрбір өткізгіштің өз магнит өрісі болады, ол ең жақынға белгілі бір күшпен әсер етеді. Токтың бағытына байланысты өткізгіштер бір-бірін тартады немесе кері тебеді. Әртүрлі көздерден алынған өрістер қосылып, бір нәтиже өрісін құрайды.
Олар қалай жасалған және неліктен
Катодтық сәулелік құрылғыларда қолданылатын біркелкі және біркелкі емес магнит өрістерінің мысалдары ток өткізетін катушкалар арқылы жасалады. Магниттік өрістің қажетті пішінін алу үшін қатты магниттік өткізгіштігі бар материалдардан жасалған сөре ұштары мен магнитті экрандар қолданылады.
Біртекті емес магнит өрістерінің әсері қайтымсыз физикалық және химиялық құбылыстардың, негізінен гетерогенді процестің барысын өзгертуі мүмкін. Турбулентті диффузияның пайда болуы формадағы кез келген сұйықтықтан бетіне газ қозғалысының жылдамдығының бірнеше реттік ұлғаюына әкеледі.микрокөпіршіктер. Иондар мен бөлшектердің жергілікті сусыздану әсері микрокристалдану процесінің күшеюіне байланысты. Ағынды ортада жоғары энергиялы реакциялар бос радикалдарды, атомдық оттегін, пероксидтерді және азотты қосылыстарды тудыруы мүмкін. Сұйықтықта коагуляция пайда болады және эрозиялық бұзылудан туындаған өнімдер пайда болады.
Гидродинамикалық кавитация кезінде пайда болатын көпіршіктер мен үңгірлердің үлкен өлшемдері олардың сұйықтықтың төмен қысымды аймақтан көпіршіктер құлаған жоғары қысым аймағына өтуін қиындатады. Кішкентай көпіршіктің ыдырауы кезінде ауа мөлшері аз болады және плазмалық разрядқа ұқсас күшті химиялық реакция пайда болады. Біртекті емес магнит өрістерінің болуы қуыстардың тұрақсыздығына, олардың ыдырауына және шағын масштабты құйындылар мен көпіршіктердің пайда болуына әкеледі. Мұндай құйынның центріндегі қысым азайғанын ескерсек, ол шағын газ көпіршіктерін түрлендіреді.
Біркелкі емес магнит өрісінде индукцияны өлшеген кезде Холл кернеуі түрлендіргіштің бетімен шектелген аумақтағы өріс индукциясының орташа мәніне пропорционал екенін есте сақтаңыз.
Параксиалды сәулелерді фокустау үшін ұзындығы диаметріне сәйкес келетін көп қабатты соленоидтар болып табылатын қысқа катушкалар арқылы құрылған біркелкі емес магнит өрістері де қолданылады. Мұндай өріске түсетін электрон оның бағытын өзгертетін күштерге ұшырайды. Мұндай күштің әсерінен электрон линзаның осіне жақындайды, ал оның траекториясы орналасқан жазықтықиілу. Электрон линзаның осін берілген нүктеде қиып өтетін спираль сегменті бойымен қозғалады.
Кеңістіктік ұлғайту факторы сұйықтықпен шайылған гетерогенді жүйе аумағында біртекті емес өрістердің кеңістікте шашырауынан туындайды. Бөлу әдісімен деңгейлердің популяциялық инверсиясын алу үшін көпжолақты магнитпен жасалған біркелкі емес өрістер қолданылады. Полюстердің пішіні аммиак негізіндегі молекулалық генератордың төрт полюсті конденсаторындағы өзектерге ұқсас.
Қолданады
Ақауды анықтаудың магниттік ретті әдісі ақаулардың үстінде пайда болатын біртекті емес өрістердің күштерімен магниттік бөлшектерді тартуға негізделген. Мұндай ұнтақтың жиналуы ақаудың болуын, оның өлшемін және тексерілетін бөліктегі орнын анықтайды.
Күшті біртекті емес магнит өрістерін пайдаланатын молекулалық сәуле әдісінің елеулі кемшілігі шағын бөліну әсері болып саналады. Бұл әсерді арттырудың қарапайым және түсініксіз әдісі бар. Ол жеңіл сыртқы магнит өрісін қолданудан тұрады. Соңғысы біркелкі емес магниттік өрістерге қарай ядролық прецессиялық магнитометрлерді қолдану аймағын ұлғайтуға мүмкіндік береді.
Бұл әдістің артықшылығы оның жоғары ажыратымдылығы болып табылады, ол таспаның магниттік қабатының бөлшектерінің өлшеміне сәйкес біркелкі емес магнит өрістерін анықтауға мүмкіндік береді, сонымен қатар зақымдануды табу мүмкіндігін береді. күрделі беттерде және тығыз саңылауларда.
Кемшіліктеріақпаратты қайталама өңдеу қажеттілігі, таспаның бойындағы магнит өрісінің бөлшектері ғана бекітіледі, магнитсіздену және таспаның сақталуының күрделілігі және сыртқы магнит өрістерінің әсерін болдырмау қажет.
Біркелкі және біртекті емес магнит өрістері қарапайым қарапайым адамға көрінбейтініне қарамастан, жиі кездеседі. Біртекті және біркелкі емес магнит өрістерінің мысалдарын штрих магниттер мен соленоидтардан табуға болады. Сонымен бірге қарапайым магнитті ине немесе темір үгіндісі арқылы оларды байқай аласыз.
