Mühazirə Məşğələ Laboratoriya 6 7

Maqnit sahəsinin (MS) vektorları. EMS-nin nöqtəvi elektrik yükünə göstərdiyi təsir qüvvəsi təkcə elektrik yükünün yeri ilə deyil, eləcə də onun hərəkət sürətindən asılıdır. Bu elektrik və maqnit qüvvələri kimi iki yerə ayrılır. Elektrik qüvvə vektoru (F_e) yükün hərəkətindən asılı deyildir və (4.1) düsturuna əsasən aşağldakı kimi yazılır:
, N (4.8)
Maqnit qüvvə vektoru F_m yükün q qiymətindən və onun hərəkət sürətinin V istiqamətindaən asılıdır və həmişə ona perpendikulyardır:
, N (4.9)
Burada (B) maqnit induksiya vektorudur və MS-nin təsir qüvvəsini xarakterizə edir. Ölçü vahidini (4.9) ifadəsinə əsasən təyin etmək olar:

EMS-də yerləşən nöqtəvi q yükünə təsir göstərən qüvvənin tam qiyməti (buna Lorens qüvvəsi də deyilir) aşağıdakı ifadəyə bərabərdir:
, N (4.10)
MS təkcə hərəkətdə olan yüklərə deyil, eləcə də elektrik cərəyanı axan naqilədə təsir göstərir. Tutaq ki, l uzunluğuna malik naqildən İ cərəyanı axır. Həmcins MS-nin bu naqilə göstərdiyi təsir qüvvəsi aşağıdakı kimi olacaqdır:
, N (4.11)
Əgər MS-nə İ cərəyanı axan çox-çox kiçik müstəvi çərçivə gətirsək, onda ona K qüvvə momenti təsir göstərəcək və onu elə fırlatmağa çalışacaqdır ki, çərçivənin müstəvisi B vektoruna perpendikulyar olsun.
Qüvvə momenti (K) MS-də yerləşən, S sahəsinə malik çərçivəyə göstərdiyi təsir aşağıdakı ifadə ilə təyin olunur:
(4.12)
burada n₀-çərçivənin müstəvisinə çəkilmiş ort normal olub, çərçivədən axan İ cərəyanının istiqaməti ilə sağvint sistemi əmələ gətirir. Cərəyanlı çərçivə maqnit momenti ilə xarakterizə olunur. Maqnit momenti vektor kəmiyyətdir və A·m² ilə ölçülür:
(4.13)
(4.13) ifadəsini (4.12)-də yerinə yazsaq, alarıq:
(4.14)
Qüvvə momenti (K) MS-də yerləşən çərçivəni elə döndərməyə çalışır ki, bunun istiqaməti ilə B vektorunun istiqaməti üst-üstə düşmüş olsun. B vektoru mühitin xassəsindən asılıdır. Beləki, maddə MS-də olduqda, o maqnitləşir. Nəticədə əlavə MS yaranır və o əvvəlki ilə toplanır. Ona görə də toplanmış MS-nin qiyməti vakuumdakından fərqli olur.
Maqnitləşmə mürəkkəb fiziki prosesdir və bilavasitə maddənin atom qurluşu ilə əlaqədardır. Maqnitləşmə nəticəsində əmələ gələn əlavə MS əvvəlki sahəni zəiflədə və ya gücləndirə bilər. MS zəifləyən mühit diamaqnit (μ<1), azacıq güclənən mühit paramaqnit (μ≥1) və nəzərə çarpacaq dərəcədə güclənən mühit isə ferromaqnit (μ>>1) adlanır.
Maqnitləşmiş mühit maqnitləşmə vektoru (M) ilə xarakterizə olunur və aşağıdakı kimi təyin olunur:
A/m (4.15)
burada m_i - ΔV həcmində olan ayrı-ayrı molekulaların maqnit momentlərinin həndəsi cəmidir, yəni
Çoxlu proseslərə baxılan zaman B və M vektorlarından başqa H vektorundan da istifadə olunur. Bu vektorlar bir-biri ilə əlaqədardır və bu münasibət aşağıdakı kimidir:
;
Vb/m² (4.16)
burada -mühitin maqnit sabitidir; μ=1+k_m-nisbi maqnit nüfuzluğudur; k_m-ölçüsüz kəmiyyətdir və maqnit qavrayıcısı adlanır; μ_m=μ₀·μ, Hn/m-mühitin mütləq maqnit nüfuzluğudur.
Mühitlərin təsnifatı. Mühitlərin xassələri ε_m, μ_m və σ parametrləri ilə xarakterizə olunur. σ-parametri mühitin xüsusi keçiriciliyi adlanır. Sİ sistemində bu parametr sim/m-lə ölçülür.
Mühitin parametrlərinin xassələrindən asılı olaraq, xətti və qeyri-xətti mühitlər mövcuddur.
Xətti mühitdə ε_m, μ_m və σ parametrləri EMS-dən asılı deyildir. Qeyri-xətti mühitdə ε_m, μ_m və σ parametrlərinin hamısı və ya bunlardan heç olmasa biri EMS-dən asılıdır.
Real halda mühitlər qeyri-xəttidir. Lakin EMS-nin təsiri zəif olduqda, ε_m, μ_m və σ parametrlərinin elektrik və maqnit sahələrindən asılılığı nəzərə alınmır. Bu halda mühit xətti hesab edilir. Ona görə də sonralar yalnız xətti mühitə baxılacaqdır.
Öz növbəsində xətti mühitlər həmcins və qeyri-həmcins, izatrop və anizatrop kimi yerlərə bölünürlər.
Həmcins mühitdə ε_m, μ_m və σ parametrləri koordinat sistemindən asılı deyil, yəni mühitin xassəsi onun bütün nöqtələrində eynidir. Əgər ε_m, μ_m və σ parametrləri və ya bunlardan hər hansı biri koordinat sistemindən asılı olarsa, belə mühit qeyri-həmcins mühit hesab edilir.
Əgər mühitin xassəsi müxtəlif istiqamətlərdə eyni olarsa izatrop, istiqamətdən asılı olaraq dəyişərsə anizatrop mühit adlanır. İzatrop mühitlərdə P və E, D və E, eləcə də M və H, B və H vektorları paralel, anizatrop mühitlərdə isə qeyri-paralel ola bilər. İzatrop mühitlərdə ε_m, μ_m və σ parametrləri skalyar, anizatrop mühitlərdə isə hamısı və ya heç olmasa bunlardan biri tenzordur.
Elektrik xassəsinə görə keçirici, yarımkeçirici və dielektrik mühitlər mövcuddur. Bəzi hallar da xüsusi keçiriciliyi tenzor hesab etmək lazım gəlir.
Potensial və burulğan sahələr. İki əsas vektor sahə mövcuddur. Bunlar potensial və burulğan sahələrdən ibarətdir. Bunların fiziki xassələri müxtəlifdir. Potensial sahə öz manbəi ilə sıx əlaqədardır. Bu sahənin qüvvə xətləri başlanğıc və sona malikdir. Burulğan sahənin qüvvə xətləri həmişə kəsilməzdir və nə başlanğıca, nə də sona malikdir. ES potensial, MS isə burulğan sahəyə aiddir.
Əgər E vektorunun sahəsi potensial sahədirsə, onda E vektorunun hər hansı qapalı Г konturu boyunca sirkulyasiyası aşağıdakı kimi olacaqdır:
. (4.17)
Bu halda skalyar ψ potensialı daxil etmək olar ki, buda aşağıdakı kimidir:
. (4.17,a)
Digər tərəfdən E vektoru ψ potensialının qradiyentidir, yəni E=-grad ψ.
rotE=0. (4.17,b)
Potensial sahənin intensivliyi onun başlanğıcı ilə xarakterizə olunur, yəni divE kəmiyyəti koordinat sisteminin funksiyasıdır. Sahənin vektorunun başlanğıcı divE>0, sonu isə divE<0 nöqtələrinə uyğundur.
Əgər sahə burulğan sahəyə aiddirsə, onda B vektorunun hər hansı qapalı S səthi boyunca hərəkəti sıfra bərabər olmalıdır:
, (4.18)
burada səthinə çəkilmiş ort normaldır. Baxılan oblastın bütün nöqtələrində (4.18) bərabərliyi aşağıdakı şərtlə ekvivalentdir:
. (4.18,a)
Burulğan sahənin intensivliyi onun burulğanlığı ilə xarəkterizə olunur, başqa sözlə rotB kəmiyyəti koordinat sisteminin funksiyasıdır.