O’zbekistоn respublikasi

O’ZBEKISTОN RESPUBLIKASI
ОLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI


NAMANGAN MUHANDISLIK-QURILISH
INSTITUTI

“ FIZIKA “

fanidan

Sirtqi bakalavriat ta’lim yo’nalishi uchun

Mustaqil ish topshiriqlar TO'PLAMI
Bajardi: Bozorov Otabek

Tekshirdi: Максуджон Умаралиев

Namangan-2021

Mavzu:
Vakuumda magnit maydoni.

1. 
   Tokning magnit maydoni.
   
2. 
   Harakatdagi zaryadlar va elementar toklarning elektromagnit o‘zaro ta’siri.
   
3. 
   Magnit maydon induksiyasi. Bio–Savar–Laplas qonuni.
   

Elektr zaryadlar atrofidagi fazoda ma’lum fizik xossalarga ega bo’lgan elektrostatik maydon paydo bo’lgani kabi elementar toklarning atrofidagi fazoda ham alohida tabiatli maydon paydo bo’ladi, bu maydon magnit maydon deb ataladi.

Elektrostatik maydon o’ziga kiritilgan zaryadli jismlarga ta’sir qiluvchi kuchlar orqali namoyon bo’ladi. Magnit maydon esa shu maydonga kiritilgan tokli o’tkazgichlarga ta’sir qiluvchi kuchlar orqali namoyon bo’ladi.
Masalan, bir xil yo’nalishdagi toklar oqayotgan parallel ikkita o’tkazgich o’zaro tortishadi (97-rasm).

97-rasm

Bu faktni biz quyidagicha izohlaymiz: toklarning har biri o’z atrofidagi fazoda magnit maydon hosil qiladi va bu maydon ikkinchi tokka ta’sir ko’rsatadi.

Magnit maydonning tokka ta’siri shu tok oqayotgan o’tkazgichning shakliga, o’tkazgichning maydondagi vaziyatiga va undagi tokning yo’nalishiga qarab turlicha bo’ladi. Shu sababli, magnit maydonni tavsiflash uchun uning muayyan bir tokka ko’rsatadigan ta’sirini o’rganish lozim. Bunda biz hozircha tokli o’tkazgichlar bo’shliqda joylashgan deb hisoblaymiz.
Elektrostatikada biz elektrostatik maydonning xossalarini nuqtaviy zaryad, ya’ni o’lchovlari shu maydonni hosil qilayotgan zaryadlargacha bo’lgan masofalarga nisbatan kichik bo’lgan jismlarda to’plangan zaryad yordamida o’rgandik.
Magnit maydonning xossalarini esa shu maydonning tokli berk yassi konturga ko’rsatadigan ta’siriga qarab o’rganamiz. Bunday konturni ramka deb ataymiz. Bu konturning o’lchovlari magnit maydonni vujudga keltirayotgan toklar oqayotgan o’tkazgichlarga bo’lgan masofaga nisbatan kichik bo’lishi kerak.
Amalda ramkadan o’zgarmas tok o’tib turishi uchun uni qandaydir simlar bilan tok manbaiga ulash kerak bo’ladi. Magnit maydon bu simlarga ham ta’sir ko’rsatadi, bu ta’sirdan qutulish uchun simlarni bir-biriga yaqin qilib joylashtirish kerak, bunda magnit maydonning simlarga ko’rsatadigan umumiy ta’siri 0 ga teng bo’ladi.
Magnit maydon xossalarini tekshirish uchun buralish deformatsiyasini seza oladigan, ingichka ipga osib qo’yilgan xuddi shunday ramkadan foydalanamiz (98-rasm).

98-rasm

Tajriba shunday kichik ramka tok oqayotgan simlar yoniga joylashtirilsa, ma’lum tarzda burilishini ko’ramiz. Magnit maydon ramkaga oriyentirlovchi ta’sir ko’rsatadi.

Masalan, uzun to’g’ri sim orqali I tok oqayotgan bo’lsin (99-rasm). Bunday sim yaqiniga keltirilgan S ramka burilib, sim orqali o’tuvchi AAVV tekislik bo’ylab joylashib oladi.
Bunda ramkaning oriyentirlanishi undagi tokning yo’nalishiga ham bog’liq bo’ladi, ramkadagi tokning yo’nalishi o’zgarganda ramka 1800 ga buriladi.
Maydonning ramkani oriyentirlash ta’siridan birinchi galda magnit maydon yo’nalishini tavsiflash uchun foydalanish mumkin. Buning uchun ramka tekisligiga normal o’tkazamiz.
Normalning uchidan qaraganimizda ramkadagi tok soat strelkasi harakatiga teskari yo’nalgan holda ko’rilsa, bu yo’nalishning normalning musbat yo’nalishi deb qabul qilamiz.

99-rasm

Boshqacha aytganda, normalning musbat yo’nalishi deb, dastasi ramkada oqayotgan tok yo’nalishi bo’ylab aylanayotgan parmaning ilgarilanma harakati yo’nalishini qabul qilamiz (100-rasm).

100-rasm

Magnit maydon ta’sirida tokli ramka har bir berilgan holda muayyan tarzda oriyentirlanadi, binobarin unga o’tkazilgan normal tomonga yo’naladi.

Ravshanki, ramkaning magnit maydonda oriyentirlanish hodisasi magnit maydonning o’zi ham yo’nalishga ega ekanligi bildiradi. Magnit maydonning ramka turgan joyidagi yo’nalishi uchun ramkaga o’tkazilgan musbat normal joylashadigan yo’nalishni qabul qilamiz. Shunday qilib, ramkaning oriyentirlanishiga qarab ayni vaqtda magnit maydonning istalgan joyidagi yo’nalishini aniqlashimiz mumkin.
Kelgusida xuddi shu ramkadan magnit maydonni miqdoriy jihatdan xarakterlash uchun ham foydalanishimiz mumkin.
Maydon ta’sirida ramkaning oriyentirlanishi magnit maydonda ramkaga juft kuch ta’sir qilishini ko’rsatadi. Ramka osib qo’yilgan ipning qanchalik burilganiqa qarab, bu juft kuch onining kattaligi magnit maydonni vujudga keltirayotgan toklar kuchiga va ularning vaziyatiga, shuningdek, ramkaning o’zining xossalariga o’lchovlari, oriyentirlanishi va undan oqayotgan tok kuchiga bog’liq ekanligini ko’rsatadi.
Avvalo ramkaning xossalari ustida to’xtaylik. Buning uchun magnit maydonni hosil qilayotgan toklarning vaziyatini va kuchini o’zgarishsiz saklaymiz. Ma’lum kattalikdagi tok oqayotgan biror ramkani olaylik. Ramkaga o’tkazilgan normal kuch oni nolga teng bo’ladi. Ramkaga o’tkazilgan normal maydonga perpendikulyar yo’nalganda juft kuch oni maksimal qiymatiga erishadi.
Shuning uchun, ramkadan magnit maydonni miqdoriy jihatdan tavsiflash uchun foydalanmokchi bo’lganimizda hamma vaqt ramkani unga o’tkazilgan normal maydon yo’nalishiga perpendikulyar vaziyatda bo’ladigan qilib joylashtirishni shartlashib olamiz. So’ngra M juft kuch onining ramkadagi I tok kuchiga mutanosib ekanligiga tajribadan ishonch hosil qilishimiz oson.
Nihoyat, tajriba shuni ko’rsatadiki, turli yassi ramkalar uchun M on, ramkaning shakli qanday bo’lishidan qat’iy nazar, ramkaning S yo’ziga mutanosib bo’lar ekan:
1.1.
Ramkadan oqayotgan I tok kuchi bilan ramka yo’zining ko’paytmasiga mutanosib kattalik r_m ramkaning magnit oni deb yuritiladi:
1.2.
Magnit maydonning berilgan nuqtasida magnit onlari rm bir xil bo’lgan ramkalarga bir xil M juft kuch oni ta’sir qiladi. Ma’lum magnit oniga ega bo’lgan ramkani magnit maydonning turli nuqtalariga joylashtirib kuysak, u holda umuman aytganda, bu ramkaga turlicha kuch onlari M ta’sir qilayotganligini paykaymiz.
Masalan, maydonni hosil qiluvchi tok oqayotgan simga ramkani qancha yaqin joylashtirsak, unga ta’sir qiluvchi kuch oni shuncha kattarok bo’ladi. Magnit maydonni miqdor jihatdan xarakterlashda shu faktdan foydalanish, ya’ni ma’lum r_m magnit oniga ega bo’lgan ramkaga ta’sir etuvchi kuch oni shu ramka turgan joydagi H maydon kuchlanganligiga mutanosib bo’ladi deb hisoblash mumkin:
1.3.
Bu xulosani (1.1.) munosabat bilan birlashtirsak quyidagi kelib chiqadi, magnit maydonda tokli ramkaga ta’sir qiluvchi juft kuch oni ramkaning r_m magnit oniga va ramka turgan joydagi magnit maydon kuchlanganligiga mutanosib bo’ladi:
1.4.
Magnit maydonning H kuchlanganligi ramka yordamida ulchaganimizda ana shu munosabatdan foydalanamiz. (1.4.) va (1.2.) munosabatlardan quyidagini hosil qilamiz:
1.5.
Bu ifodada mutanosiblik belgisining o’rniga tenglik belgisini yozish uchun k mutanosiblik koeffitsiyenti kiritish kerak, u holda
1.6.
bo’ladi.
Mutanosiblik koeffitsiyentining qiymati H, M, I, S larning qanday o’lchov birliklarda o’lchanishiga bog’liq bo’ladi. Agar aniq bir rm magnit oniga ega bo’lgan ramkaga ta’sir etuvchi kuchlar oni M ma’lum bo’lsa, k ning aniq qiymatini tanlab olib, (1.6.) tenglamadan magnit maydon kuchlanganligi H ni topish mumkin.
Magnit maydon kuchlanganligi ham yo’nalishi, ham son qiymati bilan xarakterlanadi, demak, magnit maydon kuchlanganligi H vektor kattalikdir.
U holda yuqorida aytilganlarni yakunlab shunday deyish mumkin, magnit maydonning ixtiyoriy nuqtasidagi H kuchlanganlik vektori magnit maydonda turgun muvozanat vaziyatida turgan tokli ramkaga o’tkazilgan normal H vektorning yo’nalishiga perpendikulyar joylashgan bo’lsa, (1.6.) formulaga ko’ra kuchlanganlik kattaligi ramkaga ta’sir etayotgan juft kuchning oni bilan aniqlanadi.
Endi ramkaning o’lchovlari haqidagi masalani ham aniqlab olaylik. Ma’lumki, maydon bir jinsli bo’lmagan holda ramkaga ta’sir qilayotgan kuchlar oni ramka chegaralaridagi maydon kuchlanganligining o’rtacha qiymatini tavsiflaydi.
Maydonning berilgan nuqtasidagi kuchlanganlikni o’lchash uchun ramkaning o’lchovlari va darajada kichik bo’lishi kerakki, ramka sohasida maydonni bir jinsli deyish mumkin bo’lsin.
Toklar magnit maydonini aniqlash usuli. Fazoning biror nuqtasidagi maydon kuchlanganligi H tok oqayotgan simlarning shakliga, tokning kuchiga, tekshirilayotgan nuqtaning shu simlarga nisbatan vaziyatiga bog’liq ekanligini biz yuqorida qayd qilib o’tgan edik. Tajribada magnit maydon kuchlanganligi H ning yo’nalishi va kattaligini r_m magnit oni ma’lum bo’lgan ramkaga ta’sir etayotgan kuchlar oni M orqali aniqlash mumkin.
Endi sodda misol sifatida to’g’ri va juda uzun simni tanlab olib, undan biror r masofada yotgan nuqtadagi maydon kuchlanganligi H ni aniqlashimiz mumkin.
Avvalo tajribada, ramka yordamida, H maydon kuchlanganligi, simdan oqayotgan I tok kuchi va simgacha bo’lgan r masofa orasidagi bog’lanishni topaylik. To’g’ri va uzun simda oqayotgan tok hosil qilingan magnit maydon bir jinsli emas, biroq ramkaning o’lchovlari r masofaga nisbatan kichik bo’lsa, u holda ramka turgan joydagi maydonni bir jinsli deyish mumkin.
To’g’ri uzun sim yonida ramka buriladi va ramkaga o’tkazilgan normal simning eng yaqin qismidan ramkaga o’tkazilgan to’g’ri chiziqqa perpendikulyar vaziyatni egallaydi.