Магнит өрісі
Магнит өрісі және электр тогы
Қозғалыстағы зарядтардың әсерінен электр тогы пайда болады. Демек, магнит өрісі — электр тогы тудыратын өріс. Бұл өріс токтардың (қозғалыстағы зарядтардың) өзара әсерлесуін жүзеге асырады.
Қозғалмайтын электр зарядтары арасында Кулон заңы бойынша анықталатын күштер әсер етеді. Жақыннан әсер ету теориясына сәйкес, бұл өзара әсер тікелей емес, өріс арқылы іске асады: әр заряд екіншісіне әсер ететін электр өрісін тудырады және керісінше.
Ал ток өткен өткізгіштердің өзара әсері, яғни қозғалыстағы зарядтардың арасындағы әсерлесу магниттік өзара әсер деп аталады. Ток өткен өткізгіштердің бір-біріне әсер ету күштері магниттік күштер деп аталады.
Жақыннан әсер ету теориясы және магнит өрісінің мәні
Жақыннан әсер ету теориясы бойынша, өткізгіштердің біреуіндегі ток басқа токқа тікелей әсер ете алмайды. Өзара әсерлесу міндетті түрде өріс арқылы іске асады. Осы тұрғыдан қарағанда, магнит өрісі — материяның ерекше түрі: электрлік зарядталған және қозғалыстағы бөлшектердің әсерлесуі сол өріс арқылы жүзеге асырылады.
Магнит өрісінің негізгі қасиеттері
- Магнит өрісін электр тогы (қозғалыстағы зарядтар) тудырады.
- Магнит өрісі өзінің бар екенін электр тогына әсері (қозғалыстағы зарядтарға тигізетін ықпалы) арқылы білдіреді.
8-сынып физика курсынан белгілі: магнит өрісін тек электр тогы ғана емес, тұрақты магниттер де тудырады.
Магнит өрісінің тогы бар рамкаға әсері
Егер иілгіш өткізгіштен жасалған, тогы бар рамканы магнит полюстерінің арасына іліп қойсақ, онда рамка өз жазықтығы магнит полюстерін қосатын сызыққа перпендикуляр болғанша бұрыла береді. Бұл тәжірибе магнит өрісінің рамкаға әсері көбіне бағдарлаушы сипатта екенін көрсетеді.
Электр және магнит өрістерін «қалай байқаймыз?»
Электростатикалық өріс
Зарядталған денелерге әсер ететін күш арқылы байқалады.
Магнит өрісі
Осы өріске әкелінген тогы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді.
Эрстед пен Ампер тәжірибелері
Электрлік және магниттік құбылыстардың байланысын алғаш рет 1820 жылы дат физигі Эрстед (1777–1851) ашты. Егер ағатын токтың маңына магнит тілшесін қойсақ, тілшенің ток бағытына қарай белгілі бір дәрежеде бұрылатынын байқауға болады.
Эрстедтің жаңалығы көптеген ғалымдарды қызықтырып, осыдан кейін электромагниттік құбылыстар кеңінен зерттеле бастады. Солардың бірі — француз физигі Ампер. Оның болжамынша, магнит тілшесіне тек ток қана емес, ток жүріп тұрған өткізгіштің өзі де әсер етеді.
Ампердің бақылауы
Тұрақты магнит өрісіне тогы бар өткізгішті әкелгенде, өткізгішке магнит тарапынан күш әсер етіп, оның қозғала бастайтыны байқалады.
Сонымен бірге магнит тілшесінің тогы бар өткізгіш маңында бағдарлануы өткізгіштің пішініне, орналасуына және токтың шамасы мен бағытына тәуелді. Алайда магнит тілшесі электр зарядына тікелей әсер етпейді.
Қорытынды: тек қозғалыстағы зарядтар өз маңында магнит өрісін тудырады; ал қозғалмайтын зарядтар маңында тек электр өрісі пайда болады.
Магнит өрісін зерттеу: рамка (контур) әдісі
Магнит өрісін сипаттау үшін оның белгілі бір токқа әсерін қарастыру маңызды. Өрістің қасиеттерін зерттеуде магнит өрісінің тогы бар жазық тұйық контурға тигізетін әсері жиі пайдаланылады. Мұндай контурды рамка деп атайды.
Рамкаға қойылатын шарттар
- Рамканың өлшемдері оны тудыратын өткізгіштерге дейінгі қашықтықпен салыстырғанда кіші болуы тиіс.
- Рамкада тұрақты ток үздіксіз жүруі үшін, оған сыртқы тізбек арқылы ток беріліп тұрады.
Рамка арқылы ток жүргенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады: магнит өрісі рамкаға бағыттаушы әсер етеді. Рамканың айналу бағыты бойынша магнит өрісінің бағытын да анықтауға болады.
Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күш туғызады. Бұл әсер магнит өрісін тудыратын токтардың шамасына, олардың орналасуына, рамканың өлшемдері мен бағытына, сондай-ақ рамкадағы ток күшіне тәуелді.
Магнит индукциясының векторы
Электр өрісі векторлық шамамен — электр өрісінің кернеулігімен сипатталады. Магнит өрісін сан жағынан сипаттау үшін де арнайы физикалық шаманы енгізу қажет. Бұл оңай емес, өйткені магниттік өзара әсер электрлік әсерлесуден күрделірек.
Магнит өрісінің негізгі сандық сипаттамасы магнит индукциясының векторы деп аталады және әдетте B әрпімен белгіленеді.