Амперын хүч гэдэг нь энэ талбарт байрлуулсан гүйдэл дамжуулагч дээр соронзон орон үйлчлэх хүч юм. Энэ хүчний хэмжээг Амперын хуулийг ашиглан тодорхойлж болно. Энэ хууль дамжуулагчийн хязгааргүй жижиг хэсгийн хязгааргүй жижиг хүчийг тодорхойлдог. Энэ нь энэ хуулийг янз бүрийн хэлбэрийн дамжуулагчдад хэрэглэх боломжтой болгодог.

Формула 1 - Амперын хууль

Биндукц соронзон орон, дотор нь гүйдэл бүхий дамжуулагч байдаг

Iдамжуулагч дахь гүйдлийн хүч

dlгүйдэл дамжуулах дамжуулагчийн уртын хязгааргүй жижиг элемент

альфагадаад соронзон орны индукц ба дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлийн хоорондох өнцөг

Амперын хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмийн дагуу олно. Энэ дүрмийн тайлбар нь дараах байдалтай байна. Зүүн гар нь гадна талын соронзон индукцийн шугамууд далдуу мод руу орж, дөрвөн сунгасан хуруу нь зөв өнцгөөр нугалж, дамжуулагчийн гүйдлийн хөдөлгөөний чиглэлийг заана. эрхий хуруудамжуулагч элемент дээр үйлчлэх хүчний чиглэлийг заана.

Зураг 1 - зүүн гарын дүрэм

Талбайн индукц ба гүйдлийн хоорондох өнцөг бага бол зүүн гарын дүрмийг ашиглах үед зарим асуудал үүсдэг. Нээлттэй далдуу мод хаана байх ёстойг тодорхойлоход хэцүү байдаг. Тиймээс, энэ дүрмийн хэрэглээг хялбарчлахын тулд та далдуу модыг соронзон индукцийн вектор биш харин түүний модулийг агуулсан байхаар байрлуулж болно.

Амперын хуулиас харахад талбайн соронзон индукцийн шугам ба гүйдлийн хоорондох өнцөг тэгтэй тэнцүү байвал Амперын хүч тэгтэй тэнцүү байх болно. Өөрөөр хэлбэл, дамжуулагчийг ийм шугамын дагуу байрлуулна. Хэрэв өнцөг нь 90 градус байвал Амперын хүч нь энэ системийн хамгийн их утгатай байх болно. Өөрөөр хэлбэл, гүйдэл нь соронзон индукцийн шугамд перпендикуляр байх болно.

Амперын хуулийг ашиглан хоёр дамжуулагчийн системд ажиллах хүчийг олж болно. Бие биенээсээ хол зайд байрладаг хязгааргүй урт хоёр дамжуулагчийг төсөөлье. Эдгээр дамжуулагчаар гүйдэл урсдаг. Хоёр дугаар дамжуулагч дээр нэг дугаартай гүйдэл бүхий дамжуулагчийн үүсгэсэн талбайгаас үүсэх хүчийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Формула 2 - Хоёр зэрэгцээ дамжуулагчийн ампер хүч.

Хоёр дахь дамжуулагч дээр нэг дугаартай дамжуулагчийн үзүүлэх хүч ижил хэлбэртэй байна. Түүнээс гадна, хэрэв дамжуулагчийн гүйдэл нэг чиглэлд урсаж байвал дамжуулагч татагдах болно. Хэрэв эсрэг чиглэлд байвал тэд бие биенээ няцаах болно. Урсгал нэг зүгт урсдаг болохоор нэг нэгнээ яаж татах вэ дээ гэж төөрөгдөл бий. Эцсийн эцэст, шон, цэнэг шиг үргэлж няцаагдаж ирсэн. Эсвэл Ампер бусдыг дуурайх нь үнэ цэнэтэй зүйл биш гэж үзээд шинэ зүйл гаргаж ирэв.

Үнэн хэрэгтээ Ампер юу ч зохион бүтээгээгүй, учир нь та үүнийг бодож үзвэл зэрэгцээ дамжуулагчийн үүсгэсэн талбарууд бие биенийхээ эсрэг чиглэсэн байдаг. Тэднийг яагаад татдаг вэ гэдэг асуулт гарч ирэхээ больсон. Кондукторын үүсгэсэн талбарыг аль чиглэлд чиглүүлэхийг тодорхойлохын тулд та баруун талын шурагны дүрмийг ашиглаж болно.

Зураг 2 - Гүйдэлтэй зэрэгцээ дамжуулагч

Зэрэгцээ дамжуулагч ба тэдгээрийн ампер хүчний илэрхийлэлийг ашиглан нэг Амперын нэгжийг тодорхойлж болно. Хэрэв нэг амперын ижил гүйдэл нь нэг метрийн зайд байрлах хязгааргүй урт параллель дамжуулагчаар урсдаг бол тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь урт метр бүрт 2 * 10-7 Ньютон байх болно. Энэ хамаарлыг ашиглан бид нэг Ампер ямар хэмжээтэй тэнцүү болохыг илэрхийлж болно.

Энэ видео нь тах соронзоор үүсгэгдсэн тогтмол соронзон орон нь гүйдэл дамжуулагч дамжуулагчид хэрхэн нөлөөлж байгааг харуулж байна. Энэ тохиолдолд гүйдэл дамжуулагчийн үүргийг хөнгөн цагаан цилиндр гүйцэтгэдэг. Энэ цилиндр нь нийлүүлсэн зэс шин дээр байрладаг цахилгаан гүйдэл. Соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч дээр үйлчлэх хүчийг Амперын хүч гэнэ. Ампер хүчний үйл ажиллагааны чиглэлийг зүүн гарын дүрмийг ашиглан тодорхойлно.

Амперын хуультүүнд байрлуулсан дамжуулагч дээр соронзон орон үйлчлэх хүчийг харуулав. Энэ хүчийг бас нэрлэдэг Амперын хүч.

Хуулийн мэдэгдэл:жигд соронзон оронд байрлуулсан гүйдэл дамжуулах дамжуулагч дээр үйлчлэх хүч нь дамжуулагчийн урт, соронзон индукцийн вектор, гүйдлийн хүч ба соронзон индукцийн вектор ба дамжуулагчийн хоорондох өнцгийн синустай пропорциональ байна..

Хэрэв дамжуулагчийн хэмжээ нь дур зоргоороо, талбай нь жигд бус байвал томъёо нь дараах байдалтай байна.

Амперын хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмээр тодорхойлно.

Зүүн гарын дүрэм: байрлуулсан бол зүүн гарсоронзон индукцийн векторын перпендикуляр бүрэлдэхүүн далдуу мод руу орж, дөрвөн хуруугаа дамжуулагчийн гүйдлийн чиглэлд сунгаж, дараа нь 90-ыг буцаана.° эрхий хуруу нь Ампер хүчний чиглэлийг заана.

Жолооны хураамжийн УИХ-ын гишүүн. Хөдөлгөөнт цэнэг дэх MF-ийн нөлөө. Ампер ба Лоренцын хүч.

Гүйдэл дамжуулах аливаа дамжуулагч нь хүрээлэн буй орон зайд соронзон орон үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд цахилгаан гүйдэл нь цахилгаан цэнэгийн захиалгат хөдөлгөөн юм. Энэ нь вакуум эсвэл орчинд хөдөлж буй аливаа цэнэг өөрийн эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг гэж бид үзэж болно гэсэн үг юм. Туршилтын олон тооны өгөгдлийг нэгтгэн дүгнэсний үр дүнд харьцангуй бус тогтмол v хурдтай хөдөлж буй Q цэгийн цэнэгийн B талбарыг тодорхойлсон хууль тогтоогдсон. Энэ хуулийг томъёогоор өгсөн болно

(1)

Энд r нь Q цэнэгээс M ажиглалтын цэг хүртэл татсан радиус вектор (Зураг 1). (1)-ийн дагуу В вектор нь v ба r векторууд байрлах хавтгайд перпендикуляр чиглэнэ: түүний чиглэл нь v-ээс r хүртэл эргэх үед баруун шурагны хөрвүүлэх хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг.

Зураг 1

Соронзон индукцийн векторын хэмжээг (1) томъёогоор олно

(2)

Энд α нь v ба r векторуудын хоорондох өнцөг юм. Биот-Саварт-Лапласын хууль ба (1)-ийг харьцуулж үзвэл бид хөдөлж буй цэнэг нь соронзон шинж чанараараа одоогийн элементтэй тэнцүү болохыг харж байна: Idl = Qv

Хөдөлгөөнт цэнэгт MF-ийн нөлөө.

Соронзон орон нь зөвхөн гүйдэл дамжуулагч дамжуулагчдад төдийгүй соронзон орон дотор хөдөлж буй бие даасан цэнэгүүдэд нөлөөлдөг нь туршлагаас мэдэгдэж байна. Соронзон талбарт v хурдтай хөдөлж буй Q цахилгаан цэнэг дээр үйлчлэх хүчийг Лоренцын хүч гэж нэрлэх ба дараах илэрхийллээр өгөгдөнө: F = Q Энд B нь цэнэгийн хөдөлж буй соронзон орны индукц юм.

Лоренцын хүчний чиглэлийг тодорхойлохын тулд бид зүүн гарын дүрмийг ашиглана: хэрэв зүүн гарын алга В вектор орохоор байрлуулсан бол дөрвөн сунгасан хуруу нь v векторын дагуу чиглэнэ (Q>0 хувьд чиглэлүүд) I ба v давхцаж байна, Q-ийн хувьд 1-р зурагт v, B векторуудын харилцан чиг баримжаа (талбар нь бидэн рүү чиглэсэн, зураг дээр цэгээр харуулсан) ба эерэг цэнэгийн хувьд F бол цэнэг нь сөрөг байвал хүч үйлчилнэ эсрэг чиглэлд.

E.m.f. Хэлхээний цахилгаан соронзон индукц нь энэ хэлхээгээр хязгаарлагдсан гадаргуугаар дамжин өнгөрөх соронзон урсгал Фm-ийн өөрчлөлтийн хурдтай пропорциональ байна.

Энд k - пропорциональ байдлын коэффициент. Энэ э.м.ф. Энэ нь соронзон урсгалын өөрчлөлтөд юу нөлөөлж байгаагаас хамаарахгүй - хэлхээг тогтмол соронзон орон руу шилжүүлэх эсвэл орон зайг өөрөө өөрчлөх замаар.

Тиймээс индукцийн гүйдлийн чиглэлийг Ленцийн дүрмээр тодорхойлно: Хаалттай дамжуулагч хэлхээгээр хязгаарлагдах гадаргуугаар дамжин өнгөрөх соронзон урсгалын аливаа өөрчлөлтийн хувьд индукцийн гүйдэл нь түүний соронзон орны өөрчлөлтийг эсэргүүцэх чиглэлд үүсдэг. соронзон урсгал.

Фарадейгийн хууль ба Ленцийн дүрмийн ерөнхий дүгнэлт бол Фарадей-Ленцийн хууль юм: Хаалттай дамжуулагч хэлхээний цахилгаан соронзон индукцийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь хэлхээгээр хязгаарлагдсан гадаргуугаар дамжин өнгөрөх соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай тоон хувьд тэнцүү бөгөөд эсрэг утгатай байна.

Ψ = ΣΦm хэмжигдэхүүнийг урсгалын холбоос буюу нийт соронзон урсгал гэж нэрлэдэг. Хэрэв эргэлт тус бүрийг нэвтлэх урсгал нь ижил байвал (жишээлбэл, Ψ = NΦm), энэ тохиолдолд

Германы физикч Г.Гельмгольц Фарадей-Ленцийн хууль нь энерги хадгалагдах хуулийн үр дагавар гэдгийг нотолсон. Битүү дамжуулагч хэлхээ нь жигд бус соронзон орон дотор байг. Хэрэв хэлхээнд I гүйдэл урсаж байвал Амперын хүчний нөлөөн дор сул хэлхээ хөдөлж эхэлнэ. dt хугацаанд контурыг хөдөлгөхөд гүйцэтгэсэн энгийн ажил dA байх болно

dA = IdФm,

Энд dФm нь dt хугацааны туршид хэлхээний талбайгаар дамжин өнгөрөх соронзон урсгалын өөрчлөлт. даван туулах dt хугацаанд одоогийн ажил цахилгаан эсэргүүцэлХэлхээний R нь I2Rdt-тэй тэнцүү байна. Бүрэн ажилЭнэ үеийн одоогийн эх үүсвэр нь εIdt-тэй тэнцүү байна. Эрчим хүчийг хадгалах хуулийн дагуу одоогийн эх үүсвэрийн ажлыг нэрлэсэн хоёр ажилд зарцуулдаг, i.e.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Тэгш байдлын хоёр талыг Idt-д хуваавал бид олж авна

Иймээс хэлхээнд холбогдсон соронзон урсгал өөрчлөгдөхөд a цахилгаан хөдөлгөгч хүчиндукц

Цахилгаан соронзон чичиргээ. Тербеллийн хэлхээ.

Цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь индукц, эсэргүүцэл, эмф, цэнэг, гүйдэл гэх мэт хэмжигдэхүүнүүдийн хэлбэлзэл юм.

Цуваа холбосон конденсатор, ороомог, резистороос бүрдэх цахилгаан хэлхээг хэлбэлзлийн хэлхээ гэнэ.Цаг хугацааны явцад конденсаторын хавтан дээрх цахилгаан цэнэгийн өөрчлөлтийг дифференциал тэгшитгэлээр тодорхойлно.

Цахилгаан соронзон долгион ба тэдгээрийн шинж чанарууд.

Тербеллийн хэлхээнд конденсаторын цахилгаан энергийг ороомгийн соронзон орны энерги болон эсрэгээр хувиргах үйл явц явагддаг. Хэрэв бид тодорхой хугацаанд гадны эх үүсвэрийн эсэргүүцлийн улмаас хэлхээн дэх энергийн алдагдлыг нөхөх юм бол бид антеннаар дамжуулан хүрээлэн буй орон зайд ялгарах саармагжаагүй цахилгаан хэлбэлзлийг олж авах болно.

Хүрээлэн буй орон зайд цахилгаан соронзон хэлбэлзэл, цахилгаан ба соронзон орны хүч чадлын үе үе өөрчлөгдөх үйл явцыг цахилгаан соронзон долгион гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан соронзон долгион нь 105-10 м долгионы урт, 104-1024 Гц давтамжийн өргөн хүрээг хамардаг. Нэрээр нь цахилгаан соронзон долгионыг радио долгион, хэт улаан туяаны, үзэгдэх ба гэж хуваадаг хэт ягаан туяа, Рентген туяа ба -цацраг туяа. Долгионы урт эсвэл давтамжийн шинж чанараас хамаарна цахилгаан соронзон долгионөөрчлөлт нь тоо хэмжээг шинэ чанарт шилжүүлэх диалектик-материалист хуулийн баттай нотолгоо юм.

Цахилгаан соронзон орон нь материаллаг бөгөөд энерги, импульс, масстай, орон зайд хөдөлдөг: вакуумд С хурдтай, хурдтай орчинд: V=, энд = 8.85;

Эзлэхүүн энергийн нягтрал цахилгаан соронзон орон. Цахилгаан соронзон үзэгдлийн практик хэрэглээ маш өргөн. Эдгээр нь харилцаа холбооны систем, хэрэгсэл, радио нэвтрүүлэг, телевиз, электрон компьютерийн төхөөрөмж, янз бүрийн зориулалттай хяналтын систем, хэмжих болон эмнэлгийн хэрэгсэл, гэр ахуйн цахилгаан, радио төхөөрөмж болон бусад зүйлс юм. үүнгүйгээр орчин үеийн нийгмийг төсөөлөхийн аргагүй зүйл.

Цахилгаан соронзон цацраг нь хүний ​​эрүүл мэндэд хэрхэн нөлөөлдөг талаар шинжлэх ухааны нарийн мэдээлэл бараг байдаггүй, зөвхөн батлагдаагүй таамаглал байдаг бөгөөд ерөнхийдөө байгалийн бус бүх зүйл хор хөнөөлтэй байдаг гэсэн үндэслэлгүй айдас байдаггүй. Хэт ягаан туяа, рентген болон өндөр эрчимтэй цацраг нь олон тохиолдолд бүх амьд биетэд бодит хор хөнөөл учруулдаг нь батлагдсан.

Геометрийн оптик. Иргэний хуулийн хуулиуд.

Геометрийн (цацраг) оптик нь гэрлийн туяа - нэгэн төрлийн изотроп орчинд шулуун шугамаар тархдаг хязгааргүй нимгэн гэрлийн туяа, түүнчлэн бүх чиглэлд жигд гэрэлтдэг цацрагийн цэгийн эх үүсвэрийн санааг ашигладаг. λ - гэрлийн долгионы урт, - шинж чанарын хэмжээ

долгионы замд байгаа объект. Геометрийн оптик нь долгионы оптикийн хязгаарлагдмал тохиолдол бөгөөд түүний зарчмуудыг дараахь нөхцлөөр хангана.

h/D<< 1 т. е. геометрическая оптика, строго говоря, применима лишь к бесконечно коротким волнам.

Геометрийн оптик нь мөн гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын зарчим дээр суурилдаг: туяа нь хөдөлж байх үед бие биедээ саад болохгүй. Тиймээс цацрагийн хөдөлгөөн нь тус бүрийг бие биенээсээ хамааралгүйгээр тараахад саад болохгүй.

Оптикийн олон практик асуудлын хувьд гэрлийн долгионы шинж чанарыг үл тоомсорлож, гэрлийн тархалтыг шулуун шугам гэж үзэж болно. Энэ тохиолдолд зураг нь гэрлийн цацрагийн замын геометрийг авч үзэх болно.

Геометрийн оптикийн үндсэн хуулиуд.

Туршилтын өгөгдлөөс үүдэлтэй оптикийн үндсэн хуулиудыг жагсаацгаая.

1) Шулуун шугамын тархалт.

2) Гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль, өөрөөр хэлбэл огтлолцсон хоёр цацраг бие биедээ саад болохгүй. Энэ хууль нь долгионы онолтой илүү нийцдэг, учир нь бөөмс нь зарчмын хувьд бие биетэйгээ мөргөлдөх боломжтой.

3) Тусгалын хууль. туссан туяа, туссан туяа ба интерфэйсийн перпендикуляр, цацраг тусах цэг дээр дахин бүтээгдсэн, тусгалын хавтгай гэж нэрлэгддэг нэг хавтгайд байрладаг; тусгалын өнцөг нь өнцөгтэй тэнцүү байна

Тусгал.

4) Гэрлийн хугарлын хууль.

Хугарлын хууль: тусгалын туяа, хугарсан туяа ба интерфэйсийн перпендикуляр, туяа тусах цэгээс сэргээн босгосон нь нэг хавтгайд - тусгалын хавтгайд байрладаг. Тусгалын өнцгийн синусын тусгалын өнцгийн синусын харьцаа нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн гэрлийн хурдны харьцаатай тэнцүү байна.

Sin i1/ sin i2 = n2/n1 = n21

хаана нь эхний орчинтой харьцуулахад хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч юм. n21

Хэрэв 1-р бодис нь хоосон чанар, вакуум бол n12 → n2 нь 2-р бодисын үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч юм. n12 = n2 /n1 гэдгийг хялбархан харуулж болно, зүүн талд байгаа энэ тэгшитгэлд хоёр бодисын харьцангуй хугарлын илтгэгч (жишээ нь , 1 нь агаар, 2 нь шил), баруун талд нь тэдгээрийн үнэмлэхүй хугарлын индексүүдийн харьцаа юм.

5) Гэрлийн эргэлтийн хууль (үүнийг 4-р хуулиас гаргаж болно). Хэрэв та эсрэг чиглэлд гэрэл илгээх юм бол тэр ижил замаар явна.

4) хуулиас үзвэл n2 > n1 бол Sin i1 > Sin i2 болно. Одоо бидэнд n2 байна< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Энэ өнцгийн (i1)pr тодорхой утгад хүрэхэд i2 өнцөг нь π /2 (туяа 5) -тай тэнцүү болно гэдгийг бид ойлгож болно. Дараа нь Sin i2 = 1 ба n1 Sin (i1)pr = n2 болно. Тиймээс нүгэл

IN цахилгаан оронтодорхой хүч нь талбайгаас дамжуулагчийн гадаргуу дээр ажилладаг. Тэдгээрийг дараах байдлаар хялбархан тооцоолж болно.

Вакуум дахь цахилгаан орон дахь импульсийн урсгалын нягтыг алдартай Максвеллийн стресс тензороор тодорхойлно.

Биеийн гадаргуугийн элементэд үйлчлэх хүч нь гаднаас түүн рүү "урсдаг" импульсийн урсгалаас өөр зүйл биш, өөрөөр хэлбэл энэ нь тэнцүү байна (хэвийн вектор чиглэсэн тул тэмдэг өөрчлөгдөнө). бие махбодоос гадагшаа, дотор нь биш) . Тиймээс хэмжигдэхүүн нь гадаргуугийн 1 см2 талбайд ногдох хүч юм. Металлын гадаргуу дээрх E хурцадмал байдал нь зөвхөн ердийн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй байдаг тул бид олж авна

эсвэл гадаргуугийн цэнэгийн нягтыг танилцуулах,

Тиймээс "сөрөг даралтын" хүч нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр үйлчилж, гадаргуугийн гаднах хэвийн дагуу чиглүүлж, талбайн энергийн нягтралтай тэнцүү байна.

Дамжуулагч дээр ажиллаж буй нийт F хүчийг түүний гадаргуу дээрх хүчийг (5.1) нэгтгэснээр олж авна.

Гэхдээ ихэвчлэн энэ утгыг тооцоолоход илүү тохиромжтой байдаг ерөнхий дүрэмэрчим хүчийг ялгах замаар механик . Тухайлбал, координатын тэнхлэгийн дагуу дамжуулагч дээр үйлчлэх хүч нь q бөгөөд үүсмэлийг бүхэлд нь q тэнхлэгийн дагуу өгөгдсөн биеийг параллель шилжүүлэх үед энергийн өөрчлөлт гэж ойлгох ёстой. Энэ тохиолдолд энерги нь дамжуулагчийн (талбайн эх үүсвэр) цэнэгээр илэрхийлэгдэх ёстой бөгөөд ялгаа нь тогтмол цэнэгээр хийгддэг. Энэ нөхцөл байдлыг индексээр тэмдэглээд бид бичнэ

Үүний нэгэн адил дамжуулагч дээр үйлчлэх хүчний нийт моментийн дурын тэнхлэг дээрх проекц нь тэнцүү байна

Өгөгдсөн тэнхлэгийг бүхэлд нь тойрон биеийн эргэлтийн өнцөг хаана байна.

Хэрэв энергийг дамжуулагчийн цэнэг гэхээсээ илүү потенциалын функцээр илэрхийлдэг бол түүний тусламжтайгаар хүчийг тооцоолох асуудлыг тусгайлан авч үзэх шаардлагатай. Баримт нь дамжуулагчийн тогтмол потенциалыг хадгалахын тулд (хөдөлгөөнд нь) гадны биетүүдийн тусламжид хандах шаардлагатай болдог. Жишээлбэл, дамжуулагчийг маш том багтаамжтай өөр дамжуулагчтай холбох замаар түүний тогтмол потенциалыг хадгалах боломжтой ("цэнэгүүдийн нөөц"). Цэнэгээр цэнэглэгдсэн үед дамжуулагч нь түүнийг нөөцөөс холдуулдаг бөгөөд түүний хүчин чадал нь их хэмжээгээр өөрчлөгддөггүй. Гэсэн хэдий ч усан сангийн энерги өөрчлөгдөж, буурч байна. Дамжуулагчийн систем бүхэлдээ цэнэгээр цэнэглэгдэх үед тэдгээрт холбогдсон резервуаруудын энерги нийт хэмжээгээр өөрчлөгдөнө. Утга нь зөвхөн авч үзэж буй дамжуулагчийн энергийг багтаасан боловч усан сангийн энерги биш юм. Энэ утгаараа бид эрч хүчтэй нээлттэй системийг хэлдэг гэж хэлж болно. Тиймээс потенциал нь тогтмол байдаг дамжуулагчийн системийн хувьд механик энергийн үүрэг нь -ээр биш, харин тоо хэмжээ юм.

Энд (2.2) орлуулбал тэдгээр нь зөвхөн тэмдгээр ялгаатай болохыг олж мэднэ.

Тогтмол потенциалууд дээр q-тай харьцуулахад хүчийг ялгах замаар олж авдаг, өөрөөр хэлбэл.

Тиймээс дамжуулагч дээр ажиллаж буй хүчийг тогтмол цэнэг болон тогтмол потенциалын аль алинд нь ялгах замаар олж авах боломжтой бөгөөд цорын ганц ялгаа нь деривативыг эхний тохиолдолд хасах тэмдэгтэй, хоёр дахь тохиолдолд нэмэх тэмдгээр авах ёстой.

Үүнтэй ижил үр дүнг дифференциал шинж чанарт үндэслэн илүү албан ёсны аргаар олж авч болно

Энэ нь дамжуулагч ба координатуудын цэнэгийн функц гэж тооцогддог бөгөөд үүсмэлүүд нь хувьсагчидтай тэнцүү гэдгийг эндээс олж авдаг

үүнээс үүдэлтэй (5.7).

§ 2-ын төгсгөлд гаднах жигд цахилгаан орон дахь дамжуулагчийн энергийг авч үзсэн. Нэг жигд талбар дахь цэнэггүй дамжуулагч дээр үйлчлэх нийт хүч нь мэдээж тэг юм. Гэхдээ энергийн илэрхийлэл (2.14) нь бараг жигд талбайд, өөрөөр хэлбэл биеийн хэмжээнээс бага зэрэг өөрчлөгддөг талбарт дамжуулагч дээр үйлчлэх хүчийг тодорхойлоход ашиглагдаж болно. Ийм талбарт эхний ойролцоолсон байдлаар (2.14) томъёог ашиглан энергийг тооцоолох боломжтой хэвээр байгаа бөгөөд F хүчийг энэ энергийн градиент болгон тодорхойлно.

Нийт эргүүлэх момент K-ийн хувьд ерөнхийдөө энэ нь жигд гадаад талбарт ч тэг биш юм. Механикийн ерөнхий дүрмийн дагуу биеийн хязгааргүй жижиг виртуал эргэлтийг харгалзан K-г тодорхойлж болно; Ийм эргэлтийн үед энергийн өөрчлөлт нь K -ээс дамжин хамааралтай бөгөөд эргэлтийн өнцөг нь энд байна. Нэг жигд талбарт биеийг өнцгөөр эргүүлэх нь биетэй харьцуулахад талбайг өнцгөөр эргүүлэхтэй тэнцүү юм. Энэ тохиолдолд талбайн өөрчлөлт, эрчим хүчний өөрчлөлт гардаг

Гэхдээ (2.13) ба (2.14) томъёоны харьцуулалтаас харж болно. Тиймээс хаана

вакуум дахь талбайн онолоос мэдэгдэж буй ердийн илэрхийллийн дагуу.

Хэрэв дамжуулагч дээр ажиллаж буй нийт хүч ба момент нь тэгтэй тэнцүү бол талбайн дамжуулагч хөдөлгөөнгүй хэвээр байх бөгөөд биеийн хэв гажилттай холбоотой нөлөөлөл (цахилгаан наалт гэж нэрлэгддэг) гарч ирдэг. Дамжуулагчийн гадаргуу дээр ажиллах хүч (5.1) нь түүний хэлбэр, эзэлхүүнийг өөрчлөхөд хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ хүчний суналтын шинж чанараас шалтгаалан биеийн эзэлхүүн нэмэгддэг. Деформацийг бүрэн тодорхойлохын тулд биеийн гадаргуу дээрх хүчний өгөгдсөн хуваарилалт (5.1) бүхий уян хатан байдлын онолын тэгшитгэлийг шийдвэрлэх шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч хэрэв хүн зөвхөн эзлэхүүний өөрчлөлтийг сонирхож байгаа бол асуудлыг маш энгийнээр шийдэж болно.

Үүнийг хийхийн тулд, хэрэв хэв гажилт сул байвал (үнэндээ цахилгаан даралтын үед тохиолддог шиг) эзэлхүүний өөрчлөлтөд хэлбэр өөрчлөгдөх нөлөө нь жижиг байдлын хоёр дахь эрэмбийн нөлөө юм гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Тиймээс эхний ойролцоо байдлаар эзлэхүүний өөрчлөлтийг хэлбэрээ өөрчлөхгүйгээр хэв гажилтын үр дүн, өөрөөр хэлбэл зарим үр дүнтэй нөлөөн дор иж бүрэн сунгалт гэж үзэж болно. хэт даралт, биеийн гадаргуу дээр жигд тархсан ба (5.1)-ийн дагуу яг хуваарилалтыг орлуулна. Эзлэхүүний харьцангуй өөрчлөлтийг AP-ийг бодисын жигд тэлэлтийн коэффициентээр үржүүлснээр олж авна. Даралт

Тогтмол цахилгаан гүйдэл урсах соронзон туйлуудын хооронд дамжуулагчийг байрлуулцгаая. Соронзон орны нөлөөгөөр дамжуулагчийг туйл хоорондын зайнаас түлхэж гаргасныг бид даруй анзаарах болно.

Үүнийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Гүйдэлтэй дамжуулагчийн эргэн тойронд (Зураг 1.) өөрийн соронзон орон үүсдэг бөгөөд түүний нэг тал дахь хүчний шугамууд нь соронзны хүчний шугамтай, нөгөө талд нь дамжуулагчийн хүчний шугамтай адил чиглэгддэг. - эсрэг чиглэлд. Үүний үр дүнд дамжуулагчийн нэг талд (дээрх 1-р зурагт) соронзон орон нь конденсац болж, нөгөө талдаа (доорх 1-р зурагт) ховордсон байна. Тиймээс дамжуулагч түүнийг дарах хүчийг мэдэрдэг. Тэгээд дамжуулагч нь тогтворгүй бол хөдөлнө.

Зураг 1. Соронзон орны гүйдэлд үзүүлэх нөлөө.

Соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагчийн хөдөлгөөний чиглэлийг хурдан тодорхойлохын тулд зүүн гарын дүрэм(Зураг 2.).

Зураг 2. Зүүн гарын дүрэм.

Зүүн гарын дүрэм нь дараах байдалтай байна: хэрэв та зүүн гараа соронзны туйлуудын хооронд байрлуулж, соронзон шугамууд алган дээр орж, гарын дөрвөн хуруу нь дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлтэй давхцаж байвал эрхий хуруу нь дамжуулагчийн хөдөлгөөний чиглэлийг харуулна.

Тиймээс цахилгаан гүйдэл урсдаг дамжуулагч дээр хүч үйлчилж, түүнийг хүчний соронзон шугамд перпендикуляр шилжүүлэх хандлагатай байдаг. Энэ хүчний хэмжээг туршилтаар тодорхойлж болно. Гүйдэл дамжуулах дамжуулагч дээр соронзон орон үйлчлэх хүч нь дамжуулагч дахь гүйдлийн хүч ба соронзон орон дахь дамжуулагчийн хэсгийн урттай шууд пропорциональ байна (Зураг 3). зүүн).

Хэрэв дамжуулагч нь соронзон хүчний шугамтай зөв өнцгөөр байрласан бол энэ дүрэм үнэн болно.

Зураг 3. Соронзон орон ба гүйдлийн харилцан үйлчлэлийн хүч.

Хэрэв дамжуулагч нь соронзон шугамтай зөв өнцгөөр байрладаггүй, гэхдээ жишээлбэл, баруун талын 3-р зурагт үзүүлсэн шиг дамжуулагч дээр ажиллаж байгаа хүч нь дамжуулагч дахь гүйдлийн хүч ба проекцтэй пропорциональ байх болно. соронзон хүчний соронзон шугамд перпендикуляр хавтгайд байрлах дамжуулагчийн хэсгийн урт. Хэрэв дамжуулагч нь соронзон хүчний шугамтай параллель байвал түүнд үйлчлэх хүч тэг болно. Хэрэв дамжуулагч нь соронзон шугамын чиглэлд перпендикуляр байвал түүнд үйлчлэх хүч хамгийн их утгад хүрнэ.

Гүйдэлтэй дамжуулагч дээр ажиллах хүч нь соронзон индукцээс хамаарна. Соронзон орны шугамууд хэдий чинээ нягт байх тусам гүйдэл дамжуулагч дээр үйлчлэх хүч төдий чинээ их байна.

Дээр дурдсан бүх зүйлийг нэгтгэн дүгнэвэл бид соронзон орны гүйдэл дамжуулагчийн нөлөөг дараах дүрмээр илэрхийлж болно.

Гүйдэл дамжуулах дамжуулагч дээр үйлчлэх хүч нь соронзон индукц, дамжуулагч дахь гүйдлийн хүч ба соронзон орон дахь дамжуулагчийн хэсгийн соронзон урсгалд перпендикуляр хавтгайд проекцын урттай шууд пропорциональ байна. .

Соронзон орны гүйдэлд үзүүлэх нөлөө нь дамжуулагчийн бодис эсвэл түүний хөндлөн огтлолоос хамаардаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Соронзон орны гүйдэлд үзүүлэх нөлөө нь дамжуулагч байхгүй үед ч ажиглагдаж болно, жишээлбэл, соронзон туйлуудын хооронд хурдацтай гүйх электронуудын урсгалыг дамжуулдаг.

Соронзон орны гүйдэлд үзүүлэх нөлөөг шинжлэх ухаан, технологид өргөн ашигладаг. Энэ үйлдлийг ашиглах нь цахилгаан энергийг механик энерги болгон хувиргадаг цахилгаан моторын загвар, хүчдэл ба гүйдлийг хэмжих соронзон цахилгаан төхөөрөмжийн загвар, цахилгаан чичиргээг дуу болгон хувиргах электродинамик чанга яригч, тусгай радио хоолой - магнетрон, катодын цацрагийн хоолой зэрэгт суурилдаг. , гэх мэт Соронзон орны үйлчлэл Гүйдлийг электроны масс ба цэнэгийг хэмжих, тэр ч байтугай бодисын бүтцийг судлахад ашигладаг.

Дамжуулагч дээр ажиллах хүч.

Цахилгаан орон дээр дамжуулагчийн гадаргуу дээрх талбараас тодорхой хүч үйлчилдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан цэнэгүүд байрладаг. Дамжуулагчийн гадаргуу дээрх цахилгаан статик талбайн хүч нь зөвхөн хэвийн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй байдаг тул дамжуулагчийн гадаргуугийн элементэд үйлчлэх хүч нь тухайн гадаргуугийн элементтэй перпендикуляр байна. Дамжуулагчийн гадаргуугийн элементийн талбайтай холбоотой авч үзэж буй хүчний илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна.

(1)

Дамжуулагчийн гадаргуугийн гаднах нормаль хаана байна, дамжуулагчийн гадаргуу дээрх цахилгаан цэнэгийн гадаргуугийн нягт. Цэнэглэсэн нимгэн бөмбөрцөг бүрхүүлийн хувьд суналтын хүч нь бүрхүүлийн материалд суналтын бат бэхээс давсан стресс үүсгэдэг.

Ийм харилцаа нь 19-р зууны эхэн үед Пуассон, Лаплас зэрэг шинжлэх ухааны сонгодог хүмүүсийн судалгааны сэдэв байсан нь сонирхолтой юм. (1) харьцаанд хуваагч дахь 2-р хүчин зүйл нь эргэлзээ төрүүлж байна. Үнэн хэрэгтээ илэрхийлэлийг хагасаар хуваах замаар яагаад зөв үр дүнд хүрсэн бэ? Нэгийг нь авч үзье онцгой тохиолдол(Зураг 1): радиустай дамжуулагч бөмбөлөг хажуугийн гадаргуу дээр цахилгаан цэнэг агуулж байг. Цахилгаан цэнэгийн гадаргуугийн нягтыг тооцоолоход хялбар: Бөмбөрцөг координатын системийг () нэвтрүүлж, бөмбөгний хажуугийн гадаргуугийн элементийг . Гадаргуугийн элементийн цэнэгийг дараах хамаарлаас тооцоолж болно. Радиус ба өргөнтэй цагирагийн нийт цахилгаан цэнэгийг дараах илэрхийллээр тодорхойлно. Тухайн цагирагийн хавтгайгаас бөмбөрцгийн туйл хүртэлх зай ( хажуугийн гадаргуубөмбөг) тэнцүү байна . Цагирагийн хавтгайгаас хол зайд байрлах ажиглалтын цэг дээр цагирагийн тэнхлэг дээрх цахилгаан статик талбайн хүч чадлын векторын бүрэлдэхүүн хэсгийг (суперпозиция зарчим) тодорхойлох асуудлыг шийдэх тодорхой шийдэл байдаг.

Бөмбөрцгийн туйлын ойролцоох энгийн цэнэгийг тооцохгүйгээр гадаргуугийн цэнэгээс үүссэн цахилгаан статик талбайн хүч чадлын нийт утгыг тооцоолъё.

Цэнэглэгдсэн дамжуулагч бөмбөрцгийн ойролцоо гаднах электростатик талбайн хүч нь тэнцүү гэдгийг санацгаая

Цэнэглэгдсэн дамжуулагч бөмбөгний гадаргуугийн элементийн цэнэг дээр үйлчлэх хүч нь бөмбөгний хажуугийн гадаргуугийн ойролцоо байрладаг, гэхдээ гадна талд байрлах ижил цэнэгт үйлчлэх хүчнээс 2 дахин бага байна.

Дамжуулагчид үйлчлэх нийт хүч нь тэнцүү байна

(5)

Цахилгаан статик талбайн хүчнээс гадна дамжуулагч нь хүчний моментийн үйлчлэлд өртдөг

(6)

гадаргуугийн элементийн радиус вектор хаана байна dSдамжуулагч.

Практикт системийн цахилгаан энергийг ялгах замаар дамжуулагчийн цахилгаан статик талбайн хүчний нөлөөг тооцоолох нь ихэвчлэн илүү тохиромжтой байдаг W. Дамжуулагч дээр ажиллах хүч нь боломжит энергийн тодорхойлолтын дагуу тэнцүү байна.

тодорхой тэнхлэгт эргүүлэх моментийн векторын проекцын хэмжээ нь тэнцүү байна

авч үзэж буй тэнхлэгийг бүхэлд нь тойрон биеийн эргэлтийн өнцөг хаана байна. Дээрх томьёо нь цахилгаан эрчим хүч бол хүчинтэй гэдгийг анхаарна уу Вдамжуулагчийн цэнэгээр (хээрийн эх үүсвэр!) илэрхийлэгддэг ба деривативуудыг цахилгаан цэнэгийн тогтмол утгуудаар тооцдог.