Avval o‘rganing: Doimiy tok va Om qonuni
Magnit maydon — harakatlanayotgan zaryadlar va toklar atrofida mavjud bo‘ladigan materiya turi. U faqat harakatdagi zaryadlarga va tokli o‘tkazgichlarga ta’sir qiladi. Elektr dvigatellari, karnaylar, o‘lchov asboblari, zarralar tezlatkichlari va hatto Yerning qutb yog‘dulari ham shu maydon tufayli ishlaydi. Bu mavzuda maydonni tavsiflash, Amper va Lorens kuchlarini hisoblashni o‘rganamiz.
1820 yilda Ersted tokli o‘tkazgich yonidagi magnit strelka burilishini kuzatdi: tok magnit maydon hosil qiladi. Maydon manbalari — doimiy magnitlar, toklar, harakatlanayotgan zaryadlar.
Maydonning kuch tavsifi — magnit induksiya vektori B⃗, birligi tesla (T). Induksiya chiziqlari doim yopiq: magnitdan tashqarida shimoliy (N) qutbdan janubiy (S) qutbga yo‘naladi. Magnit zaryadlari (alohida qutb) mavjud emas.
To‘g‘ri tok maydoni — o‘tkazgich atrofidagi konsentrik aylanalar. Yo‘nalishi o‘ng parma (o‘ng qo‘l) qoidasi: parma ilgarilanma harakati tok bo‘ylab bo‘lsa, dastasining aylanishi B chiziqlari yo‘nalishini ko‘rsatadi.
To‘g‘ri tok: B = μ₀I/(2πr)
Solenoid ichida: B = μ₀nI, n = N/l — birlik uzunlikdagi o‘ramlar soni
μ₀ = 4π·10⁻⁷ T·m/A — magnit doimiysi.
10 A tok o‘tayotgan uzun simdan 2 cm masofada induksiya qancha?
Magnit maydon tokli o‘tkazgichga kuch bilan ta’sir qiladi:
F = BIl·sin α
Parallel toklar: bir xil yo‘nalishda — tortishadi, qarama-qarshi — itarishadi.
Massasi 10 g, uzunligi 20 cm gorizontal o‘tkazgich 0,5 T gorizontal maydonda (simga perpendikulyar) osilib turibdi. Qanday tok o‘tganda u "vaznsiz" bo‘ladi?
Bir jinsli maydondagi tokli ramkani maydon aylantiradi — elektr dvigatelining ishlash asosi.
M = BIS·sin α, N o‘ramli ramka uchun M = NBIS·sin α
Ramka 2 cm × 3 cm, B = 10 T, I = 2 A. Eng katta kuch momenti?
Maydonda harakatlanayotgan bitta zaryadga ta’sir etuvchi kuch:
F = qvB·sin α
R = mv/(qB), T = 2πm/(qB)
Davr tezlikka bog‘liq emas — siklotron shunga asoslangan.
Proton (m = 1,67·10⁻²⁷ kg, q = 1,6·10⁻¹⁹ C) 10⁶ m/s tezlik bilan 0,1 T maydonga perpendikulyar kirdi. Aylana radiusi?
Elektron y o‘qi bo‘ylab uchmoqda, unga −x tomonga kuch ta’sir qiladi. B qayerga yo‘nalgan?
Moddani maydonga kiritsak, maydon o‘zgaradi; buni magnit singdiruvchanlik μ ko‘rsatadi (B = μB₀).
§2 da parallel toklar tortishishi yoki itarishishi aytildi. Endi buni miqdoriy tushuntiramiz. Birinchi sim I₁ tok bilan ikkinchi sim joylashgan joyda B = μ₀I₁/(2πd) maydon hosil qiladi. Bu maydon ikkinchi simdagi I₂ tokka Amper kuchi bilan ta’sir qiladi (α = 90°). Ikkala formulani birlashtirsak:
Har bir metr uzunlikka kuch: F/l = μ₀I₁I₂/(2πd)
Nyutonning uchinchi qonuniga ko‘ra, ikkinchi sim birinchisiga xuddi shunday kuch bilan ta’sir qiladi. Bu formula uzoq vaqt amper birligini aniqlash uchun xizmat qilgan: 1 m masofadagi ikki cheksiz uzun parallel simdan 1 A dan tok o‘tganda ular har metrga 2·10⁻⁷ N kuch bilan ta’sirlashadi. (2019 yildan amper elementar zaryad orqali aniqlanadi, lekin son qiymati o‘zgarmagan.)
Keyingi mavzu — elektromagnit induksiya — uchun muhim kattalik magnit oqim: u yuzadan "o‘tayotgan" induksiya chiziqlari miqdorini ko‘rsatadi.
Φ = BS·cos α, birligi veber (Wb), 1 Wb = 1 T·m²
α — B⃗ va yuza normali orasidagi burchak. Yuza B ga perpendikulyar bo‘lsa (α = 0), oqim eng katta: Φ = BS; yuza B chiziqlariga parallel bo‘lsa, oqim nolga teng. Oqim o‘zgarganda kontur ichida EYuK paydo bo‘ladi — generatorlar va transformatorlar shunga asoslangan.
Uzunligi 1 m bo‘lgan ikki parallel sim 10 cm masofada joylashgan, ulardan bir xil yo‘nalishda 10 A va 20 A tok o‘tmoqda. Ta’sir kuchi va uning yo‘nalishi?
Tomoni 10 cm kvadrat ramka B = 0,2 T maydonda turibdi, ramka normali B⃗ bilan 60° burchak hosil qiladi. Magnit oqim?