1.3 Өзара индукция құбылысы

Әрбір контурдағы ЭҚК-і басқа контурдағы токтың тудыратын магнит ағынының өзгерісі есебінен пайда болады. Бұл құбылыс өзара индукция құбылысы деп аталады.

Бір-біріне жақын орналасқан екі қозғалмайтын контурларды қарастырайық Егер 1 контурда ток жүрсе, ол екінші контур арқылы өтетінтолық магнит ағынын тудырады

, (1.8)

онда осы сияқты екінші контурда ток жүрсе, ол бірінші контур арқылы өтетін толық магнит ағынын тудырады

. (1.9)

және коэффициенттері – бірінші контурдың екінші контурға қатысты және сәйкесінше екінші контурдың бірінші контурға қатыстыөзара индуктивтілігі деп аталады. Сызықты орталарда, мысалы ферромагнетиктер жоқ кезде, .

Өзара индуктивтілік магниттік байланысқан контурлардың геометриялық өлшемдеріне, олардың орналасуына және ортаның магниттік қасиеттеріне тәуелді.

Электрмагниттік индукция заңына сәйкес 1 және 2 контурларда пайда болатын ЭҚК-тері:

, . (1.10)

Токтар мен кернеулерді түрлендіруші құрылғылар – трансформаторлардың жұмыс істеу принципі электрмагниттік индукция құбылысына негізделген.

1.4 Магнит өрісінің энергиясы

Егер индуктивтілігі контурдаток жүрсе, онда тізбекті ажырату мезетінде жойылып кететін магнит өрісінің энергиясы есебінен жұмыс атқаратын индукциялық ток пайда болады. Энергияның сақталу және айналу заңына сәйкес магнит өрісінің энергиясы негізінен электр өрісінің энергиясына айналады, осының нәтижесінде өткізгіш қызады.

Жұмыс қатынасымен анықталады. (1.6)-ны қолданып,аламыз.

Магнит өрісінің энергиясының кемуі токтың жқмысына тең, сондықтан

. (1.11)

Сонымен, ток өтетін индуктивтілігіконтур

энергияға ие болады.

Энергияны ұзын соленоидтың жәнеөрнектерін қолданып, магнит индукциясыарқылы өрнектеуге болады. Нәтижесіндекөлемдегі біртекті өрістің энергиясының формуласын аламыз

. (1.12)

Магниттік энергия магнит өрісі бар кеңістікте жинақталады және осы көлемде көлемдік тығыздықпен таралады

, (1.13)

мұндағы - энергияның көлемдік тығыздығы барлық жерде бірдей деп есептелген шектегі магнит өрісінің аз аймағының көлемі.

көлемдегі магнит өрісінің энергиясы .

2 Дәріс. Максвелл теориясының негіздері

Дәрістің мақсаты:

- Максвеллдің теңдеулер жүйесінің физикалық мағынасын ашу;

- ығысу тогы ұғымын енгізу.

Максвелл тәжірибеден алынған заңдарды жүйелеп, электрдинамиканың негізгі теориясын жасады. Бұл теория электр және магнитстатиканың маңызды заңдары - Гаусс теоремасы мен толық ток заңы 1, электромагниттік индукция заңдарының жалпы түрі болып табылады.

2.1 Құйынды электр өрісі

Электрмагниттік индукция құбылысын оқып-үйрену кезінде айнымалы магнит өрісінде тыныштықта тұрған контурда индукциялық ток пайда болатыны байқалған. Оның пайда болу себебі бөгде күштердің әсері. Бұл күштердің табиғаты электростатикалық, магниттік емес және жылулық немесе химиялық процесстермен де байланысты емес. Максвелл магнит өрісінің кез келген өзгерісі қоршаған кеңістікте индукцияланған электр өрісін тудырады, бұл контурдағы индукциялық токтың туындау себебі болып саналады деген болжам айтты.

Электрстатикалық өрістен ерекшелігі индуцияланған электр өрісі потенциалды емес құйынды электр өрісі болып табылады, себебі осы өрісте бірлік оң зарядты тұйық контур бойымен орын ауыстырғанда атқарылған жұмыс нөлге тең емес, ол индукцияның ЭҚК-не тең

, (2.1)

мұндағы - айнымалы магнит өрісімен индукцияланған электр өрісінің кернеулігі.

Электрмагниттік индукция заңынан (1.1),

(2.2)

жазуға болады.

Жалпы жағдайда электр өрісі электрстатикалық өріс және уақыт бойынша өзгеретін магнит өрісінің тудыратын өрісінің қосындысынан тұрады. Себебі, электрстатикалық өрістің циркуяциясы нөлге тең, (2.2) теңдеудіөрісі осы екі өрістің векторлық қосындысынан тұратын жалпы өріс үшін келесі түрде жазуға болады. (2.3)

Максвелдің бірінші теңдеуі (2.3) электромагниттік өріске ойша енгізілген кез-келген қозғалмайтын тұйық контур бойынша алынған векторының циркуляциясы теріс таңбамен алынғанбеттен өтетін магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең. БұданМаксвелл теориясының бірінші тұжырымы: магнит өрісінің кез-келген өзгерісі құйынды электр өрісін тудырады.