Кинематика дене қозғалысын

Материялық нүкте – басқа денелерге дейінгі арақашықтығын салыстырғанда сызықтық өлшемдерін елемеуге болатын дене.

Қатты дене дифформациясын ескермеуге болатын дене.

Кинематика дене қозғалысын, оны сипаттайтын физикалық шамалардың бір-біріне байланысын оқып зерттейтін және қозғалыс себебін қарастырмайтын бөлім.

Радиус векторы кордината басынан қарастырылып отырған нүктеге дейінгі жүргізілген вектор.

Жылдамдық векторлық шама,нүктенің орын ауыстыру шапшандығы мен бағытының уақыт бойынша өзгеруін сипаттайтын физикалық шама. Түзу сызықты бір қалыпты қозғалыста жылдамдық өзгермейді, ал бір қалыпсыз қозғалыс орташа және лездік жылдамдықтармен сипатталады.

Үдеу веккторлық шама, қозғалыс жылдамдығының өзгеру шапшандығын сипаттайтын шама.  

Механикалық қозғалыс деп денелердің немесе олардың бөліктерінің бір-біріне қатысты уақыт өту мен орындырының өзгеруін айтады. Механикалық қозғалыстарды зерттейтін физика бөлімі механика деп аталады

Кеңістік пен уақыт және қозғалыс материяның өмір сүру формалары.

Санақ жүйесі берілген дене қозғалысын қарастырғанда бір-біріне қатысты қозғалмайтын денелер және уақытты есптеу үшін арналған сағат. Қозғалысты сандық сипаттау үшін координаталар жүйесінің бас нүутесін санақ жүйесіне сәйкестендіріледі.

Қатты дененің ілгерілемелі қозғалыс – ілгерілемелі қозғалыс кезінде дененің барлық нүктелерінің жылдамдықтары және сәйкес удеулері бірдей болады. Сондықтан бүкіл дененің қозғалысын бір нүктенің қозғалысымен сипаттауға болады.

 

  1.  Инерциалды санақ жүйелері дене тыныштықты немесе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс болатын санақ жүйелері. Бұл жүйенің бар болуы жөніндегі тұжырымды Ньютонның І заңы түрінде белгілі.

Ньютонның І егер берілген денеге басқа дене әсер етпесе немесе солардың әсері теңгерілетін болса онда дене тыныштықта болады немесе түзу сызықты және бір қалыпты өозғалыспен қозғалады.

Ньютонның ІІ дененің үдеуі оған түсірілген тең ісерлі күшке тура пропорционал да ал оның массасына кері пропорционал.

Ньютонның ІІІ өзара әсерлесуші денелердің бір-біріне әсер ететін күштері бір түзудің бойымен бағытталады да модульдері жағынан тең, ал бағыттары карама-қарсы болады

Масса дененің инерттілігін сипаттайтын шама. Инерттілік дененің жылдамдығын өзгертпей сыртқы ісерге қарсыласу қабілетін анықтайды.

Күш  бір дененің екінші денеге әсерін сипаттайтын шама. Күштін шамасы әсердің интенсивтілігі мен анықталады.

Импульс материялық бөлшектін жылдамдығы мен массасының көбейтіндісін айтады.

  1.  Динамика қозғалысты оның  болу себептерің ескере отырып сипаттайды. Негізгі міндеті материялық нүктенің ьастапқы күйін (бастапқы уақыттаға координаттары мен жылдамдығы) және түсірілген күшті біле отырып алдағы уақыттағы күйлерін есептеу.

Масса центрі денедегі массаның орналасуын сипаттайтын нүкте. Нүтенің масса центрі радиус векторымен анақталады.    мүндағы   және      жүйені қүрайтын материялық нүктелердің массасы мен радиус векторлары.

Импуль момыенті  

Инерция моменті скалярлық шама, айналмалы қозғалған дененің инерттілігінің өлшеуші материялық нүктелердің массасы мен айналу осінде қашыұтығы квадратының көбейтіндісінің қосындыларына тең.   немесе  бүдан инерция моменті дененің тығыздығына, пігшініне және оске қатысты орналасуына байланысты.

Аиналмалы қозғалыс кезінде қатты дененің нүктелеріцентрлері айналу осі деп аталатын түзу бойында  жататын концентрлі шеңбер сызады. Айналыс шапшандығын уақыт бірлігіндегі дененің б.рылу бүрышымен сипаттауғв болады. Айналмалы қозғалыстын бүрыштық жылдамдығы .

Бүрыштық үдеу   

Айналмалы және ілгерілемелі қозғалысты сипаттаудағы ұқсастық                  

Күш момент векторлық шама, күштін айгалдырғыштық қабіліеттілігін көрсетеді. Күш пен иіннің көбейтіндісімен анықталады.

  1.  Импульстын сақталу заңы тұйық жүйеде материялық нуктелердің импульсы әр уақытта тұрақты, ал тйық емес дүйеде тұрақты болу үшін сырткы күштердің векторлық қосындылары нөлге тең болуы тиіс.

Абсолютті серпімді соқтығысу денелердің механикалық энергиясы эергияның басқа түрлеріне айналмайды (механикалық энергиясы сақталады). Диформацияланған дене соқтығысқаннан кейін бастапқы пішініне қайта оралады.

   мүндағы (-) таңбасы шарлар бір-біріне қарама қарсы қозғалғандағы жағдайда,  (+) таңбасы бірінші шар екінші шарды қуып жеткен жағдайға сәйкес келеді.

Абсолют серпімсіз соқтығысу денелердің кинетикалық энергиясының бір бөлігі ішкі энергияға айналады және соқтығысқаннан кейін денелер бірдей жылдамдықпен қозғалады , немесе тыныштықты болады. Мүнда импульстын сақталу заны орындалады, ал механикалық энергияның сақталу заңы орындалмайды.

  1.  Энергия қозғалыстың сандық өлшемі  дененің массасы мен жылдамдығына байланысты энергияны кинетикалы деп атайды. Денелердің конфиурацияларына байланысты болатын өзара әрекеттесу энергиясын потенциалды энергия деп атайды.

Күш жұмысы күш және орын аустыру скаляр көбейтіндісі механикалық жұмыс деп аталады.

Қозғалыс

Қуат жұмыс жасалу шапшандығын сипаттайтын физикалық шама

  1.  Бөлшек бірінші нүктеден екінші нүктеге орын ауыстырғанда F күшінің жасаған жұмысы екінші жағынан бөлшектін кинетикалық энергиясының өзгерісіне тең болады.

Кинетикалық энергия механикалық жүйенің қозғалысы бойынша анықталады.

  1.  Потенциалдық энергия механикалық жүйені қүрайтын бөлшектердің өзара орналасуы бойынша және олардың сыртқы өрістегі орнымен анықталады. Потенциалдық өрісте істелінген жұмыс потенциал энергиясының кемуімен анықталады.               деп белгілесек мүндағы  жүйенің нолдік кофигурациясын береді. Істелелінетін жұмыс

Консервативті күш күштердің денеге қатысты істейтін жұмысы жолға тәуелді болмайды, дененің кеңістіктегі бастапқы және соңғы орнымен анықталады. Кез келген тұйық жолдағы консервативті күштердің істейтін жүмысы нөлге тең болады.

Консервативті емес күштер істелінген жұмысы дененің бір орнынан екінші орнына ауысқандағы жолына тәуелдң кұштер. Мысалы : кедергі күші, ол әр уақытта қозғалыс бағытына қарсы бағытталады, істелінген жұмыс теріс болады.

  1.  Механикалық энергияның сақталу заңы араларында тек консерватив кштер әсер ететін денелердің тұйық жүйесінің толық механикалық энергиясы тұрақты болып қалады. Е=const.

Сақталу заңдарының кеңістік пен уақыттың симметриясының салдары

Кеңістіктің біртектілігі тұйық жүйенің қозғалыс заңы және оның физикалық қасиеттері тандап алынатын инерциялық санақ жүйесінің бастапқы координатасына байланысты емес. Егер дене өз өзіне паралелб орын ауыстырса жүйенің қозғалыс заны мен физикалыұ қасиеттері өзгермейді. Кеңістіктін изотроптылығы тұйық жүйенің қозғалыс заны жіне оның физикалық қасиеттері тандап алынатын инерциялық санақ жүйесінің координаталар осінің бағытына байланысты емес. Егер дене кеңістікте кез келген бұрышқа бұрылса онда жүйенің қозғалыс заңы мен физикалық қасиеттері өзгермейді. Ішкі күш моменттерінің істейтін жұмысы нольге тең.

 

9. Кеңістіктің біртектілігі тұйық жүйенің қозғалыс заңы және оның физикалық қасиеттері тандап алынатын инерциялық санақ жүйесінің бастапқы координатасына байланысты емес. Егер дене өз өзіне паралель орын ауыстырса жүйенің қозғалыс заны мен физикалыұ қасиеттері өзгермейді. ,    болу мүмкін емес, онда , олай болса  

Кеңістіктін изотроптылығы тұйық жүйенің қозғалыс заны жіне оның физикалық қасиеттері тандап алынатын инерциялық санақ жүйесінің координаталар осінің бағытына байланысты емес. Егер дене кеңістікте кез келген бұрышқа бұрылса онда жүйенің қозғалыс заңы мен физикалық қасиеттері өзгермейді. Ішкі күш моменттерінің істейтін жұмысы нольге тең.  болуы мүмкін есмес, онда  олй болса  бұдан . Тұйық жүйеде импульс моментінің  сақталғаның көреміз.

Импульс моментінің сақталу заңы тұйық жүйеде материялық нүктенің момент импульсы әр уақытта тұрақты, ал тұйық емес жүйеде тұрақты болу үшін сыртқы күштер моментінің векторлық қосындысы нольге тең болуы керек. бірінші қосылғыш нөлге тең себебі ,   олай болса  және  векторлары колениарлы

 сондықтан

Механикалық жүйені қарастырайық

мұнда (ішкі) ішкі күштердің қорытқы моменті. Ньютонның үшінші занынаң  (ішкі)=0 онда  , онда

 дәлелдеу керегі де осы еді.

  1.  Механиканың салыстырмалылық принципі әртүрлі инерциялық санақ жүйесінде механикалық құбылыстардың барлығы бірдей өтеді. Екінші сөзбен айтқанда тәжірибелер арқылы берілген санақ жүйесі тыныштықта тұр ма, жоқ әлде түзу сызықты және бір қалыпты қозғалып бара жатырма, оны анықтауға мүмкін емес, олай болса барлық инерциялық жүйелер эквивалентті. Бұл принципті Галилей тұжырымдаған.  Бір жүйеден екіншіге өтуі Галилей түрлендірулерімен жүзеге асырылады. Галилей түрлендірулер мына постулатқа жүгінеді: барлық санақ жүйелерінде уақыт бірдей өтеді.

Галилей түрлендірулері  санақ жүйесі К жүйесімен салыстырғанда  жылдамдықпен бір қалыпты түзу сызықты қозғалсын. Бастапқы t = 0 уақытта екі жүйе бір біріне дәл келсін. Бір t уақыт ішінде  жүйесі  жол жүреді, олай болса  мүнда  радиус векторлары. Кордината түрінде жазсақ

Берілген түрлендірулерді Галилей түрлендірулері деп аталады.

Галилей түрлендірулерінен барлық инерциялық жүйеде механикалық процестер бірдей жүреді. Материялық нүктенің қозғалыс нүтесі Галилей турлендірулеріне қарасты инвариантты.

  1.  Эйнштейннің салыстырмалылық принципі екі постулаттан тұрады.

Бірінші постулаты кез келген инерциялық санақ жүйесінде бірдей бастапқы шарттарда барлық физикалық құбылыстар бірдей өтеді.

Екінші постулаты жарық жылдамдығы вакумде жарық көзінің қозғалысына байланысты емес.

Классикалық механикада кеңістік пен уақыт бір біріне байланысты емес деп қарастырылады. Сонымен қатар екі оқиға қарастырылған жүйеде бірдей болса,  олар басқа да санақ жүйесінде бірдей болады. Мұндай болу мүмкін, егер өту уаөыты барлық жүйеде бірдей (абсолютті) және әсер лезде берілетін болса. Эйнштейннің теориясы бойынша әсерлесу жылдамдығы шекті және вакумдегі жарық жылдамдығынан артық болмауға тиіс. Олай болса екі оқиғаның бір мезгілде болуы салыстырмалыү

Лоренц түрлендірулері Эйнштейннің салыстырмалылық теориясының постулаттарынан, екі инерциялық жүйеде өтетңн оқиғаның координатасы мен уақыт шамаларының бір бірімен байланыстырылатын турлендіру. Қозғалысты  Х  осі бойынша алайық. Галилейдің теңдігі сызықты сондықтан оны , түрінде жазуға болады

Тұрақтысы  болғанда бірге ұмтылуға тиіс, оны табу үшін Эйнштейннің екінші постулатн қолданамыз, жарық жылдамдығы екі жүйедеде бірдей, онда x=ct,   теңдеулерді  қатысты шешейік ,  

,    ,  ,  бұдан егер  ,  онда

,   ,      ,    

,  

Лоренц түрлендірулері.

Егер  болса, онда Лоренц түрлендірулері Галилей түрлендірулеріне айналады.

 

  1.  Динамиканың негізгі міндеті материлық нүктенің бастапқы күйін ( бастапқы уақыттағы координаттары мен жылдамдығы) және түсірілген күшті біле отырып алдағы уақыттағы күйлерін есептеу.

Инерттілік дененің басқа денелермен әсерлескенде жылдамдығы әр түрлі өзгеру қасиеті.

Масса скалярлық шама ілгерілемелі қозғалған дененің инерттілік өлшеушісі.Дене неғұрлым инертті болса, массасы көп болады.Дененің массасы оның құрайтың бөлшектердің қосындысына тең.

Күш веторлық шама әсерлесу кезіндегі бір дененің екінші денеге тигізетін әсерін сиппаттайды.Күштердің тәуелсіздік принципі егер денеге бірнеше күштер әсер етсе, онда қорытқы күші осы күштердің векторлық қосындыларымен анықталады.

Энергия мен импульс арасындағы байланыс

  1.  МКТ ның негіздері  (МКТ) статистикалық тәсілі арқылы газдың физикалық қасиеттерін зерттейтін теория. Молекула кинетикалық теорияның негізі : 1.жүйедегі бөлшектер үшін импульстың, импульс моменттінің, энергиясының, зарядтың сақталу заңдары орындалады және бөлшектер саны тұрақты. 2. бөлшектердің бір бірінен айыра аламыз. 3. жүйеде өтетін физикалық процестер кеңістік және уақыт бойынша үздіксіз мәндерге ие болады. 4. кез келген бөлшек басқа бөлшектерге тәуелсіз координата мен жылдамдық мәндеріне ие болады.

МКТ-нын негізгі теңдеуі газ күйін сипаттайтын параметрлер мен олекулалардың ілгерілемелі кинетикалық энергиясының арасындағы байланыс. Негізгі теңдеуін қорытып шығару үшін қарапайым идеал газын қарастырайық. Ол үшін молекулалардың ыдыс қабырғаларын соғуының нәтижесінде пайда болатын қысымды есептейік. Газ молекулалары куб тәріздес ыдыс ішінде хаосты қозғалсын.

14. Термодинамиканың параметрлері деп физикалық күйін сипаттайтын физикалық шамаларды айтады.

Жүйенің ішкі энергиясы молекулалардың ретсіз қозғалысының кинетикалық энергиясы, молекулалардың өзара әсерлесуінші потенциялық энергиясы және ішкі молекулалық энергиясы кіреді. Ішкі энергия жүйе күйінің функциясы болып табылады.

Жүйеге істелген жұмыс (А) сыртқы денелердің жұйеге берген энергиясы.

Жылу мөлшері (Q) жылу алмасу процесінде сыртқы денелерді жүйеге беретін энергиясы.

Ішкі энергия негізінен екі түрлі процесте өзгереді: дененің немесе денеге қарсы сыртқы күштің А жұмыс істеуімен және денеге беретін немесе алынатын Q жылу мөлшері есебінен.

Тепе теңдік күйлер сыртқы орта өзгермеген жағдайда жүйенің параметрлік мәндері қанша қажет болса, сонша тұрақты болып қалатын күйді айтады.

Изопроцестер: 3

Изотермиялық: Бойль Мариотт заңы T=const идеал газдың берілген массасының қысымының көлеміне көбейтіндісі PV=const T=const  m=const тұрақты болып қалады.

 тұрақты температурада өтетін процесс (изо-равный, термо-теплый) T=const (тұрақты темпераурада) жұйенің параметрлерінің арасындағы тәуелділікті өрнектейтін графикті айтады.

Изобаралық: Гей Люссак (изобаралық процесс үшін) P=const да идеал газ берілген массасының көлем температурада сызықты өзгереді.    p=const m=const ші цельсий бойыншы газдың көлемі t шкаласы бойынша температура    Тұрақты  қысымда өтетін процесті изобаралық процесс деп атайды.

Изохоралық: Шарль заңы  Түрақты V=const Идеал газдың берілген массасының қысымы температурадан сызықты өзгереді. Тұрақты көлем кезінде өтетін процесс.

 

15. Статикалық таралу заңы орындалу үшін ретсіз қозгалган молекулалар саны орасан зор қөп болуы тиіс, ол ықтималдық теорияға негізделген. Газ молекуласының жылдамдықтары бойынша таралу заңын статикалық заң дейміз. Газдың МКТ негізгі теңтеуңн қорытып шығарғанда , жылулық қозғалыс салдараның молекулалар әртүрлі жылдамдықпен қозғалады. Осы жылдамдықтармен қозғалатын молекулалар саның қарастырайық. Мәндері V1 and V2 жылдамдықтары арасында жататын молекулалар саны. Молекулалар жылдамдығының бағыты мен шамасы соқтығысуы кезінде өзгеруі кездейсоқ. Сонымен қатар молекулалардың жылдамдықтары оның аса ықтимал мәнінің төнірегіндн топтасады, өйткені молекулалардың тоқтап қалуы немесе жжылдамдығы шексіз болуы ықтималдығы өте аз. Бұнда V=0 мен    мәндеріне қарай молекулалар саны аз, олар бір аса ықтимал  

мәнінде жатады. Берілген N молекулалар ішінен жылдамдықтары  интервалында жататын молекулалардың иқтималдығы   мұнда  таралу функциясы д.а. Таралу функциясын теория жүзінде Максвелл ашты.

,    ,    ,  

16.Больцманның таралу заңы  барометрлік формула әртүрлі биіктіктегі газ молекуласының концентрациясының анықтауңв мүмкіндік береді P=nkT өрнегін қолдансақ ,   дегі молекулалар концентрациясы, ал  n   h  биіктіктегі концентрациясы  екенін ескерсек  

Больцманның таралу заңы .

17. Механикалық жүйесінің еркіндік дәрежесі жүйе орның анықтауға мүмкіндік беретін тәуелсіз шамалар жиынтығы. Кеңістікте материялық нүктенің үш еркіндік дәрежесі бар оның орны x,y,z, координаталарымен анықталады. Абсолюттә қатты дененің алты еркіндік дәрежесі болады, үшеуі ілгерілемелі (x,y,z), үшеуі айналмалы (). Егер молекула бір атомнан түрса, оны материялық нүкте ретінде қарастырамыз, еркіндік дәрежесә i=3. Екә атомды болса, бір біріне байланысқан гантел ретінде қарастырамыз i=5. Үш атомды және одан көп молеуланы абсолютті дене ретінде қарастырамыз i=6. Энерргияның еркіндік дәрежелері бойынша біркелкі таралу заңы статикалық физика заңынан кез келген еркіндік дәрежесіне  тең орташа кинетикалық энергия сәйкес келеді.

Тербеліс энергиясының орташа мәні  бір моль газдың ішкі энергиясы, молекулалардың кинетикалық энергиясынан тұрады   

18.Термодинамиканың бірінші бастамасы жүйеге берілген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясының өсімшесіне және жүйенің сыртқы денелерде атқаратың жұмысына тең.Егер Q>0 жылу беріледі,Q<0 жүйеден жылу алынады,Q=0 адибаталық процесс.

Жүйе параметрлерінің аз ғана өзгерісіне сәйкес келетін термодинамиканың І бастамасы мынадай түрде жазылады. .

Мұндағы  элементар жылу мен жұмысы.dU жүйенің ішкі энергиясының өсімшесі.

Идеал газдың изопроцестеріне қолдану

Изохора  ,

Изобара

Изотерма   

  1.  Идеал газдың жылу сыйымдылығы дененің температурасын бір Кельвинге көтеруге қажетті жылу мөлшері  меншікті жылу сыйымдылығы бір кг заттың температурасын бір кельвинге көтеруге қажетті жылу мөлшері  . Молярлық жылу сыйымдылығы бір моль заттын температурасы бір кельвинге көтеруге қажетті жылу мөлшері . Денені тұрақты көлемде қыздырғанда барлық жылу ішкі энергияны арттыруға жұмсалады, бір кило моль үшін  . P=const жылу мөлшері ішкі энергияны арттыруымен қатар дененің көлемін ұлғайтуға қажетті жұмысқа жұмсалады  ,  

Изохора A=0

Изобара   

Изотерма    

Адиабаталық ,     ,    

Политропты   ,  

20. Қайтымды процесс кері бағытта өткізуге болатын процесті тура бағытта өткізгенде жүйе қандай күйлерден өтсе, кері бағытта сондай тізбегінен өтетін процесті айтады. Қайтымды процеске тек тепе тең процестер жатады. Қайтымды процесте жүйені қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайды.

Қайтымсыз процестер өздігінен бір бағытта өтетін процес. Нақты процестер қайтымсыз процестер болады. Олар мейлінше баяу өте отырып, қайтымды процестерге тек жуықтай алады. Қайтымды процеске мысал ретінде вакумдегі абсолют серпімді серіппеге ілінген дененің өлшейтің тербелісің алуға болады. Кедергісі бар ортада өтетін процестердің барлығы қайтымды процестер. Қайтымсыз процестерге температуралары әр түрлі денелердің бір біріне жылу алмасу салдарынан температуралары тенелу процесі жатады, себебі жылу ыссы денеден салқынға беріледі, керісінше болу мүмкін емес.

Карно циклы 4 қайтымды процестен тұрады :2 изотермадан,2 адиабатадан. Циклді жүзеге асыру үшін, жылулық дене (газ), суытқыш және қыздырғыш болуы тиіс.Q жылу мөлшері газ бірінші күйден екінші күйге изотермиялық түрде өткенде:.

Адиабаталық ұлғаю барысында газ 2ші күйден 3ші күйге өткенде:

Изотермдік сығылғанда:

Адиабаталық сығылу 4тен 1ге

Адиабаттық ұлғаю және сығылу үшін теңдіктері ,

21.Қайтымсыз машиналардың  пәкі  қайтымды машиналардың пәкінен кіші

.    Бұдан    . Бұл қатынас Клаузиус теңсіздігі ал Q/T қатынас келтірілген жылу мөлшері деп аталады. Клаузиус тенсіздігінен: егер бір жүйеде цикл жасалып, соның барысында температуралары тұрақты болатын екі жылу резервуарларымен жылу алмасатын болса, келтірілген жылу мөлшерінің қосындысы, цикл қайтымды болған жағдайда нольге тең, ал қайтымсыз болғанда нөлден кіші болады.

Энтропия термодинамикалық жүйенің сыртқы ортамен жылу алмасу және өздігінен өшетін процестердің өту бағытын сипаттайтын шама. ,     . Ішкі энергия сияқты Энтропия процестін жүріа өтетің жолына байланысты емес кез келген процесте бастапқы күйіне келетің болса, онда Энтропияның толық өзгеруі нөлге тең.  .

Қайтымсыз процесте онашаланған жүйенің энтропиясы артады және процестер Энтропия артатын жаққа бағытталады .

Қайтымды процестерде онашаланған жүйенің энтропиясы , өзгермейді S=const және изоинтропиялық процесд.а. Егер жүйе онашаланбай сыртқы ортаға жылу беретін болса, Энтропия азаяды.

Энтропия жүйені құрайтын бөлшектердін бей берекетсіздігінің өлшемі.

Изотермиялық  

Изохоралық

Изобаралық

Адиабаталық , S=const

Энтропияның күй ықтималдығымен байланысы  S=klnW

Термодинамиканың ІІ бастамасы термодинамикалық процестердің қайтымсыздығын тұжырымдайды.

1)Жалғыз нәтижесі жылудын салқын денеден ыстық денеге ауысуы болып келетін процестерді жүзеге асырылуы мүмкін емес.

2)Жалғыз нәтижесі бір денеден нақты жылу мөлшерін алып ол жылуды  толығымен жұмысқа айналдыру болып келетін процестерді жүзеге асыру мүмкін емесү

3)Екінші текті мәнгі жұмыс жасайтын қозғалтқыш жасау мүмкін емес. Яғни периодты істеп бір резервуардан жылу алатын және ол жылуды толығымен жұмысқа айналдыратын қозғалтқыш жасау мұмкін емес.

22. Молекулалардың еркін жүру жолының орташа үзындығы молекуланың тетелес екі соқтығысу арасындағы жүріп өтетін жолын айтады. Соқтығысу кезінде екі молекуланың центрлері арасындағы кіші қашықтықты эффективтілік диаметрі , ал эффекктивтік қимасы деп аталады. Егер уақыт бірлігінің ішінде молекула  рет соқтығысатын болса, онда .        соқтығусылардың орташа саны.

Тасымалдану құбылысы газ немесе сұйықтын тығыздығы, температурасы және ретті қозғалысын әртүрлі қабаттар жылдамдығы кеңістік бойынша біртекті болмаса осы біртексіздікті жоятын реттік қозғалысын айтамыз. Тасымалдану құбылыстарына: диффузия, ішкі үйкелі және жылу өткізгіштік жатады.

Диффузия молекулалардың ретсіз қозғалысынан тиісіп тұрған екі дененің молекулаларының бір бірімен алмасуы. Диффузия құбылысында масса тасымалданады.  диффузия коэффициентті.

Жылу өткізгштік жылу мөлшерін жылырак қабаттан суығырақ қабатқа ауысуы. Энергия тасымалданады .

Ішкі үйкеліс газ ағының жылдамдық қабаттан  қабатқа өзгеріп отыратын болса, онда қатар жатқан екі қабаттын арасында пайда болатын үйкеліс.  

23. Тасымал құб-ң МКТ-сы. Тасымал коэф-рі (ФИК, Фурье, Ньютон заңдары) 

Ньютон теңдеуін МКТ тұрғысынан қорытып шығарайық.

Жанасқан газ қабаттары U1 және U2 әр түрлі жылдамдықпен қозғалсын. Газдың әр молекуласы екі түрлі қозғалыста болады. V – хаосты жылулық қозғалыс жылдамдығы және V-дан көп кіші U-ретті қозғалыс жылдамдығы. Қабаттан қабатқа өткен молекулалар соқтығысады, нәтижесінде ол өзінің артық импульсін басқа молекулаларға береді немесе басқа молекулалар есебінен өзінің импульсін артырады. Осылайша бір қабаттан екіншісіне импульс тасымалданып, екі қабат арасында үйкеліс күші пайда болады.

24. Элементар электр заряды: электронның зарядына тең ең кіші электр заряды   . Әрбір q заряд элементар зарядтың жиынтығынан түратындықтан q=+-Ne, мұнда N бөлшектер саны.

Электр зарядының сақталуы кез келген тұйық жүйеде электр зарядының алгебралық қосындысы, осы жүйеде өтетін процестер кезінде әр уақытта өзгеріссіз қалып отырады, яғни .

Нүктелік заряд электр зарядың тасымалдайтын дененің өлшемін ескермейміз.

Кулон заңы вакуумде нүктелік екі зарядттың өзара әсер күші әрбір зарядтың шамаларына тура пропорционал ал, арақашықтығының квадратына кері пропорционал болып зарядтар арқылы өтетін түзумен бағытталады  ,  ,  

Электр өрісі кез келген заряд өзінің айналасындағы кеңістікте электр өрісін туғызады. Зарядтардаң арасындағы өзара әсері осы электр өрісі арқылы жүзеге асады. Зарядтардың арақышықтығы артқан сайын электр өрісі азаяды. Электр өрісінің негізгі қасиеті оның бір нүктесіне орналақан зарядқа бір күшпен әсер етуі. Электростатикалық өріс электр зарядтардан пайда болып уақыт бойынша өзгермейтін өріс.

Электр өрісінің кернеулігі векторлық шама берілген нүктедегі бірлік сыншы q сын зарядқа әсер ететін күш   

Нүтелі заряд үшін өріс кернеулігі

Суперпозиция принципы:   Зарядтар жүйесінің өріс кернеулігі жүйенің әрбір зарядтары жеке жеке туғызатын өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең. . Супепозиция принципі зарядтардың кез келген жүйесінің өріс кернеулігін есептеуге мүмкіндік береді.

25.Электр дипольі шамасы бойынша тең, таңбасы бойынша қарама қарсы өрісте анықталып отырған нүктеге дейінгі қашықтықпен салыстырғанда ара қашықтығы өте аз екі заряд жүйесі.

Электр дипольінің моменті   

Диполь өрісінің кез келген нүктесінің өріс кернеулігі   

Зарядтың шамасын немесе ара қашықтығын өзгерткенде диполь электромагниттік толқын шығарады.

26.Кернеулік векторының ағыны скалярлық шама, белгілі бір бетті тесіп өтетін кернеулік сызықтарының жалпы саны.

Остроградский Гаусс теоремасы тұйықталған бет арқылы өтетін электр өрісі кернеулігінің вектор ағыны осы беттің ішінде қоршалған зарядтардың алгебралық қосындысын диэлектрлік тұрақтылығына бөлгенге тең.

1)Зарядталған сфералық беттің өрісі кернеулігі:

,

,

2)Көлемдік зарядталған шардың өрісі кенеулігі:

Егер r>R,

Егерr=R,

Егерr<R,

3)Бір текті зарядтаған шексіз жазықтықтың х осі бойынша өріс кернеулігі:

27.Электр өрісіндегі орын ауыстыру жұмысы зарядтың шамасы мен потенциал айырмасының көбейтіндісімен анықталады.

Тұйық контур бойынша потенциал күштінің істейтін жұмысы нолге тең:

.

Кез келген тұйық контур бойынша кернеулік векторының циркуляциясы нолге тең.

28. Электростатикалық өрістегі өткізгіштер. Өткізгіштің ішіндегі және оның бетіндегі электр өрісі. Өткізгіш вакуум шек-ғы шек-қ шарттар.

Өткізгіште заряд тасушылар өте аз күштің әсерінен қозғала алады. Сондықтан өткізгіштегі зарядтардың тепе-теңдігі тек төмендегі шарттар орындалғанда ғана байқалады:

  1.  Өткізгіш ішінің барлық жеріндегі өріс кернеулігі нольге тең болуы керек:
  2.  Өткізгіш бетінің әрбір нүктесіндегі өріс кернеулігі бетке нормаль бойымен бағытталған болуы керек:

Демек, тепе-теңдік жағдайында өткізгіштің беті эквипотенциалды болады.

Егер өткізетін денеге аздаған q заряд берсек, онда ол тепе-теңдіктің шарттары орындалатындай болып таралады. Дене шегінде толық қамтылған кез келген тұйықталған бетті ойша елестетейік. Зарядтардың тепе-теңдік кезінде өткізгіш ішіндегі кез келген нүктеде өріс болмағандықтан, бет арқылы өтетін электрлік ығысу векторының ағыны нольге тең болады. Гаусс теоремасына сәйкес беттің ішіндегі зарядтардың алгебралық қосындысы да нольге тең болады. Бұл өткізгіштің ішінен қалауымызша жүргізілген кез келген өлшемдегі көлем үшін орынды. Демек, тепе-теңдік кезінде өткізгіштің ішіндегі ешбір жерде артық заряд болуы мүмкін емес, олардың барлығы өткізгіштің бетінде белгілі бір тығыздықпен орналасады.

29.Диэлектрик ток өткізбейтің зат.

Диэлектриктің поляризациялануы сыртқы электр өрісі әсерінен байланысқан оң және теріс зарядтардың қарама қарсы ығысуы.

Полярлы  диэлектриктер оң және теріс зарядтардың орналасу «ауырлық центрлері» дәл келмейтің молекулалардан тұрады (электр моменттеріне ие болатын, қатан диполь). Мыс спирт, су.

Полярсыз Диэлектриктер молеккулалардың оң және теріс зарядтарының  «ауырлық центрлері» дәл келеді. Мыс инертті газдар, бензол, сутегі.Полярсыз диэлектриктерді сыртқы электр өрісіне енгізсек молекулалардың оң және теріс зарядтар центрлері ығысып меншікті электр моменттеріне ие болады.Сыртқы өрісте молекулалардың электр (дипольдері) моменттері бұрылып электр өрісінің бағытына бағыттас орналасады, ал молекулалардың ретсіз жылулық қозғалысы бұл орналасуды жоюға тырысады.Диэлектрик поляризацияланғанда молекулалардың электр моменттер қосындысы нолге тең емес болады.

Поляризация векторы векторлық шама, диэлектриктің поляризациялану векторың сипаттайды, бірлік көлемдегі молекулалар дипольдерінің векторлық қосындылары

.

,

заттың диэлектлік қабылдағыштығы ,

,

молекулалар концентрациясы,

молекуланың полярлану коэффиценті .

,

,

,

Диэлектрикті зарядталған екі пламтинканың  электр өрісіне еңгізсек, диэлетрик поляризацияланады. Пайда болған оң және теріс зарядтарды байланысқан зарядтар д.а.

, , , , , .

30. Электрлік ығысу оны D әрпі арқылы белгілейді де электрлік ығысу (немесе электрлік индукция) д.а. Сонымен электрлік ығысу (электрлік индукция) деп  өрнегімен анықталатын қатысты айтады.  

Электростатика қозғалма  қозғалмайтын электр зарядының бір бірімен әсерлесуін және қасиеттерін қарастыратын физика бөлімі. Элементар электр заряды электронның зарядына тең ең кіші электр заряды  әр бір q заряд элементар зарядтардың жиынтығынан тұрғандықтан  q=+-Ne мұнда N бөлшектер саны. Электр зарядының сақталуы кез келген тұйық жүйеде электр зарядының алгебралық қосындысы осы жүйеде өтетін процестер кезәңнде әр уақытта өзгеріссіз қалып отырады яғни

Электр өрісі  кез келген заряд өзінің айналасындағы кеңістікте электр  өрісін туғызады. Зарядтардың арасындағы өз ара әсері осы электр өрісі арқылы жүзеге асырылады. Зарядтардың ара қашықтығы артқан сайын, электр өрісі азаяды. Электр өрісінің негізгі қасиеті оның бір нүктесіне орналасқан зарядқа бір күшпен әсер етуі. Электростатикалық өріс электр зарядтардан пайда болып уақыт бойынша өзгермейтін өріс

 

31.Екі изотопты диэлектрик арасындағы шарттар 

Зарядтар тығыздығы  және диэлектрик өтімділіктері  екі диэлектриктерді қабаттастырып, ондағы  және  векторларының нормаль және тангенциал құраушыларының арасындағы байланысты табайық. Биіктігі h табандары  цилиндрді қарастырайық. Цилиндр ішінде еркін электрондар жоқ , олай болса Остроградский Гаусс теоремасынан ,  

Бұдан  бірінші және екінші диэлектриктегі шекаралық бетке тікелей жақын жердегі  вектордың нормаль құраушылары  екенің ескерсек

.

Еркін электрондары жоқ екі диэлектриктердің шекарасы арқылы өткенде D векторының нормаль құраушысыөзгермейді, ал E векторының нормаль құраушысы үзіліске ұшырайды.Электростатикалық өріс потенциалды болғандықтан, E электр өрісінің циркуляциясы цилиндрдің l ұзындығы бойынша нолге тең

.

   

Екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде D векторының тангенциал құраушысы үзіліске ұшырап, ал E векторының тангенциал құраушысы өзгермейді.

Екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде электр ығысуы сынады және      

  онда

Бұдан екі диэлектриктің шекарасы арқылы өткенде егер  болса ығысу сызықтары сирейді, ал  керісінше қоюланады.

32.Электр өрісі конденсатор ішінде шоғырланып, электр өрісінің күш сызықтары бір астардан басталып екіншісінен аяқталады және астарларында пайда болған зарядтар шамасы бірдей де, таңбалары қарама қарсы болады.

,  астарларының арасындағы потенциал айырмасы.

1)Диэлектрикпен толтырылған жазық конденсатор сыйымдылығы

,  

S пластинаның ауданы,d платиналардың ара қашықтығы, диэлектрлік өтімділік.

33. Электр зарядтарының өзара әсерлесу  энергиясы 

Өткізгіштің зарядын арттыру үшін бір текті зарядтардын тебілу күшіне қарсы жұмыс жаслады. Жұмыс зарядталған өткізгіштің электр энергиясын арттыруға жұмсалады. Dq зарядты шексіздіктен бір потенциал өрісіне алып келсек, істелінетін жұмыс dA= .

Бұдан , олай болса .

Зарядталған конденсатордың энергиясы. Конденсатор потенциалдары  және екі өткізгіштен тұрады, олай болса істелінетін жұмыс

,

Зарядтар жүйесінің энергиясы. Конденсатор екі өткізгіш жүйесін құрайды . Өткізгіште зарядтар сыртқы беттерінде орналасады, олай болса ,   зарядттың беттік тығыздығы. .

Екі өткізгіштен тұратың жүйенің энергиясы

Егер жүйе N өткізгіштен тұрса .

34.Электросатикалық өрістің энергиясы және оның тығыздығы.

Зарядталған пластинаның астарларындағы энергия электростатикалық өрістің энергиясы болып табылады. Осы өрістін энергиясы  ,  конденсатор кернеуі, , , .

,  конденсатордағы өрістін көлемі.

Электростатикалық өрістің энергиясы .

Электр ығысуы арқылы өрнектесек  .

Энергияның тығыздығы .

35.Тұрақты электр тогы

Электр тогы зарядтардын бағытталған қозғалысы.

Металдардағы электр тогы еркін электрондардың, электролиттердегі иондардың, газдардғы электрондар мен иондардыңбағытталған қозғалысы. Токтың бағытына оң зарядтың орын ауыстырғандағы бағытын алады. Токтын пайда болу шарттары:

1)токты тасымалдайтын еркін зарядтар болуы тиіс,

2)электр қозғаушы күші (өткізгіш ішінде потенциалдар айрымы).

Токтың тигізетін әсері жылулық , химиялық , магниттік.

Ток күші скалярлық шама, бет арқылы өтетін зарядтың уақыт бойынша алынған туындысы  .

Тұрақты ток шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгкрмейтің ток .

Тұрақты ток тек қана тұйықталған тізбекте ғана болады.

Ток тығыздығы векторлық шама өткізгіштің көлденен қимасы арқылы өтетін токтың таралуын сипаттайтын шама, бағыты оң зарядтың қозғалыс бағытымен сәйкес келеді .

, .

,

,

,  ток тасымалдайтын бөлшектердің концентрациясы,  электронның заряды,  реттелген бөлшектердің жылдамдығы.

36.Металдардағы электрон өткізгішінің классикалық теориясы.

Металдардағы ток тасымалдайтын бөлшек электрон екенің мынандай тәжірибеден білуге болады.Гальванометрге жалғанған өткізгіш бір V тұрақты жылдамдықпен қозғалады, егер өткізгішті кілт тоқтатсақ гальванометр токты көрсетеді.

Бұл құбылыс былайша түсіндіріледі, егер металда еркін зарядталған бөлшектер болса, олар өткізгішті кілт тоқтатқан кезде өз инерциясымен барлығы алға қозғалады, олай болса ток пайда болады.Инерция бойынша қозғалатың бөлшек өткізгішке қатысты теріс үдеуге ие болады. Олай болса , ,  екінші жағынан , өткізгіш ұзындығы . Ом заңынан  ток күші  бұдан

I,R,V шамаларын өлшеп алып  шамасын табамыз, бұл электронның меншікті зарядының мәнің береді.Металдардағы токты тасымалдайтындар еркін электрондар екені тәжірибе жүзінде дәлелденген.

Металдардағы өткізгішінің классикалық теориясын Друде мен Лорнец зерттеген. Олар металдағы электрондарды газ молекулалары ретінде қарастырды, тек айырмашылықтары электрондар өзара емес, металдың кристал торларын түзейтің иондармен соқтығысады. Бұл теориядан электронның концентрациясы ,  молярлық  масса,  тығыздығы,  Авогадро саны. Берілген формула бойынша электронның концентрациясы шамамен .Электронның жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы ,  деп алынған. Металда электр тогы  лектр өрісі әсерінен пайда болады.Электрондар заряды теріс танбалы болғандықтан, электр өрісінін бағытына  қарсы жылдамдықпен қозғалады.Ток тығыздығы . Техникалық мөлшері бойынша мыс сым үшін меншікті рұқсат етілген ток тығыздығы ,  ,.

Электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы жылулық қозғалысының орташа орташа жылдамдығынан  есе аз болады, .Электрондардың реттелген қозғалысының кинетикалық энергиясы .

Дифференциал түріндегі Ом заңы

Өткізгіш ұштарына потенциал айырымын берейік.

Электр өрісі әсерінен электрондар үдемелі қозғалып, соқтығысуға дейін бір максимал жылдамдықпен өседі.

   

 электронның тор ионының бірінен соң бір болатын екі соқтығысу арасындағы орташа уақыт.

, еркін жүріп өтетеін орташа ұзындығы,  молекуланың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы.

.

Ток тығыздығы

, ,  меншікті электр өткізгіштігі және меншікті электр кедергісіне кері пропорционал шама..

.

Ом заңынын өткізгіштік еркін жүріп өтетін жолына тура пропорционал, егер электрондар кедергісіз қозғалса (тор иондарымен соқтығыспаса), онда еркін жүріп өтетін жол ұзындығы үлкен мәнге ие болып, өткізгіштік шексіз болады.

Дифференциал түріндегі Джоуль Ленц заңы

Еркін жолының соныңда электрон  жылдамдықпен қозғалып, кинетикалық энергияға ие болады, соқтығысқан кезде энергиясын толығымен кристалдық торға береді. Бұл энергия мметалдың ішкі энергиясың арттырып, метал қызып жылу шығарады.

Бірлік көлемде өткізгіштін  электроны болсын, әр электрон бір секунд ішінде орта есеппен  жиілікпен соқтығысады. Сондықтан бірлік көлемде бір секунд ішінде бөлініп шығатын жылу

.

Кедергі арқылы жазсақ

.

37. Бөгде күштер тегі электростатикалық емес күш, тізбекте зарядтарды үздіксіз тұйық жолмен ретті қоз,алтатын потенциал айырымын туғызатын күш.

Электр қозғаушы күш тоқ көзінің энергетикалық және ондағы бөгде күшінің әсерін сипаттайтын шама.

Толық тізбек үшін Ом заңы тоқ көзі бар тізбектегі токтың күші ЭҚҚ ге тура пропорционал, ал сыртқы және ішкі кедергілерінің қосындысына керң пропорционал.  . Егер тізбекте бірнеше ЭҚҚ болса жалпы ЭҚҚ күшін тапқанда мынадай ережені қолданамыз: қалауымызша алынған контурдағы айналып өту бағыты тоқ көзіндегі тоқтын бағытымен бағыттас болса ЭҚҚ он, ал керісінше болса теріс таңбамен алу керек. Тоқ көзінде токтың бағыты теріс полюстең он полюске бағытталады.

38. Электр тоғы газ арқылы өтуі газ разрядтары деп аталады. Қалыпты жағдайда газ изолятор боып табылады. Онда тоқ тасушылар жоқ. Тек арнайы шартты сақтағанда газдарда тоқ тасушы зарядтар (иондар, элекрондар) пайда болып, электр разряды тууы мүмкін газдардағы тоқ қосушылар электр өріснің бар екенің қарамастан сыртқы әсердің нәтижесінде тууы мүмкін. Бұл жағдай газдардың тәуелсіз өткізгіштігі д.а. Өздік емес разряд газдардың жоғары температураға дейін қызуынан (термиялық ионизация), ультра күлгін немесе рентген сәулелерінің, радиоактивті сәулелердің ісерінен тууы мүмкін. Газ разрядтарының сипаты: газдың және электродтардың химиялық табиғатына, газ температурасының қысымына, электродтардың формасына көлеміне олардың өзара орналасуына, кернеуге, тоқтың тығыздығы мен қуатына байанысты. Тізбектегі тоқ күші  мұндағы әрбір ионның заряды, l – олардың арақашықтығы,  S – электрод ауданы, бірлік көлемде секунд сайын қос ионнын сорылуы.

Плазма заттын ерекше күйі. Ондаған миллион градус температураға ие болатын күн және жұлдыздардың терең қабатындагы заттар осындай күйге түседі. Аса жоғары температура салдарынан пайда болған плазма жоғары температуралық плазма деп аталады. Аз разряды кезінде пайда болған плазма газ разрядтык плазма д.а.   

39. Магнит өрісі Бір бағытта қозғадған зарядтар электр тоғын туғызады, ал тоқ өздерін қоршаған кеңістіктін қасиеттерңн өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін оның тоғы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тоғы бар рамка магнит өрісінде белгілі  бір бұрышға бұрылады, айналу бағыты бойыншамагнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Мпгнит өрісінің рамкаға бағдарлыушы әсері а рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштін моменттінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы тоқ күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мүндағы  контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит мндукция арасындағы бүрыш. Векторлық түрде ,    контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент . Бұдан магнит индукциясы шамасы  қатынасымен анықталады.

Суперпозиция принципы: егер берілген кеңістік нүктесінде әртүрлі тоқтар  магнит өрістерін тудырса онда осы нүктедегі қорытқы магнит өрісі олардың  векторлық қосындыларымен анықталады.

40. Био-Савар Лаплас заңы кез келген бір тоғы бар өткізгіштін элемент өрісінің бір нүктесіндегі магнит өрісінің бағыты мен шамасын анықтайды,  

Модулі  Би Савар Лаплас заның қарапайым жүйенің магнит өрісін есептеу үшін қолдану .  1) Дөнгелек тоқтын центріндегі магнит өрісін анықтау      ,  

2. шексіз түзу өткізгіштің бойымен өткен тоқтын магнит өрісі  ,   

3. үзын соленойд немесе катушка ішіндегі магнит индуқциясы  мұндағы n бірлік ұзындығына келетін орам саны.

41.

42. Ампер күші магнит өрісіндегі тоғы бар өткізгіштін dI элементтіне әсер ететін күш , модулі .

Тоққа әсер етіп тұрған күштін бағытын сол қол ережесі арқылы анықтау ынғайлы. Ампер заңың вакуумда тұрған паралелб екі түзу тоқтың өзара әсер кұшін есептеу ұшін қарасырайық. Егер тоқтығ ара қашықтығын b белгілесек, онда  тоқтың әрбір элементі, индукциясы  шамасына тең магнит өрісінде жатады. Онда  ттоқтың бірлік үзындығына келетін күш

43.  Магнит өрісінің әсері

Бір бағытта қозғалған зарядтар электр тоғын туғызады, ал ток өздерін қоршаған кеңістіктің қасиеттерін өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тогы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін, оның тогы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тогы бар рамка магнит өрісінде белгілі бір бұрышқа бұрылады, айналу бағыты бойынша магнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштің моментінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы ток күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мұндағы  - контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит индукциясының арасындағы бұрыш. Векторлық түрде   - контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент  Бұдан магнит индукциясының шамасы  қатынасымен анықталады. Бағыты сыншы контурға түсірілген оң нормальдың тепе-теңдік бағытына сәйкес векторлық шама. Магнит индукциясының күш сызықтары үшін, кез келген нүктедегі жанамасы осы нүктедегі индукция векторымен бағыттас сызықты аламыз. Магнит индукциясының күш сызықтарының электр өрісінің кернеулік сызықтарынан ерекшелігі – ол әр уақытта тұйық болады.

44. Магнит ағыны скалярлық шама, магнит индукция векторының жазық бетінің аудаына көбейтіндісі  . Егер магнит өрісі біртекті болса .

Магнит өрісінде тоғы бар өткізгішті орын ауыстыру жұмысы

Сыртқы магнит өрісінде тоғы бар жылжымалы өткізгіш еркін қозғалады. Сыртқы өріс контур жазықтығына перпендикуляр кесіп өтсін. Ампер күші әсерінен өткізгіш dx аралығына қозғалып, жұмыс істейді dA=Fdx=IBldx=Ibds.  Мұнда Bds=dФ магнит индукциясының ағының береді. Олай болса dA=I dФ. Сонымен, магнит өрісінде тоғы бар өткізгіш орын ауыстырғанда істелетін жұмыс тоқ күші мен аудан арқылы өтетін магнит ағынының айырмасының көбейтіндісіне тең.

45. Заттағы магнит өрісі.

Жеке атомдар мен молекулалардың магниттік қасиеттері болады. Орбита бойымен қозғаоған электрон дөнгелек токтар туғызады  ,  электронның айналу жиілігі мен периоды.Токтың магнит моменті , , .

Электронның орбиталды импульс моменті . векторы оң бұранда жүйесін құрып,  векторына қарама қарсы бағытталады.

Заттың магниттелуін бірлік көлемдегі магнит моментімен сипатталады.

Магниттелу векторы магнит өрісінің кернеулігіне тура пропорционал шама  ,  заттың магниттік қабылдағыштығы.

Диамагнетиктер. Сыртқы магнит өрісі жоқ кезде диамагнетиктер атомдарының өздік магнит моменттері нөлге тең. Егер диамагнетикті сыртқы өріске еңгізгенде электронға    айналдырушы момент әсер етеді. ,  және  өрнегінен .

Лармор жиілігі ,

.

Бұдан Лармор жиілігі тек сыртқы магнит өрісіне байланысты, сондықтан барлық электрондар үшін бірдей .

, ,.

,  электрондар саны. Бір моль атомын алсақ магниттелу шамасын аламыз  , магнит қабылдағыштығы

екені ескерілген. Егер  десек ге тең.

Парамагнетиктер.

Парамагнетиктердің атомдары өздік магнит моменттері болады. Сыртқы магнит өрісіне енгізсек өріс магнит моменттерін сыртқы өріс бойынша орналастыруға, ал жылулық қозғалыс бей берекетсіз орналастыруға тырысады, нәтижесінде бір тепе теңдік бағдары орнығады. Пара магнетиктердің классикалық теориясы. Парамагнетик теориясын Ланжевен дамытқан. Оның теориясы бойынша магниттелу векторы  немесе , Ланжевен функциясы, атомдардың концентрациясы. Әлсіз өрісте  және . Олай болса   берілген теңдеуі Кюри заңы д.а.  Кюри тұрақтысы, олай болса . Бөлме температурасында  мәні ге тең, бұл тәжірибе жүзінде алынған мәнімен сәйкес келеді.

46. Ферромагнетиктер Магнетиктердің ерекше түрі сыртқы магнит өрісі жоқ кездің өзінде магниттелуге бейім заттар құрады екен. Өздерінің анағүрлым көп байқалған өкілі темірге байланысты олар ферромагниттер деп аталады. Олардың қатарына темір, никель, кобальт, гадолиний, олардың қортпалары мен қоспалары, сондайақ ферромагнитті емес элементтері бар қортпалары мен марганец пен хромның кейбір қоспалары жатады. Соңғы кезде ферромагнитиктер деп аталалын ферромагниттк жартылай қткізгіштер үлкен роль атқарып келеді. Осы заттардың бәріне тән ферромагнитизм тек кристалды күйде ғана байқалады. Ферромагниттер күшті магниттелетін заттар болып саналады олардың магниттелуі нашар магниттелетңін заттар категориясына жататын диамагнитик және парамагнетиктердің агниттелуінен көптеген сан артық.Нашар магниттелетін заттардың магниттелуі өріс кернеулігімен сызықтық өзгереді.Ферромагнетиктердің магниттелуі күрделі түрде Н қа байланысты.  

Кюри температурасы ферромагнетик магниттелу қасиетін жйып парамагнетикке айналатын температура. Кюри Вейс заңыңан   магнит қабылдағыштығы температураға кері пропорционал.

47.Зат ішіндегі магнитостатиканың негізгі заңы қандай да бір контурдың бойындағы магнит өріс кернеулігінің вектор циркуляциясы, осы контур қамтитын макроскопиялық токтардың алгебралық қосындысына тең .

Егер кеңістікте макроскопиялық токтар  тығыздығымен тараған болса, онда . Вакуумде өріс кернеулігің тек макротоктар туғызады, ал магнетиктерде сонымен қатар микротоктар туғызады. .

,

.

48.Екі біртекті  изотопты магнетиктердің шекараларындағы шарттар,

Биіктігі h , табандарының ауданы S цилиндрді алайық.

,

Магнит индукциясының нормаль қүраушылары магнит өтімділігі ден  ортасына өткенде өзгермейді.

            

Магнит өріс  кернеулігінін нормаль құраушысы  есе өзгереді.

Магнит өрісінің тангенциал құраушысын қарастырайық:,. Берілген контурды макроскопиялық токтар қамтымайды , ,  .

Магнит индукциясының тангенциал құраушысы  есе өзгереді.

Қорыта келгенде   және  магнит өтімділіктері магнетиктер шекарасынан өткенде  векторының нормаль құраушысы мен  векторының тангенциал құраушысы өзгермейді (үздіксіз болады).  векторының тангенциал құраушысы мен векторының нормаль құраушысы шекарадан өткенде секірмелі түрде өзгереді (үзіліп кетеді).

.

Егер  болса ығысу сызықтары мен нормальдан құралған бұрыш кішірейеді, магнит кернеулік сызықтары сиректеу орналасады, ал  болса кернеулік сызықтары керісінше қоюланады.

49. Холл эффектісі. Магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер етуші Лоренц күші мынадай құбылысты түсіндіруге мүмкіндік берді. Егер магнит индукциясының күш сызықтарына перпендикулярболып орналасқан тік төртбұрышты өткізгіштін бойымен тоқ жүрсе, онфң екі жағынан да (астыңғы және үстінгі жақтарынды) потенциалдар айырмасы пайда болады. Яғни, бір жағында тек теріс зарядтардың концентрациясы шоғырланса, онда қарама қарсы бетінде тек он зарядтардың жинақталғандығын байқаған. Осы құбылысты бірінші рет 1879 жылы американ физигі Э.Холл (1855-1938) ашқан болатын. Сондықтан бұл заңдылықты Холл эффектісі деп атайды. Сөйтіп зарядтардың стационарлық күйі, сол зарядтарға әсер етуші Лоренц күші электр күшіне тең болғанда ғана қалыптасыды.

50.Магнит және электр өрістеріндегі зарядталған бөлшетердің қозғалысы.

Заряд қандай да бір санақ жүйесінде қозғалмаса, онда осы жүйеде кеңістіктің әрбір нүктесінде тұрақты электр өрісін туғызады. Ал егер осы зарядқа байланысты қозғалатын инерциялық жүйеде қарастырсақ инерциялық жүйемен бірге, магнит өрісін де байқаймыз (өазғалған заряд ток туғызады). Қандай да бір санақ жүйесіне қатысты бір біріне байланысты электр және магниттік  (электромагниттік) өрістер жиынтығы болады. Бұдан,   электр және магниттік өрістерінің салыстырмалығын көреміз. Мысал ретінде  және  жүйелерін қарастырайық,  жүйесі тұрған  жүйесіне қарағанда  жылдамдықпен қазғалсын.

              

         

Бұдан егер  жүйесіне , ал  болса  жүйесінде бір біріне перпендикуляр болатын  және  электр және магнит өрістері болады

      

     

Лоренц түрлендіруінен мынандай физикалық шамалар қатынастары инвариантты

,   ,    ,    .

  

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Инерциалды санақ жүйелері дене тыныштықты немесе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс болатын санақ жүйелері. Динамика қозғалысты оның. Механикалық энергияның сақталу заңы араларында. Динамиканың негізгі міндеті. Қайтымсыз машиналардың  пәкі  қайтымды машиналардың пәкінен кіші Диэлектрик ток өткізбейтің зат.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok