Reja: Fizika fani uning mazmuni,boshqa fanlar va ekologiya bilan aloqasi. Fizik va biokimyoviy jarayonlarning uzviy bog‘liqligi

Tokli o‘tkazgichni magnit maydonda ko‘chirishda bajarilgan ish.
dl uzunlikdagi tokli o‘tkazgich bir jinsli magnit maydonda erkin ko‘cha olish imkoniga ega bo‘lsin. Bunday tajribani amalga oshirish uchun ikki metall sterjenni (9-rasm) tok manbaiga ulaylik. Sterjenlar ustiga ko‘ndalang qilib joylashtirilgan dl uzunlikdagi o‘tkazgichdan konturning qo‘zg‘aluvchi qismi sifatida foydalanish

mumkin. Bu tokli o‘tkazgichga chizma tekisligiga perpendikulyar ravishda yo‘nalgan magnit maydon tomonidan ta’sir etuvchi Amper kuchining qiymati dF=IBdl (1) bo‘ladi. Bu kuchning yo‘nalishi dl elementning ko‘chish yo‘nalishi bilan mos tushganligi uchun bajarilgan ish dA=dFdx=IBdldx (2) 7-rasmdan ko‘rinishicha, dl elementning b masofaga ko‘chishi tufayli konturning yuzi

d 7-rasm

dS=dldx ga ortadi. Shuning uchun (2) ni quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
dA=IBdS =IdF (3)
Bu ifodadagi dF-kontur yuzining dS o‘zgarish tufayli kontur yuzini
teshib o‘tayotgan magnit oqimining o‘zgarishidir. Boshqacha aytganda, konturning o‘zgaruvchi dl element ko‘chish davomida kesib o‘tgan magnit oqimdir. Demak tokli o‘tkazgichni magnit maydonida ko‘chirishda bajariladigan ish.
dA=IBdS =IdF
Magnit maydonni zaryadlangan zarraga ta’siri. Lorens kuchi. Yuqorida magnit maydondagi tokli o‘tkazgichga ta’sir etuvchi kuch bilan tanishdik. Bu kuchning vujudga kelishini Lorens quyidagicha tushuntirdi: o‘tkazgichda tok tashishda qatnashib tartibli xarakat qilayotgan zaryadlarga magnit maydon ta’sir etadi. Lekin bu zaryadlar o‘tkazgich sirti bilan chegaralangan hajm ichida xarakat qilayotganliklari uchun ularga magnit maydon tomonidan ta’sir qilayotgan kuchlarning yig‘indisi tokli o‘tkazgichga ta’sir etuvchi kuch sifatida namoyon bo‘ladi. Shuning uchun Amper qonunini ifodasidan foydalanib magnit maydonda xarakatlanuvchi zaryadga ta’sir etuvchi kuchni topish mumkin. Buning uchun o‘tkazgichdan o‘tayotgan tok kuchining qiymati
I =jS=qnuS (1)
ekanligidan foydalanib, tok kuchi I ning o‘tkazgich elementi dl ga ko‘paytmasini quyidagi ko‘rinishda yozamiz:
_IIdl = qnuSd = qundV (2)
(1) va (2) larda j -tok zichligi, S-o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi, n-o‘tkazgichning birlik xajmidagi zaryad-tashuvchilarning soni, u-zaryad tashuvchining tartibli xarakat tezligi, q-uning zaryadi, dV=Sd o‘tkazgich elementining xajmi. Agar n dV ni, ya’ni o‘tkazgichning dV xajmidagi zaryad tashuvchilarning sonini dn deb belgilasak, (2) quyidagi ko‘rinishga keladi:
Idl = qudn (3)
Buni Amper kuchi dF=BIdl sina ga qo‘ysak dF=Bqudnsina buni vektor ko‘rinishi
dF=[uB]qdn (4)
Mazkur ifoda dn dona xarakatlanuvchi zaryad tashuvchiga magnit maydon tomondan ta’sir etuvchi kuchni xarakterlaydi. Shuning uchun bir dona zaryad tashuvchiga ta’sir etuvchi kuch (bu kuchni, odatda, Lorens kuchi deb ataladi):
F_l=[uB]q F_l=Buq sina (5)
Lorens kuchining yo‘nalishi ham chap qo‘l qoidasi asosida topiladi. Lekin bu yo‘nalish musbat zaryadli (q>0) zarralarga magnit maydonda ta’sir etuvchi kuchning yo‘nalishi bo‘ladi. Manfiy zaryadli (q< 0) zarraga ta’sir etuvchi kuchning yo‘nalishi esa qrama-qarshi bo‘ladi. Lorens kuchi zarraning xarakat yo‘nalishiga perpendikulyardir. Shuning uchun Lorens kuchi ta’sirida yo‘nalishi o‘zgaradi xolos.
Zaryadli zarralarning magnit maydondagi harakati.
Bir jinsli magnit maydonga u tezlik bilan kirgan zaryadli zarraning xarakati qanday bo‘ladi? Mazkur savolga javob berish uchun, (5) munosabatga asoslanib, quydagi hollarni muhokama etaylik.
Zaryadli zarraning harakati magnit maydon induksiyasi chiziqlari bo‘ylab sodir bo‘layotgan holda u va B vektorlar orasidagi burchak 0 yoki  ga teng. Zero, (5) formulaga asosan, F_l =0. Demak, mazkur holda magnit maydon zaryadli zarraga tasir etmaydi, zarra magnit maydonda to‘g‘ri chiziqli tekis xarakatini davom ettiraveradi.
Zaryadli zarra B chiziqlariga perpendikulyar ravishda magnit maydonga kirgan holda u va B orasidagi burchak /2 yoki 3 /2 ga teng. Shuning ushun zarraga tasir etadigan Lorens kuchining yo‘nalishi doimo tezlikka perpendikulyar, moduli (F_l =quB) o‘zgarmaydi. Bunday kuch tasirida zarra aylana bo‘ylab xarakatlanadi. Aylana radiusi R ni
quB=mu²/R (6)
tenglikni yechib topish mumkin. R=mu²/qB
Bundagi m-zarraning massasi, q-zarraning zaryadi.Zarraning bir marta to‘liq aylanishi uchun ketgan vaqt
(8)
Zarraning aylanish davri deb ataladi, u zarraning solishtirma zaryadi (q/m) va maydonning magnit induksiyasiga bog‘liq zaryadning tezligiga esa mutlaqo bog‘liq emas.

3. Zarra tezligi magnit maydon yo‘nalishi bilan ixtiyoriy  burchak tashkil esin (2-rasm). Bu holda tezlik vektori u ni ikki tashkil etuvchiga-B bo‘ylab yonalgan u11 va B ga perpendikulyar ravishda yonalgan u1 ga ajratish mumkin. Zero, Zaryadli zarra u11 tufayli magnit induksiya chiziqlari bo‘ylab to‘g‘ri chiziqli tekis xarakatda,

2-rasm

u₁ tufayli esa maydonga perpendikulyar tekislikda aylana bo‘ylab tekis xarakatda qatnashadi. Bu ikki xarakatning superpozitsiyasi (qo‘shilishi) zarra xarakatini tasvirlaydi: o‘qi magnit maydonga parallel bo‘lgan vintsimon spiral chiziq bo‘yicha zarra xarakatlanadi.
Xarakatlanayotgan zarralarga magnit maydon ko‘rsatadigan ta’sirdan siklik tezlatgichlar (sklotron, sinxrotron. sinxrofazotron), magnitogidrodinamik

generatorlarda foydalaniladi. Siklotronning asosiy qismi-kuchli elektromagnitdir (3-rasm), bu elektromagnitning qutblari orasida yassi silindrik vakuum kamera joylashgan. Kamera duant deb ataladigan D-simon ikki bo‘lak D1 va D2 dan iborat. Duantlar elektrodlar vazifasini ham o‘taydi. Ular o‘zgaruvchan kuchlanishli yuqori chastotaviy generatorning qutblariga ulangan. Shuning uchun duantlar navbatma-navbat goh musbat, goh manfiy zaryadlanib turadi. Elektr maydon

faqat duantlar oralig‘idagi tirqishdagina mavjud bo‘ladi. Tezlatilishi lozim bo‘lgan zaryadli zarralar kameraga maxsus qurilma (rasmda S deb belgilangan) oraliq kiritiladi.
Kameraga kiritilgan musbat zaryadli zarra darxol manfiy zaryadlangan duant tomon tortiladi. Duant ichida zarraning xarakati yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan magnit maydon zarrani aylanaviy orbita bo‘ylab xarakatlanishga majbur qiladi (chunki bu yerda zarraga Lorens kuchi ta’sir qiladi). Zarra yarim aylanani bosib o‘tgach, yana duantlar oralig‘idagi tirishga yetib keladi. Lekin o‘tgan vaqt ichida elektr maydon yo‘nalishini o‘zgartirgan bo‘ladi. Shuning uchun zarra ikkinchi duant tomon tortilib tezlashadi. Ikkinchi duant ichida yarim aylanani bosib o‘tadi va yana tirishga yetib keladi. Bu yerda uchinchi marta tezlashadi va hakozo. Har safardan so‘ng zarraning tezligi va orbitasining radiusi ortib boradi. Zarraning traektoriyasi rasmda ko‘rsatilgan.
4-rasmda magnitogidrodinamik (MGD) generatori

tasvirlangan. Yonish kamerasi (K) da yuksak darajada ionlashagan gaz-plazma elektrodlar (E1 va E2) oralig‘ida harakatlanishi borasida magnit maydoning ta’siriga uchraydi va o‘z yo‘nalishini o‘zgartiradi. Musbat ionlar E1 elektrodlarga, manfiy ionlar E2 elektrodlarga qurilib ularni mos ravishda zaryadlanishga sababchi bo‘ladi. Elektrodlarga tshqi nagruzka (biror R qarshilik) ulansa, zanjir bo‘ylab elektr tok oqa boshlaydi.

4-rasm 4-rasm