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

Nazorat savollari
1. Tok kuchi deb nimaga aytiladi?
2. Zanjirning bir kismi uchun Om qonuni kanday ifodalanadi?
3. Berk zanjir uchun Om qonuni qanday ifodalanadi?
4. Elektr yurituvchi kuch deb nimaga aytiladi?
5. Kirxgofning birinchi va ikkinchi qonunlarini tushuntirib bering.
6. Joul-Lens qonuni nimani bildiradi?
7. Qanday zaryadlar elektr tokini vujudga kelishida asosiy rol uynaydi?
8. Elektr qarshilik qanday kattaliklarga bo‘liq?
9. E.Yu.K. vat ok kuchi, qarshilik birliklari qanday aniqlanadi?
11-MA’RUZA
Elektromagnetizm.
REJA:

1. 
   Tok elementlarining o‘zaro ta’siri, Amper qonuni.
   
2. 
   Magnit maydon induksiyasi va kuchlanganligi.
   
3. 
   Moddalarning magnit xususiyatlari.
   
4. 
   Elektron va atomlarning magnit momentlari.
   
5. 
   Yerning magnit maydoni va quyoshda ro‘y beradigan jarayonlarning unga ta’siri.
   

Tayanch so‘z va iboralar: elektr toki, tokli o‘tkazgich, magnit maydoni, sinov konturi, magnit momenti, aylantiruvchi moment, magnit induksiya, magnit doimiysi, magnit maydoni, Amper kuchi, Lorens kuchi, zaryad, siklotron, MGD genrator, elektr toki, tokli o‘tkazgich, magnit maydoni, magnit momenti, aylantiruvchi moment, magnit induksiya, Amper kuchi, siklotron, MGD genrator, chap qo‘l qoidasi, magnit oqim.chap qo‘l qoidasi, magnit oqim, tokli o‘tkazgich. elektr toki, magnit maydoni, magnit momenti, aylantiruvchi moment, magnit induksiya, Lorens kuchi, zaryad, siklotron, MGD genrator, chap qo‘l qoidasi, magnit oqim.

1820 yilda Daniyalik fizik G.X.Ersted (1777-1851) tajribalarda elektr tokini magnit strelkasiga ta’sirini aniqlagan.

S N

N I S

Tajribada magnit strelkasining ustiga parallel joylashtirilgan o‘tkazgichdan tok o‘tganda, magnit strelkasining dastlabki vaziyatdan o‘tgani va o‘tkazgichdan tokning o‘tishi to‘xtatilsa, magnit strelkasi yana dastlabki vaziyatga qaytishi kuzatilgan. 1820 yilda Amper tajribalarda tok o‘tayotgan ikki ingichka to‘g‘ri chiziqli o‘tkazgichda tok bir tomonga o‘tsa, ular bir-birini tortishi, agar qarama-qarshi tomonga o‘tsa, bir-biridan qochishi aniqlangan. Tajriba ko‘rsatadiki, parallel o‘tkazgichlarning har birining birlik uzunligiga to‘g‘ri keluvchi o‘zaro ta’sir kuchi ulardagi I₁ va I₂ toklarga to‘g‘ri proporsional va ular orasidagi b masofaga teskari proporsional

Bu toklarning o‘zaro ta’sir qonunidir.
Tajribalarning ko‘rsatishicha toklarning o‘zaro va magnit strelkasiga ta’siriga sabab shuki har qanday tokli o‘tkazgich atrofida alohida tabiatli magnit maydoni xosil bo‘ladi va bu magnit maydon ikkinchi tokli o‘tkazgichga yoki magnit strelkasiga ta’sir ko‘rsatadi. Magnit maydonni tekshirish uchun, maydonning tekshirilayotgan nuqtasiga tokli berk kontur kiritiladi va uni «sinov konturi» deb ataladi.
Konturning miqdoriy xarakteristikasi sifatida konturdan o‘qtuvchi tok kuchi I ni konturning yuzi S ga ko‘paytmasidan foydalaniladi. Bu ko‘paytma konturning magnit momenti deb ataladi va P_m deb belgilanadi.
P_m = I  S
Agar magnit maydonning tanlab olingan nuqtasiga magnit momentlari (P_m) turlicha bo‘lgan sinov konturlarini kiritsak, ularga ta’sir etuvchi aylanma momentlarning maksimal qiymatlar (M_max) ham turlicha bo‘ladi. Lekin har bir sinov konturiga ta’sir etuvchi maksimal aylanma momenti (M_max) ning P_m ga nisbati magnit maydonning shu nuqtasi uchun o‘zgarmas kattalik bo‘ladi, ya’ni

Bu nisbat magnit maydonning miqdoriy xarakteristikasini ifodalaydi va magnit induksiya (B) deb ataladi Magnit induksiyasi vektor kattalik bo‘lib, uning yo‘nalishi maydonning

tekshirilayotgan nuqtasiga kiritilgan «sinov konturi»ning muvozanat vaziyatdagi

musbat normalarning yo‘nalishi bilan, qiymati esa sinov konturiga maydon tomonidan ta’sir etuvchi aylanma momentining maksimal qiymatini sinov konturining magnit momentiga bo‘lgan nisbati bilan aniqlanadi. SI da magnit induksiyani o‘lchov birligi 1 tesla.
[M_max] Nm
[B]= ------- = ------- =Tl (Tesla)
[P_m]= Am²
1 tesla magnit maydon shunday nuqtasining magnit induksiyasiku bu nuqtaga kiritilgan magnit momenti 1 A.m² bo‘lgan yassi konturga magnit maydon tomonidan ta’sir etadigan aylantiruvchi momentning maksimal qiymat 1 N.m ga teng bo‘lishi lozim.
Bio - Savar - Laplas qonuni. 1820 yili Fransuz olimlari Bio va F.Savar turli shakldagi tokli o‘tkazgichdan atrofidagi magnit maydonlarini tekshirish natijasida tokli o‘tkazgichdan r masofadagi nuqtaning magnit induksiyasi o‘tkazgichdagi tok kuchiga (I) to‘g‘ri proporsional, r ga esa teskari proporsional ekanligini aniqladilar. Keyinchalik P. Laplas ixtiyoriy shakldagi tokli o‘tkazgich atrofidagi nuqtalar uchun magnit induksiyasini aniqlaydigan formulani taklif etdi. Bunda u maydonlar superpozitsiya prinsipidan foydalandi. Bu prinsip quyidagicha ta’riflanadi: Agar magnit maydoni bir necha toklar tufayli vujudga kelayotgan bo‘lsa, shu maydonning biror ixtiyoriy nuqtadagi magnit induksiyasi (V) alohida toklar vujudga keltirayotgan maydonlarning shu nuqtadagi magnit induksiyalarining vektor yig‘indisiga teng:
V = V₁+ V₂+ V₃+....+ V_n = S V_i
Bio-Savar-Laplas qonuni quyidagicha ta’riflanadi: ixtiyoriy tokli o‘tkazgichdan biror r masofadagi nuqtaning magnit induksiyasi o‘tkazgichni elementar uzunligiga, o‘tkazgichdan o‘tuvchi tok kuchiga, elementar o‘tkazgich va undan nuqtagacha bo‘lgan chizq orasidagi burchak sinusiga to‘g‘ri proporsional, oraliq masofa kvadratiga teskari

proporsionaldir: SI tizimidaida

dB ning yo‘nalishi o‘ng vint qoidasi asosida topiladi. Magnit maydonni tavsiflashda magnit maydon induksiyasi B bilan birgalikda magnit maydonning kuchlanganligi deb ataluvchi H fizik kattalikdan ham foydalanadi. Agar magnit maydonining biror nuqtasini induksiyasi B buzilsa u holda shu nuqtada magnit maydonining kuchlanganligi H=B/(mm_o) yoki B=mm_o·H, bunda m- muxitni nisbiy magnit singdiruvchanligi
Bio-Savar-Laplas qonunini qo‘llanilishi.
Bio-Savar-Laplas qonunidan foydalanib, turli shakldagi tokli o‘tkazgichlar maydonlarining magnit indukssiyasi hisoblash mumkin.
1.Cheksiz uzun to‘g‘ri chiziq shaklidagi o‘tkazgichdan o‘tayotgan I tok (to‘g‘ri tok) tufayli vujudga kelgan maydonning magnit induksiyasini hisoblaylik (1-rasm). Tanlab olingan A nuqtaning to‘g‘ri tokdan uzoqligi r₀ bo‘lsin.

r0 A r a d

Tok o‘tayotgan o‘tkazgichni dl uzunlidagi elimentlarga ajratamiz. Bu tok elimentlari vujutga keltirgan barcha dB larning yo‘nalishlari bir xil bo‘lib, ular chizmaning orqa tomoniga yo‘nalgan. Natijaviy magnit maydon induksiyasi B dB lar modullarining yig‘indisidan iborat. A nuqtadan r masofa uzoqlikdagi tok elementi vujudga keltirgan magnit maydon induksiyasining moduli Bio-Savar-Laplas qonunidan topilishi lozim bo‘lganligi uchun B ning moduli quyidagi integrallashga keltiriladi: (1)

1. 
   rasmdan foydalansak:
   

ekanligini topamiz. Shuning uchun:
(2)
bo‘ladi. Shunday qilib, cheksiz uzun to‘g‘ri tok tufayli vujudga kelayotgan maydonning ixtiyoriy nuqtasidan magnit induksiyasi o‘tkazgichdan o‘tayotgan tok kuchiga to‘g‘ri proporsional va induksiyasi o‘lchanayotgan nuqtasining o‘tkazgichdan uzoqligiga teskari proporsionaldir.
2.Radiusi R bo‘lgan aylana shaklidagi o‘tkazgichdan I tok o‘tayotgan bo‘lsin (2-rasm).
Shu aylananing markazidagi magnit maydon induksiyasini aniqlaylik. Aylananing har bir dl elementi va radiusir r orasidagi burchak π/2 ga teng bo‘lganligi uchun Bio-Savar-Laplas qonuniga asosan:

(3) Barcha dB lar aynan bir xil yo‘nalishda, ya’ni, aylana markazidan o‘tuvchi musbat normal bo‘ylab yo‘nalgan. Shuning uchun natijaviy maydonning

aylana markazidagi magnit induksiyasi:
(4)
hosil bo‘ladi. Aylana shaklidagi tokli konturning momenti
P_m=I·S=IpR²
bo‘lganligi uchun (4) ni quyidagicha o‘zgartirib yozish mumkin
(5)
Solenoid va toroid markazidagi maydonining magnit induksiyasi
; N-o‘ramlar soni

Magnit maydonning tokli o‘tkazgichga ta’siri. Amper kuchi. Elektrdan amalda foydalanishda magnit maydonining tokka ta’sir kuchlaridan foydalanish katta rol o‘ynaydi. Magnit maydonida joylashgan tokli o‘tkazgichga maydon tomonidan ta’sir etuvchi kuch shu maydonning magnit induksiyasi V ga, o‘tkazgichning uzunligiga va undan o‘tayotgan tok kuchi I ga bog‘liqligini 1-rasmdagi qurilma yordamida kuzatish mumkin.
Bir jinsli magnit maydondagi tokli o‘tkazgichga ta’sir qiluvchi F_A kuch o‘tkazgichdan o‘tayotgan tok kuchi I ga, o‘tkazgichning uzunligi l ga, magnit maydon induksiyasi B ga va B vektor bilan o‘tkazgich orasidagi burchak sinusiga to‘g‘ri proporsionaldir, ya’ni

FA= IlB sina Bu Amper qonuninig matematik ifodasi. Umumiy holda, ya’ni ixtiyoriy shakldagi tokli o‘tkazgich bir jinsli bo‘lmagan magnit maydonda (B=const) joylashgan bo‘lsa, o‘tkazgichni xayolan kichik dl elementlarga ajratamiz. Har bir element joylashgan

B I l 1-rasm

sohadagi magnit maydon induksiyasini o‘zgarmas deb hisoblash mumkin. Bu holda o‘tkazgichning dl elementiga ta’sir etuvchi kuchni
dF=I[d_ℓB] (1)
ifoda bilan, uning modulini esa
dF=IBd_ℓ sina (2)
ifoda bilan aniqlanadi. Bu ifodalar Amper qonunini xarakterlaydi.
Ta’sir etuvchi kuchning (odatda bu kuchni Amper kuchi deb ham ataladi) yo‘nalishi chap qo‘l qoidasi bo‘yicha topiladi. Buning uchun chap qo‘limizni shunday joylashtirishimiz kerakki, bunda B vektor kaftimizga tik kirsin, uzatilgan to‘rtta barmog‘imiz tokning yo‘nalishi bilan mos tushsin. U holda ochilgan bosh barmog‘imiz Amper kuchini yo‘nalishini ko‘rsatadi.

dS a в V vektorning dS sirt oqimi yoki magnit oqimi deganda dFB=BndS (1) Kattalik tushuniladi. Magnit induksiya vektorininng ixtiyoriy S sirt oraliq oqimi esa FB =òBndS (2) ifoda yordamida aniqlanadi. Bir jinsli magnit maydonda yassi sirt B vektorga perpendikulyar tarzda joylashgan bo‘lsa(ya’ni

n 6-rasm

-B_n =B=const bo‘lgan holda), (2) quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi;
F_B =B S (3)
Mazkur munosabatdan foydalanib magnit oqimining SI dagi birligi-veber (Vb) ni aniqlash mumkin: 1 Vb -magnit induksiyasi
1Tl bo‘lgan bir jinsli magnit maydonda maydon yo‘nalishiga perpendikulyar ravishda joylashgan 1 m² yuzli yassi sirtni teshib o‘tadigan magnit oqimdir.
B uchun Gauss teoremasi quyidagicha ta’riflanadi: Magnit maydon induksiyasi vektorning ixtiyoriy shakldagi berk sirt oraliq oqimi nolga teng:
(4)
Mazkur teorema magnit induksiya chiziqlarining berk ekanligini, ya’ni berk sirt ichiga kirayotgan V chiziqlarining soni, sirtdan chiqayotgan B chiziqlarining soniga aynan tengligini ifodalaydi.
, agar sirkulyatsiya olinayotgan kontur tokni o‘rab olsa
, agar sirkulyatsiya olinayotgan kontur tokni o‘rab olmasa