Elektronga ta'sir qiluvchi Lorents kuchini qanday aniqlash mumkin. Lorents kuchi

Magnit maydonda harakatlanadigan zaryadga biz magnit deb ataydigan kuch ta'sir qiladi. Bu kuch zaryad q, uning harakat tezligi v va magnit induksiyasi B bilan belgilanadi, bu zaryadning ko'rib chiqilayotgan vaqtda joylashgan nuqtasida. Eng oddiy faraz shundaki, F kuchning kattaligi uchta q, v va B kattalikning har biriga proportsionaldir. Bundan tashqari, F ni v va B vektorlarining nisbiy yo'nalishiga bog'liq bo'lishini kutish mumkin. Vektorning yo'nalishi. F ni v va B vektorlarining yo'nalishlari bilan aniqlash kerak.

Skalar q va v va B vektorlaridan F vektorini “konstruksiya qilish” uchun v va B ni vektoriy ko‘paytiramiz, so‘ngra olingan natijani skalyar q ga ko‘paytiramiz. Natijada biz ifodani olamiz

Magnit maydonda harakatlanuvchi zaryadga ta'sir etuvchi F kuch formula bilan aniqlanishi tajribada aniqlangan

Bu erda k - formulada ko'rinadigan miqdor birliklarini tanlashga qarab, mutanosiblik koeffitsienti.

Shuni yodda tutish kerakki, bizni (43.1) ifodaga olib kelgan mulohazalarni (43.2) formulaning hosilasi deb hisoblash mumkin emas. Bu dalillar hech qanday dalil qiymatiga ega emas. Ularning maqsadi formulani eslab qolishni osonlashtirishdir (43.2). Ushbu formulaning haqiqiyligini faqat eksperimental tarzda aniqlash mumkin.

E'tibor bering, (43.2) munosabatni magnit induksiya B ta'rifi sifatida ko'rib chiqish mumkin.

Magnit induksiya birligi B - tesla - formulada (43.2) proportsionallik koeffitsienti k birlikka teng bo'lishi uchun aniqlanadi.

Shuning uchun SIda bu formula shaklga ega

Magnit kuchning kattaligi ga teng

Bu erda a - v va B vektorlari orasidagi burchak. (43.4) dan magnit maydon chiziqlari bo'ylab harakatlanayotgan zaryad magnit kuch ta'sirini boshdan kechirmaydi.

Magnit kuch v va B vektorlari yotgan tekislikka perpendikulyar yo'naltiriladi.Agar q zaryad musbat bo'lsa, kuch yo'nalishi vektor yo'nalishiga to'g'ri keladi. Manfiy q bo'lsa, F va vektorlarining yo'nalishlari qarama-qarshidir (43.1-rasm).

Magnit kuch har doim zaryadlangan zarracha tezligiga perpendikulyar yo'naltirilganligi sababli, u zarrachada hech qanday ish qilmaydi. Binobarin, doimiy magnit maydonga ega bo'lgan zaryadlangan zarrachaga ta'sir qilish uning energiyasini o'zgartira olmaydi.

Agar bir vaqtning o'zida elektr va magnit maydonlari mavjud bo'lsa, zaryadlangan zarrachaga ta'sir qiluvchi kuch teng bo'ladi.

Bu ifodani X. Lorents eksperimental ma’lumotlarni umumlashtirish yo‘li bilan olgan va Lorents kuchi yoki Lorents kuchi deb ataladi.

Zaryad q to'g'ri cheksiz simga parallel v tezlik bilan harakat qilsin, u orqali I kuch oqimi o'tadi (43.2-rasm). (42.5) va (43.4) formulalarga ko'ra, bu holda zaryadga kattaligi teng magnit kuch ta'sir qiladi.

zaryaddan simgacha bo'lgan masofa qayerda. Ijobiy zaryad bo'lsa, oqim va zaryad harakati yo'nalishlari bir xil bo'lsa, kuch sim tomon yo'naltiriladi va oqim va zaryad harakatining yo'nalishlari qarama-qarshi bo'lsa, simdan uzoqlashadi (43.2-rasmga qarang). Salbiy zaryad bo'lsa, kuchning yo'nalishi teskari bo'ladi.

Parallel chiziqlar bo'ylab bir xil v tezlikda harakatlanuvchi, c dan ancha kichik bo'lgan bir xil nomdagi ikkita nuqta zaryadini ko'rib chiqamiz (43.3-rasm). Elektr maydoni statsionar zaryadlar maydonidan deyarli farq qilmasa (41-§ ga qarang). Shuning uchun zaryadlarga ta'sir qiluvchi elektr quvvatining kattaligini teng deb hisoblash mumkin

Magnit kuch (zaryadlarga ta'sir qiluvchi) uchun (41.5) va (43.3) formulalarga muvofiq biz ifodani olamiz.

(radius vektori ga perpendikulyar).

(43.9) dan kelib chiqadiki, magnit kuch Kulon kuchidan zaryad tezligining yorug'lik tezligiga nisbati kvadratiga teng koeffitsientga zaifdir. Bu harakatlanuvchi zaryadlar orasidagi magnit o'zaro ta'sir relativistik ta'sir ekanligi bilan izohlanadi (45-§ ga qarang). Agar yorug'lik tezligi cheksiz katta bo'lsa, magnitlanish yo'qoladi.

Kuch Lorenz nuqtaviy zaryadga elektr maydonining ta'sirining intensivligini aniqlaydi. Ba'zi hollarda magnit maydon q zaryadga ta'sir qiladigan kuchni, V tezlikda harakat qiladigan kuchni, boshqalarida esa elektr va magnit maydonlarining umumiy ta'sirini bildiradi.

Ko'rsatmalar

1. Aniqlash uchun yo'nalishi kuch Lorenz, chap qo'l uchun mnemonik qoida tuzildi. Buning sababini eslab qolish oson yo'nalishi barmoqlar yordamida aniqlanadi. Chap qo'lingizning kaftini oching va barcha barmoqlaringizni tekislang. Katta barmog'ingizni kaft bilan bir xil tekislikda barmoqlaringizga nisbatan 90 daraja burchak ostida buking.

2. Tasavvur qiling-a, kaftingizning siz ushlab turgan to'rt barmog'i ishora qiladi yo'nalishi zaryad harakati tezligi, agar u to'g'ri bo'lsa yoki tezlikning teskarisi yo'nalishi, agar zaryad salbiy bo'lsa.

3. Har doim tezlikka perpendikulyar yo'naltirilgan magnit induksiya vektori kaftga kiradi. Endi katta barmog'ingiz qaerga ishora qilayotganiga qarang - bu shunday yo'nalishi kuch Lorenz .

4. Kuch Lorenz nolga teng bo'lishi va vektor komponentiga ega bo'lmasligi mumkin. Bu zaryadlangan zarrachaning traektoriyasi magnit maydon chiziqlariga parallel bo'lganda sodir bo'ladi. Bunday holda, zarracha aniq traektoriyaga va uzluksiz tezlikka ega. Kuch Lorenz zarrachaning harakatiga hech qanday ta'sir qilmaydi, chunki bu holda u butunlay yo'q.

5. Eng oddiy holatda, zaryadlangan zarracha magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar harakat traektoriyasiga ega. Keyin kuch Lorenz zaryadlangan zarrachani aylana bo'ylab harakatlanishga majbur qilib, markazga intiluvchi tezlanish hosil qiladi.

Yo'lning turli qismlarida tananing harakat tezligi notekis, qaerdadir tezroq va qayerdadir bo'shroq ekanligi mutlaqo oqilona va aniq. Vaqt oralig'ida tana tezligining metamorfozini o'lchash uchun " vakillik " tezlashuv“. ostida tezlashuv m ma'lum vaqt oralig'ida tana ob'ektining harakat tezligining metamorfozi sifatida qabul qilinadi, bunda tezlikning metamorfozi sodir bo'ladi.

Sizga kerak bo'ladi

• Ob'ektning turli vaqt oralig'ida turli sohalarda harakat tezligini biling.

Ko'rsatmalar

1. Bir tekis tezlashtirilgan harakat paytida tezlanishning ta'rifi.Bu harakat turi jismning teng vaqt oralig'ida bir xil qiymatga tezlashishini bildiradi. Harakatning t1 momentlaridan birida uning harakat tezligi v1, t2 momentida esa tezlik v2 bo'lsin. Keyin tezlashuv ob'ektni quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin: a = (v2-v1)/(t2-t1)

2. Jismning bir tekis tezlashtirilgan harakati bo'lmasa, uning tezlanishini aniqlash.Bu holda "o'rtacha" ko'rinish kiritiladi. tezlashuv“. Ushbu tasvir ob'ektning ma'lum bir yo'l bo'ylab harakatining butun vaqti davomida tezligining metamorfozini tavsiflaydi. Bu formula bilan ifodalanadi: a = (v2-v1)/t

Magnit induktsiya vektor kattalikdir, shuning uchun u shartsiz miqdorga qo'shimcha ravishda tavsiflanadi. yo'nalishi. Uni aniqlash uchun doimiy magnitning qutblarini yoki magnit maydon hosil qiluvchi oqim yo'nalishini aniqlash kerak.

Sizga kerak bo'ladi

• - mos yozuvlar magnit;
• - joriy manba;
• - o'ng gimlet;
• - to'g'ridan-to'g'ri o'tkazgich;
• – lasan, simning burilishi, solenoid.

Ko'rsatmalar

1. magnit uzluksiz magnitning induksiyasi. Buning uchun uning shimoliy va janubiy qutblarini toping. Odatda magnitning shimoliy qutbi ko'k, janubiy qutbi esa qizil rangga ega. Agar magnitning qutblari noma'lum bo'lsa, mos yozuvlar magnitini oling va uning shimoliy qutbini notanish qutbga keltiring. Bu uchi, mos yozuvlar magnitining shimoliy qutbiga tortilgani, maydon induksiyasi o'lchanadigan magnitning janubiy qutbi bo'ladi. Chiziqlar magnit induksiyalar shimoliy qutbdan chiqib, janubiy qutbga kiradi. Chiziqning istalgan nuqtasidagi vektor chiziq yo'nalishi bo'yicha tangensial ravishda ketadi.

2. Vektor yo'nalishini aniqlang magnit tok o'tkazuvchi to'g'ri o'tkazgichning induksiyasi. Oqim manbaning musbat qutbidan salbiy tomonga o'tadi. Gimletni oling, soat yo'nalishi bo'yicha aylantirilganda vidalanadi, u o'ng deb ataladi. Uni o'tkazgichda oqim oqadigan yo'nalishda vidalashni boshlang. Tutqichni aylantirish yopiq dumaloq chiziqlarning yo'nalishini ko'rsatadi magnit induksiya. Vektor magnit bu holda induksiya aylanaga teguvchi bo'ladi.

3. Joriy g'altakning, bobinning yoki solenoidning magnit maydonining yo'nalishini toping. Buning uchun o'tkazgichni oqim manbaiga ulang. To'g'ri gimletni oling va uning tutqichini oqim manbaining to'g'ri qutbidan salbiy tomonga burilishlar orqali oqadigan oqim yo'nalishi bo'yicha aylantiring. Gimlet tayog'ining oldinga siljishi magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini ko'rsatadi. Misol uchun, agar gimletning tutqichi oqim yo'nalishi bo'yicha soat miliga teskari (chapga) aylansa, u burab, asta-sekin kuzatuvchi tomon harakat qiladi. Shunday qilib, magnit maydon chiziqlari ham kuzatuvchi tomon yo'naltiriladi. Burilish, bobin yoki solenoid ichida magnit maydon chiziqlari to'g'ri, yo'nalishi va mutlaq qiymati bo'yicha ular vektorga to'g'ri keladi. magnit induksiya.

Foydali maslahat
To'g'ri gimlet sifatida siz idishlarni ochish uchun oddiy tirgakdan foydalanishingiz mumkin.

Induksiya o'tkazgichda magnit maydonda harakatlansa, maydon chiziqlarini kesib o'tganda paydo bo'ladi. Induksiya belgilangan qoidalarga muvofiq aniqlanishi mumkin bo'lgan yo'nalish bilan tavsiflanadi.

Sizga kerak bo'ladi

• - magnit maydonda tok o'tkazgich;
• - gimlet yoki vint;
• – magnit maydondagi oqim bilan solenoid;

Ko'rsatmalar

1. Induksiya yo'nalishini bilish uchun siz ikkita qoidadan birini qo'llashingiz kerak: gimlet qoidasi yoki o'ng qo'l qoidasi. Birinchisi, asosan, oqim oqadigan tekis simlar uchun ishlatiladi. O'ng qo'l qoidasi oqim bilan ishlaydigan bobin yoki solenoid uchun ishlatiladi.

2. Gimlet qoidasi shunday deydi: Agar gimlet yoki vintning oldinga siljishi yo'nalishi simdagi oqim bilan bir xil bo'lsa, gimlet tutqichini burish induksiya yo'nalishini ko'rsatadi.

3. Gimlet qoidasi yordamida induksiya yo'nalishini bilish uchun simning polaritesini aniqlang. Oqim doimo o'ng qutbdan manfiy qutbga oqadi. Oqim bilan sim bo'ylab gimlet yoki vintni joylashtiring: gimletning uchi salbiy qutbga, tutqich esa musbat qutbga qarashi kerak. Gimletni yoki vintni xuddi uni buragandek, ya'ni soat yo'nalishi bo'yicha aylantirishni boshlang. Olingan induksiya oqim bilan oziqlanadigan sim atrofida yopiq doiralar shakliga ega. Induksiya yo'nalishi gimlet tutqichining yoki vint boshining aylanish yo'nalishiga to'g'ri keladi.

4. O'ng qo'l qoidasi shunday deydi: Agar siz o'ng qo'lingizning kaftiga bobin yoki solenoidni olsangiz, to'rtta barmoq burilishlarda oqim oqimi yo'nalishida yotsa, u holda yon tomonga qo'yilgan katta barmoq induksiya yo'nalishini ko'rsatadi. .

5. O'ng qo'l qoidasidan foydalanib, induksiya yo'nalishini aniqlash uchun siz kaft to'g'ri qutbda yotgan va qo'lning to'rt barmog'i oqim yo'nalishida bo'lishi uchun oqim bilan solenoid yoki lasan olishingiz kerak. burilishlar: kichik barmoq plyusga yaqinroq, ko'rsatkich barmog'i esa minusga yaqinroq. Katta barmog'ingizni yon tomonga qo'ying ("sinf" ishorasini ko'rsatayotgandek). Bosh barmog'ining yo'nalishi induksiya yo'nalishini ko'rsatadi.

Mavzu bo'yicha video

Eslatma!
Agar o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi o'zgartirilsa, u holda gimletni ochish kerak, ya'ni soat sohasi farqli ravishda aylantirilishi kerak. Induksiya yo'nalishi ham gimlet tutqichining aylanish yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Foydali maslahat
Gimlet yoki vintning aylanishini aqliy tasavvur qilib, induksiya yo'nalishini aniqlashingiz mumkin. Qo'lingizda bo'lishi shart emas.

Induksion chiziqlar deganda magnit maydon chiziqlari tushuniladi. Ushbu turdagi moddalar haqida ma'lumot olish uchun induksiyaning mutlaq qiymatini bilish etarli emas, uning yo'nalishini bilish kerak. Induksion liniyalarning yo'nalishi maxsus qurilmalar yordamida yoki qoidalar yordamida aniqlanishi mumkin.

Sizga kerak bo'ladi

• - to'g'ri va aylana o'tkazgich;
• – uzluksiz oqim manbai;
• - doimiy magnit.

Ko'rsatmalar

1. To'g'ri o'tkazgichni doimiy oqim manbaiga ulang. Agar u orqali oqim o'tsa, u magnit maydon bilan o'ralgan bo'lib, uning kuch chiziqlari konsentrik doiralardir. To'g'ri gimlet qoidasidan foydalanib, maydon chiziqlari yo'nalishini aniqlang. O'ng qo'l gimlet - bu o'ngga (soat yo'nalishi bo'yicha) aylantirilganda oldinga siljiydigan vint.

2. O'tkazgichdagi oqim yo'nalishini uning manbaning o'ng qutbidan manfiy qutbga oqib o'tishini hisobga olib, aniqlang. Vintli novdani o'tkazgichga parallel ravishda joylashtiring. Uni aylantirishni boshlang, shunda novda oqim yo'nalishi bo'yicha harakatlana boshlaydi. Bunday holda, tutqichning aylanish yo'nalishi magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini ko'rsatadi.

3. Bobinning oqim bilan induksiya chiziqlari yo'nalishini toping. Buni amalga oshirish uchun bir xil to'g'ri gimlet qoidasidan foydalaning. Gimletni shunday joylashtiringki, tutqich oqim oqimi yo'nalishi bo'yicha aylanadi. Bunday holda, gimlet tayog'ining harakati indüksiyon chiziqlarining yo'nalishini ko'rsatadi. Aytaylik, agar oqim g'altakda soat yo'nalishi bo'yicha oqsa, u holda magnit induksiya chiziqlari g'altakning tekisligiga perpendikulyar bo'ladi va uning tekisligiga kiradi.

4. Agar o'tkazgich tashqi bir xil magnit maydonda harakat qilsa, chap qo'l qoidasi yordamida uning yo'nalishini aniqlang. Buni amalga oshirish uchun chap qo'lingizni shunday joylashtiringki, to'rtta barmoq oqim yo'nalishini, cho'zilgan ulkan barmoq esa o'tkazgichning harakat yo'nalishini ko'rsatadi. Keyin bir xil magnit maydonning induksion chiziqlari chap qo'lning kaftiga kiradi.

5. Uzluksiz magnitning magnit induksiya chiziqlari yo'nalishini aniqlang. Buning uchun uning shimoliy va janubiy qutblari qayerda joylashganligini aniqlang. Magnit induksiya chiziqlari magnitdan tashqari shimoldan janubiy qutbga va doimiy magnit ichida janubiy qutbdan shimolga yo'naltiriladi.

Mavzu bo'yicha video

Kattaligi bir xil bo'lgan nuqta zaryadlarining modulini aniqlash uchun ularning o'zaro ta'sir kuchini va ular orasidagi masofani o'lchang va hisobni bajaring. Agar siz alohida nuqta jismlarining zaryad modulini aniqlashingiz kerak bo'lsa, ularni ma'lum intensivlikdagi elektr maydoniga kiriting va maydon ushbu zaryadlarga ta'sir qiladigan kuchni o'lchang.

Sizga kerak bo'ladi

• - buralish tarozilari;
• - hukmdor;
• - kalkulyator;
• - elektrostatik maydon o'lchagich.

Ko'rsatmalar

1. Agar modul bo'yicha bir xil ikkita zaryad bo'lsa, ularning o'zaro ta'sir kuchini Kulon burilish balansi yordamida o'lchang, bu ham hissiy dinamometrdir. Keyinchalik, zaryadlar muvozanatga kelganda va tarozi simi elektr o'zaro ta'sir kuchini qoplaganida, bu kuchning qiymatini shkalaga yozing. Keyinchalik, o'lchagich, kaliper yoki shkaladagi maxsus shkaladan foydalanib, bu zaryadlar orasidagi masofani toping. Zaryadlardan farqli o'laroq o'ziga tortadi va xuddi zaryadlar qaytaradi. Kuchni Nyutonda va masofani metrda o'lchang.

2. Bir nuqtali zaryadning moduli qiymatini hisoblang q. Buning uchun ikkita zaryad o'zaro ta'sir qiladigan F kuchini 9 10^9 ko'rsatkichiga bo'ling. Natijaning kvadrat ildizini oling. Natijani zaryadlar orasidagi masofaga ko'paytiring r, q=r?(F/9 10^9). To'lovni siz Kulonda olasiz.

3. Agar to'lovlar teng bo'lmasa, ulardan biri oldindan ma'lum bo'lishi kerak. Kulon burilish balanslari yordamida ma'lum va noma'lum zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini va ular orasidagi masofani aniqlang. Noma'lum zaryadning modulini hisoblang. Buning uchun F zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchini 9 10^9 ko'rsatkichining ko'paytmasiga q0 zaryad moduliga bo'ling. Olingan sonning kvadrat ildizini oling va umumiy miqdorni zaryadlar orasidagi masofaga ko'paytiring r; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Notanish nuqtaviy zaryadni elektrostatik maydonga kiritish orqali uning modulini aniqlang. Agar ma'lum bir nuqtada uning intensivligi oldindan ma'lum bo'lmasa, unga elektrostatik maydon o'lchagich sensorini joylashtiring. Har bir metr uchun voltli kuchlanishni o'lchash. Zaryadni ma'lum kuchlanish nuqtasiga qo'ying va hissiy dinamometr yordamida unga ta'sir qiluvchi kuchni Nyutonda o'lchang. F kuchning qiymatini elektr maydon kuchi E ga bo'lish orqali zaryad modulini aniqlang; q=F/E.

Mavzu bo'yicha video

Eslatma!
Lorents kuchi 1892 yilda Gollandiyalik fizik Hendrik Lorentz tomonidan kashf etilgan. Bugungi kunda u ko'pincha turli xil elektr jihozlarida qo'llaniladi, ularning harakati harakatlanuvchi elektronlarning traektoriyasiga bog'liq. Aytaylik, bu televizorlar va monitorlardagi katod nurlari quvurlari. Zaryadlangan zarralarni yuqori tezlikka tezlashtiradigan barcha turdagi tezlatgichlar ularning harakat orbitalarini o'rnatish uchun Lorentz kuchidan foydalanadi.

Foydali maslahat
Lorents kuchining alohida holati Amper kuchidir. Uning yo'nalishi chap qo'l qoidasi yordamida hisoblanadi.

TA’LIM VA FAN VAZIRLIGI

ROSSIYA FEDERATSIYASI

FEDERAL DAVLAT BUDJETLI OLIY KASB-TA'LIM TA'LIM MASSASASI

"QO'RG'ON DAVLAT UNIVERSITETI"

ANTRACT

"Fizika" fanidan Mavzu: "Lorents kuchini qo'llash"

To‘ldiruvchi: T-10915 guruh talabasi Logunova M.V.

O'qituvchi Vorontsov B.S.

Kurgan 2016 yil

Kirish 3

1. Lorents kuchidan foydalanish 4

1.1. Elektron nurli qurilmalar 4

1.2 Mass-spektrometriya 5

1,3 MHD generatori 7

1.4 Siklotron 8

Xulosa 10

Adabiyotlar 11

Kirish

Lorents kuchi- klassik (kvant bo'lmagan) elektrodinamikaga ko'ra, elektromagnit maydon nuqta zaryadlangan zarrachaga ta'sir qiladigan kuch. Ba'zan Lorents kuchi tezlik bilan harakatlanuvchi jismga ta'sir qiluvchi kuch deb ataladi υ zaryad q faqat magnit maydon tomonidan, ko'pincha to'liq quvvatda - umuman elektromagnit maydon tomonidan, boshqacha qilib aytganda, elektr tomondan E va magnit B dalalar.

Xalqaro birliklar tizimida (SI) u quyidagicha ifodalanadi:

F L = q υ B gunoh a

U 1892 yilda ushbu kuchning ifodasini olgan golland fizigi Hendrik Lorentz sharafiga nomlangan. Lorenzdan uch yil oldin, to'g'ri ifodani O. Heaviside topdi.

Lorents kuchining makroskopik ko'rinishi Amper kuchidir.

1. Lorents kuchidan foydalanish

Harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachalarga magnit maydonning ta'siri texnologiyada juda keng qo'llaniladi.

Lorentz kuchining asosiy qo'llanilishi (aniqrog'i, uning maxsus holati - Amper kuchi) elektr mashinalari (elektr dvigatellari va generatorlari). Lorentz kuchi elektron qurilmalarda zaryadlangan zarralarga (elektronlar va ba'zan ionlarga) ta'sir qilish uchun keng qo'llaniladi, masalan, televizorda. katod nurli quvurlar, V massa spektrometriyasi Va MHD generatorlari.

Shuningdek, boshqariladigan termoyadro reaktsiyasini o'tkazish uchun hozirda yaratilgan eksperimental qurilmalarda magnit maydonning plazmadagi ta'siri uni ishchi kameraning devorlariga tegmaydigan shnurga burish uchun ishlatiladi. Zaryadlangan zarrachalarning bir xil magnit maydonida aylanma harakati va bunday harakat davrining zarracha tezligidan mustaqilligi zaryadlangan zarrachalarning tsiklik tezlatgichlarida qo'llaniladi - siklotronlar.

1. 1. Elektron nurli qurilmalar

Elektron nurli qurilmalar (EBD) - bu bitta nur yoki nurlar dastasi shaklida to'plangan, intensivligi (oqim) va kosmosdagi holati bo'yicha boshqariladigan va o'zaro ta'sir qiluvchi elektronlar oqimidan foydalanadigan vakuumli elektron qurilmalar sinfidir. qurilmaning statsionar fazoviy nishoni (ekran). ELPni qo'llashning asosiy doirasi optik ma'lumotni elektr signallariga aylantirish va elektr signalini optik signalga - masalan, ko'rinadigan televizion tasvirga teskari aylantirishdir.

Katod-nurli qurilmalar sinfiga rentgen naychalari, fotoelementlar, fotoko'paytirgichlar, gaz tashuvchi qurilmalar (dekatronlar) va qabul qiluvchi va kuchaytiruvchi elektron naychalar (nur tetrodlari, elektr vakuum ko'rsatkichlari, ikkilamchi emissiyali lampalar va boshqalar) kirmaydi. oqimlarning nurlanish shakli.

Elektron nurli qurilma kamida uchta asosiy qismdan iborat:

Elektron projektor (qurol) elektron nurni (yoki nurlar dastasini, masalan, rangli rasm trubkasidagi uchta nurni) hosil qiladi va uning intensivligini (oqim) boshqaradi;

Burilish tizimi nurning fazoviy holatini nazorat qiladi (uning yorug'lik o'qidan og'ishi);

Qabul qiluvchi ELP ning maqsadi (ekran) nurning energiyasini ko'rinadigan tasvirning yorug'lik oqimiga aylantiradi; ELPni uzatish yoki saqlash maqsadi skanerlash elektron nurlari tomonidan o'qiladigan fazoviy potentsial relyefni to'playdi.

CRT tsilindrida chuqur vakuum hosil bo'ladi. Elektron nurni yaratish uchun elektron qurol deb ataladigan qurilma ishlatiladi. Filament bilan isitiladigan katod elektronlarni chiqaradi. Tekshirish elektrodidagi (modulyator) kuchlanishni o'zgartirib, siz elektron nurning intensivligini va shunga mos ravishda tasvirning yorqinligini o'zgartirishingiz mumkin. Qurolni tark etgandan so'ng, elektronlar anod tomonidan tezlashadi. Keyinchalik, nur nurning yo'nalishini o'zgartirishi mumkin bo'lgan burilish tizimidan o'tadi. Televizion CRTlar magnit burilish tizimidan foydalanadi, chunki u katta burilish burchaklarini ta'minlaydi. Osilografik CRTlar elektrostatik burilish tizimidan foydalanadi, chunki u ko'proq ishlashni ta'minlaydi. Elektron nurlari fosfor bilan qoplangan ekranga tushadi. Elektronlar tomonidan bombardimon qilingan fosfor porlaydi va o'zgaruvchan yorqinlikdagi tez harakatlanuvchi nuqta ekranda tasvir hosil qiladi.

Harakatlanuvchi elektr zaryadlangan zarrachaga magnit maydon ta'sir qiladigan kuch.

bu yerda q - zarrachaning zaryadi;

V - zaryad tezligi;

a - zaryad tezligi vektori va magnit induksiya vektori orasidagi burchak.

Lorents kuchining yo'nalishi aniqlanadi chap qo'l qoidasiga ko'ra:

Agar siz chap qo'lingizni shunday qo'ysangiz, induksiya vektorining komponenti tezlikka perpendikulyar bo'lib, kaftga kiradi va to'rt barmoq musbat zaryadning harakat tezligi yo'nalishi bo'yicha (yoki uning tezligi yo'nalishiga qarshi) joylashgan. manfiy zaryad), keyin egilgan bosh barmog'i Lorentz kuchining yo'nalishini ko'rsatadi:

.

Lorents kuchi har doim zaryad tezligiga perpendikulyar bo'lgani uchun u ishlamaydi (ya'ni zaryad tezligining qiymatini va uning kinetik energiyasini o'zgartirmaydi).

Agar zaryadlangan zarracha magnit maydon chiziqlariga parallel ravishda harakat qilsa, u holda Fl = 0 bo'ladi va magnit maydondagi zaryad bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qiladi.

Agar zaryadlangan zarracha magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar harakat qilsa, u holda Lorentz kuchi markazga yo'naltirilgan bo'ladi:

va quyidagiga teng markazlashtirilgan tezlanish hosil qiladi:

Bunday holda, zarracha aylana bo'ylab harakatlanadi.

.

Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra: Lorents kuchi zarracha massasi va markazga yo'naltirilgan tezlanish ko'paytmasiga teng:

keyin aylananing radiusi:

va magnit maydondagi zaryad aylanish davri:

Elektr toki zaryadlarning tartibli harakatini ifodalaganligi sababli, magnit maydonning oqim o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'siri uning alohida harakatlanuvchi zaryadlarga ta'siri natijasidir. Agar magnit maydonga tok o'tkazuvchi o'tkazgichni kiritsak (96a-rasm), magnit va o'tkazgichning magnit maydonlarining qo'shilishi natijasida hosil bo'lgan magnit maydonning bir tomonida kuchayishini ko'ramiz. Supero'tkazuvchilar (yuqoridagi rasmda) va magnit maydon boshqa tomondan o'tkazgichda zaiflashadi (quyidagi rasmda). Ikki magnit maydonning ta'siri natijasida magnit chiziqlar egilib, qisqarishga harakat qilib, o'tkazgichni pastga suradi (96-rasm, b).

Magnit maydonda oqim o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuchning yo'nalishi "chap qo'l qoidasi" bilan aniqlanishi mumkin. Agar chap qo'l magnit maydonga joylashtirilsa, shimoliy qutbdan chiqadigan magnit chiziqlar kaftga kirganday bo'lsa va to'rtta cho'zilgan barmoqlar o'tkazgichdagi oqim yo'nalishiga to'g'ri kelsa, u holda katta egilgan barmoq. qo'l kuchning yo'nalishini ko'rsatadi. Supero'tkazuvchilar uzunligi elementiga ta'sir qiluvchi amper kuchi quyidagilarga bog'liq: magnit induksiyaning kattaligi B, o'tkazgichdagi oqim kattaligi I, o'tkazgich uzunligi elementi va burchaklar orasidagi burchakning sinusiga. o'tkazgich uzunligi elementining yo'nalishi va magnit maydonning yo'nalishi.

Ushbu bog'liqlikni quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:

Yagona magnit maydon yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan chekli uzunlikdagi to'g'ri o'tkazgich uchun o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch quyidagilarga teng bo'ladi:

Oxirgi formuladan biz magnit induksiyaning o'lchamini aniqlaymiz.

Chunki kuchning o'lchami:

ya'ni, induksiyaning o'lchami biz Biot va Savart qonunidan olganimiz bilan bir xil.

Tesla (magnit induksiya birligi)

Tesla, magnit induksiya birligi Xalqaro birliklar tizimi, teng magnit induksiya, bunda magnit oqimi 1 maydonning ko'ndalang kesimidan o'tadi m 2 1 ga teng Veber. N nomi bilan atalgan. Tesla. Belgilar: rus tl, xalqaro T. 1 tl = 104 gs(gauss).

Magnit moment, magnit dipol momenti- moddaning magnit xususiyatlarini tavsiflovchi asosiy miqdor. Magnit moment A⋅m 2 yoki J/T (SI) yoki erg/Gs (SGS), 1 erg/Gs = 10 -3 J/T da o‘lchanadi. Elementar magnit momentning o'ziga xos birligi Bor magnitoni hisoblanadi. Elektr toki bilan tekis kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bo'lsa, magnit moment quyidagicha hisoblanadi

Qaerda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydoni, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan normalning birlik vektori. Magnit momentning yo'nalishi odatda gimlet qoidasiga muvofiq topiladi: agar siz gimletning tutqichini oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, magnit momentning yo'nalishi gimletning tarjima harakati yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Ixtiyoriy yopiq halqa uchun magnit moment quyidagilardan topiladi:

,

qayerda koordinatadan kontur uzunligi elementiga chizilgan radius vektori

Muhitda oqimning o'zboshimchalik bilan taqsimlanishining umumiy holatida:

,

hajm elementidagi oqim zichligi qayerda.

Shunday qilib, moment magnit maydondagi oqim o'tkazuvchi zanjirga ta'sir qiladi. Kontur maydonning ma'lum bir nuqtasida faqat bitta usulda yo'naltirilgan. Keling, normalning ijobiy yo'nalishini ma'lum nuqtadagi magnit maydonning yo'nalishi deb olaylik. Moment oqimga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir I, kontur maydoni S va magnit maydon yo'nalishi va normal orasidagi burchak sinusi.

Bu yerga M - moment , yoki kuch momenti , - magnit moment sxema (xuddi shunday - dipolning elektr momenti).

Bir hil bo'lmagan maydonda (), formula amal qiladi, agar kontur hajmi juda kichik(keyin kontur ichida maydonni taxminan bir xil deb hisoblash mumkin). Binobarin, oqimga ega bo'lgan zanjir hali ham uning magnit momenti vektorning chiziqlari bo'ylab yo'naltirilishi uchun aylanishga intiladi.

Lekin, bundan tashqari, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuch (bir xil maydonda va . Bu kuch oqim bilan zanjirga yoki doimiy magnitga moment bilan ta'sir qiladi va ularni kuchliroq magnit maydon hududiga tortadi.
Magnit maydonda oqim bilan zanjirni harakatlantirish ustida ishlash.

Tok o'tkazuvchi zanjirni magnit maydonda harakatlantirish uchun bajarilgan ish ga teng ekanligini isbotlash oson. , bu erda va oxirgi va boshlang'ich pozitsiyalarda kontur maydoni orqali magnit oqimlari. Bu formula amal qiladi, agar zanjirdagi oqim doimiy bo'ladi, ya'ni. Sxemani harakatlantirganda elektromagnit induksiya hodisasi hisobga olinmaydi.

Formula, shuningdek, bir xil bo'lmagan magnit maydondagi katta zanjirlar uchun ham amal qiladi (ko'rsatilgan). I= const).

Nihoyat, agar oqim bilan kontaktlarning zanglashiga olib o'tilmasa, lekin magnit maydon o'zgartirilsa, ya'ni. kontaktlarning zanglashiga olib boradigan sirt orqali magnit oqimini qiymatdan keyin o'zgartiring, buning uchun siz xuddi shu ishni bajarishingiz kerak. . Ushbu ish kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimini o'zgartirish ishi deb ataladi. Magnit induksiya vektor oqimi (magnit oqim) maydoni orqali dS teng bo'lgan skalyar fizik miqdordir

bu yerda B n =Vcosa vektorning proyeksiyasi IN normalning dS saytga yo'nalishiga (a - vektorlar orasidagi burchak n Va IN), d S= dS n- moduli dS ga teng bo'lgan vektor va uning yo'nalishi normal yo'nalishga to'g'ri keladi n saytga. Oqim vektori IN cosa belgisiga qarab ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin (normalning ijobiy yo'nalishini tanlash orqali o'rnatiladi n). Oqim vektori IN odatda oqim o'tadigan zanjir bilan bog'liq. Bunday holda, biz konturga normaning ijobiy yo'nalishini aniqladik: u to'g'ri vint qoidasi bilan oqim bilan bog'liq. Bu shuni anglatadiki, o'z-o'zidan cheklangan sirt orqali kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimi har doim ijobiydir.

F B magnit induksiya vektorining ixtiyoriy berilgan S sirt orqali oqimi ga teng

(2)

Yagona maydon va vektorga perpendikulyar joylashgan tekis sirt uchun IN, B n =B=const va

Bu formula magnit oqimining birligini beradi veber(Vb): 1 Vb - 1 m 2 maydonga ega bo'lgan tekis sirt orqali o'tadigan, bir xil magnit maydonga perpendikulyar joylashgan va induksiyasi 1 T (1 Vb = 1 T.m 2) bo'lgan magnit oqim.

B maydoni uchun Gauss teoremasi: har qanday yopiq sirt orqali magnit induksiya vektorining oqimi nolga teng:

(3)

Bu teorema haqiqatning aksidir magnit zaryadlari yo'q, buning natijasida magnit induksiya chiziqlari na boshlanishi, na oxiri bor va yopiqdir.

Shuning uchun, vektorlar oqimlari uchun IN Va E girdobdagi yopiq sirt va potentsial maydonlar orqali turli formulalar olinadi.

Misol tariqasida vektor oqimini topamiz IN solenoid orqali. Magnit o'tkazuvchanligi m bo'lgan yadroli solenoid ichidagi bir xil maydonning magnit induksiyasi m ga teng.

S maydoni bo'lgan solenoidning bir burilishidan o'tadigan magnit oqimi ga teng

va solenoidning barcha burilishlari bilan bog'langan va deyiladi umumiy magnit oqimi oqim aloqasi,