| Magnit induksiyasi | |
|---|---|
| O‘lchamlik | MT−2I−1 |
| O‘lchov birliklari | |
| SI | Tl |
| SGS | Gs |
| Eslatmalar | |
| Vektor kattalik | |
Magnit induksiyasi — vektorli fizik kattalik bo‘lib, magnit maydonining kuch ta’sirini, ya’ni uning harakatlanayotgan zaryadlangan zarralar hamda magnit momentiga ega jismlarga ta’sirini tavsiflaydi.
Standart belgilanishi: ; o‘lchov birligi SI — tesla (Tl), SGS — gauss (Gs) (nisbat: 1 Tl = 104 Gs).
Magnit induksiyasi elektrodinamikaning muhim formulalarida ishtirok etadi. Bularga Maksvell tenglamalari ham kiradi.
Magnit induksiyasi ni o‘lchashda magnitometr-teslametrlar qo‘llaniladi. Uni hisoblash yo‘li bilan ham aniqlash mumkin — statik holatda buning uchun fazodagi toklarning taqsimotini bilish kifoya.
Vektor umumiy holda qaralayotgan nuqtaning koordinatalari hamda vaqt ga bog‘liq. U invariant emas — Lorens almashtirishlari ta’sirida yoki sanoq sistemasi almashtirilganda uning qiymati o‘zgaradi.
Fizik ma’nosi
Magnit induksiyasi — shunday vektorki, Lorens kuchi — magnit maydonning zaryadga, u tezlik bilan harakatlanganda, ta’sir etuvchi kuchi bo‘lib, quyidagiga teng:
- (moduli bo‘yicha ).
Qiya xoch belgisi vektor ko‘paytmani bildiradi; α — tezlik va magnit induksiyasi vektorlari orasidagi burchak ( vektori ularning har ikkalasiga perpendikulyar bo‘lib, chap qo‘l qoidasiga ko‘ra yo‘naladi).
Magnit induksiyasini bir jinsli (ramka o‘lchamlariga teng masofalarda) deb hisoblangan magnit maydonga joylashtirilgan ramkaga ta’sir etuvchi maksimal mexanik kuch momentining ramkadan oqayotgan tok kuchi bilan ramka yuzasi ko‘paytmasiga nisbati sifatida ham aniqlash mumkin. Bunda tok kuchi ramkaning yuzasi bilan ko‘paytiriladi. Kuch momenti ramkaning yo‘nalishiga bog‘liq bo‘lib, muayyan burchaklarda eng katta qiymatga erishadi. Belgi yonidagi yulduzcha zaryad yoki tok «sinov» ekanini, ya’ni yulduzchasiz kattaliklardan farqli ravishda aynan maydonni qayd etish uchun ishlatilishini bildiradi.
Magnit induksiyasi magnit maydonining asosiy, fundamental xarakteristikasi hisoblanadi. Elektr maydondagi muqobili — elektr maydon kuchlanganligi vektori .
Hisoblash usullari
Umumiy holat
Umumiy holatda magnit induksiyasi elektromagnit maydonning elektr tashkil etuvchisi bilan birgalikda, Maksvell tenglamalari sistemasini yechish orqali hisoblanadi:
- ,
bu yerda — magnit doimiysi, — magnit singdiruvchanlik, — dielektrik singdiruvchanlik, — yorug‘lik tezligi (vakuumdagi qiymati). — zaryad zichligi (Kl/m3) va — tok zichligi (A/m2).
Magnitostatik chegarada magnit maydonni hisoblash uchun Bio—Savar—Laplas formulasidan foydalanish mumkin. Bu formulaning ko‘rinishi maydon simdan oqayotgan tok yoki tokning hajm bo‘ylab taqsimlanishi orqali hosil bo‘lishiga qarab biroz farq qiladi:
- .
Magnitostatikada bu formula elektrostatikadagi Kulon qonuni bajaradigan vazifani bajaradi. Formula vakuumdagi magnit induksiyasini hisoblash imkonini beradi. Magnit muhit holatida esa Maksvell tenglamalaridan (vaqt bo‘yicha hosilali hadlarsiz) foydalanish kerak.
Maydon geometriyasi oldindan aniq bo‘lsa, magnit maydon sirkulyatsiyasi haqidagi Amper teoremasi yordam beradi (bu ifoda vakuumdagi uchun Maksvell tenglamasining integral shaklidir):
- .
Bu yerda — tanlangan yopiq kontur bilan chegaralangan ixtiyoriy sirt .
- Oddiy misollar
To‘g‘ri tokli simning magnit induksiyasi vektori undan masofada quyidagiga teng:
- ,
bu yerda — sim o‘tkazilgan simmetriya o‘qi atrofidagi aylana bo‘ylab yo‘nalgan birlik vektor. Muhit bir jinsli deb hisoblanadi.
To‘g‘ri solenoid ichidagi magnit induksiyasi vektori, tok va uzunlik birligiga to‘g‘ri keladigan o‘ramlar soni bo‘lganda, quyidagiga teng:
- ,
bu yerda — solenoid o‘qi bo‘ylab yo‘nalgan birlik vektor. Bu yerda ham solenoidni to‘ldirgan magnit muhit bir jinsli deb hisoblanadi.
Kuchlanganlik bilan bog‘liqligi
Magnit induksiyasi va magnit maydon kuchlanganligi quyidagi munosabat orqali bog‘langan:
- ,
bu yerda — muhitning magnit singdiruvchanligi (umumiy holda u tenzor kattalikdir, ammo ko‘pchilik amaliy holatlarda uni skalyar, ya’ni muayyan materialga xos o‘zgarmas qiymat deb olish mumkin).
Asosiy tenglamalar
Magnit induksiyasi vektori elektromagnetizm nazariyasidagi asosiy fundamental fizik kattaliklardan biri bo‘lgani sababli, ko‘plab tenglamalarda bevosita yoki u bilan bog‘liq magnit maydon kuchlanganligi orqali qatnashadi. Klassik elektromagnetizm nazariyasida u uchramaydigan deyarli yagona soha — elektrostatikadir.
Quyidagi tenglamalar shular jumlasidan:
- Yuqorida yozilgan to‘rtta Maksvell tenglamasining uchtasi (elektrodinamikaning asosiy tenglamalari). Ularning fizik mazmuni quyidagicha: tenglamasi — magnit monopolining mavjud emasligi qonuni; — Faradeyning elektromagnit induksiya qonuni; — Amper—Maksvell qonuni.
- Magnit va elektr maydonlar birgalikda mavjud bo‘lganda Lorens kuchi formulasi, magnit () hamda elektr () maydonlar uchun:
- .
- Magnit maydonning tokka (tokli sim bo‘lagiga) ta’sir etuvchi Amper kuchi uchun ifoda:
- yoki .
- Quyidagi ifoda kuch momentini tavsiflaydi; bu moment magnit maydon tomonidan magnit dipolga (tokli halqa, g‘altak yoki doimiy magnitga) ta’sir etadi:
- .
- Magnit maydondagi magnit dipolning potensial energiyasini ifodalovchi tenglama:
- ,
- undan bir jinsli bo‘lmagan magnit maydonda magnit dipolga ta’sir etuvchi kuch ifodasi kelib chiqadi,
- Magnit maydonning nuqtaviy magnit zaryadga ko‘rsatadigan kuchi:
- ta’sir etuvchi kuch ifodasi (bu ifoda odatdagi Kulon qonuniga aynan mos keladi va tabiatda haqiqiy magnit zaryadlari aniqlanmagan bo‘lsa-da, soddaligi tufayli formal hisoblashlarda keng qo‘llaniladi; shuningdek, uzun va ingichka magnit yoki solenoid qutbiga magnit maydon ta’sir etuvchi kuchni hisoblashda bevosita ishlatilishi mumkin).
- Magnit maydon energiyasi zichligining ifodasi
- .
- U (elektr maydon energiyasi bilan birgalikda) elektromagnit maydon energiyasi ifodasiga ham, elektromagnit maydon lagranjianiga hamda uning ta’sir integraliga ham kiradi. Zamonaviy qarashlarga ko‘ra, aynan shu oxirgisi elektrodinamikaning (ham klassik, ham prinsip jihatdan kvant elektrodinamikasining) fundamental asosidir.
Odatdagi qiymatlar
| Obyekt | , Tl | Obyekt | , Tl |
|---|---|---|---|
| magnit maydondan ekranlangan xona | 10-14 | Quyosh dog‘i | 0,15 |
| yulduzlararo fazo | 10-10 | kichik magnit (Nd-Fe-B) | 0,2 |
| Yerning magnit maydoni | 5*10-5 | katta elektromagnit | 1,5 |
| 1 sm masofada 100 A tok oqayotgan sim | 2*10-3 | kuchli laboratoriya magniti | 10 |
| kichik magnit (ferrit) | 0,01 | neytron yulduzi yuzasi | 108 |