Էլեկտրադինամիկա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մագնիսական դաշտի առաջացման պատճառը էլեկտրական հոսանքն է (կամ, առհասարակ էլեկտրական լիցքերի շարժումը): Այդ պատճառով, բնականաբար, հարց է առաջանում, թե արդյոք մագնիսական դաշտը չի կարող լինել էլեկտրական հոսանքի գոյացման պատճառ: Այդ հարցը դրականորեն լուծեց Ֆարադեյը, հայտնա- գործելով ինդուկցիայի երևույթը:Բազմաթիվ թորձերով Ֆարադեյը ապացուցեց, որ, երբ հաղորդիչը շարժվում է մագնիսական դաշտում կամ գտնվում է փոփոխական մագնիսական դաշտում, ապա հաղորդիչում ինդուկտվում է էլեկտրաշարժ ուժ, իսկ, եթե հաղորդիչը փակ է, նաև՝ հոսանք: Այդ էլեկտրաշարժ ուժը և հոսանքը համապա- տասխանաբար կոչվում են ինդուկցիայի էլեկտրաշարժ ուժ և ինդուկցիայի հոսանք, իսկ դրանց առաջացման երևույթը՝ էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիան անկախ է նրանից, թե հաղորդչի շրջապատի Մագնիսական դաշտը ինչ պատձառներից է փոփոխվում: Այդ փոփոխությունը կարող է առաջանալ մագնիսական դաշտում հաղորդչի շարժման, հոսանքների փոփոխության, մագնիսի շարժման և այլ պատձառներից: Հաղորդչի շրջապատում մագնիսական դաշտի փոփոխության, կամ հաղորդչի շարժման հետևանքով փոփոխ- վում է նաև հաղորդչի կոնտուրով թոփանցող կամ հաղորդիչով հատվող ուժագծերի թիվը, այսինքն՝ մագնիսական հոսանքը: Ֆարադեյը ապացուցեց, որ ինդուկցիայի էլեկտրաշարժ ուժի ծագման միակ պատձառը հաղորդիչի կոնտուրով թափանցող մագնիսական հոսքի փոփոխությունն է: Եթե հաղորդչի կոնտուրով թափանցող մագ- նիսական հոսքի փոփոխությունը Δt ժամանակամիջոցում նշանակենք ΔՓ_ով, ապա ΔՓ/Δt մեծությունը կոչվում է մագնիսական հոսքի փոփոխման արագություն: Ֆարադեյը ապացուցեց, որ հաղորդիչում ինդուկտված էլեկտրաշարժ ուժի մեծությունը ուղիղ հա- մեմատական է նրա կոնտուրով թափանցող մագնիսական հոսքի փոփոխման արագութ- յանը՝

                                                                          e =-k  ΔՓ/Δt  ,

որտեղ k-ն համեմատականության գործակից է և կախված է միավորների ընտրությունից: Միավորների միջազգային համակարգում k=1, և ստացվում է՝

                                                                           e = - ΔՓ/∆t :

Եթե հաղորդիը բաղկացած է n գալարներից, այսինքն՝ n գալար ունեցող կոձ է, ապա էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի էլեկտրաշարժ ուժը կոձում կլինի՝

                                                                           e = - n ΔՓ/Δt :

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքն արտահայտող բանաձևում բացասական նշանը ցույց է տալիս, որ, երբ, արտաքին մագնիսական հոսքը մեծանում է, ապա ինդուկ- ցիոն հոսանքի մագնիսական դաշտն այս դեպքում ուղղված է արտաքին դաշտին հակա- դիր՝ փոքրացնում է մագնիսական հոսքը: Եթե արտաքին մագնիսական հոսքը կոնտուրում սկսում է փոքրանալ, ապա ինդուկցիայի էլեկտրաշարժ ուժը դառնում է դրական, որը նշանակում է, թե ինդուկցիոն հոսանքի մագնիսական դաշտը ուղղված է արտաքին դաշտի ուղղությամբ և ձգտում է մեծացնել մագ- նիսական հոսքը: Ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը կարելի է որոշել աջ ձեռքի կանոնով: Եթե աջ ձեռքի ափը Պահենք այնպես, որ մագնիսական ուժագծերը մտնեն ափի մեջ, իսկ բացված բութ մատն ուղղենք հաղորդչի շարժման ուղղությամբ, ապա պարզված չորս մատները ցույց կտան ին- դուկցիոն հոսանքի ուղղությունը:

Մագնիսական դաշտի լարվածություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ամեն մի մարմին, գտնվելով արտաքին մագնիսական դաշտում, այս կամ այն չափով մագնիսանում է: Դա բացատրվում է նրանով, որ մարմնի մոլեկուլների և ատոմների կազմում եղած լիցքավորված տարրական մասնիկները, գտնվելով անընդհատ շարժման մեջ, ստեղծում են տարրական հոսանքներ, որոնց տարրական մագնիսական դաշտերի ինդուկցիաների համազորը սովորական պայմաններում հավասար է զրոյի: Բայց արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ մարմնի տարրական հոսանքները դասավորվում են այնպես, որ դրանց մագնիսական դաշտերի ինդուկցիաների համազորը լինում է զրոյից տար բեր, մարմինը մագնիսանում է: Իրենց մագնիսացման բնույթով բոլոր նյութերը բաժանվում են երեք խմբի՝ դիամագնիսական, պարամագնիսական և ֆերոմագնիսական նյութերի: Դիամագնիսական և պարամագնիսա կան նյութերը, որոնց տիպիկ ներկայացուցիչը երկաթն է: Երկաթի մագնիսացման ժամանակ նրա ներսում, բացի առտաքին հոսանքների ստեղծած մագնիսական դաշտից, առաջանում է ուժեղ ներքին (մոլեկուլյար հոսանքներով պայմանավորված) մագնիսական դաշտ, որը գումարվելով արտաքին հոսանքների մագնիսական դաշտին՝ տալիս է արդյունարար(համազոր) դաշտ երկաթի նեռսում: Այդ արդյունարար դաշտի ինդուկցիան շատ ավելի մեծ է, քան արտաքին հոսանքի մագնիսական դաշտի ինդուկցիան: Էլեկտրական հոսանքի մագնիսական դաշտը միջավայրի հատկություններից անկախ բնութագրելու համար, մագնիսական ինդուկցիայից բացի, մտցվում է մի ֆիզիկական մեծություն, որը կոչվում է մագնիսական դաշտի լարվածություն: Մագնիսական դաշտի լարվածությունը ինդուկցիայի հետ կապված է հետևյալ առնչությամբ՝

                                                                     B ⃗ = µµ0 H ⃗

Որտեղ H-ը մագնսական դաշտի լարվածությունն է, μ0-ն մի գործակից է, որը կախված է միավորների ընտրությունից և կոչվում է մագնիսական հաստատուն, µ-ն միջավայրի մագնիսական հատկությունները բնութագրող մի մեծություն է և կոչվում է միջավայրի մագնիսական թափանցելիություն: Փորձը ցույց է տալիս, որ ուղիղ անվերջ երկար հոսանքով լարի մագնիսական դաշտի լարվածությունը լարից R հեռավորության վրա գտնվող կետում որոշվում է հետևյալ բանաձևով՝

                                                                      H = I/2πR

Այս բանաձևից հետևում է, որ միավորների SI համակարգում մագնիսական դաշտի լարվածության միավորը 2π Ամպեր հոսանքով ուղիղ անվերջ երկար լարի մագնիսական դաշտի լարվածությունն է 1 մետր հեռավորության վրա գտնվող կետում:

Էլեկտրական դաշտ: Դաշտի լարվածությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էլեկտրական լիցքերն իրենց շրջապատող տարածությունը ենթարկում են որոշ ֆիզիկական փոփոխության: Այդ փոփոխությունն ամենից առաջ արտահայտվում է այն բանում, որ տվյալ տարածությունում երևան են գալիս էլեկտրական ուժեր: Այն տարածությունը, ուր գործում են էլեկտրական ուժեր, կոչվում է էլեկտրական դաշտ: Էլեկտրական դաշտը մատերիայի գոյաձևերից մեկն է: Դա մատերիայի այն տեսակն է, որի միջոցով իրագործվում են լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը: Էլեկտրական դաշտի հատկությունները կարելի է ուսումնասիրել կետային լիցքերի օգնությամբ, տեղավորելով այն դաշտի տարբեր կետերում և որոշելով նրա վրա ազդող ուժերը: Այն կետային լիցքը, որի օգնությամբ ուսումնասիրում են էլեկտրական դաշտը, կոչվում է փորձնական լիցք: Փորձնական լիցքը դաշտն առաջացնող լիցքերի համեմատությամբ պետք է լինի այնքան փոքր, որ նրա մտցրած փոփոխությունը դաշտում անտեսվի: Կուլոնի օրենքից հետևում է, որ էլեկտրական դաշտի որևէ կետում գտնվող q0 փորձնական լիցքի վրա ազդող F ուժը ուղիղ համեմատական է այդ լիցքի մեծությանը: Հետևաբար, F/q0 հարաբերությունը անկախ է q0 փորձնական լիցքի մեծությունից: Այդ հարաբերությունը կախված է միայն դաշտ առաացնող լիցքերի մեծությունից, դասավորությունից և բնութագրում է դաշտի տվյալ կետը: Ուստի, էլեկտրական դաշտի ուժային բնութագիրը տալու համար պետք է նրա բոլոր կետերում տողավորել փորձնական լիցքը և որոշել F/q0 հարաբերությունը: Այդ հարաբերությամբ որոշվող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է դաշտի լարվածություն տրված կետում:Եթե դաշտի լարվածությունը նշանակենք E – ով, կստանանք՝

 (E ) ⃗ = F ⃗/q0 

Այսպիսով, էլեկտրական դաշտի լարվածությունը որևէ կետում չափվում է այդ կետում տեղավորված միավոր դրական լիցքի վրա ազդող ուժով: Դաշտի լարվածությունը վեկտորական մեծություն է և դաշտի ամեն մի կետում ունի այդ կետում տեղավորված դրական լիցքի վրա ազդող ուժի ուղղությունը: Դաշտի լարվածության կիրառման կետը այն կետն է, որտեղ որոշվում է այդ լարվածությունը: Կետային լիցքի դաշտի լարվածոթյունը որևէ կետում ուղղված է այդ կետը լիցքին միացնող ուղիով: Եթե լիցքը դրական է, դաշտի լարվածությունը ունի լիցքից դեպի կետը տարած ուղղությունը, իսկ եթե լիցքը բացասական ք ՝հակադիր ուղղություն է: Այն էլեկտրական դաշտը, որի բոլոր կետերում լարվածությունը մեծությամբ և ողղությամբ նույնն է, կոչվում է համասեռ դաշտ:

Հիմնական հասկացություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Էլեկտրադինամիկայի հիմնական հասկացություններն են․
  • էլեկտրամագնիսական դաշտ- մատերիայի տեսակ, հիմնական էլեկտրադինամիկայի ուսումնասիրման առարկա, որը առաջանում է լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունից, որը բաժանվում է երկու մասի.

Հիմանական հավասարումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Մաքսվելի հավասարումներ,որոնց միջոցով կարող ենք որոշել էլեկտրամագնիսական դաշտի պարամետրերը ցանկացած միջավայրում։ Այդ հավասարումների միջից կարող ենք առանձնացնել ՝
  • Լորենցի ուժ, որը ցույց է տալիս թէ ինչ ուժ է ազդում լիցքի վրա երբ այն գտնվում է էլեկտրամագնիսական դաշտում։
  • Ջոուլ-Լենցի օրենքը ,որը ցույց է տալիս հաղորդալարում ջերմային կորուստների քանակը միավոր ժամանակահատվածում, երբ հաղորդալարով հոսանք է հոսում։
  • Կուլոնի օրենքը էլեկտրաստատիկայում, օրենք որը թույլ է տալիս որոշել անշարժ լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժերը։
  • Բիո-Սավարի օրենքը, մագնիսականության հիմնական օրենքներից մեկն է, որը բնութագրում է էլ․հոսանքով առաջացած մագնիսական դաշտը։
  • Ամպերի օրենք,որը ցույց է տալիս թէ ինչ ուժ է ազդում հոսանքակիր հաղորդալարի վրա, երբ այն տեղադրված է մագնիսական դաշտում։
  • Պոյնտինգի թեորեմը , որը իրենից ներկայացնում է էլեկտրադինամիկայում էներգիայի պահպանման օրենքը։
  • Լիցքի պահպանման օրենքը։