Тақырыбы: Электр магнит өрісі және оның табиғаты
Кіріспе
Электр магнит өрісі — бұл зарядталған бөлшектер арасындағы өзара әрекеттесуді сипаттайтын физикалық өріс. Электр және магнит өрістері бір-бірімен тығыз байланысты және оларды біртұтас «электромагниттік өріс» деп атайды. Бұл өріс барлық электромагниттік құбылыстарды, соның ішінде жарық пен радиотолқындарды сипаттайды. Электр және магнит өрістері классикалық физикада, сондай-ақ қазіргі заманғы технологияларда үлкен рөл атқарады.
Электр өрісі
Электр өрісі — бұл зарядталған бөлшекке әсер ететін күштің өрісі. Электр өрісінің негізгі сипаттамалары:
- Электр өрісінің векторы: Зарядталған бөлшектің жанында өріс пайда болады, ол бөлшектің оң немесе теріс зарядымен анықталады.
- Электр өрісі сызықтары: Зарядталған денелердің айналасында электр өрісінің сызықтары болады. Олар оң зарядтардан сыртқа қарай таралады, ал теріс зарядтардан ішке қарай бағытталады.
- Электр кернеуі (потенциалы): Бұл зарядтың белгілі бір орнында тұрғандағы энергиясының өлшемі болып табылады. Электр кернеуі жоғары жерден төмен жерге қарай жылжитын электрлік күшке негізделген.
Магнит өрісі
Магнит өрісі — бұл қозғалысқа келтірілген немесе қозған зарядтардың әсерінен пайда болатын өріс. Магнит өрісінің негізгі қасиеттері:
- Магниттік күш сызықтары: Магнит өрісінің күш сызықтары магниттің солтүстік полюсынан оңтүстік полюсқа қарай бағытталады.
- Магниттік индукция: Магнит өрісіндегі күштің өлшемі. Бұл күш магниттік материалдармен әрекеттескенде айқын байқалады.
- Электр тоғы және магнит өрісі: Магнит өрісі тек қозғалатын зарядтардан, яғни электр тоғын туғызатын зарядтардан пайда болады. Ампердің заңына сәйкес, электр тогы мен магнит өрісі бір-бірімен өзара әсер етеді.
Электр және магнит өрістерінің өзара әсері
- Максвелл теңдеулері: Джеймс Клерк Максвелл электромагниттік өрістің табиғатын түсіну үшін төрт теңдеуді ұсынды. Олар электр және магнит өрістерінің қалай өзара әрекеттесетінін сипаттайды.
- Электр өрісі мен магнит өрісі бір-бірімен өзара байланыста болуы үшін, оларды бірге қарастыру қажет.
- Электр өрісінің өзгерісі уақыт өте келе магнит өрісін туғызады, ал магнит өрісінің өзгерісі электр өрісін туғызады.
- Электромагниттік толқындар: Электр және магнит өрістерінің өзара әрекеттесуінен электр магниттік толқындар пайда болады, олар жарықтың, радиотолқындардың және басқа да электромагниттік сәулеленудің негізі болып табылады.
Электромагнит өрісінің қолданылуы
- Телекоммуникация: Электромагниттік толқындар телефон, радио, теледидар және интернет сияқты байланыс құралдарының негізі болып табылады.
- Энергетика: Электр генераторлары мен трансформаторлары электр магнит өрістерін пайдаланады.
- Медицина: Магниттік резонанстық бейнелеу (МРТ) және рентген аппараты электромагниттік өрістердің негізінде жұмыс істейді.
- Ғарыштық зерттеулер: Жарық, радиотолқындар мен басқа да электромагниттік сәулеленулер ғарыштың құрылымын зерттеуде маңызды рөл атқарады.
- Көшпелі энергия көздері: Жоғары тиімді электр қозғалтқыштары мен трансформаторлар электромагнит өрістерінің күштерін пайдаланады.
Қорытынды
Электр және магнит өрістері бір-бірімен тығыз байланыста болып, біздің әлемімізде көптеген табиғи және технологиялық құбылыстарды түсіндіреді. Максвелл теңдеулері бұл өрістердің қалай әрекеттесетінін айқын көрсетті және олардың қолданылуы қазіргі заманғы ғылым мен техникада кеңінен таралған. Электр магнит өрісінің ұлы құпиялары әлі де зерттеліп, жаңа технологияларды дамытуға ықпал етеді.
Пайдаланылған әдебиеттер
- Максвелл Дж. К. – «Электромагниттік теория»
- Фейнман Р. – «Фейнман лекциялары: Физика»
- Джексон Дж. Д. – «Классикалық электродинамика»