Elektra ir magnetizmas, pagrindiniai apibrėžimai, judančių įkrautų dalelių rūšys

„Magnetizmo mokslas“, kaip ir dauguma kitų disciplinų, remiasi labai nedaugeliu ir gana paprastų sąvokų. Jie yra gana paprasti, bent jau kalbant apie tai, „kas jie yra“, nors paaiškinti „kodėl jie yra“ kiek sunkiau. Priėmus kaip tokius, jie gali būti naudojami kaip pagrindiniai visos studijų disciplinos kūrimo elementai. Kartu jie tarnauja kaip gairės bandant paaiškinti pastebėtus reiškinius.

Pirma, yra toks dalykas kaip "elektronas"… Elektronai ne tik egzistuoja – jų yra begalė visur, kur tik žiūrime.

Elektronas yra nereikšmingos masės objektas, turintis vienetinį neigiamą elektros krūvį ir besisukantis apie savo ašį tam tikru pastoviu greičiu. Viena iš elektronų judėjimo apraiškų yra elektros srovės; kitaip tariant, elektros sroves „neša“ elektronai.

Antra, yra toks dalykas kaip "laukas"kuri gali būti naudojama energijai perduoti per tuščią erdvę.Šia prasme yra trys pagrindiniai laukų tipai - gravitacinis, elektrinis ir magnetinis (žr. Elektrinio ir magnetinio lauko skirtumai).

Trečia, pagal Ampere’o idėjas kiekvienas judantis elektronas yra apsuptas magnetinio lauko… Kadangi judantys elektronai yra tik sukimosi elektronai, aplink kiekvieną elektroną su sukimu sukuriamas magnetinis laukas. Vadinasi, kiekvienas elektronas veikia kaip mikrominiatiūra nuolatinis magnetas.

Ketvirta, pagal Lorentzo idėjas tam tikra jėga veikia magnetiniame lauke judantį elektros krūvį… Tai išorinio lauko ir Ampero lauko sąveikos rezultatas.

Galiausiai materija išlaiko savo vientisumą erdvėje dėka traukos jėgos tarp dalelių, kurių elektrinį lauką sukuria jų elektros krūvis, o magnetinis laukas – jų sukimasis.

Visi magnetiniai reiškiniai gali būti paaiškinti dalelių, turinčių ir masę, ir elektros krūvį, judėjimu. Galimi tokių dalelių tipai:

Elektronai

Elektronas yra labai mažo dydžio elektriškai įkrauta dalelė. Kiekvienas elektronas visais atžvilgiais yra identiškas kiekvienam kitam elektronui.

1. Elektronas turi neigiamą vienetinį krūvį ir nereikšmingą masę.

2. Visų elektronų masė visada išlieka pastovi, nors tariamoji masė kinta priklausomai nuo aplinkos sąlygų.

3. Visi elektronai sukasi apie savo ašį – turi tokį patį pastovų kampinį greitį.

Skylės

1. Skyle vadinama tam tikra padėtis kristalinėje gardelėje, kur ji galėtų būti, tačiau tokiomis sąlygomis elektrono nėra. Taigi, skylė turi teigiamą vienetinį krūvį ir nereikšmingą masę.

2.Skylės judėjimas verčia elektroną judėti priešinga kryptimi. Todėl skylė turi lygiai tokią pat masę ir sukinį kaip ir priešinga kryptimi judantis elektronas.

Protonai

Protonas yra dalelė, kuri yra daug didesnė už elektroną ir kurios elektros krūvis yra absoliučiai lygus elektrono krūviui, bet turi priešingą poliškumą. Priešingo poliškumo sąvoką apibrėžia šie priešingi reiškiniai: elektronas ir protonas vienas kito atžvilgiu patiria patrauklią jėgą, o du elektronai arba du protonai atstumia vienas kitą.

Pagal Benjamino Franklino eksperimentuose priimtą susitarimą elektrono krūvis laikomas neigiamu, o protono – teigiamu. Kadangi visi kiti elektra įkrauti kūnai turi teigiamus arba neigiamus elektros krūvius, kurių vertės visada yra tikslūs elektronų krūvio kartotiniai, pastarasis naudojamas kaip „vieneto vertė“, apibūdinant šį reiškinį.

1. Protonas yra jonas, turintis teigiamą vienetinį krūvį ir vienetinę molekulinę masę.

2. Teigiamas vienetinis protono krūvis absoliučiai sutampa su neigiamu elektrono vienetiniu krūviu, tačiau protono masė daug kartų didesnė už elektrono masę.

3. Visi protonai sukasi aplink savo ašį (turi sukimąsi) tuo pačiu kampiniu greičiu, kuris yra daug mažesnis už elektronų sukimosi kampinį greitį.

Taip pat žiūrėkite: Atomų sandara - elementariosios medžiagos dalelės, elektronai, protonai, neutronai

Teigiami jonai

1.Teigiami jonai turi skirtingus krūvius, kurių vertės yra sveikasis protono krūvio kartotinis, ir skirtingas mases, kurių vertės susideda iš sveikojo skaičiaus protono masės kartotinio ir kai kurios papildomos subatominių dalelių masės.

2. Sukimosi tik jonai, turintys nelyginį nukleonų skaičių.

3. Skirtingų masių jonai sukasi skirtingais kampiniais greičiais.

Neigiami jonai

1. Yra neigiamų jonų atmainų, visiškai analogiškų teigiamiems jonams, tačiau turinčių neigiamą, o ne teigiamą krūvį.

Kiekviena iš šių dalelių, bet kokia kombinacija, gali judėti skirtingais tiesiais arba lenktais keliais skirtingu greičiu. Identiškų dalelių, judančių daugiau ar mažiau kaip grupė, rinkinys vadinamas pluoštu.

Kiekvienos pluošto dalelės masė, kryptis ir judėjimo greitis yra artimi atitinkamiems kaimyninių dalelių parametrams. Tačiau bendresnėmis sąlygomis atskirų dalelių greičiai pluošte skiriasi, paklūsta Maksvelo pasiskirstymo dėsniui.

Šiuo atveju dominuojantį vaidmenį magnetinių reiškinių atsiradime vaidina dalelės, kurių greitis artimas vidutiniam spindulio greičiui, o kitokio greičio dalelės sukuria antros eilės efektus.

Jei pagrindinis dėmesys skiriamas dalelių judėjimo greičiui, tai dideliu greičiu judančios dalelės vadinamos karštosiomis, o mažu greičiu – šaltomis. Šie apibrėžimai yra santykiniai, tai yra, jie neatspindi jokių absoliučių greičių.

Pagrindiniai dėsniai ir apibrėžimai

Yra du skirtingi magnetinio lauko apibrėžimai: magnetinis laukas — Tai sritis šalia judančių elektros krūvių, kurioje veikia magnetinės jėgos.Bet kurioje srityje, kurioje elektra įkrautas kūnas judėdamas patiria jėgą, yra magnetinis laukas.

Elektra įkrauta dalelė yra apsupta elektrinis laukas... Judanti elektra įkrauta dalelė turi magnetinį lauką kartu su elektriniu. Ampero dėsnis nustato ryšį tarp judančių krūvių ir magnetinių laukų (žr. Ampero dėsnis).

Jei per tą pačią trajektorijos dalį pastoviu greičiu nuolat praeina daug mažų elektriškai įkrautų dalelių, tada bendras kiekvienos dalelės atskirų judančių magnetinių laukų poveikis prilygsta nuolatinio magnetinio lauko, žinomo kaip Bio Savara laukai.

Ypatinga byla Ampero dėsnis, vadinamas Bio-Savardo dėsniu, nulemia magnetinio lauko stiprio dydį tam tikru atstumu nuo begalinio ilgo tiesaus laido, kuriuo teka elektros srovė (Biot-Savardo dėsnis).

Taigi magnetinis laukas turi tam tikrą stiprumą.Kuo didesnis judantis elektros krūvis, tuo stipresnis atsirandantis magnetinis laukas. Be to, kuo greičiau juda elektros krūvis, tuo stipresnis magnetinis laukas.

Stacionarus elektros krūvis nesukuria jokio magnetinio lauko. Tiesą sakant, magnetinis laukas negali egzistuoti nepriklausomai nuo judančio elektros krūvio.

Lorenco dėsnis apibrėžia jėgą, veikiančią judančią elektriškai įkrautą dalelę magnetiniame lauke. Lorenco jėga nukreiptas statmenai tiek išorinio lauko krypčiai, tiek dalelės judėjimo krypčiai. Įkrautas daleles veikia „šoninė jėga“, kai jos juda stačiu kampu magnetinio lauko linijoms.

„Magnetiškai įkrautas“ kūnas išoriniame magnetiniame lauke patiria jėgą, kuri linkusi perkelti kūną iš padėties, kurioje jis sustiprina išorinį lauką, į padėtį, kurioje išorinis laukas susilpnėtų. Tai yra tokio principo apraiška: visos sistemos linkusios pasiekti būseną, kuriai būdinga minimali energija.

Lenzo taisyklė teigia: „Jei judančios įkrautos dalelės trajektorija kokiu nors būdu pasikeičia dėl dalelės sąveikos su magnetiniu lauku, tai dėl šių pokyčių atsiranda naujas magnetinis laukas, visiškai priešingas magnetiniam laukui, kuris sukėlė šiuos pokyčius. «

Solenoido gebėjimas sukurti „tekantį“ magnetinį srautą per magnetinę grandinę priklauso ir nuo laido apsisukimų skaičiaus, ir nuo jais tekančios srovės. Abu veiksniai lemia įvykį magnetomotyvinė jėga arba trumpiau MDS... Nuolatiniai magnetai gali sukurti panašią magnetovaros jėgą.

Magnetovaros jėga priverčia magnetinį srautą tekėti magnetinėje grandinėje taip pat kaip elektrovaros jėga (EMF) užtikrina elektros srovės tekėjimą elektros grandinėje.

Magnetinės grandinės tam tikrais atžvilgiais yra analogiškos elektros grandinėms, nors elektros grandinėse realiai vyksta įkrautų dalelių judėjimas, o magnetinėse grandinėse tokio judėjimo nėra. Aprašytas elektros srovę generuojančios elektrovaros jėgos veikimas Omo dėsnis.

Magnetinio lauko stiprumas Ar magnetovaros jėga atitinkamos magnetinės grandinės ilgio vienetui. Magnetinė indukcija arba srauto tankis yra lygus magnetiniam srautui, praeinančiam per tam tikros magnetinės grandinės ploto vienetą.

Nenoras Yra tam tikros magnetinės grandinės charakteristika, kuri lemia jos gebėjimą atlikti magnetinį srautą, reaguojant į magnetovaros jėgos veikimą.

Elektrinė varža omuose yra tiesiogiai proporcinga elektronų srauto kelio ilgiui, atvirkščiai proporcinga šio srauto skerspjūvio plotui, taip pat atvirkščiai proporcinga elektros laidumui, charakteristikai, apibūdinančiai elektrines savybes. medžiagos, kuri sudaro srovę tekančią erdvės sritį.

Magnetinė varža yra tiesiogiai proporcinga magnetinio srauto kelio ilgiui, atvirkščiai proporcinga šio srauto skerspjūvio plotui, taip pat atvirkščiai proporcinga magnetiniam pralaidumui, charakteristika, apibūdinančia medžiagos magnetines savybes. kurią sudaro erdvė, kuri neša magnetinį srautą. (žr. Omo dėsnis magnetinei grandinei).

Magnetinis pralaidumas Medžiagos charakteristika, išreiškianti jos gebėjimą išlaikyti tam tikrą magnetinio srauto tankį (žr. Magnetinis pralaidumas).

Daugiau šia tema: Elektromagnetinis laukas – atradimų istorija ir fizinės savybės