Nazorat uchun savollar:
Magnit maydoni va uni xarakterlovchi kattaliklar -magnit momenti, magnit induksiya vektori va aylantiruvchi momentlarni maksimum qiymatlari orasidagi bog'lanishni ifodalang.
Magnit induksiya chiziqlarining yo'nalishini aniqlashda qanday qoidadan foydalanamiz va u qanday ta'riflanadi?
Bio-Savar-Laplas qonuni qanday ifodalanadi va uning ba'zi tatbiqlarini ko'rsating.
Magnit maydonidagi tokli o'tkazgichga ta'sir qiluvchi Amper kuchi va magnit maydonida harakatlanayotgan zaryadga ta'sir etuvchi Lorens kuchlari o'rtasida qanday umumiylik mavjud hamda ularning yo'nalishlari qanday qoida bilan aniqlanadi?
Adabiyotlar:
1. David Halliday, Robert Resnick, Jear “Fundamentals of physics!” , USA, 2011.
2. Douglas C. Giancoli “Physics Principles with applications”, USA, 2014.
3. Физика в двух томах перевод с английского А.С. Доброславского и др. под редакцией Ю.Г.Рудого. Москва. «Мир» 1989.
4. Remizov A.N. “Tibbiy va biologik fizika” T. Ibn Sino, 2005.
5. Bozorova S. Fizika, optika, atom va yadro. Toshkent Aloqachi 2007.
6. Sultonov E. “Fizika kursi” (darslik) Fan va ta’lim 2007.
7. O.Qodirov.”Fizika kursi” (o‘quv qo‘llanma) Fan va ta’lim 2005.
8. O. Ahmadjonov. Umumiy fizika kursi. 1 tom. Toshkеnt 1991.
9. A. Qosimov va boshqalar. Fizika kursi 1 tom. Toshkеnt 1994.
Mavzu: Elektromagnit induksiya. O’zinduksiya. O’zaroinduksiya.
Reja:
elektromagnit induksiya. Induksion tok.
Lens qonuni. Faradey qonuni.
O’zinduksiya. O’zaroinduksiya. Induktivlik.
Magnit maydon energiyasi.
Elеktromagnit to’lqinlar.
Tayanch so’z va iboralar: elektromagnit induksiya, induksion tok, Lens qonuni, Faradey qonuni, o’zinduk-siya,o’zaroinduksiya, induktivlik, mag-nit maydon energiyasi, o’zgaruvchan tok, induktiv, sig’im va aktiv qarshilik, impendans, elеktromagnit to’lqinlar, tebranish davri, tebranish chastotasi, elektr yurutuvchi kuch, amplituda, faza
elektromagnit induksiya. Induksion tok.
Ersted elektr toki yordamida magnit maydon olinishini tajribada ko'rsatdi. Ersted tajribalari haqida xabar topgan ingliz fizigi M.Faradey aytilgan bog'lanishining ikkinchi tomonini — magnit hodisalari bilan elektr hodisalari orasida bogianishni axtarishga kirishdi. Faradey izlanishlari 10 yil davom etdi. U sabot-matonat va tirishqoqlik bilan juda ko'p mehnat qildi, tinmay izlandi va nihoyat, magnit maydon yordamida elektr toki olishga muyassar bo'ldi. Faradey bu tokni induksion tok deb atadi. Faradey tajribalari bilan tanishaylik.
Agar doimiy magnit berk o'ramli g'altak ichiga kiritilsa yoki undan chiqarilsa (1-rasm) konturda induksion tok hosil boiadi: doimiy magnitning N qutbi g'altakka yaqinlashganda galvanometrning strelkasi bir tomonga, magnit g'altakdan uzoqlashtirilganda esa qarama-qarshi tomonga og'adi. bu induksion tokning yo'nalishi o'zgarganidan dalolat beradi. Magnit qancha kuchli, uning harakati qancha tez va g'altak o'ramlari qancha ko'p boisa. induksion tokning qiymati shuncha katta boiadi. Magnitning ikkinchi S qutbi bilan ham yuqoridagi tajribani qaytarish mumkin.
B itta g'altakka bir-biridan izolatsiyalangan ikki sim o'ralgan boisin. Birinchi o'ram kalit (K) orqali tok manbai (B) ga ulangan. Birinchi o'ramdan o’tayotgan tok kuchi o’zgarmaganda ikkinchi o'ramda hech qanday tok vujudga kelmagan. Ikkinchi g'altakning uchlari esa galvanometr (G) ga ulangan. Birinchi o'ramni tok manbaiga ulash va uzish vaqtida ikkinchi o'ramda qisqa muddatli induksion tok qayd qilingan. Bu hodisaga elektromagnit induksiya deb ataladi. Keyinchalik Faradey eleketromagnit induksiya hodisasini yuqoridagidek turli xil variantlarda amalga oshirdi. Faradey tajribalarim tahlil qilib quyidagi xulosaga keldi.
Induksion tok berk konturdan o'tuvchi magnit induksiya oqimining o'zgarishi tufayli vujudga keladi. Induksion tokning qiymati magnit oqimining o'zgarish tezligi dф/dt ga bog’liqdir. 1833-yilda Lens induksiya tokining yo'nalishini aniqiaydigan umumiy qoidani tajriba yoii bilan topdi. Bu qoida Lens qoidasi deb ataladi: Yopiq konturda hasil bo'lgan induksion tok shunday yo'nalgan bo'ladiki, uning xususiy magnit maydoni bu tokni vujudga keltiriyaigan magnit induksiya oqimining o'zgarishiga to'sqinlik qiladi.
Biz ko'rgan barcha hollarda induksion tokning yo'nalishi Lens qoidasiga mos keiayotganini 1-rasmdan ko'rish mumkin. Masalan, 1 konturdagi tok ortganda (2-rasm) ikkinchi kontur orqali o'tayotgan induksiya magnit oqimi ortadi.
B u vaqtda ikkinchi konturda hosil bo'lgan induksion tokning xususiy magnit maydoni birinchi konturning magnit maydoniga qarama-qarshi yo'nalgan bo'ladi. Bundan induksion tokning yo'nalishi birinchi g'altakda oqayotgan asosiy tokka qarama-qarshi yo'na-lishda ekanligi kelib chiqadi. Induksion tokning yo'nalishini galvanometr strelkasini o'ng yoki chapga og'ishi orqaii aniqlash mumkin.
Lens qonuni. Faradey qonuni.
Magnitning shimoliy qutbini g'altakdan uzoqlashtirilganda (1-rasm) kontur orqali o'tayotgan magnit induksiya oqimi kamayadi. Bu kamayishini oldini olish 2-rasm uchun induksiya tokining xususiy maydoni, endi asosiy tokning maydoniga mos yo'nalishi kerak. Bunda parma qoidasiga muvofiq induksion tok soat strelkasi yo'nalishida bo'ladi. Shunday qilib. yuqoridagilardan xulosa qilib. Lens qoidasini yana ham soddaroq ta'riflash mumkin: Yopiq konturda hosil bo'lgan induksion tok shunday yo'nalganki, induksiyalovchi magnit oqim ko'payayotganda induksion tokning xususiy magnit oqimi uni kamaytirishga va aksincha, kamayayotganda uni ko'paytirishga intiladi.
Endi umumiyroq holdan foydalanib induksion elektr yurituvchi kuchni aniqlaylik. EYuK ε bo'lgan manbaga ulangan ixtiyoriy shakldagi kontumi magnit maydoniga joylashtiraylik.
Bu manbaning dt vaqt ichidagi bajargan to'liq ishi:
A=ε Idt (1)
bo'ladi. Bu ishning bir qismi elektr qarshiligi R bo'lgan konturdan Joul issiqligi (Q) sifatida ajralib chiqadi:
A1 =Q = I2Rdt (2)
ikkinchi qismi esa magnit maydonidagi tokli konturni bir vaziyatdan boshqa vaziyatga ko'chirishda sarf bo'ladi. Bunda bajarilgan ish :
A2 =IdФ (3)
teng bo'ladi. Energiyaning saqlanish qonuniga asosan:
A = A1 + A2
yoki ε Idt = I2Rdt + IdФ (4)
Bu tenglamaning har ikki tomonini Idt ga hadlab bo'lsak:
ε = IR + dФ/dt bundan
I=  (5)
Bu ifodani EYuK ε bo'lgan tok manbaidan tashqari, yana kontur bilan chegaralangan yuza orqali o'tuvchi magnit induksiya oqimining o'zgarishi tufayli paydo bo'lgan qo'shimcha EYuK li kontur uchun Om qonuni ifodasi deb qarash mumkin. Ana shu qo'shimcha EYuK induksiya elektr yurituvchi kuchidir:
ε = - dФ/dt
Shunday qilib, Faradey xulosasiga muvofiq induksiya elektr yurituvchi kuchi magnit induksiya oqimining o'zgarish tezligiga proporsional bo'lib chiqdi. Bu ifodani Faradey -Maksvell qonuni deb ataladi. Faradey -Maksvell qonuni kontur yuzi orqaii o'tuvchi magnit oqimining har qanday o'zgarishi uchun o'rinlidir. Induksiya elektr yurituvchi kuchining SI dagi birligi kelib chiqadi. Demak, kontur yuzi orqaii o'tuvchi magnit oqim 1 Vb/s tezlik bilan o'zgarsa, konturda vujudga kelayotgan induksiya elektr yurituvchi kuchi 1 V (Tl*m2/c) ga teng bo'ladi.
3. O’zinduksiya. O’zaroinduksiya. Induktivlik.
Elektr toki oqayotgan har qanday o'tkazgich o'zining «xususiy» magnit maydonida joylashadi. Shuning uchun konturdan oqayotgan tok kuchining o'zgarishi natijasida xuddi shu konturning o'zida elektromagnit induksiyasi ro'y beradi. Bu hodisani o'zinduksiya hodisasi deyiladi.
Konturdan o'tayotgan tok tufayli vujudga kelgan magnit oqimi tok kuchiga proporsional bo'ladi, ya'ni: Ф = LI (6)
bu yerda L - konturning induktivligi, u konturning shakli va o'lchamlari hamda muhitning magnit singdiruvchanligiga bog'liq kattalikdir. Kontur joylashgan muhitning magnit singdiruvchanligi o’zgarmasa, ayni konturning induktivligi ham o’zgarmas kattalik bo’ladi. SI da induktivlikning birligi —genri (Gn) deb ataladi.
[L]= [Ф]/[I]=Vb/A=Gn
Demak, Gn shunday g'altakning induktivligi, bu g'altakdan A o'zgarmas tok o'tganda vujudga keladigan magnit oqimi 1 Vb bo'ladi. Uzunligi l, o'ramlar soni n bo'lgan g'altakning induktivligi
Lc=(μμn2/l)S (7)
ifoda bilan aniqlanadi.
Kontuning induktivligi o'zgarmas bo'lgan hol uchun o'zinduksiya EYUK (8) ifoda bilan aniqlanadi.
ε o’zind = - dФ/dt=-LdI/dt (8)
Demak, induktivligi IGn bo'lgan konturdan o'tayotgan tok kuchi 1 sekundda 1A ga o'zgarsa, konturda o'zinduksiya EYUK vujudga keladi.
 3-rasm.
Tokning boshqa (qo'shni) konturda o'zgarishi tufayli shu konturning o'zida induksion tokni hosil qilinishi o'zaro induksiya deb ataladi. Ikkita kontur olaylik (3-rasm).
Birinchi konturdan oqayotgan tok kuchining dI1 ga o'zgarishi ikkinchi kontur yuzini kesib o'tayotgan magnit oqimini dФ21=L21dI (9) ga o'zgartiradi. Bu esa o'z navbatida ikkinchi konturda
ε2 = - dФ21/dt=-L21( dI1/dt) (10) induksiya EYUK ni vujudga keltiradi. Xuddi shuningdek, ikkinchi konturdan oqayotgan tok kuchining dI2 ga o'zgarishi tufayli birinchi kontur yuzini kesib o'tayotgan magnit oqimi
dФ12 = L12dI2 (12) ga o'zgaradi.
Natijada birinchi konturda ε1 = - dФ12/dt=-L12 ( dI1/dt) (13)
induksiya EYUKi vujudga keladi.
Bu ifodalardagi L12 va L21 lar konturlarning o'zaro induktivligi deb ataladi. Tajribalarda ham, nazariy yo’l bilan ham Ll2 = L21 ekanligi isbotlangan.
4. Magnit maydon energiyasi.
Magnit maydon energiyasini hisoblashuchun quyidagi zanjirdan foydalanamiz. Kalit bilan 1 va 2 klemmalarni ulasak, elektr yurituvchi kuchi ε bo'lgan tok manbai va induktivligi L bo'lgan g'altakdan (solenoid) iborat zanjir vujudga keladi. Bu zanjirdan o'tayotgan tok kuchi I ga teng bo'lganda g'altak ichidagi magnit maydon induksiyasi:
B =μ0 μIn/l (14)
bilan aniqlanar edi. Bunda n - g'altakdagi o'ramlar soni, l - g'altakning uzunligi.
Endi 1 va 2 ni uzib, 1 va 3 klemmalarni ulasak, induktivligi Lc va aktiv qarshiligi R dan iborat berk kontur vujudga keladi. Bu tajribada zanjir manbadan uzilganda elektr lampochka yona boshlaydi. Buning sababi shundan iboratki, Lc da o'zinduksiya EYUK ta'sirida yuzaga kelgan tok lampa orqali o'tadi. Ammo lampaning yonishi uzoq vaqt davom etmaydi. Tok kuchi juda tez kamayadi. Tok kuchi I bilan birga magnit maydon induksiyasi B ham kamayadi. Bu hodisada lampa cho'g'lanish tolasining qizishi g'altak magnit maydoni energiyasi hisobiga bo'ladi. Bu energiyani hisoblash uchun zanjirdagi tok kuchining nolgacha kamayish vaqtida o'zinduksiya EYUK tomonidan bajarilgan ishni hisoblash kerak. Bu tokning dt vaqtda bajargan ishi
dA= ε I dt=-IdФ (15)
Bu ifodani tok kuchining o'zgarish chegaralarida, ya'ni I dan 0 gacha bo'lgan intervalda integrallasak, zanjirni uzish vaqtida yo'qolgan magnit maydon energiyasi hisobiga bajarilgan ishni, ya’ni joul issiqligiga aylangan (Ri lampochkada) energiyani topamiz:
Demak, magnit maydon energiyasi W=LcI2/2 (16)
ω=W/v=B2/2 μ0 μ (17)
bu ifoda magnit maydon energiyasining zichligi deb ataladi.
ω=W/v=B2/2 μ0 μ =BH/2 (18)
Elеktromagnit to’lqinlar.
Ma’lumki davriy ravishda o`zgaruvchi elektromagnit maydonning tarqalishini elektromagnit to`lqin deb ataladi. Elektromagnit to`lqinni shunday ikki o`zaro perpendikulyar tekisliklarda yotuvchi sinusoidalar shaklida tasvirlash mumkinki, bunda to`lqin shu ikki tekislik kesishishi natijasida xosil bo`lgan chiziq bo`ylab tarqaladi. Maksvell ta’limotiga asosan, elektromagnit to`lqinning biror muxitda tarqalish tezligi shu muxitning elektr va magnit xususiyatlariga bog`liq bo`lib, uning qiymati quyidagi munosabat bilan aniqlanadi.
 (1)
Vakuumda muhitning magnit sindiruvchanligi va dielektrik singdiruvchanli-gi birga teng. Shuning uchun vakuumda elektromagnit to`lqinning tarqalish tezligi
u holda (1)ni quyidagicha yozish mumkin 
Demak elektromagnit to`lqinlar muxitda tarqalish tezligi vakuumdagi tezligidan  marta kichik.
Ma’lumki elektromagnit to`lqin ikki o`zaro perpendikulyar tekisliklarda yotuvchi sinusoidalar shaklida tasvirlanadi, bunda elektro magnit to`lqin shu ikki tekislik kesishishi natijasida xosil bo`lgan chiziq bo`ylab tarqaladi. Maksvell tenglamasiga asosan o`zgaruvchan elektromagnit maydonining E va H kuchlanganlik vektorlari
 (1)  (2)
tipidagi to`lqin tenglamalari qanoatlantiradi. Bunda  Laplas operatori, -elektromagnit to`lqinining tipidagi to`lqin tenglamalari qanoatlantiradi. Bunda  Laplas operatori, -elektromagnit to`lqinining biror muhitdan taralish
tezligi. s-elektromagnit to`lqinni vakuumda tarqalish tezligi.
Elektromagnit to`lqinning muhitda tarqalish tezligi, vakuumdagi tezlikdan marta kichik. (2) tenglamani quyidagi ko`rinishda yozish mumkin
  (3)
Bu tenglamalarning eng oddiy yechimi quyidagi ko`rinishda bo`ladi.
 yassi monoxramatik elektromagnit to`lqin tenglamasi, bunda E0 va H0 mos ravishda to`lqinlarning elektr va magnit maydon kuchlanganliklari amplitudasi.  to`lqin soni bo`lib u 2 metr uzunlikdagi kesmada joylashadigan to`lqin uzunliklarining sonini ifodalaydi.
-tebranishni boshlansich fazasi.
Umov-Poynting vektori. Elektromagnit to`lqinlarni payqash mumkinligi (uchun chiqishi, lampochkaning shu’lanishini va hakazo) bu to`lqinlarning o`zi bilan energiya ko`chirib yurishini ko`rsatadi. Birlik hajmidagi elektromagnit maydon energiyasi ya’ni elektr maydon energiyasini zichligi  (4) va magnit maydon energiyasining zichligi
 (5) yig`indisidan iborat.  (6)
Elektromagnit maydonda elektr va magnit maydonlar energiyalarining zichliklari har bir momentda birday bo`ladi, ya’ni e=m u holda (6) quyidagicha yoziladi.
=2e=2m=0E2=0H2 (7)
Bundan  (8)
(8) ga asosan (7) ni quyidagicha yozish mumkin
 (9)
ifodaga asosan (9) ni quyidagicha yozamiz
 yoki =EH
=S bo`lib S-birlik vaqtda birlik yuza orqali ko`chirilayotgan energiya ya’ni S==EH
bu ifodani vektor ko`rinishda S=[EH] shaklida yozish mumkin. E va H lar o`zaro perpendikulyar bo`lganligi uchun bu vektorlarning vektor ko`paytmasi elektromagnit to`lqinning tarqalish yo`nalishidagi S vektordir. S vektorni
| 