2-курс Физика

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGITOSHKENT DAVLAT SHARQSHUNOSLIK UNIVERSITETI AKADEMIK LITSEYI

Fizika fanidan
2-kurs o’quvchilari uchun
(Nazariy)
DARS ISHLANMA

O’qituvchi: Jurayeva X.T

Reja:
Elektromagnit tebranishlarning tarqalishi.
Elektromagnit to’lqin tezligi. Hertz tajribasi.
Ochiq tebranish konturi.
Elektromagnit to’lqinlarning ikki muhit chegarasida qaytish va sinishi. To’lqinni xarakterlovchi asosiy tushuncha va kattaliklar (davr,chastota, amplitude, elektr va magnit maydon kuchlanganlik)

Elektromagnit induksiya hodisasini tushuntiring.
O’zgaruvchan tok qanday va qayerda hosil qilinadi?
Transformatorning tuzilishi va ishlash prinsipini tushuntirib bering.

1831-yilda M.Faradey tomonidan kashf etilgan elektromagnit induksiya hodisasini chuqur o‘rgangan Maksvell quyidagi xulosaga keladi: magnit maydonining har qanday o‘zgarishi uning atrofidagi fazoda uyurmaviy elektr maydonni hosil qiladi.
Maksvell gipotezaga ko‘ra elektr maydonning har qanday o‘zgarishi uning atrofidagi fazoda uyurmaviy magnit maydonni hosil qiladi.

Maksvellning bu gipotezasi ancha vaqt o‘z tasdig‘ini topmasdan turdi. Elektromagnit to‘lqinlarni faqat Maksvell o‘limidan 10 yil o‘tgach, eksperimental ravishda H.R. Hertz tomonidan hosil qilindi. 1886–1889- yillarda H. Hertz elektromagnit to‘lqinni hosil qilish uchun yupqa havo qatlami bilan ajratilgan diametri 10–30 cm bo‘lgan ikkita sharcha yoki silindr olib, to‘g‘ri sterjen uchlariga mahkamlagan (4.1-rasm).
Boshqa tajribalarida tomoni 40 cm bo‘lgan metall varaqdan foydalangan. Sharchalar oralig‘i bir necha mm atrofida qoldirilgan. Silindr yoki sharlar yuqori kuchlanishli manbaga ulangan bo‘lib, uni musbat va manfiy ishorada zaryadlagan. Kuchlanish ma’lum bir qiymatga yetganda, sharchalar oralig‘ida uchqun vujudga kelgan. Uchqun mavjud bo‘lish davrida vibratorda yuqori chastotali so‘nuvchi tebranishlar hosil bo‘ladi. Agar elektromagnit tebranishlar tarqalib, to‘lqin hosil qilsa, ikkinchi vibratorda EYuK hosil bo‘lishi va oqibatda sharchalar orasida uchqun paydo bo‘lishi kerak. Hertz shu hodisani kuzatib, elektromagnit to‘lqinlar mavjudligini tasdiqladi.

Oldingi bobda ko‘rilgan tebranish konturi yopiq bo‘lganligi sababli undan tebranishlar kam tarqaladi.
Asta-sekin kondensator qoplamalarini bir-biridan uzoqlashtira boraylik (4.2-rasm).
Bu holda maydon kuch chiziqlari qoplamalar orasidan chiqib, fazoga tarqala boshlaydi. Agar qoplamalardan birini butunlay tepaga, ikkinchisini pastga qaratib qo‘yilsa, elektromagnit tebranishlar fazoga to‘la tarqalib ketadi.
Bunday ko‘rinishdagi kontur ochiq tebranish konturi
deyiladi.

Tarqalayotgan elektromagnit to‘lqinlarini ko‘z oldimizga keltirish uchun 4.3-rasmga qaraylik. Qandaydir momentda fazoning A sohasida o‘zgaruvchi elektr maydoni bo‘lsin. U holda o‘zgaruvchi elektr maydoni o‘z atrofida magnit maydon hosil qiladi. O‘zgaruvchi magnit maydon qo‘shni sohada o‘zgaruvchi elektr maydonni hosil qiladi. Fazoning ketma-ket joylashgan sohalarida o‘zaro perpendikular joylashgan, davriy ravishda o‘zgaruvchi elektr va magnit maydonlari hosil bo‘ladi. Elektromagnit to‘lqinlarning tarqalishi nurlanish deb ham ataladi.

Magnit maydon kuch chiziqlari

Elektr maydon kuch chiziqlari

Hertz tajribalarida to‘lqin uzunligi bir necha o‘n santimetrni tashkil etgan edi. Vibratorda hosil bo‘layotgan xususiy elektromagnit tebranishlar chastotasini hisoblab, elektromagnit to‘lqinlarning tarqalish tezligini
𝑢𝑢=λ·v formula yordamida aniqlaydi. U yorug‘lik tezligiga teng bo‘lib chiqadi.
Keyingi zamonaviy o‘lchashlar ham bu qiymatning to‘g‘riligini tasdiqladi.

Elektromagnit to‘lqinlarning xossalarini elektromagnit to‘lqin chiqaradigan maxsus generator yordamida o‘rganish mumkin. Generatorda hosil bo‘lgan yuqori chastotali elektromagnit to‘lqin generator rupori deb ataluvchi tarqatuvchi antennadan tarqatiladi

Elektromagnit to‘lqinlarning qaytishiTarqatuvchi va qabul qiluvchi ruporlar orasiga metall plastina qo‘yilsa, tovush eshitilmaydi. Elektromagnit to‘lqinlar metall plastinadan o‘ta olmasdan qaytadi. Endi tarqatuvchi ruporni yuqoriga (pastga) buraylik. Metall plastinani yuqoriga (pastga) 4.5-rasmda ko‘rsatilganidek o‘rnataylik. U holda qabul qiluvchi antenna, tushush burchagiga teng bo‘lgan burchakda joylashtirilganda yaxshi qabul qilinishini sezish mumkin.

Metall plastina

Elektromagnit to‘lqinlarning metall plastinadan qaytishini quyidagicha tushuntirish mumkin. Metallga kelib tushgan elektromagnit to‘lqin metall sirtida erkin elektronlarning majburiy tebranishlarini hosil qiladi. Bu majburiy tebranishlarning chastotasi elektromagnit to‘lqinning chastotasiga teng bo‘ladi. To‘lqin metalldan o‘ta olmaydi, lekin metall sirtining o‘zi ikkilamchi to‘lqinlar manbayi bo‘lib qoladi, ya’ni to‘lqin sirtdan qaytadi. Tajribalar elektromagnit to‘lqinlarning ikki muhit chegarasidan qaytishida qaytish qonuni bajarilishini ko‘rsatadi.
Metall plastina o‘rniga dielektrik olinsa, undan elektromagnit to‘lqinlar juda kam qaytar ekan. Chunki, ularda erkin elektronlar juda kam bo‘ladi.
Elektromagnit to‘lqinlarning qaytishidan radioaloqa va radiolokatsiyada keng qo‘llaniladi (4.6-rasm).

Uni o‘rganish uchun metall plastina o‘rniga parafin bilan to‘ldirilgan uchburchakli prizmadan foydalaniladi (4.7-rasm). Qabul qiluvchi antenna to‘lqinni qayd qiladi. Demak, elektromag- nit to‘lqin ikki muhit havo-parafin va parafin-havo chegarasidan o‘tganda sinadi. Tajribalar elektromagnit to‘lqin bir muhitdan ikkinchisiga o‘tganda sinish qonunining bajarilishini ko‘rsatadi:

Prizma

bunda: 𝜀 1 𝜀𝜀 𝜀 1 1 𝜀 1 va 𝜀 2 𝜀𝜀 𝜀 2 2 𝜀 2 – mos ravishda birinchi va ikkinchi muhitlarning dielektrik singdiruvchanliklari.

(1)

Tebranishlar fazasi bir xil bo‘lgan, bir-biriga eng yaqin turgan ikki nuqta orasidagi masofa elektromagnit to‘lqin uzunligi deyiladi:
λ= 𝑐 ν 𝑐𝑐 𝑐 ν ν 𝑐 ν (2)
Elektromagnit to‘lqinning asosiy xarakteristikasi uning chastotasi v (davri T) hisoblanadi. Chunki, elektromagnit to‘lqin bir muhitdan ikkinchisiga o‘tganda uning to‘lqin uzunligi o‘zgaradi, chastotasi o‘zgarmasdan qoladi.
Elektr maydon kuchlanganligi va magnit maydoni induksiya vektorlarining tebranish yo‘nalishlari to‘lqinning tarqalish yo‘nalishiga perpendikular bo‘ladi (4.8-rasm). Demak, elektromagnit to‘lqinlar ko‘ndalang to‘lqinlar ekan.

4.8-rasm

Elektromagnit to‘lqinning tarqalish tezligi u elektr maydon kuchlan-ganlik vektori E va magnit maydon induksiya vektori B ga perpendikular yo‘nalgan.
Elektromagnit to‘lqinning asosiy energetik xarakteristikalaridan biri elektromagnit to‘lqin nurlanishining oqim zichligi hisoblanadi.
Elektromagnit to‘lqin nurlanishining oqim zichligi deb, to‘lqinning tarqalish yo‘nalishiga perpendikular yo‘nalishda joylashgan S yuzali sirtdan ∆t vaqtda o‘tuvchi W elektromagnit energiyasiga aytiladi

(3)

To‘lqin nurlanishining oqim zichligi sirtning birlik yuzasidan bir davrda o‘tuvchi elektromagnit to‘lqin nurlanishining o‘rtacha quvvatidan iborat. Uni to‘lqin intensivligi deb ham atashadi.

Nurlanish oqimi yo‘nalishiga perpendikular joylashgan yo‘nalishda yuzasi S, yasovchisi c∆t ga teng bo‘lgan silindr chizaylik. Silindr hajmi
∆V = S · c∆t ga teng. Silindr ichidagi elektromagnit maydon energiyasi, energiya zichligining hajmga ko‘paytmasiga teng:
W = w · S · c∆t (4)
bunda: w – elektromagnit to‘lqin energiyasining zichligi. (4) formulani (3) ga qo‘yib, quyidagiga ega bo‘lamiz:
I = wc (5)
Elektromagnit to‘lqin oqimining zichligi, elektromagnit energiyasining zichligi bilan to‘lqinning tarqalish tezligi ko‘paytmasiga teng.

ni (3) ga qo‘yilsa

2

oqim zichligi yoki to‘lqin intensivligining birligi

bo‘ladi. Nurlanishning

Nuqtaviy manbadan chiquvchi elektromagnit to‘lqinlar barcha tomonga tarqaladi. Shunga ko‘ra, manbaning atrofida uni o‘rab turgan sohani sfera deb qarab, (3) formulani quyidagicha yozamiz:

bunda: S = 4π 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 𝑅 2 sfera sirtining yuzi. Demak, nuqtaviy manbadan chiqadigan to‘lqinning intensivligi masofaning kvadratiga proporsional ravishda kamayib borar ekan.
Elektromagnit maydonning elektr maydon kuchlanganligi E va magnit maydon induksiyasi B tebranayotgan zarralarning tezlanishi a ga proporsional. Tezlanish esa garmonik tebranishlarda chastotaning kvadratiga proporsional. Shunga ko‘ra E ~ 𝜔 2 𝜔𝜔 𝜔 2 2 𝜔 2 va B ~ 𝜔 2 𝜔𝜔 𝜔 2 2 𝜔 2 ekanligi e‘tiborga olinsa, maydonlar energiyasining zichliklari chastotaning to‘rtinchi darajasiga proporsional bo‘lishi kelib chiqadi:

Hozirgi kunda televizor ko‘rmaydigan o‘quvchi bo‘lmasa kerak. Atrof-olam to‘g‘risidagi ma’lumotlar, turli ko‘ngilochar ko‘rsatuvlar, multfilmlarni barcha ko‘radi. Bundan tashqari, hayotimizda bo‘lib o‘tadigan yaxshi kunlar, to‘ylar, marosimlar va tadbirlarni ham tasvirga tushirib, so‘ngra xohlagan kunda qayta ko‘rishimiz mumkin. Oyga, Zuhra, Mars sayyoralariga bevosita bormasdan turib, uning sirtini kosmik kemaga o‘rnatilgan telekameralar yordamida kuzatishimiz ham televideniyening уutug‘i tufaylidir. Xo‘sh, videotasvirlar bir joydan ikkinchi joyga qanday uzatiladi? Qabul qilingan joyda signallar yana qanday qilib tasvirga aylanadi?
Bu kabi savollar ko‘pchilik o‘quvchini qiziqtiradi, albatta. Teleko‘rsatuvlar amalga oshiriladigan qurilmaning sodda blok-chizmasi 4.12-rasmda keltirilgan

Hozirgi zamon televizorlari rangli, ovozi turlicha ohangda chiqadigan, masofadan boshqariladigan qilib ishlanadi. Shunga ko‘ra, televizorda yuqorida ko‘rsatilgan bloklardan tashqari boshqa bloklari ham bo‘ladi.
Telexabarlar chastotalari 50 MHz va 230 MHz oralig‘ida bo‘lgan diapazonda tarqatiladi. Bunday to‘lqinlar faqat antennaning ko‘rinish chegarasidagina tarqaladi. Shuning uchun telexabar bilan katta hududni qamrab olish uchun telexabar tarqatuvchilar balandligini oshirish va ularni zichroq joylashtirish kerak bo‘ladi. Teleko‘rsatuvlarni yanada uzoqqa yuborish uchun yo‘ldosh aloqa tizimidan foydalanish mumkin.
Ma’lumki, 1911-yilning 9-mayida Sankt-Peterburg texnologiya institutida B.L. Rozing panjaraning qo‘zg‘almas tasvirini elektron nurli trubka ekranida hosil qiladi.