İnduksiya cərəyanı nədir? "Faradeyin təcrübələri. Elektromaqnit induksiyası" dərsinin işlənməsi. Laboratoriya işi "Elektromaqnit induksiya hadisəsinin tədqiqi"
EMF induksiyasının keçiricisində baş verməsi
Əgər onu bir dirijora yerləşdirsəniz və hərəkəti zamanı qüvvənin sahə xətlərini keçəcək şəkildə hərəkət etdirsəniz, induksiya emf adlanan bir keçirici görünəcəkdir.
Dirijorun özü hərəkətsiz qaldıqda və maqnit sahəsi dirijoru güc xətləri ilə keçərək hərəkət etsə belə, induksiya EMF keçiricidə baş verəcəkdir.
İnduksiya EMF-nin induksiya olunduğu keçirici hər hansı bir xarici dövrəyə bağlıdırsa, bu EMF-nin təsiri altında dövrədən bir cərəyan keçəcəkdir. induksiya cərəyanı.
EMF induksiya fenomeni dirijorda maqnit sahəsi xətləri ilə kəsişdikdə deyilir elektromaqnit induksiyası.
Elektromaqnit induksiyası əks prosesdir, yəni mexaniki enerjinin elektrik enerjisinə çevrilməsidir.
Fenomen elektromaqnit induksiyası tapıldı ən geniş tətbiqi ildə . Müxtəlif elektrik maşınlarının cihazı onun istifadəsinə əsaslanır.
İnduksiya emf-nin böyüklüyü və istiqaməti
İndi dirijorda induksiya olunan EMF-nin böyüklüyünün və istiqamətinin nə olacağını nəzərdən keçirək.
İnduksiyanın EMF-nin böyüklüyü zaman vahidi üçün keçiricidən keçən qüvvə sahə xətlərinin sayından, yəni sahədəki dirijorun sürətindən asılıdır.
İnduksiya edilmiş emf-nin böyüklüyü birbaşa maqnit sahəsində keçiricinin sürətindən asılıdır.
İnduksiya edilmiş emf-nin böyüklüyü də sahə xətləri ilə kəsişən keçiricinin həmin hissəsinin uzunluğundan asılıdır. Dirijorun böyük hissəsi sahə xətləri ilə kəsişir, dirijorda daha çox EMF induksiya olunur. Və nəhayət, maqnit sahəsi nə qədər güclüdürsə, yəni onun induksiyası nə qədər çox olarsa, bu sahəni keçən keçiricidə daha çox EMF baş verir.
Belə ki, dirijorda maqnit sahəsində hərəkət edərkən baş verən induksiyanın EMF-nin böyüklüyü maqnit sahəsinin induksiyasına, keçiricinin uzunluğuna və hərəkət sürətinə düz mütənasibdir.
Bu asılılıq E = Blv düsturu ilə ifadə edilir,
burada E induksiya emf; B - maqnit induksiyası; I - dirijor uzunluğu; v - dirijorun sürəti.
Bunu qətiyyətlə xatırlamaq lazımdır maqnit sahəsində hərəkət edən dirijorda induksiyanın EMF yalnız bu keçirici maqnit sahəsi xətləri ilə kəsişdikdə baş verir. Dirijor qüvvənin sahə xətləri boyunca hərəkət edirsə, yəni keçmirsə, amma sanki onlar boyunca sürüşürsə, onda heç bir EMF yaranmır. Buna görə də, yuxarıdakı düstur yalnız dirijor maqnitə perpendikulyar hərəkət etdikdə etibarlıdır güc xətləri sahələr.
İnduksiya edilmiş emf-nin istiqaməti (eləcə də keçiricidəki cərəyan) dirijorun hansı istiqamətdə hərəkət etməsindən asılıdır. İnduksiya edilmiş emf-nin istiqamətini müəyyən etmək üçün bir qayda var sağ əl.
Əgər sağ əlinizin ovucunu sahənin maqnit qüvvə xətlərini və əyilmiş baş barmaq dirijorun hərəkət istiqamətini göstərəcək, sonra uzadılmış dörd barmaq induksiya edilmiş EMF istiqamətini və keçiricidəki cərəyanın istiqamətini göstərəcəkdir.
Sağ əl qaydası
Bobindəki induksiyanın EMF
Artıq dedik ki, keçiricidə EMF induksiyası yaratmaq üçün ya keçiricinin özünü, ya da maqnit sahəsini maqnit sahəsində hərəkət etdirmək lazımdır. Hər iki halda, keçirici maqnit sahəsi xətləri ilə keçməlidir, əks halda EMF induksiya edilməyəcəkdir. İnduksiya edilmiş EMF və deməli, induksiya cərəyanı təkcə düz keçiricidə deyil, həm də sarğıya sarılmış keçiricidə də əldə edilə bilər.
Daimi bir maqnit içərisində hərəkət edərkən, maqnitin maqnit axınının bobinin döngələrini keçməsi səbəbindən bir EMF meydana gəlir, yəni düzxətli bir keçiricinin sahəsində hərəkət etdiyi zaman olduğu kimi. bir maqnit.
Maqnit yavaş-yavaş bobinə endirilirsə, onda yaranan emf o qədər kiçik olacaq ki, cihazın oxu belə sapmaya bilər. Əksinə, maqnit tez bir zamanda bobinə daxil edilərsə, oxun əyilməsi böyük olacaqdır. Bu o deməkdir ki, induksiya edilmiş EMF-nin böyüklüyü və deməli, bobindəki cərəyan gücü maqnitin sürətindən, yəni sahə xətlərinin bobin döngələrini nə qədər tez keçməsindən asılıdır. İndi növbə ilə eyni sürətlə bobinə əvvəlcə güclü maqnit, sonra isə zəif bir maqnit daxil etsək, onda görərik ki, güclü maqnitlə cihazın oxu daha böyük bir açı ilə sapacaq. O deməkdir ki, induksiya edilmiş emf-nin böyüklüyü və deməli, bobindəki cərəyan gücü maqnitin maqnit axınının böyüklüyündən asılıdır.
Və nəhayət, eyni maqnit eyni sürətlə daxil edilərsə, əvvəlcə bobinə daxil edilir böyük rəqəm dönər, sonra daha kiçik olanı ilə, sonra birinci halda cihazın oxu ikincidən daha böyük bir açı ilə sapacaq. Bu o deməkdir ki, induksiya edilmiş EMF-nin böyüklüyü və deməli, bobindəki cərəyan gücü onun növbələrinin sayından asılıdır. Daimi maqnit yerinə elektromaqnit istifadə edilərsə, eyni nəticələr əldə edilə bilər.
Bobindəki induksiyanın EMF-nin istiqaməti maqnitin hərəkət istiqamətindən asılıdır. İnduksiyanın EMF-nin istiqamətini necə təyin etmək olar, E. X. Lenz tərəfindən qurulan qanun deyir.
Elektromaqnit induksiyası üçün Lenz qanunu
Bobin içərisindəki maqnit axınındakı hər hansı bir dəyişiklik içərisində bir induksiya EMF-nin görünüşü ilə müşayiət olunur və bobinə nüfuz edən maqnit axını nə qədər tez dəyişirsə, onda EMF bir o qədər çox olur.
İnduksiya EMF-nin yaradıldığı bobin xarici dövrəyə bağlıdırsa, o zaman bir induksiya cərəyanı öz növbələrindən keçir, keçiricinin ətrafında bir maqnit sahəsi yaradır, bunun sayəsində bobin solenoidə çevrilir. Belə çıxır ki, dəyişən xarici maqnit sahəsi bobində induksiya cərəyanına səbəb olur və bu da öz növbəsində bobin ətrafında öz maqnit sahəsini - cərəyan sahəsini yaradır.
Bu hadisəni tədqiq edərək, E. X. Lenz bobindəki induksiya cərəyanının istiqamətini və nəticədə induksiya EMF-nin istiqamətini təyin edən bir qanun qurdu. Bobindəki maqnit axını dəyişdikdə baş verən induksiya emf, bobində elə bir cərəyan yaradır ki, bu cərəyanın yaratdığı sargının maqnit axını kənar maqnit axınının dəyişməsinin qarşısını alır.
Lenz qanunu keçiricilərin formasından və xarici maqnit sahəsində dəyişikliyin necə əldə olunmasından asılı olmayaraq keçiricilərdə cərəyan induksiyasının bütün halları üçün etibarlıdır.
Daimi maqnit qalvanometrin terminallarına bərkidilmiş naqil bobinə nisbətən hərəkət etdikdə və ya bobin maqnitə nisbətən hərəkət etdikdə induksiya cərəyanı yaranır.
Kütləvi keçiricilərdə induksiya cərəyanları
Dəyişən bir maqnit axını yalnız bobin növbələrində deyil, həm də kütləvi metal keçiricilərdə EMF yaratmağa qadirdir. Kütləvi bir keçiricinin qalınlığına nüfuz edən maqnit axını onun içərisində bir EMF yaradır və bu da induksiya cərəyanlarını yaradır. Bu sözdə olanlar kütləvi keçirici boyunca yayılır və orada qısaqapanır.
Transformatorların nüvələri, müxtəlif elektrik maşınlarının və aparatlarının maqnit sxemləri yalnız onlarda yaranan induksiya cərəyanları ilə qızdırılan kütləvi keçiricilərdir. Bu fenomen arzuolunmazdır, buna görə də induksiya cərəyanlarının böyüklüyünü azaltmaq üçün elektrik maşınlarının hissələri və transformator nüvələri kütləvi deyil, bir-birindən kağız və ya izolyasiya lak təbəqəsi ilə izolyasiya edilmiş nazik təbəqələrdən ibarətdir. Bununla əlaqədar olaraq, keçiricinin kütləsi boyunca burulğan cərəyanlarının yayılma yolu bağlanır.
Amma bəzən praktikada burulğan cərəyanlarından faydalı cərəyanlar kimi də istifadə olunur. Bu cərəyanların istifadəsi, məsələn, elektrik ölçmə vasitələrinin hərəkət edən hissələrinin maqnit amortizatorlarının işinə əsaslanır.
Şəkildə qısaqapanmış məftil bobinində sarğı ona nisbətən hərəkət etdirdikdə baş verən induktiv cərəyanın istiqaməti göstərilir.maqnit.Aşağıdakı ifadələrdən hansının düzgün və hansı olduğunu göstərin hansı səhvdir.
A. Maqnit və rulon bir-birinə cəlb olunur.
B. Bobin içərisində induksiya cərəyanının maqnit sahəsi yuxarıya doğru yönəldilir.
B. Bobin içərisində maqnit sahəsinin maqnit induksiyası xətləri yuxarıya doğru yönəldilmişdir.
D. Maqnit rulondan çıxarılır.
2. Hansı istinad sistemləri inertial və qeyri-inertialdır? Nümunələr verin.
3. Cismlərin ətalət adlanan xassəsinə nə deyilir? Ətalətin dəyəri nədir?
4. Cismlərin kütlələri ilə onların qarşılıqlı təsir zamanı aldıqları sürətlənmə modulları arasında hansı əlaqə var?
5. Güc nədir və necə xarakterizə olunur?
6. Nyutonun 2-ci qanununun ifadəsi? Bu nədir riyazi qeyd?
7. Nyutonun 2-ci qanunu impulsiv formada necə tərtib olunur? Onun riyazi qeydi?
8. 1 Nyuton nədir?
9. Cismə böyüklüyü və istiqaməti sabit olan qüvvə tətbiq edilərsə, cismə necə hərəkət edər? Ona təsir edən qüvvənin yaratdığı sürətlənmə hansı istiqamətdədir?
10. Qüvvələrin nəticəsi necə müəyyən edilir?
11. Nyutonun 3-cü qanunu necə tərtib edilir və yazılır?
12. Qarşılıqlı təsir göstərən cisimlərin təcilləri necə istiqamətləndirilir?
13. Nyutonun 3-cü qanununun təzahürünə misallar göstərin.
14. Nyutonun bütün qanunlarının tətbiqi hüdudları hansılardır?
15. Nəyə görə Yer mərkəzdənqaçma sürəti ilə hərəkət edirsə, onu inertial istinad sistemi hesab edə bilərik?
16. Deformasiya nədir, deformasiyanın hansı növlərini bilirsiniz?
17. Hansı qüvvə elastiklik qüvvəsi adlanır? Bu qüvvənin təbiəti nədir?
18. Elastik qüvvənin xüsusiyyətləri hansılardır?
19. Elastik qüvvə necə yönəldilir (dəstək reaksiya qüvvəsi, ipin gərilmə qüvvəsi?)
20. Huk qanunu necə tərtib edilir və yazılır? Onun tətbiqi məhdudiyyətləri hansılardır? Huk qanununu təsvir edən bir qrafik çəkin.
21. Ümumdünya cazibə qanunu necə tərtib edilir və yazılır, nə vaxt tətbiq edilir?
22. Qravitasiya sabitinin qiymətini təyin etmək üçün aparılan təcrübələri təsvir edin?
23. Qravitasiya sabiti nədir, onun nədir fiziki məna?
24. Cazibə qüvvəsinin işi trayektoriyanın formasından asılıdırmı? Qapalı döngədə cazibə qüvvəsinin gördüyü iş nədir?
25. Elastik qüvvənin işi trayektoriyanın formasından asılıdırmı?
26. Cazibə qüvvəsi haqqında nə bilirsiniz?
27. Sürətlənmə necə hesablanır sərbəst düşmə Yerdə və digər planetlərdə?
28. İlk kosmik sürət nədir? Necə hesablanır?
29. Sərbəst düşmə nə adlanır? Sərbəst düşmənin sürətlənməsi bədənin kütləsindən asılıdırmı?
30. Vakuumda olan bütün cisimlərin eyni sürətlənmə ilə düşdüyünü sübut edən Qalileo Qaliley təcrübəsini təsvir edin.
31. Hansı qüvvəyə sürtünmə qüvvəsi deyilir? Sürtünmə qüvvələrinin növləri?
32. Sürüşmə və yuvarlanma sürtünmə qüvvəsi necə hesablanır?
33. Statik sürtünmə qüvvəsi nə vaxt yaranır? Nəyə bərabərdir?
34. Sürüşmə sürtünmə qüvvəsi təmas səthlərinin sahəsindən asılıdırmı?
35. Sürüşmə sürtünmə qüvvəsi hansı parametrlərdən asılıdır?
36. Maye və qazlarda cismin hərəkətinə müqavimət qüvvəsi nə ilə müəyyən edilir?
37. Bədən çəkisi nə adlanır? Bədənin çəkisi ilə bədənə təsir edən cazibə qüvvəsi arasında fərq nədir?
38. Hansı halda cismin çəkisi ədədi olaraq cazibə moduluna bərabərdir?
39. Çəkisizlik nədir? Həddindən artıq yük nədir?
40. Cismin sürətlənmiş hərəkəti zamanı çəkisi necə hesablanır? Sürətlə sabit üfüqi müstəvidə hərəkət edən cismin çəkisi dəyişirmi?
41. Dairənin qabarıq və qabarıq hissələri boyunca hərəkət etdikdə cismin çəkisi necə dəyişir?
42. Cism bir neçə qüvvənin təsiri altında hərəkət etdikdə məsələlərin həlli alqoritmi hansıdır?
43. Hansı qüvvəyə Arximed qüvvəsi və ya qaldırıcı qüvvə deyilir? Bu qüvvə hansı parametrlərdən asılıdır?
44. Arximedin qüvvəsini hansı düsturlarla hesablamaq olar?
45. Mayedəki cisim hansı şəraitdə üzür, batır, üzür?
46. Üzən cismin mayesinə batırılma dərinliyi onun sıxlığından necə asılıdır?
47. Niyə Balonlar hidrogen, helium və ya isti hava ilə doldurulur?
48. Yerin öz oxu ətrafında fırlanmasının sərbəst düşmə sürətinin qiymətinə təsirini izah edin.
49. Cazibə qüvvəsinin qiyməti aşağıdakı hallarda necə dəyişir: a) cismin Yer səthindən çıxarılması, B) cisim meridian boyunca paralel hərəkət etdikdə.
elektrik dövrəsi?
3. EMF-nin fiziki mənası nədir? Voltu təyin edin.
4. Qoşulun qısa müddət polariteyi müşahidə edən elektrik enerjisi mənbəyi ilə voltmetr. Onun oxunuşlarını təcrübənin nəticələrinə əsasən hesablama ilə müqayisə edin.
5. Cərəyan mənbələrinin terminallarında gərginliyi nə müəyyənləşdirir?
6. Ölçmə nəticələrindən istifadə edərək xarici dövrə üzrə gərginliyi (əgər iş I üsulla yerinə yetirilibsə), xarici dövrənin müqavimətini (əgər iş II üsulla yerinə yetirilibsə) təyin edin.
Yuvaların hesablanmasında 6 sual
Xahiş edirəm mənə kömək edin!1. Sürtünmə qüvvələri hansı şəraitdə yaranır?
2. Statik sürtünmə qüvvəsinin modulu və istiqaməti nə ilə müəyyən edilir?
3. Statik sürtünmə qüvvəsi hansı hədlər daxilində dəyişə bilər?
4. Avtomobilə və ya lokomotivə hansı qüvvə sürət verir?
5. Sürüşən sürtünmə qüvvəsi cismin sürətini artıra bilərmi?
6. Mayelərdə və qazlarda müqavimət qüvvəsi ilə ikisi arasındakı sürtünmə qüvvəsi arasında əsas fərq nədir bərk cisimlər?
7. Faydalı və misallar göstərin zərərli hərəkət bütün növ sürtünmə qüvvələri
Elektrik və maqnit sahələri arasındakı əlaqə çox uzun müddətdir müşahidə edilmişdir. Bu əlaqəni 19-cu əsrdə ingilis fiziki Faraday kəşf etmiş və ona ad vermişdir. Maqnit axınının qapalı bir dövrənin səthinə nüfuz etdiyi anda görünür. Maqnit axınında müəyyən bir dəyişiklik baş verdikdən sonra bu dövrədə bir elektrik cərəyanı görünür.
Elektromaqnit induksiyası və maqnit axınının əlaqəsi
Maqnit axınının mahiyyəti məlum düsturla göstərilir: Ф = BS cos α. Onda F maqnit axını, S konturun (sahəsinin) səthi, B maqnit induksiyasının vektorudur. α bucağı maqnit induksiya vektorunun istiqamətinə və kontur səthinə normala görə əmələ gəlir. Buradan belə nəticə çıxır ki, maqnit axını cos α = 1-də maksimum həddə, cos α = 0-da isə minimum həddə çatacaq.
İkinci variantda B vektoru normala perpendikulyar olacaq. Belə çıxır ki, axın xətləri konturdan keçmir, ancaq onun müstəvisi boyunca sürüşür. Buna görə də, xarakteristikalar konturun səthini kəsən B vektorunun xətləri ilə müəyyən ediləcəkdir. Hesablama üçün Weber ölçü vahidi kimi istifadə olunur: 1 wb \u003d 1v x 1s (volt-saniyə). Daha kiçik ölçü vahidi maksvelldir (µs). Bu: 1 wb \u003d 108 μs, yəni 1 μs \u003d 10-8 wb.
Faradeyin tədqiqatı üçün bir-birindən təcrid olunmuş və taxta rulonun üzərinə qoyulmuş iki tel spiral istifadə edilmişdir. Onlardan biri enerji mənbəyinə, digəri isə kiçik cərəyanları qeyd etmək üçün nəzərdə tutulmuş qalvanometrə qoşulmuşdu. Bu zaman ilkin spiralın dövrəsi bağlanıb açılanda, digər dövrədə ölçü cihazının oxu kənara çıxdı.
İnduksiya fenomeni ilə bağlı tədqiqatların aparılması
Təcrübələrin ilk seriyasında Maykl Faraday maqnitləşdirilmiş metal çubuğu cərəyana qoşulmuş bobinə daxil etdi və sonra onu çıxardı (şək. 1, 2).
1 
2 
Bir maqnit ölçmə cihazına qoşulmuş bobdə yerləşdirildikdə, dövrədə induktiv cərəyan axmağa başlayır. Maqnit çubuğu rulondan çıxarılarsa, induksiya cərəyanı hələ də görünür, lakin onun istiqaməti artıq tərsinə çevrilir. Nəticədə, induksiya cərəyanının parametrləri çubuq istiqamətində və bobinə yerləşdirildiyi qütbdən asılı olaraq dəyişdiriləcəkdir. Cərəyanın gücü maqnitin hərəkət sürətindən təsirlənir.
Təcrübələrin ikinci seriyasında, bir bobdə dəyişən cərəyanın digər sargıda induksiya cərəyanına səbəb olduğu bir fenomen təsdiqlənir (şəkil 3, 4, 5). Bu, dövrənin bağlanması və açılması anlarında baş verir. Cərəyanın istiqaməti elektrik dövrəsinin bağlanması və ya açılmasından asılı olacaq. Bundan əlavə, bu hərəkətlər maqnit axını dəyişdirmək yollarından başqa bir şey deyil. Dövrə bağlandıqda, o, artacaq və açıldıqda, eyni vaxtda birinci bobinə nüfuz edərək azalacaq.
3 
4 
5 
Təcrübələr nəticəsində məlum olub ki, qapalı keçirici dövrə daxilində elektrik cərəyanının baş verməsi yalnız onlar dəyişən maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə mümkündür. Eyni zamanda, axın istənilən vasitə ilə zamanla dəyişə bilər.
Elektromaqnit induksiyasının təsiri altında görünən elektrik cərəyanına induksiya deyilir, baxmayaraq ki, bu, ənənəvi mənada bir cərəyan olmayacaqdır. Qapalı dövrə maqnit sahəsində olduqda, müxtəlif müqavimətlərdən asılı olaraq cərəyan deyil, dəqiq bir dəyərlə bir EMF yaradılır.
Bu hadisə induksiyanın EMF adlanır və bu düsturla əks olunur: Eind = - ∆F / ∆t. Onun dəyəri qapalı döngənin səthinə nüfuz edən maqnit axınının dəyişmə sürəti ilə üst-üstə düşür. mənfi dəyər. Bu ifadədə mövcud olan mənfi cəhət Lenz qaydasının əksidir.
Maqnit axını üçün Lenz qaydası
Məşhur bir qayda 19-cu əsrin 30-cu illərində bir sıra tədqiqatlardan sonra əldə edilmişdir. Aşağıdakı şəkildə tərtib edilmişdir:
Dəyişən maqnit axını ilə qapalı dövrədə həyəcanlanan induksiya cərəyanının istiqaməti onun yaratdığı maqnit sahəsinə elə təsir edir ki, bu da öz növbəsində maqnit axınına maneə yaradır, görünüşünə səbəb olur induksiya cərəyanı.
Maqnit axını artdıqda, yəni Ф > 0 olur, induksiya EMF isə azalır və Eind olur.< 0, в результате этого появляется электроток с такой направленностью, при которой под влиянием его магнитного поля происходит изменение потока в сторону уменьшения при его прохождении через плоскость замкнутого контура.
Əgər axın azalırsa, F. o zaman əks proses baş verir< 0 и Еинд >0, yəni induksiya cərəyanının maqnit sahəsinin hərəkəti, dövrədən keçən maqnit axınının artması var.
Lenz qaydasının fiziki mənası enerjinin qorunma qanununu əks etdirməkdir, bir kəmiyyət azaldıqda digəri artar və əksinə, bir kəmiyyət artdıqda digəri azalır. Müxtəlif amillər induksiya emf-ə də təsir göstərir. Güclü və zəif bir maqnit növbə ilə bobinə daxil edildikdə, cihaz müvafiq olaraq birinci halda daha yüksək, ikincidə isə daha aşağı qiymət göstərəcəkdir. Eyni şey maqnitin sürəti dəyişdikdə baş verir.
Aşağıdakı şəkildə induksiya cərəyanının istiqamətinin Lenz qaydası ilə necə təyin olunduğu göstərilir. Mavi rəng induksiya cərəyanının və daimi maqnitin maqnit sahələrinin güc xətlərinə uyğundur. Onlar hər bir maqnitdə mövcud olan şimal-cənub qütbləri istiqamətində yerləşirlər.
Dəyişən maqnit axını induktiv elektrik cərəyanının yaranmasına gətirib çıxarır ki, onun istiqaməti onun maqnit sahəsindən müxalifətə səbəb olur və bu, maqnit axınındakı dəyişikliklərin qarşısını alır. Bununla əlaqədar olaraq, bobinin maqnit sahəsinin qüvvə xətləri daimi maqnitin qüvvə xətlərinin əksinə yönəldilir, çünki onun hərəkəti bu sarımın istiqamətində baş verir.
Cərəyanın istiqamətini müəyyən etmək üçün o, sağ əlli iplə istifadə olunur. O, elə vidalanmalıdır ki, onun irəliyə doğru hərəkət istiqaməti bobinin induksiya xətlərinin istiqaməti ilə üst-üstə düşsün. Bu vəziyyətdə, induksiya cərəyanının istiqamətləri və gimlet sapının fırlanması üst-üstə düşəcəkdir.
Artıq aşkar etdiyimiz kimi, elektrik maqnit sahələri yaratmağa qadirdir. Sual yaranır: bir maqnit sahəsi elektrik cərəyanının görünüşünə səbəb ola bilərmi? Bu problem 1831-ci ildə elektromaqnit induksiya fenomenini kəşf edən ingilis fiziki Maykl Faraday tərəfindən həll edilmişdir. Qalvanometrdə qıvrılmış keçirici bağlanır (şək. 3.19). Bobinə daimi bir maqnit vurularsa, maqnit bobinə nisbətən hərəkət edərkən qalvanometr bütün müddət ərzində cərəyanın mövcudluğunu göstərəcəkdir. Maqnit bobindən çəkildikdə, galvanometr əks istiqamətdə cərəyanın mövcudluğunu göstərir. Maqnitin geri çəkilə bilən və ya geri çəkilə bilən qütbü dəyişdikdə cərəyanın istiqamətində dəyişiklik baş verir.
Oxşar nəticələr daimi bir maqnit elektromaqnitlə (cərəyanla bobin) dəyişdirilərkən müşahidə edildi. Hər iki rulon hərəkətsiz sabitlənirsə, lakin onlardan birində cari dəyər dəyişdirilirsə, bu anda digər rulonda bir induksiya cərəyanı müşahidə olunur.
ELEKTROMAQNİTİK İNDUKSİYA HADİSƏSİ maqnit induksiya vektorunun axınının dəyişdiyi keçirici dövrədə induksiyanın elektromotor qüvvəsinin (EMF) baş verməsindən ibarətdir. Dövrə bağlıdırsa, onda bir induksiya cərəyanı yaranır.
Elektromaqnit induksiyası fenomeninin kəşfi:
1) göstərdi elektrik və arasında əlaqə maqnit sahəsi ;
2) təklif olunur elektrik cərəyanının yaranma üsulu maqnit sahəsindən istifadə etməklə.
İnduksiya cərəyanının əsas xüsusiyyətləri:
1. İnduksiya cərəyanı həmişə dövrəyə qoşulmuş maqnit induksiyası axınında dəyişiklik olduqda baş verir.
2. İnduksiya cərəyanının gücü maqnit induksiyası axınının dəyişdirilməsi üsulundan asılı deyil, yalnız onun dəyişmə sürəti ilə müəyyən edilir.
Faradeyin təcrübələri müəyyən etdi ki, induksiyanın elektromotor qüvvəsinin böyüklüyü keçirici dövrədən keçən maqnit axınının dəyişmə sürəti ilə mütənasibdir (Faradeyin elektromaqnit induksiya qanunu)
Və ya , (3.46)
burada (dF) zamanla axının dəyişməsidir (dt). MAQNİTİK FLUX və ya MAQNİT İNDUKSİYASININ AXINI aşağıdakı əlaqə əsasında müəyyən edilən dəyər adlanır: ( S səth sahəsindən keçən maqnit axını): Ф=ВScosα, (3.45), a bucaq baxılan səthin normalı ilə maqnit sahəsinin induksiya vektorunun istiqaməti arasındakı bucaqdır.
maqnit axınının vahidi SI sistemində adlanır veber- [Wb \u003d Tl × m 2].
Düsturdakı "-" işarəsi emf deməkdir. induksiya bir induksiya cərəyanına səbəb olur, onun maqnit sahəsi maqnit axınındakı hər hansı bir dəyişikliyə qarşı çıxır, yəni. >0 e.m.f. induksiya e AND<0 и наоборот.
emf induksiya voltla ölçülür
İnduksiya cərəyanının istiqamətini tapmaq üçün Lenz qaydası var (qayda 1833-cü ildə yaradılmışdır): induksiya cərəyanının elə istiqaməti var ki, onun yaratdığı maqnit sahəsi bu induksiya cərəyanına səbəb olan maqnit axınındakı dəyişikliyi kompensasiya etməyə çalışır. .
Məsələn, maqnitin şimal qütbünü bobinə itələsəniz, yəni döngələri vasitəsilə maqnit axını artırsanız, bobində elə bir istiqamətdə bir induksiya cərəyanı yaranır ki, bobinin sonunda ən yaxın şimal qütbü görünür. maqnitə (Şəkil 3.20). Beləliklə, induksiya cərəyanının maqnit sahəsi ona səbəb olan maqnit axınının dəyişməsini neytrallaşdırmağa meyllidir.
Təkcə dəyişən maqnit sahəsi qapalı keçiricidə induksiya cərəyanı əmələ gətirmir, həm də l uzunluğunda qapalı keçirici sabit maqnit sahəsində (B) v sürəti ilə hərəkət etdikdə keçiricidə emf yaranır:
a (B Ùv) (3.47)
Artıq bildiyiniz kimi, elektromotor qüvvə zəncirdə xarici qüvvələrin nəticəsidir. Dirijor hərəkət edərkən maqnit sahəsində xarici qüvvələrin rolu həyata keçirir Lorentz qüvvəsi(hərəkət edən elektrik yükü üzərində maqnit sahəsinin tərəfdən hərəkət edən). Bu qüvvənin təsiri altında yüklərin ayrılması baş verir və keçiricinin uclarında potensial fərq yaranır. emf keçiricidə induksiya vahid yüklərin keçirici boyunca hərəkət etməsi işidir.
İnduksiya cərəyanının istiqaməti müəyyən edilə bilər sağ əl qaydasına görə:B vektoru xurma içərisinə daxil olur, qaçırılan baş barmaq keçiricinin sürətinin istiqaməti ilə üst-üstə düşür və 4 barmaq induksiya cərəyanının istiqamətini göstərir.
Beləliklə, alternativ bir maqnit sahəsi induksiya görünüşünə səbəb olur elektrik sahəsi. O potensial deyil(elektrostatikdən fərqli olaraq), çünki iş tək müsbət yükün yerdəyişməsi ilə emf-ə bərabərdir. induksiya, sıfır deyil.
Belə sahələr adlanır burulğan. Burulğanın güc xətləri elektrik sahəsi - özlərinə qapanırlar gərginlik xətlərindən fərqli olaraq elektrostatik sahə.
emf induksiya təkcə qonşu keçiricilərdə deyil, həm də keçiricidən keçən cərəyanın maqnit sahəsi dəyişdikdə keçiricinin özündə də baş verir. Emf baş verməsi. hər hansı bir keçiricidə cərəyan gücü dəyişdikdə (deməli, keçiricidəki maqnit axını) özünə induksiya deyilir və bu keçiricidə induksiya olunan cərəyan öz-özünə induksiya cərəyanı.
Qapalı dövrədə cərəyan ətraf məkanda maqnit sahəsi yaradır, onun gücü cərəyanın gücünə mütənasibdir I. Buna görə də dövrəyə nüfuz edən maqnit axını F dövrədəki cərəyanın gücünə mütənasibdir.
Ф=L×I, (3.48).
L mütənasiblik əmsalıdır ki, bu da öz-özünə induksiya əmsalı və ya sadəcə olaraq induksiya əmsalı adlanır. İnduktivlik dövrənin ölçüsü və formasından, həmçinin dövrəni əhatə edən mühitin maqnit keçiriciliyindən asılıdır.
Bu mənada dövrənin endüktansı - analoq tək keçiricinin elektrik tutumu, bu da yalnız keçiricinin formasından, ölçülərindən və mühitin keçiriciliyindən asılıdır.
İndüktansın vahidi Henridir (H): 1H - belə bir dövrənin endüktansı, özünü induksiya maqnit axını 1A cərəyanında 1Wb (1Hn \u003d 1Wb / A \u003d 1V s / A).
Əgər L=const, onda emf. özünü induksiya aşağıdakı formada təqdim edilə bilər:
, və ya 
, (3.49)
burada DI (dI) induktor (və ya dövrə) L olan dövrədə Dt (dt) vaxtı ərzində cərəyanın dəyişməsidir. Bu ifadədəki "-" işarəsi emf deməkdir. özünü induksiya cərəyanın dəyişməsinin qarşısını alır (yəni qapalı dövrədə cərəyan azalırsa, o zaman özünü induksiyanın emf-i eyni istiqamətdə və əksinə cərəyana gətirib çıxarır).
Elektromaqnit induksiyanın təzahürlərindən biri davamlı keçirici mühitlərdə qapalı induksiya cərəyanlarının meydana gəlməsidir: metal cisimlər, elektrolit məhlulları, bioloji orqanlar və s. Belə cərəyanlara burulğan cərəyanları və ya Fuko cərəyanları deyilir. Bu cərəyanlar keçirici cisim maqnit sahəsində hərəkət etdikdə və/və ya cisimlərin yerləşdiyi sahənin induksiyası zamanla dəyişdikdə yaranır. Foucault cərəyanlarının gücü cisimlərin elektrik müqavimətindən, həmçinin maqnit sahəsinin dəyişmə sürətindən asılıdır.
Fuko cərəyanları da Lenz hökmünə tabe olurlar : onların maqnit sahəsi burulğan cərəyanlarına səbəb olan maqnit axınının dəyişməsinə qarşı yönəldilmişdir.
Buna görə də, kütləvi keçiricilər maqnit sahəsində yavaşlayır. Elektrik maşınlarında Foucault cərəyanlarının təsirini minimuma endirmək üçün transformatorların özəyi və elektrik maşınlarının maqnit sxemləri bir-birindən xüsusi lak və ya şkala ilə təcrid olunmuş nazik lövhələrdən yığılır.
Eddy cərəyanları keçiricilərin güclü istiləşməsinə səbəb olur. Foucault cərəyanlarının yaratdığı Joule istilik, istifadə olunur induksiya metallurgiya sobalarında Joule-Lenz qanununa görə metalların əriməsi üçün.
USE kodifikatorunun mövzuları Açar sözlər: elektromaqnit induksiya hadisəsi, maqnit axını, Faradeyin elektromaqnit induksiya qanunu, Lenz qaydası.
Oerstedin təcrübəsi göstərdi ki, elektrik cərəyanı ətrafdakı fəzada maqnit sahəsi yaradır. Maykl Faraday əks effektin ola biləcəyi fikrini irəli sürdü: maqnit sahəsi öz növbəsində elektrik cərəyanı yaradır.
Başqa sözlə, maqnit sahəsində qapalı keçirici olsun; Maqnit sahəsinin təsiri altında bu keçiricidə elektrik cərəyanı olmayacaqmı?
On illik axtarış və təcrübədən sonra Faraday nəhayət bu effekti kəşf etməyə müvəffəq oldu. 1831-ci ildə o, aşağıdakı təcrübələri qurdu.
1. Eyni taxta bazaya iki rulon sarıldı; ikinci rulonun növbələri birincinin növbələri arasında qoyulmuş və izolyasiya edilmişdir. Birinci bobinin çıxışları cərəyan mənbəyinə, ikinci bobinin çıxışları qalvanometrə (qalvanometr kiçik cərəyanları ölçmək üçün həssas cihazdır) qoşulmuşdur. Beləliklə, iki dövrə əldə edildi: "cari mənbə - birinci rulon" və "ikinci rulon - qalvanometr".
Sxemlər arasında heç bir elektrik təması yox idi, yalnız birinci sarımın maqnit sahəsi ikinci bobinə nüfuz etdi.
Birinci rulonun dövrəsi bağlandıqda, qalvanometr ikinci sarğıda qısa və zəif cərəyan impulsunu qeyd etdi.
Birinci sarğıdan birbaşa cərəyan keçəndə ikinci bobində heç bir cərəyan yaranmadı.
Birinci sargının dövrəsi açıldıqda ikinci sarğıda yenidən qısa və zəif cərəyan impulsu meydana çıxdı, lakin bu dəfə dövrə bağlandıqda cərəyanla müqayisədə əks istiqamətdə.
Nəticə.
Birinci bobinin zamanla dəyişən maqnit sahəsi yaradır (və ya, necə deyərlər, vadar edir) ikinci sarğıda elektrik cərəyanı. Bu cərəyan deyilir induksiya cərəyanı ilə.
Birinci sargının maqnit sahəsi artırsa (dövrə bağlandıqda cərəyan yüksəlir), onda ikinci bobindəki induksiya cərəyanı bir istiqamətdə axır.
Birinci sargının maqnit sahəsi azalarsa (dövrə açıldıqda cərəyan azalır), onda ikinci bobindəki induksiya cərəyanı digər istiqamətə axır.
Birinci rulonun maqnit sahəsi dəyişməzsə (ondan sabit bir cərəyan keçir), onda ikinci bobində induksiya cərəyanı yoxdur.
Faraday kəşf edilən fenomeni adlandırdı elektromaqnit induksiyası(yəni "maqnetizmlə elektrik induksiyası").
2. İnduksiya cərəyanının yarandığına dair fərziyyəni təsdiq etmək dəyişənlər maqnit sahəsi, Faraday rulonları bir-birinə nisbətən hərəkət etdirdi. Birinci rulonun dövrəsi hər zaman qapalı qaldı, onun içindən birbaşa cərəyan keçdi, lakin hərəkət (yaxınlaşma və ya çıxarılma) səbəbindən ikinci bobin özünü birinci sargının dəyişən maqnit sahəsində tapdı.
Qalvanometr ikinci sarğıdakı cərəyanı yenidən qeyd etdi. İnduksiya cərəyanı rulonlara yaxınlaşdıqda bir istiqamətə sahib idi, digəri isə çıxarıldıqda. Bu vəziyyətdə, induksiya cərəyanının gücü nə qədər böyük idisə, rulonlar daha sürətli hərəkət etdi.
3. Birinci rulon daimi maqnitlə əvəz edilmişdir. İkinci bobinə bir maqnit daxil edildikdə, bir induksiya cərəyanı yarandı. Maqnit çıxarıldıqda, cərəyan yenidən göründü, lakin başqa istiqamətdə. Və yenə də induksiya cərəyanının gücü nə qədər böyük olsa, maqnit bir o qədər sürətli hərəkət edirdi.
Bu və sonrakı təcrübələr göstərdi ki, keçirici dövrədə induksiya cərəyanı dövrəyə nüfuz edən maqnit sahəsinin "xətlərinin sayı" dəyişdikdə bütün hallarda baş verir. İnduksiya cərəyanının gücü nə qədər böyükdürsə, bu xətlərin sayı bir o qədər tez dəyişir. Cərəyanın istiqaməti dövrədən keçən xətlərin sayının artması ilə, digəri isə onların azalması ilə olacaq.
Maraqlıdır ki, müəyyən bir dövrədə cərəyan gücünün böyüklüyü üçün yalnız xətlərin sayının dəyişmə sürəti vacibdir. Bu halda konkret olaraq nə baş verdiyi rol oynamır - istər sahənin özü, istər sabit kontura nüfuz edir, istər dəyişir, istərsə də kontur bir xətt sıxlığı olan ərazidən başqa sıxlıqda olan sahəyə keçir.
Elektromaqnit induksiya qanununun mahiyyəti budur. Ancaq düstur yazmaq və hesablamalar aparmaq üçün "konturdan keçən sahə xətlərinin sayı" qeyri-müəyyən konsepsiyasını aydın şəkildə rəsmiləşdirmək lazımdır.
maqnit axını
Maqnit axını anlayışı dövrəyə nüfuz edən maqnit sahəsi xətlərinin sayının sadəcə xarakteristikasıdır.
Sadəlik üçün biz özümüzü vahid maqnit sahəsi ilə məhdudlaşdırırıq. İnduksiya ilə maqnit sahəsində yerləşən sahənin konturunu nəzərdən keçirək.
Əvvəlcə maqnit sahəsi kontur müstəvisinə perpendikulyar olsun (şəkil 1).
düyü. bir.
Bu vəziyyətdə, maqnit axını çox sadə şəkildə müəyyən edilir - maqnit sahəsinin induksiyasının məhsulu və dövrənin sahəsi:
(1)
İndi vektorun kontur müstəvisinə normal ilə bucaq əmələ gətirdiyi ümumi halı nəzərdən keçirək (şək. 2).
düyü. 2.
Görürük ki, indi yalnız maqnit induksiya vektorunun perpendikulyar komponenti dövrədən “axır” (və dövrəyə paralel olan komponent ondan “axmır”). Buna görə də (1) düsturuna görə bizdə var. Amma buna görə də
(2)
Bu, vahid bir maqnit sahəsi vəziyyətində maqnit axınının ümumi tərifidir. Qeyd edək ki, vektor kontur müstəvisinə paraleldirsə (yəni ), onda maqnit axını sıfır olur.
Sahə vahid deyilsə, maqnit axını necə təyin etmək olar? Sadəcə bir fikir verək. Kontur səthi çoxlu sayda çox kiçik sahələrə bölünür, onların daxilində sahəni homojen hesab etmək olar. Hər bir sahə üçün (2) düsturundan istifadə edərək öz kiçik maqnit axınımızı hesablayırıq və sonra bütün bu maqnit axınını ümumiləşdiririk.
Maqnit axınının vahidi veber(Wb). Gördüyümüz kimi,
Wb \u003d Tl m \u003d V s. (3)
Niyə maqnit axını dövrəyə nüfuz edən maqnit sahəsinin "xətlərinin sayını" xarakterizə edir? Çox sadə. "Xətlərin sayı" onların sıxlığı (və buna görə də dəyəri ilə - axırda induksiya nə qədər böyükdürsə, xətlər daha qalındır) və sahənin nüfuz etdiyi "effektiv" sahə (və bu, başqa bir şey deyil) ilə müəyyən edilir. Ancaq çarpanlar sadəcə maqnit axını əmələ gətirirlər!
İndi biz Faradeyin kəşf etdiyi elektromaqnit induksiya hadisəsinin daha aydın tərifini verə bilərik.
Elektromaqnit induksiyası- bu dövrəyə daxil olan maqnit axını dəyişdikdə qapalı keçirici dövrədə elektrik cərəyanının baş verməsi hadisəsidir..
EMF induksiyası
İnduksiya cərəyanının yaranma mexanizmi nədir? Bunu daha sonra müzakirə edəcəyik. İndiyə qədər bir şey aydındır: dövrədən keçən maqnit axını dəyişdikdə, bəzi qüvvələr dövrədəki sərbəst yüklərə təsir edir - xarici qüvvələr yüklərin hərəkətinə səbəb olur.
Bildiyimiz kimi, dövrə ətrafında vahid müsbət yükü hərəkət etdirmək üçün xarici qüvvələrin işinə elektromotor qüvvə (EMF) deyilir. Bizim vəziyyətimizdə, dövrədən keçən maqnit axını dəyişdikdə, müvafiq EMF deyilir EMF induksiyası və işarə olunur.
Belə ki, İnduksiyanın EMF, dövrə boyunca maqnit axını dəyişdikdə, vahid müsbət yükü dövrə ətrafında hərəkət etdirmək üçün yaranan xarici qüvvələrin işidir..
Bu vəziyyətdə dövrədə yaranan kənar qüvvələrin təbiətini tezliklə öyrənəcəyik.
Faradeyin elektromaqnit induksiyası qanunu
Faraday təcrübələrində induksiya cərəyanının gücü nə qədər böyük olsa, dövrədən keçən maqnit axını bir o qədər tez dəyişdi.
Qısa müddətdə maqnit axınının dəyişməsi , onda sürət maqnit axınının dəyişməsi fraksiyadır (və ya ekvivalent olaraq maqnit axınının zamana görə törəməsi).
Təcrübələr göstərdi ki, induksiya cərəyanının gücü maqnit axınının dəyişmə sürətinin modulu ilə düz mütənasibdir:
Modul hələlik mənfi dəyərlərlə təmasda olmamaq üçün quraşdırılmışdır (axı, maqnit axını azaldıqda, belə olacaq). Daha sonra bu modulu siləcəyik.
Tam zəncir üçün Ohm qanunundan biz eyni zamanda: . Buna görə induksiya emf maqnit axınının dəyişmə sürəti ilə birbaşa mütənasibdir:
(4)
EMF voltla ölçülür. Lakin maqnit axınının dəyişmə sürəti də voltla ölçülür! Həqiqətən də (3)-dən görürük ki, Wb / s = V. Ona görə də mütənasibliyin (4) hər iki hissəsinin ölçü vahidləri eynidir, ona görə də mütənasiblik əmsalı ölçüsüz kəmiyyətdir. SI sistemində onun birə bərabər olduğu qəbul edilir və biz əldə edirik:
(5)
Bu budur elektromaqnit induksiya qanunu və ya Faraday qanunu. Gəlin bunu şifahi formada verək.
Faradeyin elektromaqnit induksiyası qanunu. Dövrə daxil olan maqnit axını dəyişdikdə, bu dövrədə maqnit axınının dəyişmə sürətinin moduluna bərabər olan bir induksiya emf yaranır..
Lenz qaydası
Dəyişməsi dövrədə bir induksiya cərəyanının meydana gəlməsinə səbəb olan maqnit axını, biz çağıracağıq xarici maqnit axını. Və bu maqnit axınını yaradan maqnit sahəsinin özü, biz çağıracağıq xarici maqnit sahəsi.
Bu şərtlər bizə niyə lazımdır? Fakt budur ki, dövrədə meydana gələn induksiya cərəyanı özünü yaradır sahibi superpozisiya prinsipinə görə xarici maqnit sahəsinə əlavə olunan maqnit sahəsi.
Müvafiq olaraq, xarici maqnit axını ilə birlikdə, sahibi induksiya cərəyanının maqnit sahəsinin yaratdığı maqnit axını.
Belə çıxır ki, bu iki maqnit axını - öz və xarici - ciddi şəkildə müəyyən edilmiş şəkildə bir-birinə bağlıdır.
Lenz qaydası. İnduksiya cərəyanı həmişə elə bir istiqamətə malikdir ki, öz maqnit axını xarici maqnit axınının dəyişməsinin qarşısını alır..
Lenz qaydası istənilən vəziyyətdə induksiya cərəyanının istiqamətini tapmağa imkan verir.
Lenz qaydasının tətbiqinə dair bəzi nümunələrə nəzər salın.
Fərz edək ki, dövrə zamanla artan maqnit sahəsi ilə nüfuz edir (şək. (3)). Məsələn, şimal qütbü bu halda yuxarıya doğru yönəlmiş bir maqniti aşağıdan kontura yaxınlaşdırırıq.
Dövrədən keçən maqnit axını artır. İnduksiya cərəyanı elə istiqamətə malik olacaq ki, onun yaratdığı maqnit axını xarici maqnit axınının artmasının qarşısını alır. Bunun üçün induksiya cərəyanının yaratdığı maqnit sahəsi istiqamətləndirilməlidir qarşı xarici maqnit sahəsi.
İnduktiv cərəyan yaratdığı maqnit sahəsinin tərəfdən baxdıqda saat yönünün əksinə axır. Bu halda cərəyan yuxarıdan baxdıqda, xarici maqnit sahəsinin tərəfdən (Şəkil (3)) göstərildiyi kimi saat əqrəbi istiqamətində yönəldiləcəkdir.
düyü. 3. Maqnit axını artır
İndi fərz edək ki, dövrəyə nüfuz edən maqnit sahəsi zamanla azalır (şək. 4). Məsələn, biz maqniti döngədən aşağı hərəkət etdiririk və maqnitin şimal qütbü döngəyə baxır.
düyü. 4. Maqnit axını azalır
Dövrədən keçən maqnit axını azalır. İnduktiv cərəyan elə istiqamətə malik olacaq ki, öz maqnit axını xarici maqnit axınını dəstəkləyərək onun azalmasının qarşısını alır. Bunun üçün induksiya cərəyanının maqnit sahəsi istiqamətləndirilməlidir eyni istiqamətdə, xarici maqnit sahəsidir.
Bu halda, induktiv cərəyan yuxarıdan, hər iki maqnit sahəsinin tərəfdən baxıldığında saat yönünün əksinə axacaq.
Maqnitin dövrə ilə qarşılıqlı təsiri
Beləliklə, maqnitin yaxınlaşması və ya çıxarılması, istiqaməti Lenz qaydası ilə müəyyən edilən dövrədə bir induksiya cərəyanının görünməsinə səbəb olur. Ancaq maqnit sahəsi cərəyana təsir edir! Maqnit sahəsinin yanından dövrəyə təsir edən Amper qüvvəsi görünəcək. Bu qüvvə hara yönəldiləcək?
Lenz qaydasını yaxşı başa düşmək və Amper gücünün istiqamətini təyin etmək istəyirsinizsə, bu suala özünüz cavab verməyə çalışın. Bu, çox sadə məşq deyil və imtahanda C1 üçün əla tapşırıqdır. Dörd mümkün halı nəzərdən keçirin.
1. Biz maqniti kontura yaxınlaşdırırıq, şimal qütbü kontura yönəldilir.
2. Biz maqniti konturdan çıxarırıq, şimal qütbü kontura yönəldilir.
3. Biz maqniti kontura yaxınlaşdırırıq, cənub qütbü kontura yönəldilir.
4. Biz maqniti dövrədən çıxarırıq, cənub qütbü dövrəyə yönəldilir.
Unutmayın ki, bir maqnit sahəsi vahid deyil: sahə xətləri şimal qütbündən ayrılır və cənuba doğru birləşir. Bu, yaranan Amper qüvvəsini təyin etmək üçün çox vacibdir. Nəticə aşağıdakı kimidir.
Maqniti yaxınlaşdırsanız, kontur maqnitdən itilir. Əgər maqniti çıxarsanız, dövrə maqnitə çəkilir. Beləliklə, dövrə bir ip üzərində dayandırılıbsa, o, həmişə maqnitin hərəkəti istiqamətində sapacaq, sanki onu izləyir. Maqnitin qütblərinin yerinin əhəmiyyəti yoxdur..
Hər halda, bu faktı xatırlamalısınız - birdən A1 hissəsində belə bir sual yaranır
Bu nəticəni həm də kifayət qədər ümumi mülahizələrdən - enerjinin saxlanması qanununun köməyi ilə izah etmək olar.
Tutaq ki, maqniti kontura yaxınlaşdırırıq. Dövrədə induktiv cərəyan görünür. Amma cərəyan yaratmaq üçün iş görülməlidir! Bunu kim edir? Nəhayət - biz maqniti hərəkət etdiririk. Dövrdə yaranan və induksiya cərəyanı yaradan xarici qüvvələrin müsbət işinə çevrilən müsbət mexaniki işi yerinə yetiririk.
Beləliklə, maqniti hərəkət etdirmək işimiz olmalıdır müsbət. Bu o deməkdir ki, biz maqnitə yaxınlaşmalıyıq qalib gəlmək maqnitin dövrə ilə qarşılıqlı təsir qüvvəsi, buna görə də qüvvədir itələmə.
İndi maqniti çıxarın. Lütfən, bu mülahizələri təkrarlayın və maqnit ilə dövrə arasında cəlbedici qüvvənin yaranmasına əmin olun.
Faraday qanunu + Lenz qaydası = Modulun çıxarılması
Yuxarıda, Faraday qanununda modulu çıxaracağımıza söz verdik (5) . Lenz qaydası bunu etməyə imkan verir. Ancaq əvvəlcə induksiya EMF işarəsi ilə razılaşmalıyıq - axırda (5) sağ tərəfindəki modul olmadan EMF dəyəri həm müsbət, həm də mənfi ola bilər.
Əvvəla, konturdan yan keçmək üçün iki mümkün istiqamətdən biri müəyyən edilir. Bu istiqamət elan edilir müsbət. Konturun keçməsinin əks istiqaməti müvafiq olaraq adlanır. mənfi. Müsbət bypass kimi hansı istiqaməti götürməyimiz vacib deyil - yalnız bu seçimi etmək vacibdir.
Dövrədən keçən maqnit axını müsbət hesab olunur class="tex" alt="(!LANG:(\Phi > 0)"> !}, dövrəyə nüfuz edən maqnit sahəsi oraya yönəldilirsə, dövrənin yan keçdiyi yerdən saat əqrəbinin əksinə müsbət istiqamətdə baxılır. Əgər maqnit induksiya vektorunun sonundan müsbət bypass istiqaməti saat əqrəbi istiqamətində görülürsə, onda maqnit axını mənfi hesab olunur.
İnduksiyanın EMF müsbət hesab olunur class="tex" alt="(!LANG:(\mathcal E_i > 0)"> !} induktiv cərəyan müsbət istiqamətdə axırsa. Bu halda, dövrədən keçən maqnit axını dəyişdikdə dövrədə yaranan xarici qüvvələrin istiqaməti dövrə bypassının müsbət istiqaməti ilə üst-üstə düşür.
Əksinə, induksiya emf mənfi hesab olunur, əgər induktiv cərəyan mənfi istiqamətdə axırsa. Bu vəziyyətdə üçüncü tərəf qüvvələr də konturdan yan keçmək üçün mənfi istiqamətdə hərəkət edəcəklər.
Beləliklə, dövrə bir maqnit sahəsində olsun. Konturun müsbət bypass istiqamətini düzəldirik. Fərz edək ki, maqnit sahəsi ora yönəlib, müsbət yan keçidin saat yönünün əksinə edildiyi yerdən baxırıq. Onda maqnit axını müsbətdir: class="tex" alt="(!LANG:\Phi > 0)"> .!}
düyü. 5. Maqnit axını artır
Beləliklə, bu vəziyyətdə bizdə var. İnduksiya EMF-nin işarəsi maqnit axınının dəyişmə sürətinin işarəsinə zidd oldu. Bunu başqa bir vəziyyətdə yoxlayaq.
Məhz, indi maqnit axınının azaldığını düşünək. Lenz qanununa görə, induksiya cərəyanı müsbət istiqamətdə axacaq. Yəni, class="tex" alt="(!LANG:\mathcal E_i > 0"> !}(Şəkil 6).
düyü. 6. Maqnit axını artır class="tex" alt="(!LANG:\Rightarrow \mathcal E_i > 0"> !}
Reallıq belədir ümumi fakt: İşarələr haqqında razılığımızla Lenz qaydası həmişə induksiya emf işarəsinin maqnit axınının dəyişmə sürətinin işarəsinə zidd olmasına gətirib çıxarır.:
(6)
Beləliklə, Faradeyin elektromaqnit induksiya qanununda modulun işarəsi aradan qaldırıldı.
Vorteks elektrik sahəsi
Dəyişən maqnit sahəsində yerləşən hərəkətsiz dövrəni nəzərdən keçirək. Dövrədə induktiv cərəyanın baş vermə mexanizmi nədir? Məhz, sərbəst yüklərin hərəkətinə hansı qüvvələr səbəb olur, bu kənar qüvvələrin xarakteri nədir?
Bu suallara cavab verməyə çalışarkən, böyük ingilis fiziki Maksvell təbiətin əsas xüsusiyyətini kəşf etdi: zamanla dəyişən maqnit sahəsi elektrik sahəsi yaradır. Məhz bu elektrik sahəsi induksiya cərəyanına səbəb olan pulsuz yüklərlə işləyir.
Yaranan elektrik sahəsinin xətləri bağlanır, bununla əlaqədar olaraq adlandırılır burulğan elektrik sahəsi. Burulğan elektrik sahəsinin xətləri maqnit sahəsinin xətləri ətrafında dolanır və aşağıdakı kimi yönəldilir.
Maqnit sahəsi artsın. İçində bir keçirici dövrə varsa, o zaman induksiya cərəyanı Lenz qaydasına uyğun olaraq axacaq - vektorun ucundan baxıldıqda saat yönünün əksinə. Bu o deməkdir ki, dövrənin müsbət sərbəst yüklərinə burulğan elektrik sahəsinin tərəfdən təsir edən qüvvə də ora yönəlmişdir; bu o deməkdir ki, burulğan elektrik sahəsinin gücü vektoru məhz oraya yönəlmişdir.
Beləliklə, burulğan elektrik sahəsinin xətləri bu halda saat əqrəbi istiqamətində yönəldilir (biz vektorun sonundan baxırıq, (şək. 7).
düyü. 7. Artan maqnit sahəsi ilə burulğan elektrik sahəsi
Əksinə, əgər maqnit sahəsi azalarsa, onda burulğan elektrik sahəsinin gərginliyinin xətləri saat əqrəbinin əksinə yönəldilir (şək. 8).
düyü. 8. Azalan maqnit sahəsi ilə burulğan elektrik sahəsi
İndi elektromaqnit induksiyası fenomenini daha yaxşı başa düşə bilərik. Onun mahiyyəti məhz ondadır ki, dəyişən maqnit sahəsi burulğan elektrik sahəsi yaradır. Bu təsir maqnit sahəsində qapalı keçirici dövrənin olub-olmamasından asılı deyil; bir dövrənin köməyi ilə biz bu hadisəni yalnız induksiya cərəyanını müşahidə etməklə aşkar edirik.
Burulğan elektrik sahəsi bizə artıq məlum olan elektrik sahələrindən bəzi xüsusiyyətlərə görə fərqlənir: elektrostatik sahə və sabit cərəyan əmələ gətirən yüklərin stasionar sahəsi.
1. Burulğan sahəsinin xətləri qapalıdır, elektrostatik və stasionar sahələrin xətləri isə müsbət yüklərlə başlayır və mənfi yüklərlə bitir.
2. Burulğan sahəsi qeyri-potensialdır: onun yükü qapalı dövrə boyunca hərəkət etdirmək işi sıfıra bərabər deyil. Əks halda burulğan sahəsi elektrik cərəyanı yarada bilməzdi! Eyni zamanda, bildiyimiz kimi, elektrostatik və stasionar sahələr potensialdır.
Belə ki, Sabit bir dövrədə induksiya emf, dövrə ətrafında tək müsbət yükü hərəkət etdirmək üçün bir burulğan elektrik sahəsinin işidir..
Məsələn, kontur radius halqası olsun və vahid dəyişən maqnit sahəsi ilə nüfuz etsin. Onda burulğan elektrik sahəsinin gücü halqanın bütün nöqtələrində eyni olur. Burulğan sahəsinin yükə təsir etdiyi qüvvənin işi bərabərdir:
Beləliklə, induksiya EMF üçün alırıq:
Hərəkət edən keçiricidə induksiyanın EMF
Dirijor sabit bir maqnit sahəsində hərəkət edərsə, onda bir induksiya EMF də görünür. Ancaq indi səbəb burulğan elektrik sahəsi deyil (bu, yaranmır - axırda maqnit sahəsi sabitdir), Lorentz qüvvəsinin keçiricinin sərbəst yüklərinə təsiridir.
Problemlərdə tez-tez baş verən bir vəziyyəti nəzərdən keçirin. Paralel relslər üfüqi müstəvidə yerləşir, aralarındakı məsafə bərabərdir. Reylər şaquli vahid maqnit sahəsindədir. İncə keçirici çubuq relslər boyunca sürətlə hərəkət edir həmişə relslərə perpendikulyar qalır (şək. 9).
düyü. 9. Maqnit sahəsində keçiricinin hərəkəti
Çubuğun içərisində müsbət sərbəst yük götürək. Bu yükün çubuqla birlikdə sürətlə hərəkət etməsi səbəbindən Lorentz qüvvəsi yükə təsir edəcək:
Bu qüvvə, şəkildə göstərildiyi kimi çubuğun oxu boyunca yönəldilir (özünüzə baxın - saatın və ya sol əlin qaydasını unutmayın!).
Lorentz qüvvəsi bu halda kənar qüvvə rolunu oynayır: çubuqun sərbəst yüklərini hərəkətə gətirir. Yükü nöqtədən-nöqtəyə daşıyarkən, üçüncü tərəf qüvvələrimiz işi görəcək:
(Çubuğun uzunluğunu da bərabər hesab edirik.) Buna görə də çubuqda induksiya emf bərabər olacaq:
(7)
Beləliklə, çubuq müsbət terminalı və mənfi terminalı olan cərəyan mənbəyinə bənzəyir. Çubuğun içərisində xarici Lorentz qüvvəsinin təsiri ilə yüklər ayrılır: müsbət yüklər nöqtəyə doğru hərəkət edir, mənfi yüklər nöqtəyə doğru hərəkət edir.
Əvvəlcə götürək ki, relslər cərəyan keçirmir.Sonra çubuqda yüklərin hərəkəti tədricən dayanacaq. Həqiqətən də, müsbət yüklər sonda, mənfi yüklər isə sonda toplandıqca, müsbət sərbəst yükün dəf edildiyi və cəlb olunduğu Coulonb qüvvəsi artacaq və nə vaxtsa bu Kulon qüvvəsi Lorentz qüvvəsini tarazlayacaq. Çubuğun ucları arasında potensial fərq qurulur, EMF-ə bərabərdir induksiya (7) .
İndi relslərin və keçidin keçirici olduğunu düşünək. Sonra dövrədə bir induksiya cərəyanı görünəcək; istiqamətə gedəcək ("mənbə plus"dan "mənfi"yə N). Fərz edək ki, çubuğun müqaviməti bərabərdir (bu, cərəyan mənbəyinin daxili müqavimətinin analoqudur), bölmənin müqaviməti isə bərabərdir (xarici dövrənin müqaviməti). Sonra induksiya cərəyanının gücünü tam dövrə üçün Ohm qanununa görə tapmaq olar:
Maraqlıdır ki, induksiya emf üçün (7) ifadəsini də Faraday qanunundan istifadə etməklə əldə etmək olar. Gəl edək.
Zaman ərzində çubuqumuz bir yol gedir və bir mövqe tutur (şək. 9). Konturun sahəsi düzbucaqlının sahəsi ilə artır:
Dövrədən keçən maqnit axını artır. Maqnit axınının artımı:
Maqnit axınının dəyişmə sürəti müsbətdir və induksiyanın EMF-ə bərabərdir:
(7)-də olduğu kimi eyni nəticəni aldıq. İnduksiya cərəyanının istiqaməti, qeyd edirik ki, Lenz qaydasına tabedir. Həqiqətən, cərəyan istiqamətdə axdığından, onun maqnit sahəsi xarici sahənin əksinə yönəldilir və buna görə də dövrə vasitəsilə maqnit axınının artmasının qarşısını alır.
Bu misalda görürük ki, dirijorun maqnit sahəsində hərəkət etdiyi situasiyalarda iki şəkildə hərəkət etmək mümkündür: ya Lorentz qüvvəsinin xarici qüvvə kimi cəlb edilməsi ilə, ya da Faraday qanununun köməyi ilə. Nəticələr eyni olacaq.