რა არის თვითგამოწვეული ემფ?

ფარადეის კანონის მიხედვით ℰ არის= – . თუ Ф = LI, შემდეგ ℰ არის= = – . იმ პირობით, რომ წრედის ინდუქციურობა არ იცვლება დენის ცვლილებისას (ანუ წრედის გეომეტრიული ზომები და გარემოს მაგნიტური თვისებები არ იცვლება), მაშინ

ℰ არის = – . (13.2)

ამ ფორმულიდან ირკვევა, რომ თუ კოჭის ინდუქციურობა ლსაკმარისად დიდია და დენის შეცვლის დრო მოკლეა, შემდეგ მნიშვნელობა ℰ არისშეიძლება მიაღწიოს დიდ მნიშვნელობას და გადააჭარბოს დენის წყაროს EMF-ს, როდესაც წრე იხსნება. ეს არის ზუსტად ის ეფექტი, რაც 1 ექსპერიმენტში დავაფიქსირეთ.

ფორმულიდან (13.2) შეგვიძლია გამოვხატოთ ლ:

ლ = – ℰ არის/ (დ მე/დ ტ),

იმათ. ინდუქციურობას კიდევ ერთი აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა: ის რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციურ emf-ს დენის ცვლილების სიჩქარით 1 A წრეში 1 წამში.

მკითხველი: მაგრამ შემდეგ გამოდის, რომ ინდუქციურობის განზომილება

[ლ] = Gn =.

გაჩერდი! თავად გადაწყვიტეთ: A3, A4, B3–B5, C1, C2.

პრობლემა 13.2.რა არის რკინის ბირთვიანი ხვეულის ინდუქციურობა, თუ დროში D ტ= 0,50 წმ-დან შეიცვალა დენი წრეში მე 1 = = 10.0 ა ადრე მე 2 = 5.0 A, და მიღებული თვითინდუქციური emf სიდიდით უდრის |ℰ არის| = 25 ვ?

უპასუხე: ლ = ℰ არის» 2.5 გნ.

გაჩერდი! თავად გადაწყვიტეთ: A5, A6, B6.

მკითხველი: რას ნიშნავს მინუს ნიშანი ფორმულაში (13.2)?

ბრინჯი. 13.6

ავტორი: განვიხილოთ ნებისმიერი გამტარი წრე, რომლის მეშვეობითაც დენი გადის. ავირჩიოთ შემოვლითი მიმართულებაკონტური - საათის ისრის მიმართულებით ან ისრის საწინააღმდეგოდ (სურ. 13.6). შეგახსენებთ: თუ დენის მიმართულება ემთხვევა შემოვლითი მიმართულებით შერჩეულ მიმართულებას, მაშინ მიმდინარე სიძლიერე ითვლება დადებითად, ხოლო თუ არა, უარყოფითად.

მიმდინარე ცვლილება D მე = მეკონ - ᲛᲔდასაწყისი ასევე არის ალგებრული სიდიდე (უარყოფითი ან დადებითი). თვითინდუქციური emf არის მორევის ველის მიერ შესრულებული სამუშაო, როდესაც ერთი დადებითი მუხტი გადაადგილდება კონტურის გასწვრივ. კონტურის გავლის მიმართულებით. თუ მორევის ველის ინტენსივობა მიმართულია კონტურის გვერდის ავლით, მაშინ ეს ნამუშევარი დადებითია, ხოლო თუ მის საწინააღმდეგოდ, უარყოფითი. ამრიგად, მინუს ნიშანი ფორმულაში (13.2) აჩვენებს, რომ D-ის მნიშვნელობები მედა ℰ ყოველთვის აქვს სხვადასხვა ნიშნები.

ვაჩვენოთ ეს მაგალითებით (ნახ. 13.7):

ა) მე> 0 და დ მე> 0, რაც ნიშნავს ℰ არის < 0, т.е. ЭДС самоиндукции «включена» навстречу направлению обхода;

ბ) მე> 0 და დ მე < 0, значит, ℰარის >

V) მე < 0, а D|მე|> 0, ე.ი. დენის მოდული იზრდება და თავად დენი უფრო და უფრო უარყოფითი ხდება. ასე რომ დ მე < 0, тогда ℰარის> 0, ე.ი. თვითინდუქციური EMF "ჩართულია" შემოვლითი მიმართულებით;

გ) მე < 0, а D|მე| < 0, т.е. модуль тока уменьшается, а сам ток становится все «менее отрицательным». Значит, Dმე> 0, შემდეგ ℰ არის < 0, т.е. ЭДС самоиндукции «включена» навстречу направлению обхода.

პრობლემებში, თუ ეს შესაძლებელია, უნდა აირჩიოთ შემოვლითი მიმართულება ისე, რომ დენი დადებითი იყოს.

პრობლემა 13.3.წრეში ნახ. 13.8, და ლ 1 = 0.02 H და ლ 2 = 0,005 გნ. რაღაც მომენტში მიმდინარე მე 1 = 0.1 ა და იზრდება 10 ა/წმ სიჩქარით და დენი მე 2 = 0,2 ა და იზრდება 20 ა/წმ სიჩქარით. იპოვეთ წინააღმდეგობა რ.

	ბბრინჯი. 13.8 ხსნარი. ვინაიდან ორივე დენი იზრდება, თვითინდუქციური emf ℰ წარმოიქმნება ორივე ხვეულში არის 1
ლ 1 = 0.02 H ლ 2 = 0.005 Hn მე 1 = 0,1 ა მე 2 = 0.2 A D მე 1/D ტ= 10 A/s D მე 2/D ტ= 20 ა/წმ
R= ?

და ℰ არის 2 დაკავშირებულია დენების საწინააღმდეგოდ მე 1 და მე 2 (ნახ. 13.8, ბ), სად

|ℰ არის 1 | = ; |ℰ არის 2 | = .

მოდით ავირჩიოთ მრგვალი მიმართულება საათის ისრის მიმართულებით (იხ. სურ. 13.8, ბ) და გამოიყენეთ კირჩჰოფის მეორე წესი

–|ℰ არის 1 | + |ℰ არის 2 | = მე 1 R–I 2 რ ,

რ = |ℰ არის 2 | – |ℰ არის 1 | / (მე 1 - ᲛᲔ 2) = =

1 Ohm.

უპასუხე: რ = » 1 ომ.

გაჩერდი! თავად გადაწყვიტეთ: B7, B8, C3.

პრობლემა 13.4.წინააღმდეგობის კოჭა რ= 20 Ohm და ინდუქციურობა ლ= 0,010 H არის ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში. როდესაც ამ ველის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადი გაიზარდა DF = 0.001 Wb, დენი ხვეულში გაიზარდა D-ით. მე = 0.050 A. რამდენი მუხტი გაიარა კოჭში ამ დროის განმავლობაში?

ბრინჯი. 13.9

დუქციები |ℰ არის| = . მეტიც ℰ არის"ჩართული" ℰ-ისკენ მე, ვინაიდან წრედში დენი გაიზარდა (ნახ. 13.9).

ავიღოთ წრედის გავლის მიმართულება საათის ისრის მიმართულებით. შემდეგ კირჩჰოფის მეორე წესის მიხედვით ვიღებთ:

|ℰ მე| – |ℰ არის| = IR ,

მე = (|ℰ მე| – |ℰ არის|)/რ = .

დატენვა ქ, ხვეულში გაიარა დრო D ტ, ტოლია

q = მედ ტ =

უპასუხე: 25 μC.

გაჩერდი! თავად გადაწყვიტეთ: B9, B10, C4.

პრობლემა 13.5. Coil ერთად inductance ლდა ელექტრული წინააღმდეგობა რდაკავშირებულია გასაღების მეშვეობით მიმდინარე წყაროსთან EMF ℰ . მომენტში ტ= 0 გასაღები დახურულია. როგორ იცვლება მიმდინარეობა დროთა განმავლობაში? მეწრეში გასაღების დახურვისთანავე? მეშვეობით დიდი დროდახურვის შემდეგ? შეფასება დამახასიათებელი დრო t ზრდის დენს ასეთ წრეში. დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა შეიძლება უგულებელყო.

ბრინჯი. 13.10

ბრინჯი. 13.11

გასაღების დახურვისთანავე მე= 0, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ » ℰ /ლ, ე.ი. დენი იზრდება მუდმივი სიჩქარე (მე = (ℰ /ლ)ტბრინჯი. 13.11).

ელექტრომაგნიტური ინდუქცია არის ელექტრული დენების წარმოქმნა მაგნიტური ველებით, რომლებიც იცვლება დროთა განმავლობაში. ფარადეისა და ჰენრის მიერ ამ ფენომენის აღმოჩენამ გარკვეული სიმეტრია შემოიღო ელექტრომაგნიტიზმის სამყაროში. მაქსველმა მოახერხა ელექტროენერგიისა და მაგნეტიზმის შესახებ ცოდნის შეგროვება ერთ თეორიაში. მისმა კვლევამ იწინასწარმეტყველა არსებობა ელექტრომაგნიტური ტალღებიექსპერიმენტულ დაკვირვებებამდე. ჰერცმა დაამტკიცა მათი არსებობა და გაუხსნა კაცობრიობისთვის ტელეკომუნიკაციების ეპოქა.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-14-210x140..jpg 614w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

ფარადეის ექსპერიმენტები

ფარადეისა და ლენცის კანონები

ელექტრული დენები ქმნის მაგნიტურ ეფექტებს. შესაძლებელია თუ არა მაგნიტურმა ველმა წარმოქმნას ელექტრული? ფარადეიმ აღმოაჩინა, რომ სასურველი ეფექტები წარმოიქმნება დროთა განმავლობაში მაგნიტური ველის ცვლილებების გამო.

როდესაც გამტარს კვეთს ალტერნატიული მაგნიტური ნაკადი, მასში წარმოიქმნება ელექტრომოძრავი ძალა, რაც იწვევს ელექტრო დენს. სისტემა, რომელიც წარმოქმნის დენს, შეიძლება იყოს მუდმივი მაგნიტი ან ელექტრომაგნიტი.

Ფენომენი ელექტრომაგნიტური ინდუქციაიმართება ორი კანონით: ფარადეი და ლენცი.

ლენცის კანონი საშუალებას გვაძლევს დავახასიათოთ ელექტრომოძრავი ძალა მისი მიმართულების მიმართ.

Მნიშვნელოვანი!ინდუცირებული EMF-ის მიმართულება ისეთია, რომ მის მიერ გამოწვეული დენი ეწინააღმდეგება მის გამომწვევ მიზეზს.

ფარადეიმ შენიშნა, რომ ინდუცირებული დენის ინტენსივობა იზრდება, როდესაც რიცხვი უფრო სწრაფად იცვლება ელექტრო სადენები, კონტურის გადაკვეთა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ემფ პირდაპირ არის დამოკიდებული მოძრავი მაგნიტური ნაკადის სიჩქარეზე.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-10-768x454..jpg 960w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

ინდუცირებული ემფ

ინდუცირებული ემფ-ის ფორმულა განისაზღვრება როგორც:

E = - dФ/dt.

"-" ნიშანი გვიჩვენებს, თუ როგორ უკავშირდება ინდუცირებული ემფ-ის პოლარობა ნაკადის ნიშანს და ცვალებადი სიჩქარის ნიშანს.

მიღებულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის ზოგადი ფორმულირება, საიდანაც შეიძლება გამოვიდეს გამონათქვამები განსაკუთრებული შემთხვევებისთვის.

მავთულის მოძრაობა მაგნიტურ ველში

როდესაც l სიგრძის მავთული მოძრაობს MF-ში, რომელსაც აქვს ინდუქცია B, ემფ ინდუცირებული იქნება მის შიგნით, პროპორციულად მისი წრფივი სიჩქარის v. EMF-ის გამოსათვლელად გამოიყენება ფორმულა:

• მიმართულების პერპენდიკულარულად გამტარის მოძრაობის შემთხვევაში მაგნიტური ველი:

E = - B x l x v;

• განსხვავებული კუთხით მოძრაობის შემთხვევაში α:

E = — B x l x v x sin α.

ინდუცირებული ემფ და დენი მიმართული იქნება იმ მიმართულებით, რომელსაც ჩვენ ვპოულობთ წესის გამოყენებით მარჯვენა ხელი: მოათავსეთ ხელი მაგნიტური ველის ხაზებზე პერპენდიკულურად და მიუთითეთ ცერა თითიდირიჟორის მოძრაობის მიმართულებით, შეგიძლიათ გაიგოთ EMF-ის მიმართულება დარჩენილი ოთხი გასწორებული თითით.

Jpg?x15027" alt=" მავთულის გადაადგილება MP-ში" width="600" height="429">!}

მავთულის გადატანა MP-ში

მბრუნავი რგოლი

ელექტროენერგიის გენერატორის მოქმედება ემყარება მიკროსქემის ბრუნვას დეპუტატში N მოხვევით.

EMF ინდუცირებულია ელექტრულ წრეში, როდესაც მაგნიტური ნაკადი კვეთს მას, მაგნიტური ნაკადის განმარტების შესაბამისად Ф = B x S x cos α (მაგნიტური ინდუქცია გამრავლებული ზედაპირის ფართობზე, რომლითაც გადის MF და წარმოიქმნება კუთხის კოსინუსი. B ვექტორით და S სიბრტყის პერპენდიკულარული ხაზით).

ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ F ექვემდებარება ცვლილებებს შემდეგ შემთხვევებში:

• MF ინტენსივობის ცვლილებები – ვექტორი B;
• კონტურით შეზღუდული ფართობი მერყეობს;
• იცვლება მათ შორის კუთხით მითითებული ორიენტაცია.

ფარადეის პირველ ექსპერიმენტებში ინდუცირებული დენები მიიღეს მაგნიტური ველის B შეცვლით. თუმცა, შესაძლებელია ემფ-ის გამოწვევა მაგნიტის გადაადგილების ან დენის შეცვლის გარეშე, მაგრამ უბრალოდ კოჭის ბრუნვით მისი ღერძის გარშემო MF-ში. ამ შემთხვევაში, მაგნიტური ნაკადი იცვლება α კუთხის ცვლილების გამო. როდესაც კოჭა ბრუნავს, ის კვეთს MF ხაზებს და ხდება EMF.

თუ კოჭა ბრუნავს ერთნაირად, ეს პერიოდული ცვლილება იწვევს მაგნიტური ნაკადის პერიოდულ ცვლილებას. ან MP ველის ხაზების რაოდენობა, რომელიც გადაკვეთილია ყოველ წამში თანაბარი ღირებულებებირეგულარული ინტერვალებით.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-10-768x536..jpg 900w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

კონტურის როტაცია MP-ში

Მნიშვნელოვანი!ინდუცირებული ემფ იცვლება ორიენტაციასთან ერთად დროთა განმავლობაში დადებითიდან უარყოფითზე და პირიქით. EMF-ის გრაფიკული გამოსახულება არის სინუსოიდური ხაზი.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის EMF ფორმულისთვის გამოიყენება შემდეგი გამოხატულება:

E = B x ω x S x N x sin ωt, სადაც:

• S – არეალი შემოიფარგლება ერთი ბრუნით ან ჩარჩოთი;
• N – შემობრუნების რაოდენობა;
• ω – კუთხოვანი სიჩქარე, რომლითაც ხვეული ბრუნავს;
• B – დეპუტატის ინდუქცია;
• კუთხე α = ωt.

პრაქტიკაში, ალტერნატორებს ხშირად აქვთ ხვეული, რომელიც რჩება სტაციონარული (სტატორი), ხოლო ელექტრომაგნიტი ბრუნავს მის გარშემო (როტორი).

თვითგამოწვეული ემფ

როდესაც ალტერნატიული დენი გადის კოჭში, ის წარმოქმნის ალტერნატიულ MF-ს, რომელსაც აქვს ცვალებადი მაგნიტური ნაკადი, რომელიც იწვევს ემფ-ს. ამ ეფექტს თვით-ინდუქციას უწოდებენ.

ვინაიდან MF პროპორციულია მიმდინარე ინტენსივობის, მაშინ:

სადაც L არის ინდუქციურობა (H), განსაზღვრული გეომეტრიული სიდიდეებით: მობრუნებების რაოდენობა სიგრძის ერთეულზე და მათი განივი კვეთის ზომები.

ინდუცირებული ემფ-სთვის, ფორმულა იღებს ფორმას:

E = - L x dI/dt.

ორმხრივი ინდუქცია

თუ ორი სპირალი განლაგებულია ერთმანეთის გვერდით, მაშინ მათში გამოწვეულია ურთიერთინდუქციის ემფ, რაც დამოკიდებულია ორივე სქემის გეომეტრიაზე და მათ მიმართ ორიენტაციაზე. სქემების განცალკევების ზრდასთან ერთად, ურთიერთინდუქციურობა მცირდება, რადგან მცირდება მათ დამაკავშირებელი მაგნიტური ნაკადი.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-5.jpg 680w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

ორმხრივი ინდუქცია

მოდით იყოს ორი ხვეული. დენი I1 მიედინება ერთი ხვეულის მავთულში N1 შემობრუნებით, რაც ქმნის MF-ს, რომელიც გადის კოჭში N2 შემობრუნებით. შემდეგ:

1. მეორე კოჭის ორმხრივი ინდუქციურობა პირველთან შედარებით:

M21 = (N2 x F21)/I1;

1. მაგნიტური ნაკადი:

F21 = (M21/N2) x I1;

1. მოდი ვიპოვოთ ინდუცირებული ემფ:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

1. EMF ინდუცირებულია იდენტურად პირველ კოჭაში:

E1 = - M12 x dI2/dt;

Მნიშვნელოვანი!ერთ კოჭში ურთიერთ ინდუქციით გამოწვეული ელექტრომამოძრავებელი ძალა ყოველთვის პროპორციულია მეორეში ელექტრული დენის ცვლილებისა.

ორმხრივი ინდუქციურობა შეიძლება ჩაითვალოს ტოლი:

M12 = M21 = M.

შესაბამისად, E1 = - M x dI2/dt და E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

სადაც K არის დაწყვილების კოეფიციენტი ორ ინდუქციებს შორის.

ურთიერთინდუქციის ფენომენი გამოიყენება ტრანსფორმატორებში - ელექტრო მოწყობილობებში, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ალტერნატიული ელექტრული დენის ძაბვის მნიშვნელობა. მოწყობილობა შედგება ორი ხვეულისგან, რომლებიც შემოხვეულია ერთი ბირთვის გარშემო. პირველში არსებული დენი ქმნის ცვალებად MF-ს მაგნიტურ წრეში და ელექტრულ დენს მეორე კოჭში. თუ პირველი გრაგნილის შემობრუნების რაოდენობა მეორეზე ნაკლებია, ძაბვა იზრდება და პირიქით.

დენი, რომელიც იცვლება სიდიდის მიხედვით, ყოველთვის ქმნის ცვალებად მაგნიტურ ველს, რომელიც, თავის მხრივ, ყოველთვის იწვევს ემფ. კოჭში (ან ზოგადად გამტარში) დენის ნებისმიერი ცვლილებისას მასში ინდუქციური თვითინდუქციური ემფ წარმოიქმნება. როდესაც ემფ ინდუცირებულია კოჭში საკუთარი მაგნიტური ნაკადის ცვლილების გამო, ამ ემფ-ის სიდიდე დამოკიდებულია დენის ცვლილების სიჩქარეზე. რაც უფრო დიდია დენის ცვლილების სიჩქარე, მით მეტია თვითინდუქციური ემფ. თვითინდუქციური ემფ-ის სიდიდე ასევე დამოკიდებულია ხვეულის შემობრუნების რაოდენობაზე, მათი დახვევის სიმკვრივესა და კოჭის ზომაზე. რაც უფრო დიდია კოჭის დიამეტრი, მისი შემობრუნების რაოდენობა და გრაგნილის სიმკვრივე, მით მეტია თვითინდუქციური ემფ. თვითინდუქციური ემფ-ის ამ დამოკიდებულებას კოჭში დენის ცვლილების სიჩქარეზე, მისი შემობრუნების რაოდენობასა და ზომებზე დიდი მნიშვნელობა აქვს ელექტროტექნიკაში. თვითინდუქციური ემფ-ის მიმართულება განისაზღვრება ლენცის კანონით. თვითინდუქციური EMF-ს ყოველთვის აქვს მიმართულება, რომელშიც ის ხელს უშლის დენის ცვლილებას, რამაც გამოიწვია იგი.

სინათლის დისპერსია (სინათლის დაშლა) არის ფენომენი, რომელიც გამოწვეულია ნივთიერების აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსის დამოკიდებულებით სინათლის სიხშირეზე (ან ტალღის სიგრძეზე) (სიხშირის დისპერსია), ან, იგივე, სინათლის ფაზური სიჩქარის დამოკიდებულებით. ნივთიერება ტალღის სიგრძეზე (ან სიხშირეზე). ის ნიუტონმა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა დაახლოებით 1672 წელს, თუმცა თეორიულად საკმაოდ კარგად ახსნა მოგვიანებით.

სივრცითი დისპერსია არის გარემოს დიელექტრიკული მუდმივი ტენზორის დამოკიდებულება ტალღის ვექტორზე. ეს დამოკიდებულება იწვევს უამრავ ფენომენს, რომელსაც ეწოდება სივრცითი პოლარიზაციის ეფექტი.

Ერთ - ერთი ყველაზე საილუსტრაციო მაგალითებიდისპერსია - თეთრი სინათლის დაშლა პრიზმაში გავლისას (ნიუტონის ექსპერიმენტი). დისპერსიის ფენომენის არსი არის სხვადასხვა სიგრძის სინათლის სხივების გავრცელების სიჩქარის განსხვავება გამჭვირვალე ნივთიერებაში - ოპტიკურ გარემოში (მაშინ როდესაც ვაკუუმში სინათლის სიჩქარე ყოველთვის ერთნაირია, მიუხედავად ტალღის სიგრძისა და, შესაბამისად, ფერისა) . როგორც წესი, რაც უფრო მაღალია სინათლის ტალღის სიხშირე, მით უფრო მაღალია მისთვის საშუალო რეფრაქციული ინდექსი და მით უფრო დაბალია ტალღის სიჩქარე საშუალოში:

წითელ შუქს აქვს საშუალო გავრცელების მაქსიმალური სიჩქარე, ხოლო გარდატეხის ხარისხი მინიმალურია,

იისფერი სინათლისთვის, გარემოში გავრცელების სიჩქარე მინიმალურია, ხოლო გარდატეხის ხარისხი მაქსიმალური.

თეთრი სინათლის დაშლა პრიზმის მიერ სპექტრად ცნობილია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. თუმცა ამ ფენომენის გაგება ნიუტონამდე ვერავინ შეძლო.

ოპტიკაში ჩართული მეცნიერები დაინტერესდნენ ფერის ბუნების საკითხით. ყველაზე გავრცელებული რწმენა იყო, რომ თეთრი სინათლე მარტივია. მასში გარკვეული ცვლილებების შედეგად მიიღება ფერადი სხივები. ამ საკითხზე არსებობდა სხვადასხვა თეორიები, რომლებზეც არ შევჩერდებით.

თეთრი სინათლის სპექტრად დაშლის ფენომენის შესწავლისას ნიუტონი მივიდა დასკვნამდე, რომ თეთრი სინათლე რთული სინათლეა. ეს არის მარტივი ფერადი სხივების ჯამი.

ნიუტონი მუშაობდა მარტივი დაყენებით. ჩაბნელებული ოთახის ფანჯრის საკეტში პატარა ხვრელი იყო გაკეთებული. ამ ხვრელში მზის ვიწრო სხივი გადიოდა. სინათლის სხივის გზაზე მოთავსებული იყო პრიზმა, პრიზმის უკან კი ეკრანი. ეკრანზე ნიუტონმა დააკვირდა სპექტრს, ანუ მრგვალი ხვრელის წაგრძელებულ გამოსახულებას, თითქოს მრავალი ფერადი წრისგან შედგებოდა. ამ შემთხვევაში, იისფერ სხივებს ჰქონდათ ყველაზე დიდი გადახრა - სპექტრის ერთი ბოლო - და ყველაზე მცირე გადახრა - წითელი - სპექტრის მეორე ბოლო.

მაგრამ ეს ექსპერიმენტი ჯერ კიდევ არ იყო დამაჯერებელი მტკიცებულება თეთრი სინათლის სირთულისა და მარტივი სხივების არსებობის შესახებ. ეს კარგად იყო ცნობილი და აქედან შეიძლება დავასკვნათ, რომ პრიზმის გავლისას თეთრი სინათლე არ იშლება მარტივ სხივებად, არამედ იცვლება, როგორც ბევრი ფიქრობდა ნიუტონამდე.

პრობლემა No25 ბილეთზე

განსაზღვრეთ ხვეულის მაგნიტური ველის ენერგია W, რომელიც შეიცავს N = 120 ბრუნს, თუ i = 7,5 A დენის სიძლიერის დროს მაგნიტური ნაკადი უდრის Ф = 2,3 * 10^-3 Wb.

მაგნიტური ნაკადი, რომელიც გაჟღენთილია სოლენოიდის ყველა N ბრუნში, შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით Ф=B*S*N, მაგრამ პირობის მიხედვით იგი გვეძლევა (მოხვევების რაოდენობის გათვალისწინებით), შემდეგ მაგნიტურის ენერგია. კოჭის ველი

W=Ф*i/2=2.3*10^-3*7.5/2=8.6*10^-3 J

პასუხი 8.6*10^-3 ჯ

1. ბირთვის აგებულება. ატომის მოდელი. რეზერფორდის ექსპერიმენტები.

2. ტრანსფორმატორი. მოწყობილობა, მოქმედების პრინციპი, აპლიკაცია.

3. როდესაც ბატარეა, რომელიც შედგება 20 იდენტური კონდენსატორისგან 4 μF ტევადობით, თითოეული პარალელურად დაკავშირებული, დაცლილია, გამოიყოფა 10 ჯ სითბო. დაადგინეთ რა პოტენციური სხვაობით იყო დამუხტული კონდენსატორები.

პასუხები ბილეთზე No26

1) ატომის ბირთვი- ცენტრალური ნაწილიატომი, რომელშიც კონცენტრირებულია მისი მასის დიდი ნაწილი (99,9%-ზე მეტი). ბირთვი დადებითად არის დამუხტული; ბირთვის მუხტი განისაზღვრება ქიმიური ელემენტით, რომელსაც ეკუთვნის ატომი. სხვადასხვა ატომების ბირთვების ზომები რამდენიმე ფემტომეტრია, რაც 10 ათასჯერ მეტია უფრო მცირე ზომისთავად ატომი.

ბირთვული ფიზიკა სწავლობს ატომის ბირთვებს.

ატომის ბირთვი შედგება ნუკლეონებისგან - დადებითად დამუხტული პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ძლიერი ურთიერთქმედებით. პროტონს და ნეიტრონს აქვთ საკუთარი კუთხოვანი იმპულსი (სპინი), რომელიც ტოლია და დაკავშირებულია მას მაგნიტურ მომენტთან. ერთადერთი ატომი, რომელიც არ შეიცავს ნეიტრონს ბირთვში, არის მსუბუქი წყალბადი (პროტიუმი).

ატომის ბირთვი, განიხილება, როგორც ნაწილაკების კლასი გარკვეული რიცხვიპროტონებს და ნეიტრონებს ჩვეულებრივ უწოდებენ ნუკლიდებს.

ატომი არის მიკროსკოპული ზომისა და მასის ნივთიერების ნაწილაკი, ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილი, რომელიც მისი თვისებების მატარებელია.

ატომი შედგება ატომის ბირთვისა და ელექტრონებისგან. თუ ბირთვში პროტონების რაოდენობა ემთხვევა ელექტრონების რაოდენობას, მაშინ ატომი მთლიანობაში აღმოჩნდება ელექტრულად ნეიტრალური. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მას აქვს გარკვეული დადებითი ან უარყოფითი მუხტი და ეწოდება იონი. ზოგიერთ შემთხვევაში, ატომები გაგებულია მხოლოდ როგორც ელექტრულად ნეიტრალური სისტემები, რომლებშიც ბირთვის მუხტი უდრის ელექტრონების მთლიან მუხტს, რითაც მათ უპირისპირდება ელექტრულად დამუხტული იონები.

ბირთვი, რომელიც ატარებს ატომის მასის თითქმის მთელ (99,9%-ზე მეტს), შედგება დადებითად დამუხტული პროტონებისა და დაუმუხტველი ნეიტრონებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ძლიერი ძალით. ატომები კლასიფიცირდება ბირთვში პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობის მიხედვით: პროტონების რიცხვი Z შეესაბამება სერიული ნომერიატომში პერიოდული ცხრილიმენდელეევს და ადგენს მის კუთვნილებას ზოგიერთს ქიმიური ელემენტიდა ნეიტრონების რაოდენობა N - ამ ელემენტის სპეციფიკურ იზოტოპამდე. ერთადერთი ატომი, რომელიც არ შეიცავს ნეიტრონებს ბირთვში, არის მსუბუქი წყალბადი (პროტიუმი). Z რიცხვი ასევე განსაზღვრავს ატომის ბირთვის წმინდა დადებით ელექტრულ მუხტს (Ze) და ნეიტრალურ ატომში ელექტრონების რაოდენობას, რაც განსაზღვრავს მის ზომას.

ატომები სხვადასხვა სახისსხვადასხვა რაოდენობით, რომლებიც დაკავშირებულია ატომთაშორისი ბმებით, ქმნიან მოლეკულებს.

>> თვითინდუქცია. ინდუქციურობა

§ 15 თვითინდუქცია. ინდუქტანცია

თვითინდუქცია. თუ ალტერნატიული დენი მიედინება ხვეულში, მაშინ იცვლება მაგნიტური ნაკადი, რომელიც გადის კოჭში. ამიტომ, იმავე გამტარში, რომლის მეშვეობითაც ალტერნატიული დენი მიედინება, ხდება ინდუცირებული ემფ. ამ ფენომენს ე.წ თვითინდუქცია.

თვითინდუქციით, გამტარი წრე ორმაგ როლს ასრულებს: დირიჟორში ალტერნატიული დენი იწვევს მაგნიტური ნაკადის გამოჩენას მიკროსქემით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე. და რადგან მაგნიტური ნაკადი იცვლება დროთა განმავლობაში, ჩნდება ინდუცირებული ემფ. ლენცის წესით, დენის გაზრდის მომენტში მორევის ინტენსივობა ელექტრული ველიმიმართული დინების წინააღმდეგ. შესაბამისად, ამ მომენტში მორევის ველი ხელს უშლის დენის გაზრდას. პირიქით, იმ მომენტში, როდესაც დენი მცირდება, მორევის ველი მხარს უჭერს მას.

თვითინდუქციის ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს მარტივ ექსპერიმენტებში. სურათი 2.13 გვიჩვენებს ორი იდენტური ნათურის პარალელური კავშირის დიაგრამას. ერთი მათგანი დაკავშირებულია წყაროსთან R რეზისტორის მეშვეობით, ხოლო მეორე სერიულად რკინის ბირთვით აღჭურვილი ხვეული L-ით.

როდესაც გასაღები დახურულია, პირველი ნათურა თითქმის მაშინვე ანათებს, ხოლო მეორე შესამჩნევი დაგვიანებით. თვითინდუქციური ემფ ამ ნათურის წრეში დიდია და დენი მაშინვე არ აღწევს მას მაქსიმალური მნიშვნელობა(ნახ. 2.14).

თვითინდუქციური ემფ-ის გამოჩენა გახსნისას შეიძლება დაფიქსირდეს ექსპერიმენტში სქემატურად ნაჩვენები სქემით ნახაზზე 2.15. როდესაც გადამრთველი იხსნება, თვითინდუქციური ემფ ჩნდება Coil L-ში, რომელიც ინარჩუნებს საწყის დენს. შედეგად, გახსნის მომენტში გალვანომეტრში (ფერადი ისარი) მიედინება დენი, რომელიც მიმართულია საწყისი დენის საპირისპიროდ გახსნამდე (შავი ისარი). დენი, როდესაც წრე იხსნება, შეიძლება გადააჭარბოს გალვანომეტრზე გასულ დენს, როდესაც გადამრთველი დახურულია. ეს ნიშნავს, რომ თვითგამოწვეული ემფ უფრო მეტია, ვიდრე ელემენტების ბატარეის ემფ.

გაკვეთილის შინაარსი გაკვეთილის შენიშვნებიდამხმარე ჩარჩო გაკვეთილის პრეზენტაციის აჩქარების მეთოდები ინტერაქტიული ტექნოლოგიები ივარჯიშე ამოცანები და სავარჯიშოები თვითშემოწმების სემინარები, ტრენინგები, შემთხვევები, კვესტები საშინაო დავალების განხილვის კითხვები რიტორიკული კითხვები სტუდენტებისგან ილუსტრაციები აუდიო, ვიდეო კლიპები და მულტიმედიაფოტოები, ნახატები, გრაფიკა, ცხრილები, დიაგრამები, იუმორი, ანეგდოტები, ხუმრობები, კომიქსები, იგავი, გამონათქვამები, კროსვორდები, ციტატები დანამატები რეფერატებისტატიების ხრიკები ცნობისმოყვარე საწოლებისთვის სახელმძღვანელოების ძირითადი და ტერმინების დამატებითი ლექსიკონი სხვა სახელმძღვანელოების და გაკვეთილების გაუმჯობესებასახელმძღვანელოში არსებული შეცდომების გასწორებასახელმძღვანელოში ფრაგმენტის განახლება, გაკვეთილზე ინოვაციის ელემენტები, მოძველებული ცოდნის ახლით ჩანაცვლება მხოლოდ მასწავლებლებისთვის სრულყოფილი გაკვეთილებიწლის კალენდარული გეგმა გაიდლაინებისადისკუსიო პროგრამები ინტეგრირებული გაკვეთილები

როდესაც ჩამრთველი დახურულია 1-ზე ნაჩვენები წრეში, იქნება ელექტროობა, რომლის მიმართულება ნაჩვენებია ერთი ისრებით. დენის გამოჩენასთან ერთად წარმოიქმნება მაგნიტური ველი, რომლის ინდუქციური ხაზები კვეთს გამტარს და იწვევს მასში ელექტრომამოძრავებელ ძალას (EMF). როგორც ნათქვამია სტატიაში "ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი", ამ EMF-ს ეწოდება თვითინდუქციური EMF. ვინაიდან ნებისმიერი ინდუქციური ემფ, ლენცის წესის მიხედვით, მიმართულია მისი გამომწვევი მიზეზის წინააღმდეგ და ეს მიზეზი იქნება ელემენტების ბატარეის ემფ, კოჭის თვითინდუქციური ემფ მიმართული იქნება ბატარეის ემფ-ის წინააღმდეგ. თვითინდუქციური EMF-ის მიმართულება 1-ში ნაჩვენებია ორმაგი ისრებით.

ამრიგად, დენი არ არის დადგენილი წრეში დაუყოვნებლივ. მხოლოდ მაშინ, როცა მაგნიტური ნაკადი დამყარდება, გამტარის გადაკვეთა მაგნიტურ ხაზებთან შეჩერდება და თვითინდუქციური ემფ გაქრება. შემდეგ წრეში შემოვა მუდმივი დენი.

სურათი 2 გვიჩვენებს პირდაპირი დენის გრაფიკულ გამოსახულებას. ჰორიზონტალური ღერძი წარმოადგენს დროს, გასწვრივ ვერტიკალური ღერძი- მიმდინარე. ნახატიდან ჩანს, რომ თუ დროის პირველ მომენტში დენი არის 6 ა, მაშინ მესამე, მეშვიდე და ასე შემდეგ დროის მომენტებში ის ასევე ტოლი იქნება 6 ა.

სურათი 3 გვიჩვენებს, თუ როგორ ყალიბდება დენი ჩართვის შემდეგ წრეში. თვითინდუქციური ემფ, რომელიც მიმართულია ჩართვის მომენტში ელემენტების ბატარეის ემფ-ის წინააღმდეგ, ასუსტებს დენს წრედში და, შესაბამისად, დენის ჩართვის მომენტში არის ნულოვანი. შემდეგ, დროის პირველ მომენტში, დენი არის 2 ა, დროის მეორე მომენტში - 4 ა, მესამეში - 5 ა და მხოლოდ გარკვეული დროის შემდეგ წრეში დამყარდება დენი 6 ა.

ნახაზი 3. წრეში დენის გაზრდის გრაფიკი თვითინდუქციური ემფ-ის გათვალისწინებით	სურათი 4. თვითინდუქციური EMF წრედის გახსნის მომენტში მიმართულია იმავე მიმართულებით, როგორც ძაბვის წყაროს EMF.

როდესაც წრე იხსნება (სურათი 4), გაქრობის დენი, რომლის მიმართულება ნაჩვენებია ერთი ისრით, შეამცირებს მის მაგნიტურ ველს. ეს ველი, რომელიც მცირდება გარკვეული მნიშვნელობიდან ნულამდე, კვლავ გადაკვეთს დირიჟორს და გამოიწვევს მასში თვითინდუქციური ემფ.

როდესაც ინდუქციური ელექტრული წრე გამორთულია, თვითინდუქციური ელექტრული ძრავა მიმართული იქნება იმავე მიმართულებით, როგორც ძაბვის წყაროს ელექტრული წრე. თვითინდუქციური EMF-ის მიმართულება ნაჩვენებია ნახაზ 4-ზე ორმაგი ისრით. თვითინდუქციური ემფ-ის მოქმედების შედეგად წრეში დენი მაშინვე არ ქრება.

ამრიგად, თვითგამოწვეული ემფ ყოველთვის მიმართულია მისი გამომწვევი მიზეზის წინააღმდეგ. აღნიშნეს ეს თვისება, ისინი ამბობენ, რომ თვითინდუქციური EMF რეაქტიული ხასიათისაა.

გრაფიკულად, დენის ცვლილება ჩვენს წრეში, თვითინდუქციური ემფ-ის გათვალისწინებით, როდესაც ის დახურულია და როდესაც ის შემდგომ იხსნება დროის მერვე მომენტში, ნაჩვენებია სურათზე 5.

ნახაზი 5. დენის აწევისა და დაცემის გრაფიკი წრედში, თვითინდუქციური ემფ-ის გათვალისწინებით	სურათი 6. ინდუქციური დენებიროდესაც წრე იხსნება

სქემების გახსნისას შემცველი დიდი რიცხვიმობრუნებები და მასიური ფოლადის ბირთვები ან, როგორც ამბობენ, მაღალი ინდუქციურობით, თვითინდუქციური ემფ შეიძლება ბევრჯერ აღემატებოდეს ძაბვის წყაროს ემფს. შემდეგ, გახსნის მომენტში, დანასა და გადამრთველის ფიქსირებულ დამჭერს შორის ჰაერის უფსკრული გატყდება და წარმოქმნილი ელექტრული რკალი დნება გადამრთველის სპილენძის ნაწილებს და თუ გადამრთველზე არ არის გარსაცმები, მას შეუძლია. დაწვა ადამიანის ხელები (სურათი 6).

თავად წრეში, თვითინდუქციურ EMF-ს შეუძლია გაარღვიოს ხვეულების, ელექტრომაგნიტების და ა.შ. მონაცვლეობის იზოლაცია. ამის თავიდან ასაცილებლად, ზოგიერთი გადართვის მოწყობილობა უზრუნველყოფს დაცვას თვითინდუქციური EMF-ისგან სპეციალური კონტაქტის სახით, რომელიც გამორთვისას ახდენს ელექტრომაგნიტის გრაგნილის მოკლე ჩართვას.

გასათვალისწინებელია, რომ თვითინდუქციური EMF ვლინდება არა მხოლოდ წრედის ჩართვისა და გამორთვის მომენტებში, არამედ დენის ნებისმიერი ცვლილების დროს.

თვითინდუქციური ემფ-ის სიდიდე დამოკიდებულია წრეში დენის ცვლილების სიჩქარეზე. ასე, მაგალითად, თუ ერთი და იგივე წრედისთვის ერთ შემთხვევაში 1 წამში დენი წრეში შეიცვალა 50-დან 40 A-მდე (ანუ 10 A-ით), ხოლო მეორე შემთხვევაში 50-დან 20 A-მდე (ანუ 30 A ), შემდეგ მეორე შემთხვევაში წრეში სამჯერ მეტი თვითინდუქციური ემფ იქნება ინდუცირებული.

თვითინდუქციური ემფ-ის სიდიდე დამოკიდებულია თავად მიკროსქემის ინდუქციურობაზე. მაღალი ინდუქციური სქემები არის გენერატორების გრაგნილები, ელექტროძრავები, ტრანსფორმატორები და ინდუქციური ხვეულები ფოლადის ბირთვით. სწორ გამტარებს აქვთ დაბალი ინდუქციურობა. მოკლე სწორი გამტარები, ინკანდესენტური ნათურები და ელექტრო გათბობის მოწყობილობები (ღუმელები, ღუმელები) პრაქტიკულად არ აქვთ ინდუქციურობა და მათში თვითინდუქციური ემფ-ის გამოჩენა თითქმის არ შეინიშნება.

მაგნიტური ნაკადი, რომელიც შეაღწევს წრეში და იწვევს მასში თვითინდუქციური ემფ, პროპორციულია წრეში გამავალი დენისა:

F = ლ × მე ,

სად ლ- პროპორციულობის კოეფიციენტი. მას ინდუქციურობა ჰქვია. მოდით განვსაზღვროთ ინდუქციურობის განზომილება:

Ohm × sec-ს სხვაგვარად ჰენრი (Hn) უწოდებენ.

1 ჰენრი = 10 3; მილიჰენრი (mH) = 10 6 მიკროჰენრი (μH).

ინდუქციურობა, ჰენრის გარდა, იზომება სანტიმეტრებში:

1 ჰენრი = 10 9 სმ.

მაგალითად, 1 კმ სატელეგრაფო ხაზს აქვს ინდუქციურობა 0,002 H. დიდი ელექტრომაგნიტების გრაგნილების ინდუქციურობა რამდენიმე ასეულ ჰენრის აღწევს.

თუ მარყუჟის დენი იცვლება Δ-ით მე, მაშინ მაგნიტური ნაკადი შეიცვლება Δ Ф მნიშვნელობით:

Δ Ф = ლ × Δ მე .

თვითინდუქციური EMF-ის სიდიდე, რომელიც გამოჩნდება წრედში, ტოლი იქნება (თვითინდუქციური EMF-ის ფორმულა):

თუ დენი დროთა განმავლობაში ერთნაირად იცვლება, გამოხატულება იქნება მუდმივი და შეიძლება შეიცვალოს გამოსახულებით. მერე აბსოლუტური მნიშვნელობაწრედში წარმოქმნილი თვითინდუქციური ემფ შეიძლება მოიძებნოს შემდეგნაირად:

ბოლო ფორმულის საფუძველზე შეგვიძლია განვსაზღვროთ ინდუქციურობის ერთეული - ჰენრი:

დირიჟორს აქვს 1 H ინდუქციურობა, თუ დენის ერთგვაროვანი ცვლილებით 1 ა წამში, მასში ინდუქციურია თვითინდუქციური ემფ 1 ვ.

როგორც ზემოთ ვნახეთ, თვითინდუქციური ემფ ხდება პირდაპირი დენის წრეში მხოლოდ მისი ჩართვის, გამორთვის მომენტებში და როდესაც ის იცვლება. თუ წრედში დენის სიდიდე უცვლელია, მაშინ გამტარის მაგნიტური ნაკადი მუდმივია და თვითინდუქციური ემფ ვერ წარმოიქმნება (რადგან. წრედში დენის ცვლილების მომენტებში თვითინდუქციური ემფ ერევა. ცვლის მიმდინარეობას, ანუ ის უზრუნველყოფს მის მიმართ ერთგვარ წინააღმდეგობას.

ხშირად პრაქტიკაში არის შემთხვევები, როდესაც საჭიროა ხვეულის დამზადება, რომელსაც არ გააჩნია ინდუქციური მოქმედება (ელექტრული საზომი ხელსაწყოებისადმი დამატებითი წინააღმდეგობა, დანამატის რიოსტატების წინააღმდეგობა და სხვა). ამ შემთხვევაში გამოიყენება ორფილური ხვეული გრაგნილი (სურათი 7)