Dəyişən maqnit sahəsində olan keçiricidə elektromotor qüvvə necə yaranır? Burulğan elektrik sahəsi nədir, onun təbiəti və yaranma səbəbləri? Bu sahənin əsas xüsusiyyətləri hansılardır? Bugünkü dərs bütün bu və bir çox digər suallara cavab verəcəkdir.
Mövzu: Elektromaqnit induksiyası
Dərs:Vorteks elektrik sahəsi
Xatırlayaq ki, Lenz qaydası alternativ axını olan xarici maqnit sahəsində yerləşən dövrədə induksiya cərəyanının istiqamətini təyin etməyə imkan verir. Bu qaydaya əsasən elektromaqnit induksiya qanununu formalaşdırmaq mümkün olmuşdur.
Elektromaqnit induksiyası qanunu
Dövrə sahəsinə nüfuz edən maqnit axını dəyişdikdə, bu dövrədə mənfi işarə ilə alınan maqnit axınının dəyişmə sürətinə ədədi olaraq bərabər olan bir elektromotor qüvvəsi görünür.
Bu elektromotor qüvvə necə yaranır? Məlum oldu ki, alternativ maqnit sahəsində olan bir keçiricidəki EMF yeni bir obyektin meydana gəlməsi ilə əlaqələndirilir - burulğan elektrik sahəsi.
Təcrübəni nəzərdən keçirək. Bobinin maqnit sahəsini artırmaq üçün bir dəmir nüvənin daxil edildiyi bir mis məftil sarğısı var. Bobin keçiricilər vasitəsilə alternativ cərəyan mənbəyinə bağlanır. Taxta bir bazaya yerləşdirilən bir tel sarğı da var. Bu bobinə elektrik lampası qoşulmuşdur. Tel materialı izolyasiya ilə örtülmüşdür. Bobinin əsası ağacdan, yəni elektrik cərəyanını keçirməyən bir materialdan hazırlanır. Bobin çərçivəsi də ağacdan hazırlanmışdır. Beləliklə, elektrik lampasının cərəyan mənbəyinə qoşulmuş dövrə ilə təmasda olma ehtimalı aradan qaldırılır. Mənbə bağlandıqda, ampul yanır, buna görə də bobdə elektrik cərəyanı axır, yəni bu sargıda xarici qüvvələr işləyir. Kənar qüvvələrin haradan gəldiyini araşdırmaq lazımdır.
Bobin müstəvisinə nüfuz edən bir maqnit sahəsi elektrik sahəsinin görünüşünə səbəb ola bilməz, çünki maqnit sahəsi yalnız hərəkət edən yüklərə təsir göstərir. Metalların keçiriciliyinin elektron nəzəriyyəsinə görə, onların içərisində kristal qəfəs daxilində sərbəst hərəkət edə bilən elektronlar var. Ancaq xarici bir elektrik sahəsi olmadıqda bu hərəkət təsadüfi olur. Belə bir pozğunluq, maqnit sahəsinin cərəyan keçirən bir keçiriciyə ümumi təsirinin sıfır olmasına gətirib çıxarır. Bu, elektromaqnit sahəsini stasionar yüklərə də təsir edən elektrostatik sahədən fərqləndirir. Beləliklə, elektrik sahəsi hərəkət edən və sabit yüklərə təsir göstərir. Ancaq əvvəllər öyrənilən elektrik sahəsinin növü yalnız elektrik yükləri tərəfindən yaradılır. İnduksiya edilmiş cərəyan, öz növbəsində, dəyişən bir maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır.
Fərz edək ki, keçiricidəki elektronlar hansısa yeni növ elektrik sahəsinin təsiri altında nizamlı hərəkətə keçirlər. Və bu elektrik sahəsi elektrik yükləri ilə deyil, dəyişən bir maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır. Faraday və Maksvel oxşar fikrə gəldilər. Bu ideyada əsas odur ki, zamanla dəyişən maqnit sahəsi elektrik enerjisi yaradır. Sərbəst elektronları olan bir keçirici bu sahəni aşkar etməyə imkan verir. Bu elektrik sahəsi keçiricidəki elektronları hərəkətə gətirir. Elektromaqnit induksiya hadisəsi o qədər də induksiya cərəyanının görünməsindən deyil, keçiricidə elektrik yüklərini hərəkətə gətirən yeni növ elektrik sahəsinin görünüşündən ibarətdir (şək. 1).
Burulğan sahəsi statik sahədən fərqlənir. O, stasionar yüklərlə əmələ gəlmir, ona görə də bu sahənin intensivlik xətləri yüklə başlaya və bitə bilməz. Araşdırmalara görə, burulğan sahəsinin intensivliyi xətləri maqnit sahəsinin induksiya xətlərinə bənzər qapalı xətlərdir. Nəticə etibarilə, bu elektrik sahəsi burulğandır - maqnit sahəsi ilə eynidir.
İkinci xüsusiyyət bu yeni sahənin qüvvələrinin işinə aiddir. Elektrostatik sahəni öyrənərək, qapalı dövrə boyunca elektrostatik sahənin qüvvələrinin gördüyü işin sıfır olduğunu bildik. Yük bir istiqamətdə hərəkət etdikdə yerdəyişmə və təsirli qüvvə birlikdə yönəldilir və iş müsbət olduğundan, yük əks istiqamətdə hərəkət etdikdə yerdəyişmə və təsirli qüvvə əks istiqamətə yönəldilir və iş mənfi olur, ümumi iş sıfır olacaq. Burulğan sahəsi vəziyyətində, qapalı dövrə boyunca iş sıfırdan fərqli olacaq. Beləliklə, bir yük burulğan xarakterli bir elektrik sahəsinin qapalı xətti boyunca hərəkət etdikdə, müxtəlif hissələrdə iş sabit işarəni qoruyacaq, çünki trayektoriyanın müxtəlif bölmələrində qüvvə və yerdəyişmə hər birinə nisbətən eyni istiqaməti qoruyacaqdır. başqa. Bir yükü qapalı dövrə boyunca hərəkət etdirmək üçün burulğan elektrik sahəsinin qüvvələrinin işi sıfırdan fərqlidir, buna görə də burulğan elektrik sahəsi qapalı döngədə elektrik cərəyanı yarada bilər ki, bu da təcrübənin nəticələri ilə üst-üstə düşür. Onda deyə bilərik ki, burulğan sahəsindən gələn yüklərə təsir edən qüvvə ötürülən yükün hasilinə və bu sahənin gücünə bərabərdir.
Bu qüvvə işi görən xarici qüvvədir. Köçürülmüş yükün miqdarı ilə bağlı bu qüvvənin gördüyü iş induksiya edilmiş emf-dir. İntensivlik xətlərinin hər bir nöqtəsində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi vektorunun istiqaməti Lenz qaydası ilə müəyyən edilir və induksiya cərəyanının istiqaməti ilə üst-üstə düşür.
Dəyişən maqnit sahəsində yerləşən stasionar dövrədə induksiya edilmiş elektrik cərəyanı yaranır. Maqnit sahəsinin özü xarici qüvvələrin mənbəyi ola bilməz, çünki o, yalnız nizamlı şəkildə hərəkət edən elektrik yüklərinə təsir göstərə bilər. Elektrostatik sahə ola bilməz, çünki stasionar yüklər tərəfindən yaranır. Zamanla dəyişən maqnit sahəsinin elektrik sahəsi yaratdığı fərziyyəsindən sonra biz öyrəndik ki, bu dəyişən sahə burulğan xarakterlidir, yəni onun xətləri bağlıdır. Qapalı bir dövrə boyunca burulğan elektrik sahəsinin işi sıfırdan fərqlidir. Burulğan elektrik sahəsindən ötürülən yükə təsir edən qüvvə bu ötürülən yükün böyüklüyünün burulğan elektrik sahəsinin intensivliyinə vurulmasına bərabərdir. Bu qüvvə dövrədə EMF-nin yaranmasına səbəb olan xarici qüvvədir. İnduksiyanın elektromotor qüvvəsi, yəni xarici qüvvələrin işinin ötürülən yükün miqdarına nisbəti mənfi işarə ilə alınan maqnit axınının dəyişmə sürətinə bərabərdir. İntensivlik xətlərinin hər bir nöqtəsində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi vektorunun istiqaməti Lenz qaydası ilə müəyyən edilir.
- Kasyanov V.A., Fizika 11-ci sinif: Dərslik. ümumi təhsil üçün qurumlar. - 4-cü nəşr, stereotip. - M.: Bustard, 2004. - 416 s.: ill., 8 l. rəng haqqında
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.
- Tixomirova S.A., Yarovsky B.M., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.
- Elektron fizika dərsliyi ().
- Gözəl fizika ().
- Xvatit.com ().
- İldırım vurmasının qoruyucuları əridə biləcəyini və həssas elektrik cihazlarını və yarımkeçirici cihazları zədələdiyini necə izah etmək olar?
- * Halqa açıldıqda, bobində 300 V-lik öz-özünə induksiya emf yarandı, əgər onların sayı 800 və döngələrin radiusu 4 sm-dirsə, bobin döngələrində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi nə qədərdir?
Xarici qüvvələr keçiricinin sərbəst yüklərinə təsir edərsə, dövrədə elektrik cərəyanı mümkündür. Bu qüvvələrin tək müsbət yükü qapalı dövrə boyunca hərəkət etdirmək üçün gördüyü işə emf deyilir. Maqnit axını konturla məhdudlaşan səthdən dəyişdikdə, dövrədə hərəkəti induksiya edilmiş emf ilə xarakterizə olunan kənar qüvvələr görünür.
İnduksiya cərəyanının istiqamətini nəzərə alaraq, Lenz qaydasına görə:
Qapalı bir döngədə induksiya edilmiş emf, əks işarə ilə alınan döngə ilə məhdudlaşan səthdən keçən maqnit axınının dəyişmə sürətinə bərabərdir.
Niyə? - çünki induksiya cərəyanı maqnit axınının dəyişməsinə qarşı çıxır, induksiya edilmiş emf və maqnit axınının dəyişmə sürəti müxtəlif əlamətlərə malikdir.
Tək bir dövrə deyil, bir bobini nəzərdən keçirsək, burada N bobindəki növbələrin sayıdır:
burada R keçiricinin müqavimətidir.
VORTEX ELEKTRİK SAHƏSİ
Sabit bir keçiricidə elektrik cərəyanının meydana gəlməsinin səbəbi elektrik sahəsidir.
Maqnit sahəsindəki hər hansı bir dəyişiklik qapalı dövrənin olub-olmamasından asılı olmayaraq induktiv elektrik sahəsi yaradır və dirijor açıqdırsa, onun uclarında potensial fərq yaranır; Dirijor bağlıdırsa, onda bir induksiya cərəyanı müşahidə olunur.
İnduktiv elektrik sahəsi burulğandır.
Burulğan elektrik sahəsi xətlərinin istiqaməti induksiya cərəyanının istiqaməti ilə üst-üstə düşür
İnduktiv elektrik sahəsi elektrostatik sahə ilə müqayisədə tamamilə fərqli xüsusiyyətlərə malikdir.
Elektrostatik sahə- stasionar elektrik yükləri ilə yaranır, sahə xətləri açıqdır - - potensial sahə, sahənin mənbələri elektrik yükləridir, sınaq yükünü qapalı yol boyunca hərəkət etdirmək üçün sahə qüvvələrinin işi 0-dır.
İnduksiya elektrik sahəsi (vorteks elektrik sahəsi)- maqnit sahəsindəki dəyişikliklər nəticəsində yaranır, güc xətləri bağlıdır (vorteks sahəsi), sahə mənbələri müəyyən edilə bilməz, sınaq yükünü qapalı bir yol boyunca hərəkət etdirmək üçün sahə qüvvələrinin işi induksiya edilmiş emf-ə bərabərdir.
Eddy cərəyanları
Kütləvi keçiricilərdəki induksiya cərəyanlarına Fuko cərəyanları deyilir. Foucault cərəyanları çox böyük dəyərlərə çata bilər, çünki Kütləvi keçiricilərin müqaviməti aşağıdır. Buna görə transformator nüvələri izolyasiya edilmiş plitələrdən hazırlanır.
Ferritlərdə - maqnit izolyatorlarında burulğan cərəyanları praktiki olaraq yaranmır.
Burulğan cərəyanlarının istifadəsi
Metalların vakuumda qızdırılması və əridilməsi, elektrik ölçmə alətlərində amortizatorlar.
Burulğan cərəyanlarının zərərli təsiri
Bunlar transformatorların və generatorların özəklərində böyük miqdarda istilik buraxılması ilə əlaqədar enerji itkiləridir.
Elektromaqnit sahəsi - Sərin fizika
Maraqlananlar üçün
Böcəyi tələffüz edin
Arxa üstə uzanan klik böcəyini qıdıqlasanız, o, 25 santimetr yuxarı tullanır və yüksək səs eşidilir. Cəfəngiyatdır, deyə bilərsiniz.
Lakin, həqiqətən, böcək, ayaqlarının köməyi olmadan, 400 q ilkin sürətlənmə ilə təkan edir və sonra havada fırlanır və ayaqları üzərində yerə enir. 400 q - heyrətamiz!
Daha da təəccüblü odur ki, təkan zamanı yaranan güc, böcək əzələlərinin hər hansı birinin təmin edə biləcəyi gücdən yüz dəfə çoxdur. Bir böcək bu qədər böyük güc inkişaf etdirməyi necə bacarır?
O, nə qədər tez-tez heyrətamiz sıçrayışları edə bilir? Onların təkrarlanma tezliyinə məhdudiyyət nədir?
Belə çıxır...
Böcək başıaşağı uzananda bədəninin ön hissəsindəki xüsusi çıxıntı onun sıçrayış etmək üçün düzəlməsinə mane olur. Bir müddət əzələ gərginliyini toplayır, sonra kəskin şəkildə əyilərək özünü atır.
Böcək yenidən tullanmadan əvvəl, yavaş-yavaş əzələlərini yenidən "gərməlidir".
Lenz hakimiyyəti (1883)maqnit axını dəyişdikdə qapalı dövrədə həyəcanlanan induksiya cərəyanı həmişə elə istiqamətlənir ki, onun yaratdığı maqnit sahəsi induksiya cərəyanına səbəb olan maqnit axınının dəyişməsinin qarşısını alsın.
Lenzin təcrübəsi
Təcrübənin təsviri:qapalı həlqə maqnitlə itələdikdə onu itələyir və maqnit çıxarılarsa onu çəkir.
Üzüyün hərəkəti buna bağlıdır induksiya cərəyanının maqnit sahəsi.
Lenz qaydasının tətbiqi
Misal Maqnit sağa doğru hərəkət edir (dövrəyə keçir)
1. Xarici sahə xətlərinin istiqamətini təyin edinB.
2. Maqnit axınının artdığını və ya azaldığını müəyyən edin
dövrə.
3. İnduksiya maqnit sahəsinin istiqamətini təyin edinB i
Maqnit axını artarsa,B i qarşı yönəlmişdirB, bu artımı kompensasiya edir. Maqnit axını azalarsa,B i ilə eyni istiqamətdəB, bu azalmanı kompensasiya edir.
Gimlet qaydasından istifadə edərək induksiya cərəyanının istiqamətini təyin edin.
Vorteks elektrik sahəsi
Maqnit axını dəyişdikdə qapalı bir döngədə induksiya edilmiş emf-nin görünməsinin səbəbi ortaya çıxmasıburulğan elektrik sahəsi dəyişən maqnit sahəsinin olduğu kosmosun istənilən bölgəsində. – Maksvellin fərziyyəsi. Vorteks sahə xətləri bağlanıb.
Bizə məlum olan sahələrin xüsusiyyətlərini sadalayaq
1. Elektrostatik, elektrik enerjisi olan yerdə baş verir. ittihamlar. Qüvvət xətləri yüklərlə başlayır və bitir. Potensial, yəni. qapalı dövrə işi sıfırdır. gərginlik, potensial.
2. Cari sahə – maqnit, burulğan, qapalı döngə boyunca iş sıfır deyil. Cərəyan potensialın azalması istiqamətində axır. Sahə yalnız hərəkət edən yüklərə təsir edir.
3. Vorteks elektrik sahəsi. İstənilən ödənişlə işləyir. Qapalı bir döngədə iş induksiya edilmiş emf-ə bərabərdir. İnduksiya edilmiş emf Faraday qanunu ilə müəyyən edilir.
Öz-özünə induksiya. Endüktans
Öz-özünə induksiya mühüm xüsusi haldır
dəyişərkən elektromaqnit induksiya
induksiya edilmiş emf-yə səbəb olan maqnit axını,
yaradılır dövrənin özündə cərəyan.
Cərəyanın keçdiyi hər hansı bir dövrədə,
yaranır maqnit sahəsi. Bu sahənin sahə xətləri
nüfuz etmək bütün ətraf məkan, o cümlədən konturun özünün sahəsi ilə kəsişən.
Bu dövrədə cərəyanın yaratdığı maqnit axını deyilir öz maqnit axını.
Maqnit axını mütənasib olduğundan maqnit sahəsinin induksiyası, öz maqnit axını dövrədəki cərəyan gücünə mütənasibdir
Buna görə də mütənasiblik əmsalı tətbiq edə bilərik
Proporsionallıq faktoruLdövrədəki öz-özünə maqnit axını ilə ondakı cərəyanın gücü arasında dövrənin endüktansı deyilir.
Dirijorun induktivliyi ondan asılıdır keçiricinin ölçüsü, forması, mühitin maqnit xassələri.
İnduktivlik vahidi adlanır Henri
Maqnit axını Ф= BS cos. Dövrə vasitəsilə maqnit axınının dəyişməsi baş verə bilər: 1) zamanla dəyişən sahədə yerləşdirilmiş stasionar keçirici dövrə halında; 2) zaman keçdikcə dəyişə bilməyən maqnit sahəsində hərəkət edən keçirici vəziyyətində. Hər iki halda induksiya edilmiş emf-nin dəyəri elektromaqnit induksiya qanunu ilə müəyyən edilir, lakin bu emf-nin mənşəyi fərqlidir.
Əvvəlcə induksiya cərəyanının baş verməsinin ilk halını nəzərdən keçirək. Zamanla dəyişən vahid maqnit sahəsinə r radiuslu dairəvi məftil sarğısını yerləşdirək (şək. 2.8).
Maqnit sahəsinin induksiyası artsın, sonra bobin ilə məhdudlaşan səthdən keçən maqnit axını zamanla artacaq. Elektromaqnit induksiya qanununa görə, bobində induksiya cərəyanı görünəcəkdir. Maqnit sahəsinin induksiyası xətti qanuna uyğun olaraq dəyişdikdə, induksiya cərəyanı sabit olacaqdır.
Bobindəki yükləri hansı qüvvələr hərəkətə gətirir? Bobinə nüfuz edən maqnit sahəsinin özü bunu edə bilməz, çünki maqnit sahəsi yalnız hərəkət edən yüklərə təsir göstərir (elektrikdən belə fərqlənir) və içindəki elektronları olan keçirici hərəkətsizdir.
Maqnit sahəsindən əlavə həm hərəkət edən, həm də sabit olan yüklər də elektrik sahəsinin təsirinə məruz qalır. Ancaq bu günə qədər müzakirə olunan sahələr (elektrostatik və ya stasionar) elektrik yükləri tərəfindən yaradılır və induksiya cərəyanı dəyişən maqnit sahəsinin təsiri nəticəsində yaranır. Buna görə də, stasionar keçiricidəki elektronların elektrik sahəsi tərəfindən idarə olunduğunu və bu sahənin birbaşa dəyişən maqnit sahəsinin yaratdığını fərz edə bilərik. Bu sahənin yeni fundamental xassəsini yaradır: zamanla dəyişən maqnit sahəsi elektrik sahəsi yaradır. Bu nəticəyə ilk dəfə C.Maksvell gəlib.
İndi elektromaqnit induksiya fenomeni qarşımızda yeni bir işıqda görünür. Onda əsas şey maqnit sahəsi ilə elektrik sahəsinin yaranması prosesidir. Bu halda, bir keçirici dövrənin, məsələn, bir rulonun olması prosesin mahiyyətini dəyişdirmir. Sərbəst elektronların (və ya digər hissəciklərin) tədarükü olan bir dirijor bir cihaz rolunu oynayır: yalnız ortaya çıxan elektrik sahəsini aşkar etməyə imkan verir.
Sahə keçiricidə elektronları hərəkətə gətirir və bununla da özünü göstərir. Stasionar keçiricidə elektromaqnit induksiya hadisəsinin mahiyyəti induksiya cərəyanının görünüşü deyil, elektrik yüklərini hərəkətə gətirən elektrik sahəsinin görünüşüdür.
Maqnit sahəsi dəyişdikdə yaranan elektrik sahəsi elektrostatikdən tamamilə fərqli bir təbiətə malikdir.
Elektrik yükləri ilə bilavasitə əlaqəsi yoxdur və onun gərginlik xətləri onlarda başlayıb bitə bilməz. Onlar ümumiyyətlə heç bir yerdə başlamır və ya bitmir, lakin maqnit sahəsinin induksiya xətlərinə bənzər qapalı xətlərdir. Bu adlanır burulğan elektrik sahəsi(Şəkil 2.9).
Maqnit induksiyası nə qədər tez dəyişərsə, elektrik sahəsinin gücü bir o qədər çox olar. Lenz qaydasına görə, artan maqnit induksiyası ilə elektrik sahəsinin intensivliyi vektorunun istiqaməti vektorun istiqaməti ilə sol vida əmələ gətirir. Bu o deməkdir ki, sol yivli vint elektrik sahəsinin gücü xətləri istiqamətində fırlandıqda vintin translyasiya hərəkəti maqnit induksiya vektorunun istiqaməti ilə üst-üstə düşür. Əksinə, maqnit induksiyası azaldıqda, intensivlik vektorunun istiqaməti vektorun istiqaməti ilə sağ vida əmələ gətirir.
Gərginlik xətlərinin istiqaməti induksiya cərəyanının istiqaməti ilə üst-üstə düşür. Burulğan elektrik sahəsindən q yükünə təsir edən qüvvə (xarici qüvvə) hələ də = q-a bərabərdir. Lakin stasionar elektrik sahəsinin vəziyyətindən fərqli olaraq, q yükünü qapalı yol boyunca hərəkət etdirərkən burulğan sahəsinin işi sıfır deyil. Həqiqətən, bir yük elektrik sahəsinin güclü bir qapalı xətti boyunca hərəkət etdikdə, yolun bütün bölmələrində iş eyni işarəyə malikdir, çünki qüvvə və hərəkət istiqamətdə üst-üstə düşür. Tək müsbət yükü qapalı stasionar keçirici boyunca hərəkət etdirərkən burulğan elektrik sahəsinin işi ədədi olaraq bu keçiricidə induksiya edilmiş emf-ə bərabərdir.
Kütləvi keçiricilərdə induksiya cərəyanları.İnduksiya cərəyanları, müqavimətinin aşağı olması səbəbindən kütləvi keçiricilərdə xüsusilə böyük ədədi dəyərə çatır.
Onları tədqiq edən fransız fizikinin adı ilə Fuko cərəyanları adlandırılan belə cərəyanlar keçiriciləri qızdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Gündəlik həyatda istifadə olunan mikrodalğalı sobalar kimi induksiya sobalarının dizaynı bu prinsipə əsaslanır. Bu prinsip metalların əridilməsi üçün də istifadə olunur. Bundan əlavə, elektromaqnit induksiya fenomeni hava limanının terminal binalarının, teatrların və s.-nin girişlərində quraşdırılmış metal detektorlarda istifadə olunur.
Bununla belə, bir çox cihazlarda Fuko cərəyanlarının meydana gəlməsi istilik əmələ gəlməsi səbəbindən faydasız və hətta arzuolunmaz enerji itkilərinə səbəb olur. Buna görə də transformatorların, elektrik mühərriklərinin, generatorların və s.-nin dəmir özəyi bərk hala gətirilmir, bir-birindən təcrid olunmuş ayrı-ayrı lövhələrdən ibarətdir. Plitələrin səthləri burulğan elektrik sahəsinin gücü vektorunun istiqamətinə perpendikulyar olmalıdır. Plitələrin elektrik cərəyanına qarşı müqaviməti maksimum, istilik istehsalı isə minimal olacaqdır.
Ferritlərin tətbiqi. Elektron avadanlıq çox yüksək tezliklərdə (saniyədə milyonlarla vibrasiya) bölgədə işləyir. Burada ayrı-ayrı plitələrdən rulon nüvələrinin istifadəsi artıq istənilən effekti vermir, çünki hər bir boşqabda böyük Foucault cərəyanları yaranır.
Maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsi zamanı ferritlərdə burulğan cərəyanları yaranmır. Nəticədə onlarda istilik əmələ gəlməsi ilə bağlı enerji itkiləri minimuma endirilir. Buna görə də, ferritlərdən yüksək tezlikli transformatorların nüvələri, tranzistorların maqnit antenaları və s. Qarışıq sıxılır və əhəmiyyətli istilik müalicəsinə məruz qalır.
Adi bir ferromaqnitdə maqnit sahəsində sürətli dəyişiklik ilə induksiya cərəyanları yaranır, maqnit sahəsi Lenz qaydasına uyğun olaraq bobin nüvəsindəki maqnit axınının dəyişməsinin qarşısını alır. Buna görə maqnit induksiya axını faktiki olaraq dəyişməz qalır və nüvə yenidən maqnitləşmir. Ferritlərdə burulğan cərəyanları çox kiçikdir, buna görə də onları tez bir zamanda yenidən maqnitləşdirmək olar.
Potensial Kulon elektrik sahəsi ilə yanaşı, burulğan elektrik sahəsi də mövcuddur. Bu sahənin intensivlik xətləri bağlıdır. Burulğan sahəsi dəyişən maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır.
Dəyişən maqnit sahəsində olan keçiricidə elektromotor qüvvə necə yaranır? Burulğan elektrik sahəsi nədir, onun təbiəti və yaranma səbəbləri? Bu sahənin əsas xüsusiyyətləri hansılardır? Bugünkü dərs bütün bu və bir çox digər suallara cavab verəcəkdir.
Mövzu: Elektromaqnit induksiyası
Dərs:Vorteks elektrik sahəsi
Xatırlayaq ki, Lenz qaydası alternativ axını olan xarici maqnit sahəsində yerləşən dövrədə induksiya cərəyanının istiqamətini təyin etməyə imkan verir. Bu qaydaya əsasən elektromaqnit induksiya qanununu formalaşdırmaq mümkün olmuşdur.
Elektromaqnit induksiyası qanunu
Dövrə sahəsinə nüfuz edən maqnit axını dəyişdikdə, bu dövrədə mənfi işarə ilə alınan maqnit axınının dəyişmə sürətinə ədədi olaraq bərabər olan bir elektromotor qüvvəsi görünür.
Bu elektromotor qüvvə necə yaranır? Məlum oldu ki, alternativ maqnit sahəsində olan bir keçiricidəki EMF yeni bir obyektin meydana gəlməsi ilə əlaqələndirilir - burulğan elektrik sahəsi.
Təcrübəni nəzərdən keçirək. Bobinin maqnit sahəsini artırmaq üçün bir dəmir nüvənin daxil edildiyi bir mis məftil sarğısı var. Bobin keçiricilər vasitəsilə alternativ cərəyan mənbəyinə bağlanır. Taxta bir bazaya yerləşdirilən bir tel sarğı da var. Bu bobinə elektrik lampası qoşulmuşdur. Tel materialı izolyasiya ilə örtülmüşdür. Bobinin əsası ağacdan, yəni elektrik cərəyanını keçirməyən bir materialdan hazırlanır. Bobin çərçivəsi də ağacdan hazırlanmışdır. Beləliklə, elektrik lampasının cərəyan mənbəyinə qoşulmuş dövrə ilə təmasda olma ehtimalı aradan qaldırılır. Mənbə bağlandıqda, ampul yanır, buna görə də bobdə elektrik cərəyanı axır, yəni bu sargıda xarici qüvvələr işləyir. Kənar qüvvələrin haradan gəldiyini araşdırmaq lazımdır.
Bobin müstəvisinə nüfuz edən bir maqnit sahəsi elektrik sahəsinin görünüşünə səbəb ola bilməz, çünki maqnit sahəsi yalnız hərəkət edən yüklərə təsir göstərir. Metalların keçiriciliyinin elektron nəzəriyyəsinə görə, onların içərisində kristal qəfəs daxilində sərbəst hərəkət edə bilən elektronlar var. Ancaq xarici bir elektrik sahəsi olmadıqda bu hərəkət təsadüfi olur. Belə bir pozğunluq, maqnit sahəsinin cərəyan keçirən bir keçiriciyə ümumi təsirinin sıfır olmasına gətirib çıxarır. Bu, elektromaqnit sahəsini stasionar yüklərə də təsir edən elektrostatik sahədən fərqləndirir. Beləliklə, elektrik sahəsi hərəkət edən və sabit yüklərə təsir göstərir. Ancaq əvvəllər öyrənilən elektrik sahəsinin növü yalnız elektrik yükləri tərəfindən yaradılır. İnduksiya edilmiş cərəyan, öz növbəsində, dəyişən bir maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır.
Fərz edək ki, keçiricidəki elektronlar hansısa yeni növ elektrik sahəsinin təsiri altında nizamlı hərəkətə keçirlər. Və bu elektrik sahəsi elektrik yükləri ilə deyil, dəyişən bir maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır. Faraday və Maksvel oxşar fikrə gəldilər. Bu ideyada əsas odur ki, zamanla dəyişən maqnit sahəsi elektrik enerjisi yaradır. Sərbəst elektronları olan bir keçirici bu sahəni aşkar etməyə imkan verir. Bu elektrik sahəsi keçiricidəki elektronları hərəkətə gətirir. Elektromaqnit induksiya hadisəsi o qədər də induksiya cərəyanının görünməsindən deyil, keçiricidə elektrik yüklərini hərəkətə gətirən yeni növ elektrik sahəsinin görünüşündən ibarətdir (şək. 1).
Burulğan sahəsi statik sahədən fərqlənir. O, stasionar yüklərlə əmələ gəlmir, ona görə də bu sahənin intensivlik xətləri yüklə başlaya və bitə bilməz. Araşdırmalara görə, burulğan sahəsinin intensivliyi xətləri maqnit sahəsinin induksiya xətlərinə bənzər qapalı xətlərdir. Nəticə etibarilə, bu elektrik sahəsi burulğandır - maqnit sahəsi ilə eynidir.
İkinci xüsusiyyət bu yeni sahənin qüvvələrinin işinə aiddir. Elektrostatik sahəni öyrənərək, qapalı dövrə boyunca elektrostatik sahənin qüvvələrinin gördüyü işin sıfır olduğunu bildik. Yük bir istiqamətdə hərəkət etdikdə yerdəyişmə və təsirli qüvvə birlikdə yönəldilir və iş müsbət olduğundan, yük əks istiqamətdə hərəkət etdikdə yerdəyişmə və təsirli qüvvə əks istiqamətə yönəldilir və iş mənfi olur, ümumi iş sıfır olacaq. Burulğan sahəsi vəziyyətində, qapalı dövrə boyunca iş sıfırdan fərqli olacaq. Beləliklə, bir yük burulğan xarakterli bir elektrik sahəsinin qapalı xətti boyunca hərəkət etdikdə, müxtəlif hissələrdə iş sabit işarəni qoruyacaq, çünki trayektoriyanın müxtəlif bölmələrində qüvvə və yerdəyişmə hər birinə nisbətən eyni istiqaməti qoruyacaqdır. başqa. Bir yükü qapalı dövrə boyunca hərəkət etdirmək üçün burulğan elektrik sahəsinin qüvvələrinin işi sıfırdan fərqlidir, buna görə də burulğan elektrik sahəsi qapalı döngədə elektrik cərəyanı yarada bilər ki, bu da təcrübənin nəticələri ilə üst-üstə düşür. Onda deyə bilərik ki, burulğan sahəsindən gələn yüklərə təsir edən qüvvə ötürülən yükün hasilinə və bu sahənin gücünə bərabərdir.
Bu qüvvə işi görən xarici qüvvədir. Köçürülmüş yükün miqdarı ilə bağlı bu qüvvənin gördüyü iş induksiya edilmiş emf-dir. İntensivlik xətlərinin hər bir nöqtəsində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi vektorunun istiqaməti Lenz qaydası ilə müəyyən edilir və induksiya cərəyanının istiqaməti ilə üst-üstə düşür.
Dəyişən maqnit sahəsində yerləşən stasionar dövrədə induksiya edilmiş elektrik cərəyanı yaranır. Maqnit sahəsinin özü xarici qüvvələrin mənbəyi ola bilməz, çünki o, yalnız nizamlı şəkildə hərəkət edən elektrik yüklərinə təsir göstərə bilər. Elektrostatik sahə ola bilməz, çünki stasionar yüklər tərəfindən yaranır. Zamanla dəyişən maqnit sahəsinin elektrik sahəsi yaratdığı fərziyyəsindən sonra biz öyrəndik ki, bu dəyişən sahə burulğan xarakterlidir, yəni onun xətləri bağlıdır. Qapalı bir dövrə boyunca burulğan elektrik sahəsinin işi sıfırdan fərqlidir. Burulğan elektrik sahəsindən ötürülən yükə təsir edən qüvvə bu ötürülən yükün böyüklüyünün burulğan elektrik sahəsinin intensivliyinə vurulmasına bərabərdir. Bu qüvvə dövrədə EMF-nin yaranmasına səbəb olan xarici qüvvədir. İnduksiyanın elektromotor qüvvəsi, yəni xarici qüvvələrin işinin ötürülən yükün miqdarına nisbəti mənfi işarə ilə alınan maqnit axınının dəyişmə sürətinə bərabərdir. İntensivlik xətlərinin hər bir nöqtəsində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi vektorunun istiqaməti Lenz qaydası ilə müəyyən edilir.
- Kasyanov V.A., Fizika 11-ci sinif: Dərslik. ümumi təhsil üçün qurumlar. - 4-cü nəşr, stereotip. - M.: Bustard, 2004. - 416 s.: ill., 8 l. rəng haqqında
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.
- Tixomirova S.A., Yarovsky B.M., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.
- Elektron fizika dərsliyi ().
- Gözəl fizika ().
- Xvatit.com ().
- İldırım vurmasının qoruyucuları əridə biləcəyini və həssas elektrik cihazlarını və yarımkeçirici cihazları zədələdiyini necə izah etmək olar?
- * Halqa açıldıqda, bobində 300 V-lik öz-özünə induksiya emf yarandı, əgər onların sayı 800 və döngələrin radiusu 4 sm-dirsə, bobin döngələrində burulğan elektrik sahəsinin intensivliyi nə qədərdir?
