Si lind forca elektromotore në një përcjellës që është në një fushë magnetike të alternuar? Çfarë është një fushë elektrike vorbull, natyra e saj dhe shkaqet e shfaqjes së saj? Cilat janë veçoritë kryesore të kësaj fushe? Mësimi i sotëm do t'u përgjigjet të gjitha këtyre dhe shumë pyetjeve të tjera.
Tema: Induksioni elektromagnetik
Mësimi:Fusha elektrike e vorbullës
Le të kujtojmë se rregulli i Lenz-it na lejon të përcaktojmë drejtimin e rrymës së induktuar në një qark të vendosur në një fushë magnetike të jashtme me një fluks të alternuar. Bazuar në këtë rregull, ishte e mundur të formulohej ligji i induksionit elektromagnetik.
Ligji i induksionit elektromagnetik
Kur fluksi magnetik që depërton në zonën e qarkut ndryshon, në këtë qark shfaqet një forcë elektromotore, numerikisht e barabartë me shkallën e ndryshimit të fluksit magnetik, marrë me shenjën minus.
Si lind kjo forcë elektromotore? Rezulton se EMF në një përcjellës që është në një fushë magnetike alternative shoqërohet me shfaqjen e një objekti të ri - fushë elektrike vorbull.
Le të shqyrtojmë përvojën. Ekziston një spirale me tela bakri në të cilën futet një bërthamë hekuri për të rritur fushën magnetike të spirales. Spiralja është e lidhur përmes përçuesve me një burim të rrymës alternative. Ekziston edhe një spirale teli të vendosur mbi një bazë druri. Një llambë elektrike është e lidhur me këtë spirale. Materiali i telit është i mbuluar me izolim. Baza e spirales është prej druri, d.m.th., një material që nuk përcjell rrymë elektrike. Korniza e spirales është gjithashtu prej druri. Kështu, eliminohet çdo mundësi e kontaktit të llambës me qarkun e lidhur me burimin aktual. Kur burimi është i mbyllur, llamba ndizet, prandaj, një rrymë elektrike rrjedh në spirale, që do të thotë se forcat e jashtme punojnë në këtë spirale. Është e nevojshme të zbulohet se nga vijnë forcat e jashtme.
Një fushë magnetike që depërton në rrafshin e një spirale nuk mund të shkaktojë shfaqjen e një fushe elektrike, pasi fusha magnetike vepron vetëm në ngarkesat lëvizëse. Sipas teorisë elektronike të përçueshmërisë së metaleve, brenda tyre ka elektrone që mund të lëvizin lirshëm brenda rrjetës kristalore. Megjithatë, kjo lëvizje në mungesë të një fushe elektrike të jashtme është e rastësishme. Një çrregullim i tillë çon në faktin se efekti i përgjithshëm i fushës magnetike në një përcjellës që mbart rrymë është zero. Kjo e dallon fushën elektromagnetike nga fusha elektrostatike, e cila gjithashtu vepron në ngarkesat e palëvizshme. Kështu, fusha elektrike vepron në ngarkesa lëvizëse dhe të palëvizshme. Sidoqoftë, lloji i fushës elektrike që u studiua më herët krijohet vetëm nga ngarkesat elektrike. Rryma e induktuar, nga ana tjetër, krijohet nga një fushë magnetike alternative.
Supozoni se elektronet në një përcjellës vendosen në lëvizje të renditur nën ndikimin e një lloji të ri të fushës elektrike. Dhe kjo fushë elektrike nuk krijohet nga ngarkesat elektrike, por nga një fushë magnetike e alternuar. Faraday dhe Maxwell erdhën në një ide të ngjashme. Gjëja kryesore në këtë ide është se një fushë magnetike që ndryshon në kohë gjeneron një fushë elektrike. Një përcjellës me elektrone të lira në të bën të mundur zbulimin e kësaj fushe. Kjo fushë elektrike vë në lëvizje elektronet në përcjellës. Fenomeni i induksionit elektromagnetik konsiston jo aq në shfaqjen e një rryme induksioni, por në shfaqjen e një lloji të ri të fushës elektrike që vë në lëvizje ngarkesat elektrike në një përcjellës (Fig. 1).
Fusha e vorbullës ndryshon nga ajo statike. Nuk gjenerohet nga ngarkesa të palëvizshme, prandaj, linjat e intensitetit të kësaj fushe nuk mund të fillojnë dhe të përfundojnë në ngarkesë. Sipas hulumtimit, linjat e intensitetit të fushës së vorbullës janë linja të mbyllura të ngjashme me linjat e induksionit të fushës magnetike. Rrjedhimisht, kjo fushë elektrike është një vorbull - njësoj si një fushë magnetike.
Vetia e dytë ka të bëjë me punën e forcave të kësaj fushe të re. Duke studiuar fushën elektrostatike, zbuluam se puna e bërë nga forcat e fushës elektrostatike përgjatë një laku të mbyllur është zero. Meqenëse kur ngarkesa lëviz në një drejtim, zhvendosja dhe forca efektive drejtohen bashkë dhe puna është pozitive, atëherë kur ngarkesa lëviz në drejtim të kundërt, zhvendosja dhe forca efektive janë të drejtuara në të kundërt dhe puna është negative, totali i punës do të jetë zero. Në rastin e një fushe vorbulle, puna përgjatë një laku të mbyllur do të jetë e ndryshme nga zero. Pra, kur një ngarkesë lëviz përgjatë një linje të mbyllur të një fushe elektrike që ka një karakter vorbull, puna në seksione të ndryshme do të mbajë një shenjë konstante, pasi forca dhe zhvendosja në seksione të ndryshme të trajektores do të ruajnë të njëjtin drejtim në lidhje me secilën. tjera. Puna e forcave të fushës elektrike të vorbullës për të lëvizur një ngarkesë përgjatë një laku të mbyllur është jo zero, prandaj, fusha elektrike e vorbullës mund të gjenerojë një rrymë elektrike në një lak të mbyllur, e cila përkon me rezultatet e eksperimentit. Atëherë mund të themi se forca që vepron në ngarkesat nga fusha e vorbullës është e barabartë me produktin e ngarkesës së transferuar dhe forcën e kësaj fushe.
Kjo forcë është forca e jashtme që kryen punën. Puna e bërë nga kjo forcë, e lidhur me sasinë e ngarkesës së transferuar, është emf i induktuar. Drejtimi i vektorit të intensitetit të fushës elektrike të vorbullës në secilën pikë të vijave të intensitetit përcaktohet nga rregulli i Lenz-it dhe përkon me drejtimin e rrymës së induksionit.
Në një qark të palëvizshëm të vendosur në një fushë magnetike alternative, lind një rrymë elektrike e induktuar. Fusha magnetike në vetvete nuk mund të jetë një burim i forcave të jashtme, pasi ajo mund të veprojë vetëm mbi ngarkesat elektrike që lëvizin rregullisht. Nuk mund të ketë një fushë elektrostatike, pasi ajo krijohet nga ngarkesa të palëvizshme. Pas supozimit se një fushë magnetike e ndryshueshme në kohë gjeneron një fushë elektrike, mësuam se kjo fushë alternative është e një natyre vorbullash, pra linjat e saj janë të mbyllura. Puna e fushës elektrike të vorbullës përgjatë një laku të mbyllur është e ndryshme nga zero. Forca që vepron në ngarkesën e transferuar nga fusha elektrike e vorbullës është e barabartë me madhësinë e kësaj ngarkese të transferuar të shumëzuar me intensitetin e fushës elektrike të vorbullës. Kjo forcë është forca e jashtme që çon në shfaqjen e EMF në qark. Forca elektromotore e induksionit, d.m.th., raporti i punës së forcave të jashtme me sasinë e ngarkesës së transferuar, është e barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik të marrë me shenjën minus. Drejtimi i vektorit të intensitetit të fushës elektrike të vorbullës në secilën pikë të vijave të intensitetit përcaktohet nga rregulli i Lenz-it.
- Kasyanov V.A., Klasa e 11-të e fizikës: Libër mësuesi. për arsimin e përgjithshëm institucionet. - Botimi i 4-të, stereotip. - M.: Bustard, 2004. - 416 f.: ill., 8 l. ngjyra në
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizikë 11. - M.: Mnemosyne.
- Tikhomirova S.A., Yarovsky B.M., Fizikë 11. - M.: Mnemosyne.
- Libër shkollor i fizikës elektronike ().
- Fizika e lezetshme ().
- Xvatit.com ().
- Si të shpjegohet fakti që një goditje rrufeje mund të shkrijë siguresat dhe të dëmtojë pajisjet elektrike të ndjeshme dhe pajisjet gjysmëpërçuese?
- * Kur u hap unaza, në bobina u ngrit një emf vetë-induksioni prej 300 V Sa është intensiteti i fushës elektrike të vorbullës në kthesat e spirales, nëse numri i tyre është 800 dhe rrezja e kthesave është 4 cm?
Rryma elektrike në një qark është e mundur nëse forcat e jashtme veprojnë në ngarkesat e lira të përcjellësit. Puna e bërë nga këto forca për të lëvizur një ngarkesë të vetme pozitive përgjatë një laku të mbyllur quhet emf. Kur fluksi magnetik ndryshon përmes sipërfaqes së kufizuar nga kontura, në qark shfaqen forca të jashtme, veprimi i të cilave karakterizohet nga emf i induktuar.
Duke marrë parasysh drejtimin e rrymës së induksionit, sipas rregullit të Lenz:
Emf i induktuar në një lak të mbyllur është i barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga laku, marrë me shenjën e kundërt.
Pse? - sepse rryma e induktuar kundërvepron me ndryshimin e fluksit magnetik, emf i induktuar dhe shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik kanë shenja të ndryshme.
Nëse marrim parasysh jo një qark të vetëm, por një spirale, ku N është numri i rrotullimeve në spirale:
ku R është rezistenca e përcjellësit.
FUSHA ELEKTRIKE VORTEX
Arsyeja e shfaqjes së rrymës elektrike në një përcjellës të palëvizshëm është fusha elektrike.
Çdo ndryshim në fushën magnetike gjeneron një fushë elektrike induktive, pavarësisht nga prania ose mungesa e një qarku të mbyllur, dhe nëse përcjellësi është i hapur, atëherë një ndryshim potencial lind në skajet e tij; Nëse përcjellësi është i mbyllur, atëherë në të vërehet një rrymë e induktuar.
Fusha elektrike induktive është vorbull.
Drejtimi i linjave të fushës elektrike të vorbullës përkon me drejtimin e rrymës së induksionit
Një fushë elektrike induktive ka veti krejtësisht të ndryshme në krahasim me një fushë elektrostatike.
Fusha elektrostatike- krijohet nga ngarkesat elektrike të palëvizshme, linjat e fushës janë të hapura - - fusha potenciale, burimet e fushës janë ngarkesa elektrike, puna e forcave të fushës për të lëvizur ngarkesën e provës përgjatë një rruge të mbyllur është 0
Fusha elektrike e induksionit (fusha elektrike e vorbullës)- shkaktuar nga ndryshimet në fushën magnetike, linjat e forcës janë të mbyllura (fusha e vorbullës), burimet e fushës nuk mund të specifikohen, puna e forcave të fushës për të lëvizur ngarkesën e provës përgjatë një rruge të mbyllur është e barabartë me emf-në e induktuar.
Rryma vorbullore
Rrymat e induksionit në përçuesit masivë quhen rryma Foucault. Rrymat e Fukosë mund të arrijnë vlera shumë të mëdha, sepse Rezistenca e përçuesve masivë është e ulët. Prandaj, bërthamat e transformatorit janë bërë nga pllaka të izoluara.
Në ferritet - izoluesit magnetikë, rrymat vorbull praktikisht nuk lindin.
Përdorimi i rrymave vorbull
Ngrohja dhe shkrirja e metaleve në vakum, dampers në instrumentet matëse elektrike.
Efektet e dëmshme të rrymave vorbull
Këto janë humbje të energjisë në bërthamat e transformatorëve dhe gjeneratorëve për shkak të lëshimit të sasive të mëdha të nxehtësisë.
Fusha elektromagnetike - Fizika e ftohtë
Për kuriozët
Klikoni salto me brumbull
Nëse gudulisni një brumbulli të shtrirë në shpinë, ai kërcen lart 25 centimetra dhe dëgjohet një klikim i fortë. Pa kuptim, mund të thuash.
Por, në të vërtetë, insekti, pa ndihmën e këmbëve, bën një shtytje me një nxitim fillestar prej 400 g, dhe më pas kthehet në ajër dhe ulet në këmbët e tij. 400 g - e mrekullueshme!
Edhe më befasuese është se fuqia e zhvilluar gjatë shtytjes është njëqind herë më e madhe se fuqia që mund të japë çdo muskul i insektit. Si arrin një insekt të zhvillojë një fuqi kaq të madhe?
Sa shpesh është në gjendje të bëjë kërcimet e tij të mahnitshme? Cili është kufizimi i shpeshtësisë së përsëritjes së tyre?
Rezulton...
Kur insekti është i shtrirë me kokë poshtë, një zgjatje e veçantë në pjesën e përparme të trupit e pengon atë të drejtohet për të bërë një kërcim. Për ca kohë ai grumbullon tensionin e muskujve, pastaj, duke u përkulur ashpër, hidhet lart.
Para se defekti të kërcejë përsëri, ai duhet të "tensionojë" përsëri ngadalë muskujt e tij.
Rregulli i Lenz-it (1883)rryma e induksionit e ngacmuar në një lak të mbyllur kur ndryshon fluksi magnetik drejtohet gjithmonë në atë mënyrë që fusha magnetike që krijon parandalon ndryshimin e fluksit magnetik duke shkaktuar rrymën e induktuar.
Përvoja e Lenz-it
Përshkrimi i përvojës:një unazë e mbyllur zmbrapset nga një magnet nëse shtyhet në unazë dhe tërhiqet nëse magneti tërhiqet.
Lëvizja e unazës është për shkak të fusha magnetike e rrymës së induksionit.
Zbatimi i rregullit të Lenz-it
Shembull Magneti lëviz në të djathtë (lëviz në qark)
1. Përcaktoni drejtimin e linjave të fushës së jashtmeB.
2. Përcaktoni nëse fluksi magnetik rritet apo zvogëlohet përmes
qarku.
3. Përcaktoni drejtimin e fushës magnetike të induksionitB i
Nëse fluksi magnetik rritet,B i drejtuar kundërB, duke kompensuar këtë rritje. Nëse fluksi magnetik zvogëlohet,B i të njëjtin drejtim siB, duke kompensuar këtë rënie.
Duke përdorur rregullin gimlet, përcaktoni drejtimin e rrymës së induksionit.
Fusha elektrike e vorbullës
Arsyeja e shfaqjes së emf të induktuar në një lak të mbyllur kur ndryshon fluksi magnetik është shfaqjenfushë elektrike vorbull në çdo rajon të hapësirës ku ka një fushë magnetike të alternuar. – Hipoteza e Maxwell-it. Linjat e fushës së vorbullës mbyllur.
Le të rendisim vetitë e fushave të njohura për ne
1. Elektrostatike, ndodh kudo ku ka energji elektrike. akuzat. Linjat e forcës fillojnë dhe mbarojnë me akuza. Potenciali, d.m.th. puna me unazë të mbyllur është zero. tension, potencial.
2. Fusha aktuale – magnetike, vorbull, puna përgjatë një laku të mbyllur nuk është zero. Rryma rrjedh në drejtim të zvogëlimit të potencialit. Fusha vepron vetëm në ngarkesa lëvizëse.
3. Fusha elektrike vorbull. Punon me çdo tarifë. Puna në një lak të mbyllur është e barabartë me emf-në e induktuar. Emf i induktuar përcaktohet nga ligji i Faradeit.
Vetë-induksioni. Induktiviteti
Vetë-induksioni është një rast i rëndësishëm i veçantë
induksioni elektromagnetik gjatë ndryshimit
fluksi magnetik që shkakton emf të induktuar,
është krijuar rrymë në vetë qarkun.
Në çdo qark nëpër të cilin rrjedh rryma,
lind fushë magnetike. Linjat e terrenit të kësaj fushe
përshkojnë të gjithë hapësirën përreth, duke përfshirë kryqëzimin e zonës së vetë konturit.
Fluksi magnetik që shkaktohet nga rryma në këtë qark quhet fluksi i vet magnetik.
Meqenëse fluksi magnetik është proporcional induksioni i fushës magnetike, fluksi i vet magnetik është proporcional me fuqinë aktuale në qark
Prandaj, ne mund të prezantojmë një koeficient proporcionaliteti
Faktori i proporcionalitetitLndërmjet fluksit vetëmagnetik në qark dhe fuqisë së rrymës në të quhet induktiviteti i qarkut.
Induktiviteti i përcjellësit varet nga madhësia, forma e përcjellësit, vetitë magnetike të mediumit.
Njësia e induktivitetit quhet Henri
Fluksi magnetik Ф= BS cos. Një ndryshim në fluksin magnetik nëpër qark mund të ndodhë: 1) në rastin e një qarku përcjellës të palëvizshëm të vendosur në një fushë që ndryshon nga koha; 2) në rastin e një përcjellësi që lëviz në një fushë magnetike, e cila mund të mos ndryshojë me kalimin e kohës. Vlera e emf-së së induktuar në të dyja rastet përcaktohet nga ligji i induksionit elektromagnetik, por origjina e këtij emf është e ndryshme.
Le të shqyrtojmë së pari rastin e parë të shfaqjes së një rryme induksioni. Le të vendosim një spirale teli rrethor me rreze r në një fushë magnetike uniforme që ndryshon nga koha (Fig. 2.8).
Lëreni induksionin e fushës magnetike të rritet, atëherë fluksi magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga spiralja do të rritet me kalimin e kohës. Sipas ligjit të induksionit elektromagnetik, një rrymë e induktuar do të shfaqet në spirale. Kur induksioni i fushës magnetike ndryshon sipas një ligji linear, rryma e induksionit do të jetë konstante.
Cilat forca i bëjnë ngarkesat në spirale të lëvizin? Vetë fusha magnetike, duke depërtuar në spiralen, nuk mund ta bëjë këtë, pasi fusha magnetike vepron ekskluzivisht në ngarkesa lëvizëse (kështu ndryshon nga ajo elektrike), dhe përçuesi me elektronet në të është i palëvizshëm.
Përveç fushës magnetike, ngarkesat, të lëvizshme dhe të palëvizshme, ndikohen gjithashtu nga një fushë elektrike. Por ato fusha që janë diskutuar deri më tani (elektrostatike ose stacionare) krijohen nga ngarkesat elektrike, dhe rryma e induktuar shfaqet si rezultat i veprimit të një fushe magnetike në ndryshim. Prandaj, mund të supozojmë se elektronet në një përcjellës të palëvizshëm drejtohen nga një fushë elektrike, dhe kjo fushë gjenerohet drejtpërdrejt nga një fushë magnetike në ndryshim. Kjo krijon një veti të re themelore të fushës: duke ndryshuar me kalimin e kohës, fusha magnetike gjeneron një fushë elektrike. Ky përfundim u arrit për herë të parë nga J. Maxwell.
Tani dukuria e induksionit elektromagnetik shfaqet para nesh në një dritë të re. Gjëja kryesore në të është procesi i gjenerimit të një fushe elektrike nga një fushë magnetike. Në këtë rast, prania e një qarku përcjellës, për shembull, një spirale, nuk e ndryshon thelbin e procesit. Një përcjellës me një furnizim të elektroneve të lira (ose grimcave të tjera) luan rolin e një pajisjeje: ai vetëm lejon dikë që të zbulojë fushën elektrike që shfaqet.
Fusha i vë elektronet në lëvizje në përcjellës dhe në këtë mënyrë zbulohet. Thelbi i fenomenit të induksionit elektromagnetik në një përcjellës të palëvizshëm nuk është aq shumë pamja e një rryme induksioni, por shfaqja e një fushe elektrike që vë në lëvizje ngarkesat elektrike.
Fusha elektrike që lind kur ndryshon fusha magnetike ka një natyrë krejtësisht të ndryshme nga ajo elektrostatike.
Ai nuk është i lidhur drejtpërdrejt me ngarkesat elektrike dhe linjat e tij të tensionit nuk mund të fillojnë dhe të përfundojnë mbi to. Ato nuk fillojnë dhe nuk mbarojnë askund, por janë vija të mbyllura, të ngjashme me linjat e induksionit të fushës magnetike. Kjo është e ashtuquajtura fushë elektrike vorbull(Fig. 2.9).
Sa më shpejt të ndryshojë induksioni magnetik, aq më e madhe është forca e fushës elektrike. Sipas rregullit të Lenz-it, me rritjen e induksionit magnetik, drejtimi i vektorit të intensitetit të fushës elektrike formon një vidë të majtë me drejtimin e vektorit. Kjo do të thotë që kur një vidë me një fije të majtë rrotullohet në drejtim të linjave të fuqisë së fushës elektrike, lëvizja përkthimore e vidës përkon me drejtimin e vektorit të induksionit magnetik. Përkundrazi, kur induksioni magnetik zvogëlohet, drejtimi i vektorit të intensitetit formon një vidë të drejtë me drejtimin e vektorit.
Drejtimi i linjave të tensionit përkon me drejtimin e rrymës së induksionit. Forca që vepron nga fusha elektrike e vorbullës në ngarkesën q (forca e jashtme) është ende e barabartë me = q. Por ndryshe nga rasti i një fushe elektrike të palëvizshme, puna e fushës së vorbullës në lëvizjen e ngarkesës q përgjatë një rruge të mbyllur nuk është zero. Në të vërtetë, kur një ngarkesë lëviz përgjatë një linje të mbyllur të forcës së fushës elektrike, puna në të gjitha seksionet e shtegut ka të njëjtën shenjë, pasi forca dhe lëvizja përkojnë në drejtim. Puna e një fushe elektrike vorbull kur lëviz një ngarkesë e vetme pozitive përgjatë një përcjellësi të mbyllur të palëvizshëm është numerikisht e barabartë me emf-në e induktuar në këtë përcjellës.
Rrymat e induksionit në përçuesit masivë. Rrymat e induksionit arrijnë një vlerë numerike veçanërisht të madhe në përçuesit masivë, për faktin se rezistenca e tyre është e ulët.
Rryma të tilla, të quajtura rryma Foucault sipas fizikanit francez që i studioi ato, mund të përdoren për të ngrohur përcjellësit. Dizajni i furrave me induksion, të tilla si furrat me mikrovalë të përdorura në jetën e përditshme, bazohet në këtë parim. Ky parim përdoret gjithashtu për shkrirjen e metaleve. Gjithashtu, dukuria e induksionit elektromagnetik përdoret në detektorët metalikë të instaluar në hyrje të ndërtesave të terminalit të aeroportit, teatrove etj.
Sidoqoftë, në shumë pajisje shfaqja e rrymave të Foucault-it çon në humbje të padobishme dhe madje të padëshiruara të energjisë për shkak të gjenerimit të nxehtësisë. Prandaj, bërthamat e hekurit të transformatorëve, motorëve elektrikë, gjeneratorëve etj. nuk bëhen të ngurta, por përbëhen nga pllaka të veçanta të izoluara nga njëra-tjetra. Sipërfaqet e pllakave duhet të jenë pingul me drejtimin e vektorit të forcës së fushës elektrike të vorbullës. Rezistenca ndaj rrymës elektrike të pllakave do të jetë maksimale, dhe gjenerimi i nxehtësisë do të jetë minimal.
Aplikimi i ferriteve. Pajisjet elektronike funksionojnë në rajonin e frekuencave shumë të larta (miliona dridhje në sekondë). Këtu, përdorimi i bërthamave të mbështjelljes nga pllaka të veçanta nuk jep më efektin e dëshiruar, pasi rrymat e mëdha Foucault lindin në secilën pllakë.
Gjatë kthimit të magnetizimit, rrymat vorbulla nuk lindin në ferrite. Si rezultat, humbjet e energjisë për shkak të gjenerimit të nxehtësisë në to minimizohen. Prandaj, bërthamat e transformatorëve me frekuencë të lartë, antenat magnetike të transistorëve, etj., janë bërë nga ferritet. Përzierja shtypet dhe i nënshtrohet trajtimit të konsiderueshëm të nxehtësisë.
Me një ndryshim të shpejtë të fushës magnetike në një ferromagnet të zakonshëm, lindin rryma induksioni, fusha magnetike e së cilës, në përputhje me rregullin e Lenz-it, parandalon një ndryshim në fluksin magnetik në bërthamën e spirales. Për shkak të kësaj, fluksi i induksionit magnetik mbetet praktikisht i pandryshuar dhe bërthama nuk rimagnetizohet. Në ferritet, rrymat vorbulla janë shumë të vogla, kështu që ato mund të rimagnetizohen shpejt.
Së bashku me fushën elektrike potenciale të Kulombit, ekziston një fushë elektrike vorbull. Linjat e intensitetit të kësaj fushe janë të mbyllura. Fusha e vorbullës krijohet nga një fushë magnetike në ndryshim.
Si lind forca elektromotore në një përcjellës që është në një fushë magnetike të alternuar? Çfarë është një fushë elektrike vorbull, natyra e saj dhe shkaqet e shfaqjes së saj? Cilat janë veçoritë kryesore të kësaj fushe? Mësimi i sotëm do t'u përgjigjet të gjitha këtyre dhe shumë pyetjeve të tjera.
Tema: Induksioni elektromagnetik
Mësimi:Fusha elektrike e vorbullës
Le të kujtojmë se rregulli i Lenz-it na lejon të përcaktojmë drejtimin e rrymës së induktuar në një qark të vendosur në një fushë magnetike të jashtme me një fluks të alternuar. Bazuar në këtë rregull, ishte e mundur të formulohej ligji i induksionit elektromagnetik.
Ligji i induksionit elektromagnetik
Kur fluksi magnetik që depërton në zonën e qarkut ndryshon, në këtë qark shfaqet një forcë elektromotore, numerikisht e barabartë me shkallën e ndryshimit të fluksit magnetik, marrë me shenjën minus.
Si lind kjo forcë elektromotore? Rezulton se EMF në një përcjellës që është në një fushë magnetike alternative shoqërohet me shfaqjen e një objekti të ri - fushë elektrike vorbull.
Le të shqyrtojmë përvojën. Ekziston një spirale me tela bakri në të cilën futet një bërthamë hekuri për të rritur fushën magnetike të spirales. Spiralja është e lidhur përmes përçuesve me një burim të rrymës alternative. Ekziston edhe një spirale teli të vendosur mbi një bazë druri. Një llambë elektrike është e lidhur me këtë spirale. Materiali i telit është i mbuluar me izolim. Baza e spirales është prej druri, d.m.th., një material që nuk përcjell rrymë elektrike. Korniza e spirales është gjithashtu prej druri. Kështu, eliminohet çdo mundësi e kontaktit të llambës me qarkun e lidhur me burimin aktual. Kur burimi është i mbyllur, llamba ndizet, prandaj, një rrymë elektrike rrjedh në spirale, që do të thotë se forcat e jashtme punojnë në këtë spirale. Është e nevojshme të zbulohet se nga vijnë forcat e jashtme.
Një fushë magnetike që depërton në rrafshin e një spirale nuk mund të shkaktojë shfaqjen e një fushe elektrike, pasi fusha magnetike vepron vetëm në ngarkesat lëvizëse. Sipas teorisë elektronike të përçueshmërisë së metaleve, brenda tyre ka elektrone që mund të lëvizin lirshëm brenda rrjetës kristalore. Megjithatë, kjo lëvizje në mungesë të një fushe elektrike të jashtme është e rastësishme. Një çrregullim i tillë çon në faktin se efekti i përgjithshëm i fushës magnetike në një përcjellës që mbart rrymë është zero. Kjo e dallon fushën elektromagnetike nga fusha elektrostatike, e cila gjithashtu vepron në ngarkesat e palëvizshme. Kështu, fusha elektrike vepron në ngarkesa lëvizëse dhe të palëvizshme. Sidoqoftë, lloji i fushës elektrike që u studiua më herët krijohet vetëm nga ngarkesat elektrike. Rryma e induktuar, nga ana tjetër, krijohet nga një fushë magnetike alternative.
Supozoni se elektronet në një përcjellës vendosen në lëvizje të renditur nën ndikimin e një lloji të ri të fushës elektrike. Dhe kjo fushë elektrike nuk krijohet nga ngarkesat elektrike, por nga një fushë magnetike e alternuar. Faraday dhe Maxwell erdhën në një ide të ngjashme. Gjëja kryesore në këtë ide është se një fushë magnetike që ndryshon në kohë gjeneron një fushë elektrike. Një përcjellës me elektrone të lira në të bën të mundur zbulimin e kësaj fushe. Kjo fushë elektrike vë në lëvizje elektronet në përcjellës. Fenomeni i induksionit elektromagnetik konsiston jo aq në shfaqjen e një rryme induksioni, por në shfaqjen e një lloji të ri të fushës elektrike që vë në lëvizje ngarkesat elektrike në një përcjellës (Fig. 1).
Fusha e vorbullës ndryshon nga ajo statike. Nuk gjenerohet nga ngarkesa të palëvizshme, prandaj, linjat e intensitetit të kësaj fushe nuk mund të fillojnë dhe të përfundojnë në ngarkesë. Sipas hulumtimit, linjat e intensitetit të fushës së vorbullës janë linja të mbyllura të ngjashme me linjat e induksionit të fushës magnetike. Rrjedhimisht, kjo fushë elektrike është një vorbull - njësoj si një fushë magnetike.
Vetia e dytë ka të bëjë me punën e forcave të kësaj fushe të re. Duke studiuar fushën elektrostatike, zbuluam se puna e bërë nga forcat e fushës elektrostatike përgjatë një laku të mbyllur është zero. Meqenëse kur ngarkesa lëviz në një drejtim, zhvendosja dhe forca efektive drejtohen bashkë dhe puna është pozitive, atëherë kur ngarkesa lëviz në drejtim të kundërt, zhvendosja dhe forca efektive janë të drejtuara në të kundërt dhe puna është negative, totali i punës do të jetë zero. Në rastin e një fushe vorbulle, puna përgjatë një laku të mbyllur do të jetë e ndryshme nga zero. Pra, kur një ngarkesë lëviz përgjatë një linje të mbyllur të një fushe elektrike që ka një karakter vorbull, puna në seksione të ndryshme do të mbajë një shenjë konstante, pasi forca dhe zhvendosja në seksione të ndryshme të trajektores do të ruajnë të njëjtin drejtim në lidhje me secilën. tjera. Puna e forcave të fushës elektrike të vorbullës për të lëvizur një ngarkesë përgjatë një laku të mbyllur është jo zero, prandaj, fusha elektrike e vorbullës mund të gjenerojë një rrymë elektrike në një lak të mbyllur, e cila përkon me rezultatet e eksperimentit. Atëherë mund të themi se forca që vepron në ngarkesat nga fusha e vorbullës është e barabartë me produktin e ngarkesës së transferuar dhe forcën e kësaj fushe.
Kjo forcë është forca e jashtme që kryen punën. Puna e bërë nga kjo forcë, e lidhur me sasinë e ngarkesës së transferuar, është emf i induktuar. Drejtimi i vektorit të intensitetit të fushës elektrike të vorbullës në secilën pikë të vijave të intensitetit përcaktohet nga rregulli i Lenz-it dhe përkon me drejtimin e rrymës së induksionit.
Në një qark të palëvizshëm të vendosur në një fushë magnetike alternative, lind një rrymë elektrike e induktuar. Fusha magnetike në vetvete nuk mund të jetë një burim i forcave të jashtme, pasi ajo mund të veprojë vetëm mbi ngarkesat elektrike që lëvizin rregullisht. Nuk mund të ketë një fushë elektrostatike, pasi ajo krijohet nga ngarkesa të palëvizshme. Pas supozimit se një fushë magnetike e ndryshueshme në kohë gjeneron një fushë elektrike, mësuam se kjo fushë alternative është e një natyre vorbullash, pra linjat e saj janë të mbyllura. Puna e fushës elektrike të vorbullës përgjatë një laku të mbyllur është e ndryshme nga zero. Forca që vepron në ngarkesën e transferuar nga fusha elektrike e vorbullës është e barabartë me madhësinë e kësaj ngarkese të transferuar të shumëzuar me intensitetin e fushës elektrike të vorbullës. Kjo forcë është forca e jashtme që çon në shfaqjen e EMF në qark. Forca elektromotore e induksionit, d.m.th., raporti i punës së forcave të jashtme me sasinë e ngarkesës së transferuar, është e barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik të marrë me shenjën minus. Drejtimi i vektorit të intensitetit të fushës elektrike të vorbullës në secilën pikë të vijave të intensitetit përcaktohet nga rregulli i Lenz-it.
- Kasyanov V.A., Klasa e 11-të e fizikës: Libër mësuesi. për arsimin e përgjithshëm institucionet. - Botimi i 4-të, stereotip. - M.: Bustard, 2004. - 416 f.: ill., 8 l. ngjyra në
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizikë 11. - M.: Mnemosyne.
- Tikhomirova S.A., Yarovsky B.M., Fizikë 11. - M.: Mnemosyne.
- Libër shkollor i fizikës elektronike ().
- Fizika e lezetshme ().
- Xvatit.com ().
- Si të shpjegohet fakti që një goditje rrufeje mund të shkrijë siguresat dhe të dëmtojë pajisjet elektrike të ndjeshme dhe pajisjet gjysmëpërçuese?
- * Kur u hap unaza, në bobina u ngrit një emf vetë-induksioni prej 300 V Sa është intensiteti i fushës elektrike të vorbullës në kthesat e spirales, nëse numri i tyre është 800 dhe rrezja e kthesave është 4 cm?
