Dangasalik qoidasi aniqlashga yordam beradi. Lenz qoidasi. Elektromagnit induksiya qonuni. Magnit bobindan uzoqlashadi
Elektromagnit induktsiya hodisasi shundan iboratki, yopiq o'tkazgich zanjiriga kiradigan magnit oqim vaqtining o'zgarishi natijasida zanjirda elektr toki paydo bo'ladi. Bu hodisani 1831 yilda ingliz fizigi Maks Faraday kashf etgan.
Keling, formulani yozish uchun kerak bo'lgan belgini kiritamiz. Magnit oqimini belgilash uchun biz F harfidan foydalanamiz, kontur maydoni - S, magnit induksiya vektorining kattaligi - B, a - vektor B → va normal n → kontur tekisligiga bo'lgan burchak.
Yopiq o'tkazgich doirasi hududidan o'tadigan magnit oqimi quyidagi formula bilan ifodalanishi mumkin:
P = B S cos a,
Keling, formulani tasvirlab beraylik.
1-rasm. 20 . 1 . Yopiq halqa orqali magnit oqimi. Oddiy yo'nalish n → va tanlangan ijobiy yo'nalish l → konturni chetlab o'tish to'g'ri gimlet qoidasi bilan bog'liq.
SI da magnit oqimining birligi 1 veber (V b) deb qabul qilinadi. 1 T l induksiyali magnit maydon ta'sirida 1 m 2 maydonga ega bo'lgan tekis konturda 1 V b ga teng magnit oqim hosil bo'lishi mumkin, bu kontaktlarning zanglashiga normal yo'nalishda kiradi.
1 V b = 1 T l m 2
Faraday qonuni
Magnit oqimining o'zgarishi o'tkazuvchi zanjirda induksiyalangan emf d va n paydo bo'lishiga olib keladi.Bu minus belgisi bilan olingan, kontaktlarning zanglashiga olib chegaralangan sirt orqali magnit oqimining o'zgarishi tezligiga teng. Bu birinchi marta Maks Faraday tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi. U o'z kuzatuvini induktsiyalangan emf formulasi shaklida yozdi, u hozir Faraday qonuni deb ataladi:
Ta'rif 1
Faraday qonuni:
d va n d = - ∆ F ∆ t
Lenz qoidasi
Ta'rif 2Eksperimental natijalarga ko'ra, magnit oqimning o'zgarishi natijasida yopiq konturda paydo bo'ladigan induksion oqim doimo ma'lum bir yo'nalishda yo'naltiriladi. Induksion oqim tomonidan yaratilgan magnit maydon bu induksion oqimga sabab bo'lgan magnit oqimning o'zgarishini oldini oladi. Lenz bu qoidani 1833 yilda ishlab chiqqan.
Keling, Lenz qoidasini bir xil magnit maydonga joylashtirilgan statsionar yopiq o'tkazgich zanjiri tasvirlangan chizma bilan ko'rsatamiz. Induksiya moduli vaqt o'tishi bilan ortadi.
1-misol
Lenz qoidasi tufayli biz elektromagnit induksiya formulasida d va n d va ∆ P ∆ t ning ishora jihatidan qarama-qarshi ekanligini asoslashimiz mumkin.
Agar siz Lenz qoidasining jismoniy ma'nosi haqida o'ylayotgan bo'lsangiz, unda bu energiya saqlanish qonunining alohida ishi.
Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit oqimining o'zgarishining ikkita sababi bor:
- Vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan magnit maydonda butun sxema yoki uning alohida qismlari harakati tufayli magnit oqimning o'zgarishi;
- Statsionar zanjir bilan magnit maydonning o'zgarishi.
Keling, ushbu holatlarni batafsil ko'rib chiqishga o'tamiz.
Doimiy magnit maydonda zanjir yoki uning qismlarini harakatlantirish
Supero'tkazuvchilar va erkin zaryad tashuvchilar magnit maydonda harakat qilganda, induktsiyalangan emf paydo bo'ladi. d va n d ning paydo bo'lishini Lorents kuchining harakatlanuvchi o'tkazgichlardagi erkin zaryadlarga ta'siri bilan izohlash mumkin. Bu erda Lorents kuchi tashqi kuchdir.
2-misol
Rasmda kontur tekisligiga perpendikulyar yo'naltirilgan B → yagona magnit maydoniga to'rtburchaklar kontur qo'yilganda induksiya misolini tasvirladik. Konturning bir tomoni boshqa ikki tomon bo'ylab ma'lum tezlikda harakat qiladi.
1-rasm. 20 . 3. Harakatlanuvchi o'tkazgichda induktsiyalangan emfning paydo bo'lishi. Erkin elektronga ta'sir qiluvchi Lorents kuchining komponenti aks ettiriladi
Zanjirning harakatlanuvchi qismining erkin zaryadlariga Lorents kuchi ta'sir qiladi. Bu holda Lorentz kuchining asosiy komponenti o'tkazgich bo'ylab yo'naltiriladi va zaryadlarning o'tish tezligi y → bilan bog'liq. Ushbu tashqi kuchning moduli quyidagilarga teng:
F L = e y → B.
F L kuchining l yo‘lida bajargan ishi quyidagilarga teng:
A = F L · l = e y B l.
EMF ta'rifiga ko'ra:
d va n d = A e = y B l.
Konturning statsionar qismlari uchun tashqi kuchning qiymati nolga teng. d va n d o'rtasidagi munosabat uchun formulaning boshqa versiyasini yozishingiz mumkin. Kontur maydoni vaqt o'tishi bilan D S = l y D t ga o'zgaradi. Shunga ko'ra, magnit oqimi ham vaqt o'tishi bilan o'zgaradi: D F = B l y D t.
Demak,
d va n d = ∆ F ∆ t.
Formuladagi d va ind va ∆ P ∆ t ga bog'liq bo'lgan belgilar qaysi normal va kontur yo'nalishlari tanlanganiga qarab o'rnatilishi mumkin. Oddiy yo'nalish n → va kontur bo'ylab o'tishning ijobiy yo'nalishi l → o'ng qo'l gimlet qoidasiga ko'ra bir-biriga mos kelsa, Faraday formulasiga kelish mumkin.
Agar butun sxemaning qarshiligi bo'lsa R, keyin u orqali I va n d = d va n d R ga teng bo'lgan induksion oqim o'tadi. Qarshilikdagi Dt vaqt ichida R Joule issiqlik chiqariladi:
∆ Q = R I va n d 2 ∆ t = y 2 B 2 l 2 R ∆ t
Bu erda hech qanday paradoks yo'q. Biz shunchaki boshqa kuchning tizimga ta'sirini hisobga olmadik. Izoh shundan iboratki, magnit maydonda joylashgan o'tkazgich orqali induksion oqim o'tganda, Lorentz kuchining boshqa komponenti erkin zaryadlarga ta'sir qiladi, bu zaryadlarning o'tkazgich bo'ylab harakatlanishning nisbiy tezligi bilan bog'liq. Ushbu komponent tufayli Amper kuchi F A → paydo bo'ladi.
Yuqorida ko'rib chiqilgan misol uchun Amper kuchining moduli F A = I B l ga teng. Amper kuchining yo'nalishi shundayki, u salbiy mexanik ish A me x bajaradi. Ushbu mexanik ishni ma'lum vaqt oralig'ida quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
A me x = - F y ∆ t = - I B l y ∆ t = - y 2 B 2 l 2 R ∆ t
Magnit maydonda harakatlanuvchi o'tkazgich magnit tormozlanishni boshdan kechiradi. Bu Lorentz kuchi tomonidan bajarilgan umumiy ish nolga teng ekanligiga olib keladi. Joule issiqligi harakatlanuvchi o'tkazgichning kinetik energiyasining kamayishi yoki o'tkazgichning kosmosdagi harakat tezligini saqlaydigan energiya tufayli chiqarilishi mumkin.
Statsionar zanjir bilan magnit maydonning o'zgarishi
Ta'rif 3Vorteks elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydon tufayli yuzaga keladigan elektr maydoni.
Potensial elektr maydonidan farqli o'laroq, bitta musbat zaryadni yopiq o'tkazgich bo'ylab harakatlantirganda, vorteks elektr maydonining ishi qo'zg'almas o'tkazgichda d va n d ga teng.
Harakatsiz o'tkazgichda elektronlar faqat elektr maydoni bilan harakatlanishi mumkin. Va d va n d ning paydo bo'lishini Lorents kuchining ta'siri bilan izohlab bo'lmaydi.
Vorteks elektr maydoni tushunchasini birinchi bo'lib ingliz fizigi Jon Maksvell kiritgan. Bu 1861 yilda sodir bo'lgan.
Aslida, harakatlanuvchi va harakatsiz o'tkazgichlarda induksiya hodisalari xuddi shunday davom etadi. Demak, bu holda biz Faraday formulasidan ham foydalanishimiz mumkin. Farqlar induksiyalangan oqimning paydo bo'lishining jismoniy sababi bilan bog'liq: harakatlanuvchi o'tkazgichlarda d va n d Lorentz kuchi bilan, statsionarlarda - magnit maydon o'zgarganda paydo bo'ladigan vorteks elektr maydonining erkin zaryadlariga ta'siri bilan aniqlanadi.
1-rasm. 20 . 4 . Elektromagnit induksiya modeli
1-rasm. 20 . 5 . Faradayning eksperimental modeli
1-rasm. 20 . 6. Alternator modeli
Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilang va Ctrl+Enter tugmalarini bosing
Lenz qoidasi elektromagnit induktsiyadan kelib chiqadigan indüksiyalangan oqimning yo'nalishini aniqlaydi
Animatsiya
Tavsif
"Agar metall o'tkazgich galvanik oqim yoki magnit yaqinida harakat qilsa, unda galvanik tok shunday yo'nalishda qo'zg'aladiki, bu simning harakatlanish yo'nalishiga to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi yo'nalishda harakatlanishiga olib keladi. tashqaridan sim, tinch holatda bo'lgan sim faqat ushbu oxirgi harakat yo'nalishi bo'yicha yoki aksincha harakat qilishi mumkin degan taxmin bilan." Peterburg universiteti professori E.X.Lens, 1833 y.
Lenz qoidasi tajribalarni umumlashtirishga asoslangan elektromagnit induksiya.
Kondensatsiyalangan shaklda Lenz qoidasini quyidagicha shakllantirish mumkin:
yopiq o'tkazgichda paydo bo'ladigan induktsiya oqimi magnit induksiya oqimining o'zgarishini oldini oladigan yo'nalishga ega..
Ya'ni, induksiyalangan oqim kontur bilan chegaralangan maydon orqali magnit induksiya oqimining o'zgarishini qoplaydigan o'z magnit induksiya oqimini hosil qiladi, bu esa uni keltirib chiqaradi:
dF = (B, d S) Yu dF = B X dS X cos a,
bu erda a - tashqi maydonning magnit induksiya vektori va solenoid burilishlar tekisligiga normal orasidagi burchak.
Keling, ba'zi misollarni ko'rib chiqaylik.
1. Galvanometr G orqali yopilgan solenoid (lagal) C ni oling (1-rasm).
Doimiy magnit unga yaqinlashganda solenoiddagi induksion oqimning paydo bo'lishi
Guruch. 1
Biz doimiy magnitni uning uchidan biriga, masalan, shimoliy qutbga yaqinlashtiramiz. Solenoidda elektr toki paydo bo'ladi, u galvanometr ignasining egilishi bilan aniqlanadi. Magnit tomondan solenoidga qaralganda induksion oqim soat sohasi farqli ravishda yo'naltiriladi.
Magnit solenoidga yaqinlashganda, magnit maydonining magnit induksiyasi kuchayishi bilan solenoidning burilishlariga kirib boradigan magnit induksiya vektorining oqimi oshadi. Solenoiddagi induksiyalangan oqimning magnit maydoni solenoiddan tashqariga yo'naltiriladi (gimlet qoidasi), ya'ni magnit maydonining o'sishini qoplaydi. Lenz qoidasiga mos keladi.
2. Galvanometr G orqali yopilgan solenoid C ni oling. Uning uchidan birida doimiy magnitni olib tashlaymiz (2-rasm).
Doimiy magnit undan uzoqlashganda solenoiddagi induksion oqimning paydo bo'lishi
Guruch. 2.
Magnit solenoiddan uzoqlashganda, magnit induksiya vektorining solenoidning burilishlariga o'tadigan oqimi kamayadi, chunki magnit maydonining magnit induksiyasi kamayadi. Solenoiddagi induksiyalangan oqimning magnit maydoni solenoid ichiga yo'naltiriladi (gimlet qoidasi), ya'ni magnit maydonining pasayishini qoplaydi. Lenz qoidasiga mos keladi.
Shubhasiz, agar magnit harakatsiz va solenoid harakatlansa, tajribalar natijasi o'zgarmaydi.
Ushbu ikki tajriba natijalarini tahlil qilib, yana bir xulosaga kelish mumkin: magnitning shimoliy qutbi solenoidga yaqinlashganda, induksiya oqimi magnit maydon hosil qiladi, uning induksiyasi magnitning magnit maydonining induksiyasiga qaratilgan. , va shuning uchun magnit va solenoidni qaytaradi, ya'ni ular o'rtasida magnitning harakatiga qarshi ta'sir qiluvchi kuch paydo bo'ladi, bu esa indüksiyon oqimining paydo bo'lishiga olib keladi. Magnit olib tashlanganda, magnit va solenoid tortiladi, ya'ni ular orasida yana magnitning harakatiga qarshi ta'sir qiluvchi kuch paydo bo'ladi.
Lenz qoidasi energiyaning saqlanish qonunining natijasidir. Haqiqatan ham, indüksiyon oqimlari, boshqa elektr toklari kabi, ba'zi ishlarni bajaradi. Bu shuni anglatadiki, yopiq o'tkazgich (solenoid) magnit maydonda harakat qilganda, tashqi kuchlar tomonidan qo'shimcha ishlarni bajarish kerak. Bu magnitning harakatiga to'sqinlik qiladigan kuchlar tufayli yuzaga keladigan ishdir.
Magnitning janubiy qutb bilan solenoid C ga nisbatan harakatini, magnitni solenoid yoki burilishni oqim bilan almashtirishni, solenoidning yopilishi va ochilishini hisobga olgan holda, solenoid C ning burilishlari orqali oqimning o'zgarishi ham kuzatiladi. bunday solenoidning (yoki burilish) davri, shuningdek, solenoid C ning o'zaro aylanishlari va magnit maydonni yaratuvchi element .
Vaqt xususiyatlari
Boshlanish vaqti (-10 dan 2 gacha);
Hayot muddati (log tc 15 dan 15 gacha);
Kalit so'zlar
- magnit induksiya
- elektromagnit induksiya
- magnit oqimi
- magnit induksiya vektor oqimi
- yopiq halqa
- yopiq o'tkazgich
- magnit
- magnit maydon
- elektr toki
- induksiyalangan oqim
- solenoid
- burilish
- Lenz qoidasi
- Lenz qonuni
- lasan
Tabiiy fanlar bo'limlari:
Mavzu bo'yicha dars "Lens qoidasi. O'z-o'zini induksiya fenomeni. Magnit maydon energiyasi".
Darsning maqsadi : induksion oqimning yo'nalishini aniqlashni o'rganish; Lenz qoidasi misolidan foydalanib, ESA ning asosiy tabiati haqida tasavvur hosil qiling; o'z-o'zini induksiya hodisasining mohiyatini tushuntirish; magnit maydon energiyasini hisoblash formulasini chiqaring, ushbu formulaning fizik ma'nosini toping.
Dars rejasi:
Uy vazifasini tekshirish.
Yangi material taqdimoti.
Mustahkamlash.
Uy vazifasi.
Uy vazifasini tekshirish.
Yangi materialni taqdim etish rejasi:
1. Induksion oqimning yo'nalishi.
2. Lenz qoidasi va ZSE.
3. O'z-o'zini induksiya qilish hodisasi.
4. O'z-o'zini induksiyaning EMF.
5. Induktivlik.
6. O'z-o'zini induksiyani texnologiyada qo'llash va hisobga olish.
7. Tokning magnit maydonining energiyasi.
Induksion oqimning yo'nalishi.
Talabalar uchun oldingi bilimlarni yangilash uchun savollar:
Faradayning elektromagnit induktsiya hodisasini o'rganish bo'yicha ikkita tajriba seriyasini ayting (tok bilan magnit yoki g'altakning ichkariga va tashqariga harakatlanishida g'altakda induksion tokning paydo bo'lishi; oqim o'zgarganda bir bobinda induksiya oqimining paydo bo'lishi. boshqasida zanjirni yopish yoki ochish yoki reostat yordamida).
Galvanometr ignasining burilish yo'nalishi magnitning lasanga nisbatan harakat yo'nalishiga bog'liqmi? (bog'liq: magnit lasanga yaqinlashganda, o'q bir yo'nalishda, magnit olib tashlanganda, ikkinchisida og'adi).
Magnit yaqinlashganda g'altakda paydo bo'ladigan induktsiya oqimi (galvanometrning ko'rsatkichlariga ko'ra) magnit uzoqlashganda paydo bo'ladigan oqimdan (magnitning bir xil tezligida) qanday farq qiladi? (oqim yo'nalishi bo'yicha farqlanadi).
Shunday qilib, magnit lasanga nisbatan harakat qilganda, galvanometr ignasining burilish yo'nalishi (va shuning uchun oqim yo'nalishi) boshqacha bo'lishi mumkin (slayd 5).
Lenz tajribasidan foydalanib, induksiya oqimining yo'nalishini topish qoidasini tuzamiz (video "Elektromagnit induksiya hodisasini ko'rsatish"). Lenz tajribasini tushuntirish (6-slayd): Agar siz magnitni o'tkazuvchi halqaga yaqinlashtirsangiz, u magnitdan qaytarila boshlaydi. Bu itarilish faqat halqada magnit oqimining kuchayishi natijasida hosil bo'lgan induksiyalangan oqim paydo bo'lishi va oqim bilan halqa magnit bilan o'zaro ta'sir qilishi bilan izohlanishi mumkin.
Lenz qoidasi va energiyaning saqlanish qonuni (7-slayd).
Agar kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimi oshsa, u holda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induksiya oqimining yo'nalishi shunday bo'ladiki, bu oqim tomonidan yaratilgan maydonning magnit induksiya vektori tashqi magnit maydonning magnit induksiya vektoriga qarama-qarshi yo'naltiriladi.
Agar kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimi pasaysa, u holda induksiyalangan oqimning yo'nalishi shunday bo'ladiki, bu oqim tomonidan yaratilgan maydonning magnit induksiyasi vektori tashqi maydonning magnit induksiyasi vektoriga ko'proq yo'naltirilgan bo'ladi.
Lenz qoidasining formulasi (slayd 8): induksion oqim shunday yo'nalishga egaki, u tomonidan yaratilgan magnit oqim har doim bu oqimga sabab bo'lgan magnit oqimning o'zgarishini qoplashga intiladi.
Lenz qoidasi energiyaning saqlanish qonunining natijasidir.
Keling, Lenz qoidasining hayotda namoyon bo'lishiga misolni ko'rib chiqaylik (9-slayd) - o'ta o'tkazgichli idish ustida suzuvchi magnit. Bu kabi nima sodir bo'layotganini qisqacha tushuntirishingiz mumkin: magnit tushadi; o'zgaruvchan magnit maydon paydo bo'ladi; vorteksli elektr maydoni paydo bo'ladi; supero'tkazgichda susaytirilmagan halqa oqimlari paydo bo'ladi; Lenz qoidasiga ko'ra, bu oqimlarning yo'nalishi magnit supero'tkazgichdan qaytariladi; magnit piyola ustida "suzadi".
O'z-o'zini induksiya fenomeni.
O'z-o'zidan induktsiya hodisasini ko'rib chiqishdan oldin, elektromagnit induksiya hodisasining mohiyati nima ekanligini eslaylik - bu kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimi o'zgarganda yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktsiyali oqimning paydo bo'lishi. Faraday tajribalarining variantlaridan birini ko'rib chiqamiz (slayd 10): Agar yopiq zanjir (lagal) bo'lgan zanjirda tok kuchi o'zgartirilsa, u holda zanjirning o'zida ham induksiyalangan tok paydo bo'ladi. Bu oqim ham Lenz qoidasiga bo'ysunadi.
G'altakni o'z ichiga olgan zanjirni yopish tajribasini ko'rib chiqaylik (11-slayd). Bobinli kontaktlarning zanglashiga olib yopilganda, ma'lum bir oqim qiymati faqat bir muncha vaqt o'tgach o'rnatiladi.
O'z-o'zidan induksiyaning ta'rifi (12-slayd): O'ZINI INDUKSIYA - o'tkazuvchi zanjirda tok kuchi o'zgarganda girdobli elektr maydonining paydo bo'lishi; elektromagnit induksiyaning alohida holati.
O'z-o'zidan indüksiya tufayli yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan "inertiya" ga ega: bobinni o'z ichiga olgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchini bir zumda o'zgartirib bo'lmaydi.
O'z-o'zidan indüksiyon EMF (slayd 13). Elektromagnit induksiya qonuni formulasi qanday?
(ℰ i= -). Agar magnit maydon oqim tomonidan yaratilgan bo'lsa, unda F ~ V ~ deb bahslashish mumkinI, ya'ni. F~ I yoki F= LI, Qayerda L– zanjir induktivligi (yoki o‘z-o‘zidan induktivlik koeffitsienti). Keyin o'z-o'zidan induktsiya holatida elektromagnit induksiya qonuni quyidagi shaklni oladi:ℰ si= - = - yoki ℰ si = - L(o'z-o'zidan induksiya emfni hisoblash uchun formula).
Induktivlik (slayd 14).
Agar o'z-o'zidan indüksiya emfni hisoblash formulasidan biz proportsionallik koeffitsientini ifodalaymizL, biz olamiz: L= ℰ si/ . Keyin biz to'g'ridan-to'g'ri o'rnatishimiz mumkin bo'lgan miqdorlarning qiymatlarini birlikka tenglashtiramiz - oqim kuchining o'zgarish tezligi sekundiga 1 amper. Biz o'z-o'zidan induksiya (induktivlik) koeffitsientining fizik ma'nosini aks ettiruvchi formulani olamiz: kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktivligi oqim 1 sekundda 1 A ga o'zgarganda paydo bo'ladigan o'z-o'zidan induksiyaning EMF ga sonli tengdir.
SI indüktans birliklari: = 1 = 1 H (Genri).
Texnologiyada o'z-o'zini induksiyani qo'llash va hisobga olish (slayd 15).
O'z-o'zidan induktsiya hodisasi tufayli, po'lat yadroli (elektromagnitlar, motorlar, transformatorlar) bo'laklarni o'z ichiga olgan zanjirlar ochilganda, sezilarli o'z-o'zidan induksiya emf hosil bo'ladi va uchqun yoki hatto yoy zaryadsizlanishi paydo bo'lishi mumkin. Uy vazifasi sifatida men (agar kerak bo'lsa) "Sxemani ochishda istalmagan o'z-o'zini induktsiyani qanday yo'q qilish kerak?" mavzusida taqdimot tayyorlashni taklif qilaman.
Magnit maydon energiyasi (slayd 16):
O'z-o'zidan induktsiya hodisasining mavjudligini tasdiqlovchi tajribani eslaylik: kontaktlarning zanglashiga olib yopilganda, lampochka darhol miltillamadi, lekin lasan bilan kontaktlarning zanglashiga olib ochilganda, lampochka o'chib ketish o'rniga yonib ketdi. qisqa muddatga. Shubhasiz, lampochkani miltillash uchun energiya kerak bo'ladi. Va bu energiya magnit maydon energiyasi shaklida bobinda saqlanadi. Magnit maydon energiyasini olish uchun biz I kattalikdagi zanjirda elektr tokining o'rnatilishi va tananing V tezlikni olish jarayoni o'rtasidagi o'xshashlikdan foydalanamiz.
1. Zanjirda I tokning o'rnatilishi asta-sekin sodir bo'ladi.
1. Tana asta-sekin V tezlikka erishadi.
2. Hozirgi kuchga erishish uchun I, ish qilish kerak.
2. V tezlikka erishish uchun ish bajarilishi kerak.
3. L qanchalik katta bo'lsa, men shunchalik sekin o'sadi.
3. Qanchalik katta bo‘lsa, V shunchalik sekin o‘sadi.
4. W m =
4. E dan =
Mustahkamlash (slayd 17) - darslikning 113-betidagi 1 - 8 savollar.
Uy vazifasi (18-slayd) - 15-§
1834 yilda elektromagnit hodisalar sohasidagi ko'plab tadqiqotlari bilan mashhur bo'lgan rus akademigi E. X. Lenz o'tkazgichdagi induktsiyalangan elektromotor kuch (EMF) yo'nalishini aniqlashning universal qoidasini berdi. Lenz qoidasi deb nomlanuvchi ushbu qoidani quyidagicha ifodalash mumkin:
Induktsiyalangan EMFning yo'nalishi har doim shunday bo'ladiki, u keltirib chiqaradigan oqim va u shunday yo'nalishga egaki, ular ushbu induktsiyalangan EMFni keltirib chiqaradigan sababga xalaqit beradi.
Lenz qoidasining asosliligi quyidagi tajribalar bilan tasdiqlangan:
| Shakl 1. Induksiyalangan oqimga ega o'tkazgichning harakatiga qarshiligi |
1. Agar 1-rasmda ko'rsatilgandek joylashtirilgan bo'lsa, u holda pastga harakatlanayotganda o'tkazgich bu magnit maydonni kesib o'tadi. Keyin o'tkazgichda emf induktsiya qilinadi, uning yo'nalishini aniqlash mumkin. Bizning holatda, induktsiyalangan EMF yo'nalishi va shuning uchun oqim "biz tomon" bo'ladi. Keling, o'tkazgichimiz magnit maydonda oqim bilan qanday harakat qilishini ko'rib chiqaylik. Oldingi maqolalardan bilamizki, oqim o'tkazuvchi o'tkazgich magnit maydondan tashqariga chiqariladi. Chiqarish yo'nalishi chap qo'l qoidasi bilan belgilanadi. Bizning holatda, suzuvchi kuch yuqoriga yo'naltirilgan. Shunday qilib, induksiyalangan oqim magnit maydon bilan o'zaro ta'sir qilib, o'tkazgichning harakatiga to'sqinlik qiladi, ya'ni uni keltirib chiqargan sababga qarshi turadi.
2. Tajriba uchun 2-rasmda ko'rsatilgan sxemani yig'amiz.Uni g'altakning ichiga tushirib (shimoliy qutb pastga qarab) galvanometr ignasining og'ishini sezamiz. Tajriba shuni ko'rsatadiki, g'altakdagi induktsiya oqimining yo'nalishi 2-rasmdagi strelkalar bilan ko'rsatilgandek bo'ladi, A. U o'qning o'rtacha nol holatidan chapga og'ishiga mos kelsin. Shunday qilib, g'altak aylanganga o'xshaydi va oqimning ko'rsatilgan yo'nalishi tepada uning shimoliy qutbini, pastda esa janubiy qutbni hosil qiladi. Magnit va elektromagnitning qutblari kabi bir-birini itarishi sababli, g'altakdagi induksiyalangan oqim doimiy magnitning harakatiga xalaqit beradi, ya'ni uni keltirib chiqargan sababga qarshi turadi.
2-rasm. Magnit harakatiga solenoid qarshiligi:
A- pastga, b- yuqoriga
Agar biz g'altakdan doimiy magnitni olib tashlasak, galvanometr ignasi o'ngga og'adi (2-rasm, b). Galvanometr ignasining bu og'ishi, tajriba shuni ko'rsatadiki, 2-rasmdagi strelkalar bilan ko'rsatilgan indüksiyalangan oqim yo'nalishiga mos keladi, b, va 2-rasmdagi oqim yo'nalishiga qarama-qarshi, A.
"Gimlet qoidasi" yordamida bobinning qutblarini aniqlab, biz janubiy qutbning tepada, shimoliy qutb esa pastki qismida bo'lishini aniqlaymiz. Magnit va solenoidning qarama-qarshi qutblari magnitning harakatini sekinlashtiradi. Bu shuni anglatadiki, induksiyalangan oqim yana uni keltirib chiqargan sababga qarshi turadi.
 |
| Shakl 3. Induksiyalangan oqimning paydo bo'lishi II: A- zanjirning yopilishi paytida I, b- konturni ochish vaqtida |
3. Sxemani yakunlash I(3-rasm, A), o'tkazgich orqali tok o'tkazamiz AB. Oqim yo'nalishi rasmda o'qlar bilan ko'rsatilgan. Supero'tkazuvchilarning magnit maydoni AB, paydo bo'ladigan oqim tomonidan yaratilgan, barcha yo'nalishlarda tarqalib, o'tkazgichni kesib o'tadi VG, va zanjirda II induktsiyalangan emf paydo bo'ladi. II sxema galvanometr uchun yopiq bo'lgani uchun unda tok paydo bo'ladi. Bu holda galvanometr avvalgi tajribadagi kabi yoqiladi.
Chapga burilgan galvanometr ignasi qurilma orqali oqim yuqoridan pastgacha oqayotganligini ko'rsatadi. AB va VG o'tkazgichlardagi toklarning yo'nalishini solishtirsak, ularning oqimlari turli yo'nalishlarga yo'naltirilganligini ko'ramiz.
Biz allaqachon bilganimizdek, oqimlari bir-biridan turli yo'nalishlarda yo'naltirilgan o'tkazgichlar. Shuning uchun dirijyor VG induksiyalangan oqim bilan o'tkazgichdan uzoqlashishga moyil bo'ladi AB(dirijyor bilan bir xil AB dan VG), Supero'tkazuvchilar maydonining ta'sirini yo'q qiling AB va shu bilan induksiyalangan oqimga sabab bo'lgan sababga xalaqit beradi.
Zanjirdagi induksion oqim II qisqa vaqt oladi. Dirijyor bilanoq AB o'rnatiladi, o'tkazgichning kesishishi to'xtaydi VG o'tkazgichning magnit maydoni AB, zanjirdagi oqim II yo'qoladi.
Sxema ochilganda I yo'qolgan oqim magnit maydonning pasayishiga olib keladi, uning indüksiyon chiziqlari o'tkazgichni kesib o'tadi. VG, unda o'tkazgich bilan bir xil yo'nalishda induksiyalangan oqim hosil qiladi AB(3-rasm, b).
Biz bilamizki, oqim bir yo'nalishda oqadigan o'tkazgichlar boshqasiga o'tadi. Shuning uchun dirijyor VG konduktorga yaqinlashishga moyil bo'ladi AB uning kamayib borayotgan magnit maydonini saqlab qolish uchun.
4. Keyingi misol uchun, kesilgan po'lat simdan yasalgan dumaloq yadroga ega bo'lgan lasanni olaylik, uning ustiga engil alyuminiy halqa bo'shashmasdan joylashtirilgan (4-rasm). O'chirish yopilgan paytda magnit maydon lasan o'rashidan o'ta boshlaydi, magnit maydon hosil qiladi, uning indüksiyon chiziqlari alyuminiy halqani kesib o'tib, unda oqim hosil qiladi. Bobin yoqilganda, alyuminiy halqada g'altakning burilishlarida oqimga teskari yo'naltirilgan induksiyali oqim paydo bo'ladi. Induksion oqimning turli yo'nalishlariga ega bo'lgan o'tkazgichlar bir-birini itaradi. Shuning uchun, lasan yoqilganda, alyuminiy halqa yuqoriga sakrab chiqadi.
Biz endi bilamizki, kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit oqimi vaqtining har qanday o'zgarishi bilan unda tenglik bilan belgilanadigan induktsiyalangan emf paydo bo'ladi:
Ushbu formuladagi ifoda magnit oqimining vaqt o'tishi bilan o'rtacha o'zgarish tezligini ifodalaydi. Vaqt davri qanchalik qisqa bo'lsa D t, yuqoridagi EMF ma'lum bir vaqtda uning haqiqiy qiymatidan qanchalik kam farq qiladi. Ifodaning oldidagi minus belgisi induktsiya qilingan emfning yo'nalishini ko'rsatadi, ya'ni u Lenz qoidasini hisobga oladi.
Magnit oqim ortishi bilan ifoda ijobiy bo'ladi va emf salbiy bo'ladi. Bu Lenz qoidasi: EMF va u yaratgan oqim uni keltirib chiqargan sababga qarshi turadi.
Agar magnit oqim vaqt o'tishi bilan bir xilda o'zgarsa, ifoda doimiy bo'ladi. Keyin o'tkazgichdagi EMF ning mutlaq qiymati quyidagilarga teng bo'ladi:
Magnit oqimning o'lchami quyidagicha bo'ladi:
[F] = [ e × t] = V × sek yoki weber.
Agar bizda bitta o'tkazgich emas, balki undan tashkil topgan bobin bo'lsa w aylantirilsa, induktsiyalangan EMFning kattaligi quyidagicha bo'ladi:
Bobinning burilish soni va ular bilan bog'liq bo'lgan magnit oqimining mahsuloti g'altakning oqim aloqasi deb ataladi va ps harfi bilan belgilanadi. Shuning uchun qonun boshqa shaklda ham yozilishi mumkin:
>> Induksion oqim yo'nalishi. Lenz qoidasi
Induksiyalangan oqim sodir bo'lgan lasanni galvanometrga ulab, siz ushbu oqimning yo'nalishi magnitning bobinga yaqinlashayotganiga (masalan, shimoliy qutb bilan) yoki undan uzoqlashishiga bog'liqligini bilib olishingiz mumkin (2-rasmga qarang). 2.2, b).
Rivojlanayotgan induksiyalangan oqim u yoki bu yo'nalish magnit bilan qandaydir tarzda o'zaro ta'sir qiladi (uni tortadi yoki qaytaradi). U orqali o'tadigan oqim bilan bo'lak ikki qutbli magnitga o'xshaydi - shimol va janub. Induksiya oqimining yo'nalishi bobinning qaysi uchi shimoliy qutb rolini o'ynashini aniqlaydi (magnit induksiya chiziqlari undan chiqadi). Energiyaning saqlanish qonuniga asoslanib, g'altakning qaysi hollarda magnitni tortib olishini va qaysi hollarda uni qaytarishini taxmin qilish mumkin.
Induksion oqimning magnit bilan o'zaro ta'siri. Agar magnit lasanga yaqinlashsa, unda induksion oqim shunday yo'nalishda paydo bo'ladiki, magnit majburiy ravishda qaytariladi. Magnit va bobinni bir-biriga yaqinlashtirish uchun ijobiy ishlarni bajarish kerak. Bobin magnitga o'xshab qoladi, xuddi shu nomdagi qutbi magnitga yaqinlashadi. Xuddi shu nomdagi qutblar bir-birini qaytaradi.
Magnit chiqarilganda, aksincha, lasanda magnitni tortuvchi kuch paydo bo'ladigan yo'nalishda oqim paydo bo'ladi.
Ikki tajriba o'rtasidagi farq nima: magnitni bobinga yaqinlashtirish va uni uzoqlashtirish? Birinchi holda, g'altakning burilishlariga kirib boradigan magnit induksiya chiziqlari soni yoki xuddi shunday bo'lsa, magnit oqimi ko'payadi (2.5-rasm, a), ikkinchi holda esa u kamayadi (2.5-rasm). , b). Bundan tashqari, birinchi holda, lasanda paydo bo'ladigan induksion oqim tomonidan yaratilgan magnit maydonning indüksiyon chiziqlari g'altakning yuqori uchidan chiqadi, chunki bobin magnitni qaytaradi, ikkinchi holatda esa, aksincha. , ular bu oxiriga kiradilar. Ushbu magnit induksiya chiziqlari 2.5-rasmda qora rangda ko'rsatilgan. A holatida, toki bo'lgan lasan magnitga o'xshaydi, uning shimoliy qutbi tepada, b holatida esa pastda joylashgan.
2.6-rasmda ko'rsatilgan tajriba yordamida shunga o'xshash xulosalar chiqarish mumkin. Vertikal o'q atrofida erkin aylana oladigan novda uchlarida ikkita Supero'tkazuvchilar alyuminiy halqalar o'rnatiladi. Ulardan birida kesik bor. Agar siz uzukga magnitni kesilmasdan olib kelsangiz, unda induksion oqim paydo bo'ladi va u shunday yo'naltiriladiki, bu halqa magnitdan uzoqlashadi va novda aylanadi. Agar siz magnitni uzukdan olib tashlasangiz, u holda, aksincha, magnitga tortiladi. Magnit kesilgan halqa bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, chunki kesish halqada induksion oqim paydo bo'lishining oldini oladi. Magnit lasanni qaytaradimi yoki tortadimi, undagi induksiya oqimining yo'nalishiga bog'liq. Shuning uchun energiyaning saqlanish qonuni induksiya oqimining yo'nalishini aniqlaydigan qoidani shakllantirishga imkon beradi.
Endi biz asosiy narsaga kelamiz: lasanning burilishlari orqali magnit oqimning ortishi bilan induksion oqim shunday yo'nalishga egaki, u yaratgan magnit maydon magnit oqimning burilishlari orqali o'sishiga to'sqinlik qiladi. Axir, bu maydonning induksion chiziqlari maydonning indüksiyon chiziqlariga qarshi qaratilgan bo'lib, uning o'zgarishi elektr tokini hosil qiladi. Agar lasan orqali magnit oqimi zaiflashsa, u holda induksiya
oqim induksiya bilan magnit maydon hosil qiladi, magnit oqimni lasanning burilishlari orqali oshiradi.
Bu barcha holatlarda qo'llaniladigan indüksiyon oqimining yo'nalishini aniqlash uchun umumiy qoidaning mohiyatidir. Bu qoidani rus fizigi E. X. Lenz o'rnatgan.
Lenz qoidasiga ko'ra Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktsiyali tok o'zining magnit maydoni bilan uni keltirib chiqaradigan magnit oqimning o'zgarishiga qarshi turadi. Qisqacha aytganda, bu qoidani quyidagicha shakllantirish mumkin: induksiyalangan oqim uni keltirib chiqaradigan sababga xalaqit beradigan tarzda yo'naltiriladi.
Zanjirdagi induksion oqim yo'nalishini topish uchun Lenz qoidasini qo'llash uchun buni qilish kerak:
1. Tashqi magnit maydonning magnit induksiya chiziqlari yo'nalishini aniqlang.
2. Bu maydonning magnit induksiya vektorining kontur bilan chegaralangan yuzadan o‘tgan oqimining ortishi (F > 0) yoki kamayishini (F) aniqlang.< 0).
3. Induksiyalangan oqimning magnit maydonining magnit induksiya chiziqlari yo'nalishini o'rnating. Lenz qoidasiga ko'ra, bu chiziqlar F > 0 da magnit induksiya chiziqlariga qarama-qarshi yo'naltirilgan bo'lishi va F da ular bilan bir xil yo'nalishga ega bo'lishi kerak.< 0.
4. Magnit induksiya chiziqlarining yo'nalishini bilib, gimlet qoidasi yordamida induksiya oqimining yo'nalishini toping.
Induksion oqimning yo'nalishi energiyaning saqlanish qonuni yordamida aniqlanadi. Barcha holatlarda induksiyalangan oqim uning magnit maydoni magnit oqimining o'zgarishiga to'sqinlik qiladigan tarzda yo'naltiriladi. induksiyalangan oqim.
1. Induksion oqimning yo'nalishi qanday aniqlanadi?
2. Agar siz unga magnit olib kelsangiz, kesikli halqada elektr maydoni paydo bo'ladimi?
