Elektromagnit induktsiya qayerda qo'llaniladi? Elektromagnit induktsiyaning amaliy qo'llanilishi

Fenomen elektromagnit induksiya doimiy o'zgaruvchan magnit maydonda joylashgan jismda elektromotor kuch yoki kuchlanishning paydo bo'lishidan iborat hodisa. Elektromagnit induktsiya natijasida elektromotor kuch, agar jism statik va bir jinsli bo'lmagan magnit maydonda harakat qilsa yoki magnit maydonda aylansa, uning chiziqlari yopiq halqa bilan o'zgaradi.

Induktsiyalangan elektr toki

"Induksiya" tushunchasi boshqa jarayonning ta'siri natijasida jarayonning paydo bo'lishini anglatadi. Masalan, elektr toki paydo bo'lishi mumkin, ya'ni magnit maydonning o'tkazgichga maxsus tarzda ta'sir qilishi natijasida paydo bo'lishi mumkin. Ushbu elektr toki induktsiya deb ataladi. Ta'lim shartlari elektr toki Elektromagnit induksiya natijasida yuzaga kelgan hodisalar maqolada keyinroq muhokama qilinadi.

Magnit maydon haqida tushuncha

Elektromagnit induksiya hodisasini o'rganishni boshlashdan oldin, magnit maydon nima ekanligini tushunishingiz kerak. Gapirmoqda oddiy so'zlar bilan, ostida magnit maydon magnit material o'zining magnit ta'siri va xususiyatlarini ko'rsatadigan fazo hududini nazarda tutadi. Kosmosning bu hududini magnit maydon chiziqlari deb ataladigan chiziqlar yordamida tasvirlash mumkin. Ushbu chiziqlar soni magnit oqim deb ataladigan jismoniy miqdorni ifodalaydi. Magnit maydon chiziqlari yopiq, ular magnitning shimoliy qutbidan boshlanadi va janubiy qutbda tugaydi.

Magnit maydon magnit xususiyatlarga ega bo'lgan har qanday materiallarga, masalan, elektr tokining temir o'tkazgichlariga ta'sir qilish qobiliyatiga ega. Bu maydon magnit induksiya bilan tavsiflanadi, u B bilan belgilanadi va teslada (T) o'lchanadi. 1 Tesla magnit induktsiyasi juda kuchli magnit maydon bo'lib, har biriga 1 nyuton kuch bilan ta'sir qiladi. nuqta zaryadi 1 m/s tezlikda magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar uchadigan 1 kulonda, ya'ni 1 T = 1 N*s/(m*C).

Elektromagnit induksiya hodisasini kim kashf etgan?

Elektromagnit induktsiya, ko'pchilik printsipiga asoslanadi zamonaviy qurilmalar, 19-asrning 30-yillari boshlarida ochilgan. Induksiyaning kashfiyoti odatda Maykl Faradayga tegishli (kashf etilgan sana: 1831 yil 29 avgust). Olim daniyalik fizik va kimyogari Xans Oerstedning tajribalari natijalariga asoslanib, u orqali elektr toki o'tadigan o'tkazgich o'z atrofida magnit maydon hosil qilishini, ya'ni u ko'rsata boshlaganini aniqladi. magnit xususiyatlari.

Faraday, o'z navbatida, Oersted tomonidan kashf etilgan hodisaga teskari hodisani kashf etdi. U o'tkazgichdagi elektr tokining parametrlarini o'zgartirish orqali yaratilishi mumkin bo'lgan o'zgaruvchan magnit maydon har qanday oqim o'tkazgichning uchlarida potentsial farqning paydo bo'lishiga olib kelishini payqadi. Agar bu uchlar, masalan, elektr chiroq orqali ulangan bo'lsa, u holda elektr toki bunday zanjir orqali oqadi.

Natijada, Faraday fizik jarayonni kashf etdi, buning natijasida elektromagnit induksiya hodisasi bo'lgan magnit maydonning o'zgarishi tufayli o'tkazgichda elektr toki paydo bo'ladi. Bunday holda, induksiyalangan oqim hosil bo'lishi uchun nima harakatlanayotgani muhim emas: elektromagnit induksiya fenomeni bo'yicha tegishli tajriba o'tkazilsa, magnit maydon yoki o'zini osongina ko'rsatish mumkin. Shunday qilib, magnitni metall spiral ichiga qo'yib, biz uni harakatga keltira boshlaymiz. Agar siz spiralning uchlarini har qanday elektr toki ko'rsatkichi orqali kontaktlarning zanglashiga olib o'tsangiz, oqim ko'rinishini ko'rishingiz mumkin. Endi siz magnitni yolg'iz qoldirib, spiralni magnitga nisbatan yuqoriga va pastga siljitishingiz kerak. Ko'rsatkich, shuningdek, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim mavjudligini ko'rsatadi.

Faraday tajribasi

Faraday tajribalari o'tkazgich va doimiy magnit bilan ishlashni o'z ichiga oladi. Maykl Faraday birinchi bo'lib o'tkazgich magnit maydon ichida harakat qilganda, uning uchlarida potentsial farq paydo bo'lishini aniqladi. Harakatlanuvchi o'tkazgich magnit maydon chiziqlarini kesib o'tishni boshlaydi, bu esa bu sohadagi o'zgarish ta'sirini simulyatsiya qiladi.

Olim natijada yuzaga keladigan potentsial farqning ijobiy va salbiy belgilari o'tkazgichning harakatlanish yo'nalishiga bog'liqligini aniqladi. Misol uchun, agar o'tkazgich magnit maydonda ko'tarilsa, natijada paydo bo'lgan potentsial farq +- polaritesiga ega bo'ladi, lekin agar bu o'tkazgich tushirilsa, biz allaqachon -+ polaritesiga ega bo'lamiz. Potensiallar belgisidagi bu o'zgarishlar, ularning farqi elektromotor kuch (EMF) deb ataladi, yopiq konturda o'zgaruvchan tokning paydo bo'lishiga olib keladi, ya'ni doimiy ravishda o'z yo'nalishini teskari tomonga o'zgartiradi.

Faraday tomonidan kashf etilgan elektromagnit induksiyaning xususiyatlari

Elektromagnit induksiya hodisasini kim kashf etganini va induksiyalangan oqim nima uchun sodir bo'lishini bilib, biz ushbu hodisaning ba'zi xususiyatlarini tushuntiramiz. Shunday qilib, magnit maydonda o'tkazgichni qanchalik tez harakatlantirsangiz, shuncha ko'p ko'proq qiymat zanjirdagi induksiyalangan tokning kuchi. Hodisaning yana bir xususiyati quyidagilardan iborat: maydonning magnit induktsiyasi qanchalik katta bo'lsa, ya'ni maydon qanchalik kuchli bo'lsa, o'tkazgichni maydonda harakatlantirganda paydo bo'lishi mumkin bo'lgan potentsial farq shunchalik katta bo'ladi. Agar o'tkazgich magnit maydonda tinch holatda bo'lsa, unda EMF paydo bo'lmaydi, chunki o'tkazgichni kesib o'tgan magnit induksiya chiziqlarida hech qanday o'zgarish bo'lmaydi.

Elektr tokining yo'nalishi va chap qo'l qoidasi

Elektromagnit induksiya hodisasi natijasida hosil bo'lgan o'tkazgichdagi elektr tokining yo'nalishini aniqlash uchun siz chap qo'l deb ataladigan qoidadan foydalanishingiz mumkin. Uni quyidagicha shakllantirish mumkin: agar chap qo'l magnitning shimoliy qutbidan boshlanadigan magnit induksiya chiziqlari kaftga kirib, chiqib ketadigan qilib joylashtiring. bosh barmog'i magnit maydonida o'tkazgichning harakat yo'nalishini ko'rsating, keyin chap qo'lning qolgan to'rt barmog'i o'tkazgichdagi induksiyalangan oqimning harakat yo'nalishini ko'rsatadi.

Ushbu qoidaning yana bir versiyasi mavjud, u quyidagicha: agar ko'rsatkich barmog'i chap qo'lni magnit induksiya chiziqlari bo'ylab yo'naltiring va chiqadigan bosh barmog'ingizni o'tkazgichning harakat yo'nalishiga yo'naltiring, so'ngra kaftga 90 daraja buriling. o'rta barmoq o'tkazgichda paydo bo'ladigan oqim yo'nalishini ko'rsatadi.

O'z-o'zini induktsiya hodisasi

Xans Kristian Oersted oqim o'tkazuvchi o'tkazgich yoki lasan atrofida magnit maydon mavjudligini aniqladi. Olim shuningdek, ushbu sohaning xususiyatlari tokning kuchi va uning yo'nalishi bilan bevosita bog'liqligini aniqladi. Agar g'altak yoki o'tkazgichdagi tok o'zgaruvchan bo'lsa, u harakatsiz bo'lmaydigan magnit maydon hosil qiladi, ya'ni u o'zgaradi. O'z navbatida, bu o'zgaruvchan maydon induksiyalangan oqimning paydo bo'lishiga olib keladi (elektromagnit induksiya hodisasi). Induksion oqimning harakati har doim o'tkazgich orqali aylanib yuruvchi o'zgaruvchan tokga qarama-qarshi bo'ladi, ya'ni o'tkazgich yoki g'altakdagi oqim yo'nalishi o'zgarganda qarshilikni ta'minlaydi. Bu jarayon o'z-o'zini induktsiya deb ataladi. Bu holda yaratilgan elektr potentsial farqi o'z-o'zidan induktiv emf deb ataladi.

E'tibor bering, o'z-o'zidan induktsiya hodisasi faqat oqim yo'nalishi o'zgarganda emas, balki u istalgan vaqtda o'zgarganda, masalan, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshilikning pasayishi tufayli kuchayganda ham sodir bo'ladi.

O'z-o'zidan induksiya tufayli kontaktlarning zanglashiga olib keladigan har qanday o'zgarishiga ta'minlangan qarshilikni jismoniy tavsiflash uchun induktivlik tushunchasi kiritildi, u henrilarda o'lchanadi (sharafiga). Amerikalik fizik Jozef Genri). Bitta henry - bu indüktans bo'lib, u uchun oqim 1 sekundda 1 amperga o'zgarganda, o'z-o'zidan induktsiya jarayonida 1 voltga teng emf paydo bo'ladi.

AC

Induktor magnit maydonda aylana boshlaganda, u elektromagnit induksiya hodisasi natijasida induksiyalangan oqim hosil qiladi. Bu elektr toki o'zgaruvchan, ya'ni o'z yo'nalishini muntazam ravishda o'zgartiradi.

O'zgaruvchan tok to'g'ridan-to'g'ri oqimga qaraganda tez-tez uchraydi. Shunday qilib, markaziy elektr tarmog'idan ishlaydigan ko'plab qurilmalar ushbu turdagi oqimdan foydalanadi. O'zgaruvchan tokni induktsiya qilish va tashish to'g'ridan-to'g'ri oqimga qaraganda osonroq. Qoida tariqasida, maishiy o'zgaruvchan tokning chastotasi 50-60 Gts ni tashkil qiladi, ya'ni 1 soniyada uning yo'nalishi 50-60 marta o'zgaradi.

O'zgaruvchan tokning geometrik tasviri kuchlanishning vaqtga bog'liqligini tavsiflovchi sinusoidal egri chiziqdir. Maishiy oqim uchun sinus to'lqinining to'liq davri taxminan 20 millisekundni tashkil qiladi. tomonidan termal effekt o'zgaruvchan tok to'g'ridan-to'g'ri oqimga o'xshaydi, uning kuchlanishi U max /√2, bu erda U max - sinusoidal o'zgaruvchan tok egri chizig'idagi maksimal kuchlanish.

Texnologiyada elektromagnit induksiyadan foydalanish

Elektromagnit induksiya hodisasining kashf etilishi texnologiyaning rivojlanishida haqiqiy bumni keltirib chiqardi. Ushbu kashfiyotdan oldin odamlar faqat elektr batareyalari yordamida cheklangan miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir edi.

Bu fizik hodisa hozirgi vaqtda elektr transformatorlarida, induksiyalangan tokni issiqlikka aylantiruvchi isitgichlarda, avtomobillardagi elektr motorlar va generatorlarda qo'llaniladi.

Hozirgi ish - bu ish elektr maydoni elektr zaryadlarini o'tkazgich bo'ylab uzatish bo'yicha; Zanjirning bir qismidagi oqim tomonidan bajarilgan ish oqim, kuchlanish va ish bajarilgan vaqtning mahsulotiga teng. Elektr zanjirining bir qismi uchun Ohm qonunining formulasidan foydalanib, siz oqim ishini hisoblash uchun formulaning bir nechta versiyasini yozishingiz mumkin:

A= U*I*t=I2 R*t=U2 /R *t

Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra: ish kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi energiyasining o'zgarishiga teng, shuning uchun o'tkazgich tomonidan chiqarilgan energiya oqimning ishiga teng.

(A)=B*A*c= W*s=J; 1kVt*soat=3600000 J

Joule-Lenz qonuni

Oqim o'tkazgichdan o'tganda, o'tkazgich qiziydi va atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi sodir bo'ladi, ya'ni. o'tkazgich uni o'rab turgan jismlarga issiqlik beradi.

Oqim o'tkazuvchi o'tkazgich tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik miqdori muhit, oqim kuchining kvadrati, o'tkazgichning qarshiligi va oqimning o'tkazgichdan o'tgan vaqtining mahsulotiga teng.

A=Q=U*I*t=I2 *R*t=U2 /R*t

Bu ifoda J. Joule va E. H. Lenz tomonidan eksperimental ravishda mustaqil ravishda o'rnatilgan Joule-Lenz qonunini ifodalaydi:

dQ=UIdt=I2 Rdt=U2 /R*dt.

Magnit maydon harakatni o'rab turgan materiyaning mavjudligi shaklidir elektr zaryadlari(oqimli o'tkazgichlar, doimiy magnitlar).

Magnit maydonning asosiy xossalari: harakatlanuvchi elektr zaryadlari, tok o'tkazuvchi o'tkazgichlar, doimiy magnitlar va o'zgaruvchan elektr maydoni natijasida hosil bo'ladi; harakatlanuvchi elektr zaryadlari, oqim o'tkazgichlari va magnitlangan jismlarga kuch bilan ta'sir qiladi; o'zgaruvchan magnit maydon o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi elektr maydoni. Gimlet qoidasi: Agar gimlet (vint) ning tarjima harakati yo'nalishi o'tkazgichdagi oqim yo'nalishiga to'g'ri kelsa, u holda gimlet tutqichining aylanish yo'nalishi magnit induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Chap qo'l qoidasi Amper kuchini aniqlashga imkon beradi, ya'ni. magnit maydonning oqim o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'sir qiladigan kuchi. Agar chap qo'l magnit induksiya vektorining perpendikulyar komponenti kaftga kirsa va to'rtta cho'zilgan barmoq oqim bo'ylab yo'naltirilgan bo'lsa, u holda 90 gradus egilgan bosh barmog'i amper kuchining yo'nalishini ko'rsatadi.

Har qanday zaryadga ta'sir qiluvchi elektr maydonidan farqli o'laroq, magnit maydon faqat harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiladi. Ma'lum bo'lishicha, kuch nafaqat kattalikka, balki zaryad tezligining yo'nalishiga ham bog'liq. Lorens kuchi Zaryadlangan zarrachaga magnit maydon ta'sir qiladigan kuch Lorens kuchi deb ataladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, Lorents kuchining F~ vektori quyidagicha topiladi. 1.

Lorents kuchining mutlaq qiymati:

Bu erda q - mutlaq qiymat zaryad, v - zaryad tezligi, B - magnit maydon induksiyasi, b - ~v va B~ vektorlari orasidagi burchak.

Lorents kuchi ikkala ~v va B~ vektorlariga perpendikulyar. Boshqacha qilib aytganda, F~ vektori zaryad tezligi va magnit maydon induksiya vektorlari yotgan tekislikka perpendikulyar. Lorents kuchi berilgan tekislikka nisbatan qaysi yarim bo'shliqqa yo'naltirilganligini aniqlash qoladi.

Elektr va magnit maydonlarining o'zaro bog'lanishini 1831 yilda atoqli ingliz fizigi M. Faraday o'rnatgan. U elektromagnit induksiya hodisasini kashf etgan. Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan yopiq o'tkazgich zanjirida elektr tokining paydo bo'lishidan iborat magnit oqimi konturni teshish.

Elektromagnit induktsiya hodisasi - kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimi o'zgarganda, yopiq zanjirda elektr tokining paydo bo'lishi.

Faraday elektromagnit induktsiya hodisasini bir-biridan ajratilgan, yog'och lasanga o'ralgan ikkita simli spiral yordamida o'rgangan. Bir spiral galvanik akkumulyatorga, ikkinchisi esa kuchsiz oqimlarni qayd qiluvchi galvanometrga ulangan. Birinchi spiralning zanjirini yopish va ochish momentlarida ikkinchi spiralning zanjiridagi galvanometr ignasi burilib ketdi.

Faraday tajribalari.

Faradayning EMRni o'rganish bo'yicha tajribalarini ikki turkumga bo'lish mumkin:

1. ko‘rinish induksion oqim magnitni (oqim bilan lasan) ichkariga va tashqariga harakatlantirganda;

Tajribaning tushuntirishi: Ampermetrga ulangan lasanga magnit o'rnatilganda zanjirda induksiyalangan tok paydo bo'ladi. Olib tashlanganda, induksiyalangan oqim ham paydo bo'ladi, lekin boshqa yo'nalishda. Ko'rinib turibdiki, induksiyalangan oqim magnitning harakat yo'nalishiga va uni qaysi qutbga kiritishiga bog'liq. Joriy quvvat magnitning tezligiga bog'liq.

2. boshqa g'altakdagi tok o'zgarganda bir g'altakda induksion tokning paydo bo'lishi.

Tajribani tushuntirish: g'altak 2 dagi elektr toki 1 g'altakning zanjiridagi kalitni yopish va ochish momentlarida sodir bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, oqim yo'nalishi 1 g'altakning zanjiri yopiq yoki ochilganligiga bog'liq. , ya'ni. magnit oqimining ortishiga (sxema yopilganda) yoki kamayishiga (sxema ochilganda) bog'liq. 1-bo'lakni teshish.

Faraday ko'plab tajribalarni o'tkazgan holda, yopiq o'tkazuvchan zanjirlarda elektr toki faqat magnit maydon induksiyasi oqimining o'zgarishiga vaqt o'tishi bilan qanday erishilganidan qat'i nazar, o'zgaruvchan magnit maydonda bo'lgan hollarda paydo bo'lishini aniqladi.

Elektromagnit induksiya hodisasidan kelib chiqadigan tok induksiya deb ataladi.

To'g'ri aytganda, kontaktlarning zanglashiga olib magnit maydonida harakat qilganda, bu ma'lum bir oqim emas (bu qarshilikka bog'liq), balki ma'lum bir emf hosil bo'ladi.

Faraday eksperimental ravishda o'tkazuvchi zanjirda magnit oqimi o'zgarganda, minus belgisi bilan olingan, kontaktlarning zanglashiga olib boradigan sirt orqali magnit oqimining o'zgarish tezligiga teng bo'lgan Eind induktsiyalangan emf paydo bo'lishini aniqladi:

Bu formula Faraday qonunini ifodalaydi: e. d.s. induksiya kontur bilan chegaralangan sirt orqali magnit oqimining o'zgarish tezligiga teng.

Formuladagi minus belgisi Lenz qoidasini aks ettiradi.

1833 yilda Lenz empirik tarzda Lenz qoidasi deb nomlangan bayonotni isbotladi: magnit oqimi o'zgarganda yopiq konturda qo'zg'atilgan induktsiya tok har doim shunday yo'naltiriladiki, u yaratgan magnit maydon induksiyalangan tokni keltirib chiqaradigan magnit oqimning o'zgarishini oldini oladi.

Magnit oqimining ortishi bilan F>0, va eind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Magnit oqimining pasayishi bilan F<0, а еинд >0, ya'ni. induksiyalangan oqimning magnit maydoni kontaktlarning zanglashiga olib boradigan magnit oqimini oshiradi.

Lenz qoidasi chuqur jismoniy ma'noga ega - u energiyaning saqlanish qonunini ifodalaydi: agar kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit maydoni oshsa, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim uning magnit maydoni tashqi tomonga qarama-qarshi yo'naltirilgan bo'lishi uchun yo'naltiriladi. kontaktlarning zanglashiga olib boradigan magnit maydoni kamayadi, keyin oqim uning magnit maydoni bu pasayib borayotgan magnit maydonni saqlab turishi uchun yo'naltiriladi.

Induktsiyalangan emf ga bog'liq turli sabablar. Agar g'altakning ichiga bir marta surilsa kuchli magnit, va ikkinchisida - zaif, keyin birinchi holatda qurilmaning o'qishlari yuqori bo'ladi. Magnit tez harakat qilganda ular ham yuqori bo'ladi. Ushbu ishda olib borilgan har bir tajribada induksion oqimning yo'nalishi Lenz qoidasi bilan belgilanadi. Induksion oqimning yo'nalishini aniqlash tartibi rasmda ko'rsatilgan.

magnit induksiya oqimi faraday

Rasmda doimiy magnitning magnit maydon chiziqlari va induksiyalangan oqimning magnit maydon chiziqlari ko'k rangda ko'rsatilgan. Magnit maydon chiziqlari har doim N dan S ga - shimoliy qutbdan magnitning janubiy qutbiga yo'naltiriladi.

Lenz qoidasiga ko'ra, o'tkazgichdagi magnit oqim o'zgarganda paydo bo'ladigan induksiyalangan elektr toki shunday yo'naltiriladiki, uning magnit maydoni magnit oqimining o'zgarishiga qarshi turadi. Shuning uchun, g'altakda magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi doimiy magnitning kuch chiziqlariga qarama-qarshidir, chunki magnit bobin tomon harakat qiladi. Gimlet qoidasi yordamida oqim yo'nalishini topamiz: agar gimlet (o'ng ip bilan) vidalansa, u oldinga harakat g'altakdagi indüksiyon chiziqlari yo'nalishiga to'g'ri keladi, keyin gimlet tutqichining aylanish yo'nalishi indüksiyon oqimining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Shuning uchun, qizil o'q bilan rasmda ko'rsatilgandek, milliampermetr orqali oqim chapdan o'ngga oqadi. Magnit g'altakdan uzoqlashganda, induksiyalangan oqimning magnit maydon chiziqlari yo'nalishda mos keladi. elektr uzatish liniyalari doimiy magnit va oqim o'ngdan chapga oqadi.

Abstrakt

"Fizika" fanidan

Mavzu: “Elektromagnit induksiya hodisasining kashfiyoti”

Bajarildi:

13103/1 guruh talabasi

Sankt-Peterburg

2. Faraday tajribalari. 3

3. Amaliy dastur elektromagnit induksiya hodisalari. 9

4. Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati... 12

Elektromagnit induktsiya - yopiq zanjirda u orqali o'tadigan magnit oqim o'zgarganda elektr tokining paydo bo'lishi hodisasi. Elektromagnit induktsiya 1831 yil 29 avgustda Maykl Faraday tomonidan kashf etilgan. U yopiq o'tkazgich zanjirida paydo bo'ladigan elektromotor kuch magnit oqimining ushbu zanjir bilan chegaralangan sirt orqali o'zgarish tezligiga mutanosib ekanligini aniqladi. Elektromotor kuchning (EMF) kattaligi oqimning o'zgarishiga nima sabab bo'lganiga bog'liq emas - magnit maydonning o'zi yoki magnit maydondagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'zgarishi (yoki uning bir qismi). Ushbu emfdan kelib chiqadigan elektr toki induksiyalangan oqim deb ataladi.

1820 yilda Xans Kristian Oersted zanjir bo'ylab o'tadigan elektr toki magnit ignaning burilishiga olib kelishini ko'rsatdi. Agar elektr toki magnitlanish hosil qilsa, u holda elektr tokining ko'rinishi magnitlanish bilan bog'liq bo'lishi kerak. Bu fikr ingliz olimi M. Faradayni o'ziga tortdi. "Magnitizmni elektrga aylantiring", deb yozgan edi u 1822 yilda o'z kundaligida.

Maykl Faraday

Maykl Faraday (1791-1867) Londonning eng qashshoq joylaridan birida tug'ilgan. Uning otasi temirchi, onasi esa ijarachi dehqonning qizi edi. Faraday yetib kelganida maktab yoshi, u boshlang'ich maktabga yuborildi. Faraday bu erda olgan kursi juda tor edi va faqat o'qish, yozish va hisoblashni o'rganish bilan cheklangan edi.

Faraday oilasi yashagan uydan bir necha qadam narida kitob do'koni bor edi, u ham kitob muqovalash korxonasi edi. Faraday o'z kursini tugatgandan so'ng shu erda tugadi boshlang'ich maktab, u uchun kasb tanlash haqida savol tug'ilganda. Bu vaqtda Maykl atigi 13 yoshda edi. Faraday yoshligida, o'zini o'zi tarbiyalashni endigina boshlaganida, u faqat faktlarga tayanishga va boshqalarning xabarlarini o'z tajribalari bilan tekshirishga intilgan.

Bu intilishlar uning asosiy xususiyatlari sifatida butun umri davomida hukmronlik qildi ilmiy faoliyat Jismoniy va kimyoviy tajribalar Faraday buni bolaligida fizika va kimyo bilan birinchi tanishuvida boshlagan. Bir kuni Maykl buyuk ingliz fizigi Xamfri Deyvining ma'ruzalaridan birida qatnashdi. Faraday ma'ruzani batafsil yozib oldi, uni bog'ladi va Davyga yubordi. U shunday taassurot qoldirdiki, Faradayni u bilan birga kotib sifatida ishlashga taklif qildi. Ko'p o'tmay Davy Evropaga sayohatga chiqdi va Faradeyni o'zi bilan olib ketdi. Ikki yil davomida ular Yevropaning eng yirik universitetlariga tashrif buyurishdi.

1815 yilda Londonga qaytib, Faraday laboratoriyalardan birida assistent bo'lib ishlay boshladi. Qirollik instituti Londonda. O'sha paytda u dunyodagi eng yaxshi fizika laboratoriyalaridan biri edi. 1816 yildan 1818 yilgacha Faraday kimyo bo'yicha bir qancha kichik eslatmalar va qisqa xotiralarni nashr etdi. Faradayning fizika bo'yicha birinchi ishi 1818 yilga to'g'ri keladi.

O'zidan oldingilarning tajribalariga asoslanib va ​​o'zining bir qancha tajribalarini birlashtirib, 1821 yil sentyabrgacha Maykl "Elektromagnitizm yutuqlari tarixi" ni nashr etdi. Allaqachon bu vaqtda u juda tuzgan edi to'g'ri tushuncha magnit ignaning oqim ta'sirida burilish hodisasining mohiyati haqida.

Ushbu muvaffaqiyatga erishgan Faraday o'n yil davomida elektr energiyasi sohasidagi o'qishni tashlab, o'zini boshqa turdagi bir qator fanlarni o'rganishga bag'ishladi. 1823 yilda Faraday fizika sohasidagi eng muhim kashfiyotlardan birini amalga oshirdi - u birinchi bo'lib gazni suyultirdi va shu bilan birga gazlarni suyuqlikka aylantirishning oddiy, ammo samarali usulini yaratdi. 1824 yilda Faraday fizika sohasida bir qancha kashfiyotlar qildi. Boshqa narsalar qatorida, u yorug'lik shisha rangiga ta'sir qiladi va uni o'zgartiradi. Keyingi yili Faraday yana fizikadan kimyoga o'tdi va uning bu sohadagi faoliyati natijasi benzin va oltingugurt-naftalin kislotasining kashfiyoti bo'ldi.

1831 yilda Faraday "Xromotrop" deb nomlangan ajoyib va ​​qiziq optik snaryad uchun asos bo'lgan "Optik illyuziyaning maxsus turi to'g'risida" risolasini nashr etdi. O'sha yili olimning yana bir risolasi "Tebranish plitalari haqida" nashr etildi. Ushbu asarlarning aksariyati o'z muallifining nomini abadiylashtirishi mumkin edi. Lekin eng muhimi ilmiy ishlar Faradayning tadqiqotlari elektromagnetizm va elektr induksiyasi sohalarida.

Faraday tajribalari

Tabiat kuchlarining uzviy bog‘liqligi va o‘zaro ta’siri haqidagi g‘oyalar bilan ovora bo‘lgan Faraday, xuddi Amper elektr toki yordamida magnit yaratishi mumkin bo‘lganidek, magnitlar yordamida ham elektr tokini yaratish mumkinligini isbotlashga urindi.

Uning mantig'i oddiy edi: mexanik ish osongina issiqlikka aylanadi; aksincha, issiqlik aylantirilishi mumkin mexanik ish(aytaylik, bug 'dvigatelida). Umuman olganda, tabiat kuchlari orasida quyidagi munosabatlar ko'pincha sodir bo'ladi: agar A B ni tug'sa, B dan A ni tug'adi.

Agar Amper magnitlarni elektr toki yordamida olgan bo'lsa, unda, ehtimol, "oddiy magnitlanishdan elektr energiyasini olish" mumkin. Arago va Amper Parijda, Kolladon esa Jenevada xuddi shunday vazifani qo'ydi.

To'g'rirog'i, elektromagnetizm va induktiv elektr hodisalarini ko'rib chiquvchi va hozirda texnologiya uchun juda katta ahamiyatga ega bo'lgan fizikaning muhim bo'limi Faraday tomonidan yo'qdan yaratilgan. Faraday nihoyat o'zini elektr energiyasi sohasidagi tadqiqotlarga bag'ishlaganida, aniqlandiki, qachon oddiy sharoitlarda Elektrlangan jismning mavjudligi uning ta'siri boshqa har qanday tanada elektr tokini qo'zg'atishi uchun etarli. Shu bilan birga, ma'lum bo'lishicha, oqim o'tadigan va elektrlashtirilgan jismni ifodalovchi sim yaqin atrofdagi boshqa simlarga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi.

Bu istisnoga nima sabab bo'ldi? Bu Faradayni qiziqtirgan va uni hal qilishiga olib kelgan savol eng muhim kashfiyotlar induksion elektr energiyasi sohasida. Faraday ko'plab tajribalar o'tkazdi va pedantik yozuvlarni saqladi. U o'zining laboratoriya qaydlarida har bir kichik tadqiqotga bir paragraf bag'ishlaydi (1931 yilda Londonda "Faradayning kundaligi" nomi bilan to'liq nashr etilgan). Faradayning ish qobiliyatini "Kundalik" ning so'nggi bandida 16041 raqami bilan belgilanganligi tasdiqlaydi. Faradayning eksperimentchi sifatidagi ajoyib mahorati, obsesifligi va aniq falsafiy pozitsiyasi taqdirlanmasdan mumkin emas edi, lekin o'n bir yil davom etdi. natijani kutish uchun.

Hodisalarning universal bog'lanishiga intuitiv ishonchidan tashqari, hech narsa uni "magnetizmdan elektr energiyasini" qidirishda qo'llab-quvvatlamadi. Bundan tashqari, o'qituvchisi Davy kabi, u aqliy tuzilmalardan ko'ra ko'proq tajribalariga tayangan. Davy unga o'rgatdi:

– Yaxshi tajriba Nyuton kabi dahoning chuqurligidan ko'ra qimmatroqdir.

Va shunga qaramay, Faraday buyuk kashfiyotlar uchun mo'ljallangan edi. Buyuk realist, u bir paytlar Deyvi qo'ygan empirik kishanlarni o'z-o'zidan sindirib tashladi va o'sha daqiqalarda unga ajoyib tushuncha paydo bo'ldi - u eng chuqur umumlashmalarni amalga oshirish qobiliyatiga ega bo'ldi.

Omadning birinchi porlashi faqat 1831 yil 29 avgustda paydo bo'ldi. Shu kuni Faraday laboratoriyada oddiy qurilmani sinovdan o'tkazdi: diametri taxminan olti dyuym bo'lgan temir halqa, ikki bo'lak izolyatsiyalangan simga o'ralgan. Faraday batareyani bitta o'rashning terminallariga ulaganida, uning yordamchisi artilleriya serjanti Andersen galvanometrning ignasini boshqa o'rashning burilishiga ulanganligini ko'rdi.

To'g'ridan-to'g'ri oqim birinchi o'rash orqali o'tishda davom etgan bo'lsa-da, u chayqaldi va tinchlandi. Faraday ushbu oddiy o'rnatishning barcha tafsilotlarini diqqat bilan ko'rib chiqdi - hamma narsa tartibda edi.

Ammo galvanometr ignasi o'jarlik bilan nolda turdi. Faraday umidsizlikdan tokni o'chirishga qaror qildi va keyin mo''jiza ro'y berdi - kontaktlarning zanglashiga olib kirish paytida galvanometr ignasi yana chayqalib, yana nolga qotib qoldi!

Galvanometr oqimning butun o'tishi davomida butunlay xotirjam bo'lib, zanjirning o'zi yopilganda va u ochilganda tebranishni boshlaydi. Ma'lum bo'lishicha, birinchi simga oqim o'tkazilganda, shuningdek, bu uzatish to'xtatilganda, ikkinchi simda ham oqim qo'zg'aladi, bu birinchi holatda birinchi oqimga teskari yo'nalishga ega va bir xil bo'ladi. u bilan ikkinchi holatda va faqat bir lahza davom etadi.

Aynan shu erda Amperning ajoyib g'oyalari - elektr toki va magnitlanish o'rtasidagi bog'liqlik - Faradayga o'zining aniqligi bilan ochib berildi. Axir, u oqim bergan birinchi o'rash darhol magnitga aylandi. Agar biz uni magnit deb hisoblasak, 29 avgust kuni o'tkazilgan tajriba shuni ko'rsatdiki, magnitlanish elektr energiyasini tug'diradi. Bu holatda faqat ikkita narsa g'alati bo'lib qoldi: nega elektromagnit yoqilganda elektr tokining ko'tarilishi tezda yo'qoldi? Va bundan tashqari, nima uchun magnit o'chirilganda chayqalish paydo bo'ladi?

Ertasi kuni, 30 avgust, - yangi seriya tajribalar. Ta'sir aniq ifodalangan, ammo shunga qaramay, mutlaqo tushunarsiz.

Faraday kashfiyot yaqin joyda ekanligini sezadi.

"Endi men yana elektromagnetizmni o'rganyapman va men muvaffaqiyatli narsaga erishdim deb o'ylayman, ammo buni hali tasdiqlay olmayman. Ehtimol, shuncha mehnatimdan keyin baliq o'rniga dengiz o'tlari bo'ladi."

Ertasi kuni, 24 sentyabr kuni ertalab Faraday juda ko'p tayyorgarlik ko'rdi turli qurilmalar, unda asosiy elementlar endi elektr toki bilan o'rash emas, balki doimiy magnitlar edi. Va ta'siri ham bor edi! O'q og'di va darhol joyiga yugurdi. Bu engil harakat magnit bilan eng kutilmagan manipulyatsiyalar paytida sodir bo'ldi, ba'zan tasodifan tuyuldi.

Keyingi tajriba 1 oktyabr. Faraday eng boshida - ikkita o'rashga qaytishga qaror qildi: biri oqim bilan, ikkinchisi galvanometrga ulangan. Birinchi tajribadan farq po'lat halqa - yadroning yo'qligi. Splash deyarli sezilmaydi. Natija ahamiyatsiz. Yadrosiz magnit yadroli magnitdan ancha zaif ekanligi aniq. Shuning uchun ta'sir kamroq aniqlanadi.

Faraday xafa bo'ldi. Ikki hafta davomida u nosozlik sabablarini o'ylab, qurilmalarga yaqinlashmaydi.

“Men silindrsimon magnit barni (diametri 3/4 dyuym va uzunligi 8 1/4 dyuym) oldim va uning bir uchini spiralga kiritdim. mis sim(uzunligi 220 fut) galvanometrga ulangan. Keyin men tezda spiral ichidagi magnitni butun uzunligiga surib qo'ydim va galvanometr ignasi itarishni boshdan kechirdi. Keyin men xuddi shunday tezlikda magnitni spiraldan chiqarib oldim va o'q yana tebrandi, lekin teskari yo'nalishda. Ignaning bu tebranishlari magnit har safar itarilganda yoki tashqariga chiqarilganda takrorlanardi”.

Buning siri magnitning harakatida! Elektr impulsi magnitning pozitsiyasi bilan emas, balki harakat bilan belgilanadi!

Bu shuni anglatadiki, "elektr to'lqini faqat magnit harakat qilganda paydo bo'ladi, bu unga dam olishda xos bo'lgan xususiyatlar tufayli emas".

Guruch. 2. Faradayning g‘altak bilan o‘tkazgan tajribasi

Bu fikr nihoyatda samarali. Agar magnitning o'tkazgichga nisbatan harakati elektr tokini hosil qilsa, u holda o'tkazgichning magnitga nisbatan harakati elektr energiyasini hosil qilishi kerak! Bundan tashqari, o'tkazgich va magnitning o'zaro harakati davom etar ekan, bu "elektr to'lqini" yo'qolmaydi. Bu shuni anglatadiki, sim va magnitning o'zaro harakati davom etar ekan, xohlagancha ishlay oladigan elektr toki generatorini yaratish mumkin!

28 oktyabrda Faraday ot magnitining qutblari orasiga aylanadigan mis diskni o'rnatdi, undan sirpanish kontaktlari yordamida (biri o'qda, ikkinchisi diskning chetida) olib tashlash mumkin edi. elektr kuchlanish. Bu inson qo'li bilan yaratilgan birinchi elektr generatori edi. Shunday qilib, topildi yangi manba elektr energiyasi, ilgari ma'lum bo'lgan (ishqalanish va kimyoviy jarayonlar) bilan bir qatorda - induksiya va yangi ko'rinish Bu energiya induktiv elektrdir.

Faraday tajribalariga o'xshash tajribalar, yuqorida aytib o'tilganidek, Frantsiya va Shveytsariyada o'tkazilgan. Jeneva akademiyasining professori Kolladon murakkab eksperimentator edi (masalan, u Jeneva ko'lidagi suvdagi tovush tezligini aniq o'lchagan). Ehtimol, asboblarning silkinishidan qo'rqib, u Faraday kabi, iloji bo'lsa, galvanometrni o'rnatishning qolgan qismidan olib tashladi. Ko'pchilikning ta'kidlashicha, Kolladon ignaning Faraday kabi tez harakatlarini kuzatgan, ammo barqarorroq, uzoq davom etadigan ta'sirni kutgan holda, bu "tasodifiy" portlashlarga ahamiyat bermagan ...

Darhaqiqat, o'sha davr olimlarining ko'pchiligining fikriga ko'ra, "magnetizmdan elektr energiyasini yaratish" ning teskari ta'siri, "to'g'ridan-to'g'ri" ta'sir - elektr toki tufayli "magnetizmning shakllanishi" bilan bir xil statsionar xususiyatga ega bo'lishi kerak edi. Ushbu ta'sirning kutilmagan "o'tkinchiligi" ko'pchilikni, shu jumladan Kolladonni ham chalkashtirib yubordi va bu ko'pchilik o'zlarining noto'g'ri qarashlari uchun to'lashdi.

Faraday o'z tajribalarini davom ettirar ekan, yana galvanik tok o'tadigan simni yopiq egri chiziqqa o'ralgan simni boshqasiga yaqinlashtirishning o'zi neytral simdagi induktiv tokni galvanik oqimga qarama-qarshi yo'nalishda qo'zg'atish uchun etarli ekanligini aniqladi. neytral sim yana undagi induktiv oqimni qo'zg'atadi, oqim allaqachon statsionar sim bo'ylab oqayotgan galvanik oqim bilan bir xil yo'nalishda bo'ladi va nihoyat, bu induktiv oqimlar faqat simni o'tkazgichga yaqinlashish va olib tashlash paytida qo'zg'aladi. galvanik oqim, va bu harakatsiz, simlar bir-biriga qanchalik yaqin bo'lishidan qat'i nazar, oqimlar hayajonlanmaydi.

Shunday qilib, galvanik tokning yopilishi va toʻxtashidagi yuqorida tavsiflangan induksiya hodisasiga oʻxshash yangi hodisa kashf qilindi. Bu kashfiyotlar o'z navbatida yangilarini keltirib chiqardi. Agar galvanik tokni qisqa tutashuv va to‘xtatish orqali induktiv tok hosil qilish mumkin bo‘lsa, temirni magnitlash va magnitsizlantirish orqali ham xuddi shunday natijaga erishilmaydimi?

Oersted va Amperning ishi allaqachon magnitlanish va elektr o'rtasidagi munosabatni o'rnatgan edi. Temir atrofiga izolyatsiyalangan sim oʻralganda va undan galvanik tok oʻtganda magnitga aylanishi va bu temirning magnit xossalari tok toʻxtashi bilanoq toʻxtashi maʼlum edi.

Shunga asoslanib, Faraday shunday tajriba o'tkazdi: temir halqa atrofida ikkita izolyatsiyalangan sim o'ralgan; halqaning yarmiga o'ralgan bir sim bilan, ikkinchisi esa boshqasiga o'ralgan. dan bir sim orqali oqim o'tkazildi galvanik batareya, ikkinchisining uchlari esa galvanometrga ulangan. Shunday qilib, oqim yopilganda yoki to'xtaganda va natijada temir halqa magnitlangan yoki magnitlangan bo'lsa, galvanometr ignasi tezda tebranadi va keyin tezda to'xtaydi, ya'ni neytral simda xuddi shu lahzali induktiv oqimlar qo'zg'aldi - bu safar: allaqachon magnitlanish ta'siri ostida.

Guruch. 3. Faradayning temir uzuk bilan tajribasi

Shunday qilib, bu erda birinchi marta magnitlanish elektrga aylantirildi. Ushbu natijalarni olgan Faraday o'z tajribalarini diversifikatsiya qilishga qaror qildi. Temir uzuk o'rniga u temir chiziqdan foydalana boshladi. Galvanik oqim bilan temirdagi hayajonli magnitlanish o'rniga, u temirni doimiy po'lat magnitga tegizish orqali magnitlashtirdi. Natija bir xil bo'ldi: temirni o'rab turgan simda, temirning magnitlanishi va magnitlanishi paytida doimo oqim qo'zg'aldi. Keyin Faraday simli spiralga po'lat magnitni kiritdi - ikkinchisining yaqinlashishi va olib tashlanishi simda induksiyalangan oqimlarni keltirib chiqardi. Bir so'z bilan aytganda, magnetizm, hayajonli induksion oqimlar ma'nosida, galvanik oqim bilan bir xil tarzda harakat qildi.

O'sha paytda fiziklar bir narsaga qattiq qiziqishgan sirli hodisa, 1824 yilda Arago tomonidan kashf etilgan va Aragoning o'zi, Amper, Puasson, Babaj va Gerschel kabi o'sha davrning taniqli olimlari bu tushuntirishni astoydil izlashlariga qaramay, hech qanday izoh topmagan. Gap quyidagicha edi. Erkin osilgan magnit igna, agar uning ostiga magnit bo'lmagan metall doira qo'yilsa, tezda joyiga tushadi; Agar aylana aylantirilsa, magnit igna uning orqasida harakatlana boshlaydi.

Tinch holatda, aylana va o'q o'rtasidagi zarracha tortishish yoki itarishni aniqlashning iloji yo'q edi, xuddi shu doira harakatda uning orqasidan nafaqat engil o'qni, balki og'ir magnitni ham tortdi. Bu chinakam mo''jizaviy hodisa o'sha davr olimlariga sirli sir, tabiat chegarasidan tashqarida bo'lib tuyuldi. Faraday yuqoridagi ma'lumotlarga asoslanib, magnit ta'siri ostida magnit bo'lmagan metall doirasi aylanish jarayonida magnit ignaga ta'sir qiladigan va uni magnit bo'ylab sudrab yuradigan induktiv oqimlar tomonidan aylanadi, deb taxmin qildi. Va haqiqatan ham, katta taqa magnitining qutblari orasiga aylananing chetini kiritib, aylananing markazi va chetini galvanometr bilan sim bilan bog'lab, Faraday aylana aylanganda doimiy elektr tokini oldi.

Shundan so'ng, Faraday o'sha paytda umumiy qiziqish uyg'otgan yana bir hodisaga e'tibor qaratdi. Ma'lumki, agar siz temir parchalarini magnitga sepsangiz, ular magnit egri deb ataladigan ma'lum chiziqlar bo'ylab guruhlanadi. Faraday ushbu hodisaga e'tibor qaratib, 1831 yilda magnit egri chiziqlarga "magnit kuch chiziqlari" nomini berdi va keyinchalik u umumiy foydalanishga kirdi. Ushbu "chiziqlar" ni o'rganish Faradayni yangi kashfiyotga olib keldi, ma'lum bo'lishicha, induksiyalangan oqimlarni qo'zg'atish uchun manbani yaqinlashtirish va olib tashlash kerak edi magnit qutb ixtiyoriy. Oqimlarni qo'zg'atish uchun magnit kuch chiziqlarini ma'lum tarzda kesib o'tish kifoya.

Guruch. 4. “Magnit kuch chiziqlari”

Keyingi ish Faradayning ushbu yo'nalishdagi harakatlari, zamonaviy nuqtai nazardan, mutlaqo mo''jizaviy xususiyatga ega bo'ldi. 1832 yil boshida u magnit yoki galvanik tokning yordamisiz induktiv oqimlar qo'zg'atiladigan qurilmani namoyish etdi. Qurilma simli rulonga joylashtirilgan temir chiziqdan iborat edi. Ushbu qurilma, oddiy sharoitlarda, undagi oqimlarning paydo bo'lishining eng kichik belgisini bermadi; lekin unga magnit igna yo'nalishiga mos keladigan yo'nalish berilishi bilanoq, simda oqim qo'zg'aldi.

Keyin Faraday magnit igna o'rnini bitta lasanga berdi va keyin unga temir tasma kiritdi: oqim yana hayajonlandi. Bunday hollarda oqimning paydo bo'lishiga sabab oddiy magnit yoki galvanik oqim kabi induktiv oqimlarni keltirib chiqaradigan er magnitlanishi edi. Buni aniqroq ko'rsatish va isbotlash uchun Faraday yana bir tajriba o'tkazdi, bu uning fikrlarini to'liq tasdiqladi.

Uning fikricha, agar mis kabi magnit bo'lmagan metall doirasi qo'shni magnitning magnit kuch chiziqlarini kesib o'tadigan holatda aylansa, induktiv oqim hosil qilsa, u holda xuddi shu aylana yo'q bo'lganda aylanadi. magnit, lekin aylana yerdagi magnitlanish chiziqlarini kesib o'tadigan holatda ham induktiv oqim berishi kerak. Va haqiqatan ham, gorizontal tekislikda aylangan mis doira galvanometr ignasining sezilarli burilish hosil qilgan induktiv oqim hosil qildi. Faraday elektr induktsiyasi sohasidagi o'zining bir qator tadqiqotlarini 1835 yilda "oqimning o'ziga induktiv ta'siri" ni kashf qilish bilan yakunladi.

U galvanik oqim yopilganda yoki ochilganda simning o'zida lahzali induktiv oqimlar qo'zg'alishini aniqladi, bu oqim uchun o'tkazgich bo'lib xizmat qiladi.

Rus fizigi Emil Xristoforovich Lenz (1804-1861) induksion oqimning yo'nalishini aniqlash qoidasini berdi. "Induksion oqim har doim shunday yo'naltiriladiki, u yaratgan magnit maydon induksiyani keltirib chiqaradigan harakatni murakkablashtiradi yoki inhibe qiladi", deb ta'kidlaydi A.A. Korobko-Stefanov elektromagnit induksiya haqidagi maqolasida. - Masalan, g'altak magnitga yaqinlashganda, hosil bo'lgan induktsiya tok shunday yo'nalishga egaki, u yaratgan magnit maydon magnitning magnit maydoniga qarama-qarshi bo'ladi. Natijada, bobin va magnit o'rtasida itaruvchi kuchlar paydo bo'ladi. Lents qoidasi energiyaning saqlanish va aylanish qonunidan kelib chiqadi. Agar induksiyalangan oqimlar ularni keltirib chiqaradigan harakatni tezlashtirsa, u holda ish yo'qdan paydo bo'ladi. Bobinning o'zi, bir oz surishdan so'ng, magnit tomon shoshilardi va shu bilan birga indüksiyon oqimi undagi issiqlikni chiqaradi. Haqiqatda, induksiyalangan oqim magnit va bobinni bir-biriga yaqinlashtirish ishi tufayli hosil bo'ladi.

Guruch. 5. Lents qoidasi

Nima uchun induksion oqim paydo bo'ladi? Elektromagnit induksiya hodisasiga chuqur tushuntirish ingliz fizigi Jeyms Klerk Maksvell tomonidan berilgan. matematik nazariya elektromagnit maydon. Masalaning mohiyatini yaxshiroq tushunish uchun juda oddiy tajribani ko'rib chiqing. Bobin bir burilish simidan iborat bo'lsin va burilish tekisligiga perpendikulyar o'zgaruvchan magnit maydon orqali o'tkazilsin. Bobinda tabiiy ravishda induksiyalangan oqim paydo bo'ladi. Maksvell bu tajribani juda dadil va kutilmagan tarzda izohladi.

Kosmosda magnit maydon o'zgarganda, Maksvellning fikriga ko'ra, simli bobinning mavjudligi hech qanday ahamiyatga ega bo'lmagan jarayon paydo bo'ladi. Bu erda asosiy narsa o'zgaruvchan magnit maydonni qoplaydigan yopiq halqali elektr maydon chiziqlarining paydo bo'lishidir. Olingan elektr maydonining ta'siri ostida elektronlar harakatlana boshlaydi va g'altakda elektr toki paydo bo'ladi. Bobin oddiygina elektr maydonini aniqlaydigan qurilma. Elektromagnit induktsiya hodisasining mohiyati shundaki, o'zgaruvchan magnit maydon doimo atrofdagi kosmosda yopiq kuch chiziqlari bo'lgan elektr maydonini hosil qiladi. Bunday maydon girdobli maydon deb ataladi”.

Yer magnitlanishi natijasida hosil bo'lgan induksiya sohasidagi tadqiqotlar Faradayga 1832 yilda telegraf g'oyasini ifodalash imkoniyatini berdi, bu esa keyinchalik ushbu ixtironing asosini tashkil etdi. Umuman olganda, elektromagnit induktsiyaning kashfiyoti 19-asrning eng ajoyib kashfiyotlaridan biri deb hisoblanishi bejiz emas - butun dunyo bo'ylab millionlab elektr motorlari va elektr toki generatorlarining ishi ana shu hodisaga asoslanadi...

Elektromagnit induksiya hodisasining amaliy qo'llanilishi

1. Radioeshittirish

O'zgaruvchan tok bilan qo'zg'atilgan o'zgaruvchan magnit maydon atrofdagi fazoda elektr maydonini hosil qiladi, bu esa o'z navbatida magnit maydonni qo'zg'atadi va hokazo. O'zaro bir-birini hosil qilgan bu maydonlar yagona o'zgaruvchan elektromagnit maydonni hosil qiladi - elektromagnit to'lqin. Tok o'tkazuvchi sim mavjud bo'lgan joyda paydo bo'lgan elektromagnit maydon kosmosda yorug'lik tezligida -300 000 km / s tezlikda tarqaladi.

Guruch. 6. Radio

2. Magnit terapiya

Radioto'lqinlar, yorug'lik, rentgen nurlari va boshqalar chastota spektrida turli o'rinlarni egallaydi. elektromagnit nurlanish. Ular odatda uzluksiz bog'langan elektr va magnit maydonlari bilan tavsiflanadi.

3. Sinxrofazotronlar

Hozirgi vaqtda magnit maydon zaryadlangan zarrachalardan tashkil topgan materiyaning maxsus shakli sifatida tushuniladi. IN zamonaviy fizika Zaryadlangan zarrachalar nurlari ularni o'rganish uchun atomlarga chuqur kirib borish uchun ishlatiladi. Harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachaga magnit maydon ta'sir qiladigan kuch Lorents kuchi deb ataladi.

4. Oqim o'lchagichlar

Usul magnit maydondagi o'tkazgich uchun Faraday qonunini qo'llashga asoslangan: magnit maydonda harakatlanadigan elektr o'tkazuvchan suyuqlik oqimida oqim tezligiga mutanosib bo'lgan EMF induktsiya qilinadi va elektron qism tomonidan elektr tokiga aylanadi. analog/raqamli signal.

5. Generator DC

Jeneratör rejimida mashinaning armaturasi tashqi moment ta'sirida aylanadi. Stator qutblari orasida bor doimiy magnit langarga kirib boradigan kuchli oqim. Armatura o'rashining o'tkazgichlari magnit maydonda harakat qiladi va shuning uchun ularda EMF induktsiya qilinadi, ularning yo'nalishi qoida bilan aniqlanishi mumkin " o'ng qo'l"Bu holda, bir cho'tkada ikkinchisiga nisbatan ijobiy potentsial paydo bo'ladi. Agar generator terminallariga yuk ulangan bo'lsa, u holda oqim o'tadi.

6. Transformatorlar

Transformatorlar elektr energiyasini uzoq masofalarga uzatishda, uni qabul qiluvchilar o'rtasida taqsimlashda, shuningdek, turli xil rektifikator, kuchaytiruvchi, signalizatsiya va boshqa qurilmalarda keng qo'llaniladi.

Transformatorda energiya konvertatsiyasi o'zgaruvchan magnit maydon tomonidan amalga oshiriladi. Transformator - bir-biridan izolyatsiya qilingan yupqa po'lat plitalardan yasalgan yadro bo'lib, uning ustiga izolyatsiyalangan simning ikki va ba'zan ko'proq o'rashlari (bo'laklari) joylashtiriladi. O'zgaruvchan tok elektr energiyasi manbai ulangan o'rash birlamchi o'rash deb ataladi, qolgan o'rashlar ikkilamchi deb ataladi.

Agar transformatorning ikkilamchi o'rashi birlamchi o'rashga qaraganda uch baravar ko'p o'ralgan bo'lsa, u holda birlamchi o'rash tomonidan yadroda hosil bo'lgan magnit maydon ikkilamchi o'rashning burilishlarini kesib o'tib, undagi kuchlanishni uch baravar oshiradi.

Teskari burilish nisbati bo'lgan transformatordan foydalanib, siz past kuchlanishni osongina olishingiz mumkin.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

1. [Elektron resurs]. Elektromagnit induktsiya.

< https://ru.wikipedia.org/>

2. [Elektron resurs]. Elektromagnit induksiyaning kashfiyoti.

< http://www.e-reading.club/chapter.php/26178/78/Karcev_-_Maksvell.html >

3. [Elektron resurs]. Elektromagnit induksiyaning kashfiyoti.

4. [Elektron resurs]. Elektromagnit induksiya hodisasining amaliy qo'llanilishi.

Xudoley Andrey, Xnikov Igor

Elektromagnit induksiya hodisasining amaliy qo'llanilishi.

Yuklab oling:

Ko‘rib chiqish:

Taqdimotni oldindan ko'rishdan foydalanish uchun o'zingiz uchun hisob yarating ( hisob) Google va tizimga kiring: https://accounts.google.com

Slayd sarlavhalari:

Elektromagnit induktsiya zamonaviy texnologiya Suvorov shahri 2-sonli MOUSOSH 11 “A” sinf o‘quvchilari Xnikov Igor, Xudoley Andrey tomonidan yakunlandi.

Elektromagnit induksiya hodisasi 1831 yil 29 avgustda Maykl Faraday tomonidan kashf etilgan. Elektromagnit induktsiya hodisasi o'tkazuvchanlik zanjirida vaqt o'zgaruvchan magnit maydonda tinch holatda bo'lgan yoki doimiy magnit maydonda shunday harakatlanadigan elektr tokining paydo bo'lishidan iborat bo'lib, magnit induksiya chiziqlari soniga kirib boradi. zanjirning o'zgarishi.

Yopiq halqadagi elektromagnit induksiyaning EMF son jihatdan teng va bu halqa bilan chegaralangan sirt orqali magnit oqimining o'zgarish tezligiga qarama-qarshidir. Induksion oqimning yo'nalishi (bir xil EMF qiymati), agar u konturni kesib o'tishning tanlangan yo'nalishiga to'g'ri kelsa, ijobiy hisoblanadi.

Faraday tajribasi: galvanometrga ulangan lasanga doimiy magnit o'rnatiladi yoki undan chiqariladi. Magnit harakatlanayotganda, zanjirda elektr toki paydo bo'ladi, bir oy ichida Faraday elektromagnit induksiya hodisasining barcha muhim xususiyatlarini eksperimental ravishda kashf etdi. Hozirgi kunda har kim Faraday tajribalarini o'tkazishi mumkin.

Elektromagnit maydonning asosiy manbalari Elektromagnit maydonning asosiy manbalarini aniqlash mumkin: Elektr uzatish liniyalari. Elektr kabellari (bino va inshootlar ichida). Maishiy elektr jihozlari. Shaxsiy kompyuterlar. Televizion va radioeshittirish stantsiyalari. Sun'iy yo'ldosh va uyali aloqa (qurilmalar, takrorlagichlar). Elektr transporti. Radar qurilmalari.

Elektr uzatish liniyalari Ishlaydigan elektr uzatish liniyasining simlari qo'shni bo'shliqda (simdan o'nlab metr masofada) elektromagnit maydon hosil qiladi. sanoat chastotasi(50 Hz). Bundan tashqari, chiziq yaqinidagi maydon kuchi uning elektr yukiga qarab keng chegaralarda o'zgarishi mumkin. Aslida chegaralar sanitariya muhofazasi zonasi maksimal elektr maydon kuchi 1 kV/m bo'lgan simlardan eng uzoqda joylashgan chegara chizig'i bo'ylab o'rnatiladi.

Elektr kabellari Elektr kabellari quyidagilarni o'z ichiga oladi: hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini qurish uchun elektr ta'minoti kabellari, oqim taqsimlash simlari, shuningdek, filial taxtalari, quvvat qutilari va transformatorlar. Elektr kabellari turar-joy binolaridagi sanoat chastotali elektromagnit maydonlarning asosiy manbai hisoblanadi. Bunday holda, manba tomonidan chiqarilgan elektr maydonining kuchlanish darajasi ko'pincha nisbatan past (500 V / m dan oshmaydi).

Maishiy elektr jihozlari Elektromagnit maydonlarning barcha manbalari maishiy texnika, elektr toki yordamida ishlaydi. Bunday holda, radiatsiya darajasi modelga, qurilma dizayniga va muayyan ish rejimiga qarab keng chegaralarda o'zgaradi. Shuningdek, radiatsiya darajasi qurilmaning quvvat sarfiga kuchli bog'liq - quvvat qanchalik baland bo'lsa, qurilmaning ishlashi paytida elektromagnit maydon darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Elektr maishiy texnika yaqinidagi elektr maydon kuchi o'nlab V / m dan oshmaydi.

Shaxsiy kompyuterlar Kompyuter foydalanuvchisi sog'lig'iga salbiy ta'sir ko'rsatishning asosiy manbai monitorning vizual displey qurilmasi (VDI) hisoblanadi. Monitorga qo'shimcha ravishda va tizim birligi shaxsiy kompyuter ham o'z ichiga olishi mumkin katta raqam boshqa qurilmalar (masalan, printerlar, skanerlar, kuchlanishdan himoyalovchilar va boshqalar). Ushbu qurilmalarning barchasi elektr toki yordamida ishlaydi, ya'ni ular elektromagnit maydonning manbalari hisoblanadi.

Shaxsiy kompyuterlarning elektromagnit maydoni juda murakkab to'lqin va spektral tarkibga ega bo'lib, uni o'lchash va miqdorini aniqlash qiyin. U magnit, elektrostatik va radiatsiyaviy komponentlarga ega (xususan, monitor oldida o'tirgan odamning elektrostatik salohiyati -3 dan +5 V gacha bo'lishi mumkin). Hozirgi vaqtda shaxsiy kompyuterlar inson faoliyatining barcha sohalarida faol qo'llanilishini hisobga olib, ularning inson salomatligiga ta'siri sinchkovlik bilan o'rganilishi va nazorat qilinishi kerak.

Televideniye va radioeshittirish stantsiyalari Hozirgi vaqtda Rossiya hududida radioeshittirish stantsiyalari va turli xil markazlarning katta qismi joylashgan. Uzatuvchi stansiyalar va markazlar maxsus ajratilgan hududlarda joylashgan bo‘lib, ancha katta maydonlarni (1000 gektargacha) egallashi mumkin. Tuzilishi bo'yicha ular bir yoki bir nechtasini o'z ichiga oladi texnik binolar, radio uzatgichlar joylashgan joyda va bir necha o'nlab antenna oziqlantiruvchi tizimlar (AFS) joylashgan antenna maydonlari. Har bir tizim uzatuvchi antennani va eshittirish signalini ta'minlaydigan besleme liniyasini o'z ichiga oladi.

Sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlari sun'iy yo'ldosh aloqasi Yerdagi uzatish stansiyasi va orbitada joylashgan sun'iy yo'ldoshlar - repetitorlardan iborat. Sun'iy yo'ldosh aloqasini uzatish stantsiyalari energiya oqimining zichligi yuzlab Vt / m ga yetadigan tor yo'naltirilgan to'lqin nurlarini chiqaradi. Sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlari antennalardan sezilarli masofada yuqori elektromagnit maydon kuchlarini yaratadi. Misol uchun, 2,38 gigagertsli chastotada ishlaydigan 225 kVt quvvatli stantsiya 100 km masofada 2,8 Vt / m2 energiya oqimi zichligini hosil qiladi. Asosiy nurga nisbatan energiyaning tarqalishi juda kichik va asosan antenna to'g'ridan-to'g'ri joylashgan hududda sodir bo'ladi.

Uyali aloqa Uyali radiotelefoniya bugungi kunda eng tez rivojlanayotgan telekommunikatsiya tizimlaridan biridir. Tizimning asosiy elementlari uyali aloqa tayanch stansiyalar va mobil radiotelefonlardir. Baza stantsiyalari mobil qurilmalar bilan radioaloqani ta'minlaydi, buning natijasida ular elektromagnit maydonlarning manbalari hisoblanadi. Tizim qamrov zonasini km radiusi bo'lgan zonalarga yoki "hujayralar" deb ataladigan qismlarga bo'lish printsipidan foydalanadi.

Baza stantsiyasining radiatsiya intensivligi yuk, ya'ni egalarining mavjudligi bilan belgilanadi mobil telefonlar ma'lum bir tayanch stansiyaning xizmat ko'rsatish hududida va ularning suhbat uchun telefondan foydalanish istagi, bu esa, o'z navbatida, kunning vaqtiga, stantsiyaning joylashgan joyiga, haftaning kuniga va boshqa omillarga bog'liq. Kechasi stansiya yuki deyarli nolga teng. Mobil qurilmalardan radiatsiya intensivligi ko'p jihatdan "mobil radiotelefon - tayanch stantsiya" aloqa kanalining holatiga bog'liq (tayanch stansiyadan qanchalik uzoq bo'lsa, qurilmaning radiatsiya intensivligi shunchalik yuqori bo'ladi).

Elektr transporti Elektr transporti (trolleybuslar, tramvaylar, metro poyezdlari va boshqalar). kuchli manba chastota diapazonidagi elektromagnit maydon Hz. Bunday holda, aksariyat hollarda, asosiy emitent rolini tortish elektr motori o'ynaydi (trolleybuslar va tramvaylar uchun havo pantograflari chiqarilgan elektr maydonining intensivligi bo'yicha elektr motori bilan raqobatlashadi).

Radar qurilmalari Radar va radar qurilmalari odatda reflektor tipidagi antennalarga ("idishlar") ega va tor yo'naltirilgan radio nurlarini chiqaradi. Antennaning kosmosdagi davriy harakati nurlanishning fazoviy uzilishlariga olib keladi. Radarning radiatsiyada tsiklik ishlashi tufayli radiatsiyaning vaqtinchalik uzilishlari ham kuzatiladi. Ular 500 MGts dan 15 gigagertsgacha bo'lgan chastotalarda ishlaydi, lekin ba'zi maxsus qurilmalar 100 gigagertsli yoki undan ortiq chastotalarda ishlashi mumkin. Radiatsiyaning o'ziga xos xususiyati tufayli ular bilan hududlarni yaratishi mumkin yuqori zichlik energiya oqimi (100 Vt / m2 yoki undan ko'p).

Metall detektorlari Texnologik jihatdan metall detektorning ishlash printsipi elektromagnit maydonga joylashtirilganda har qanday metall ob'ekt atrofida hosil bo'ladigan elektromagnit maydonni qayd etish hodisasiga asoslanadi. Bu ikkilamchi elektromagnit maydon ham intensivlikda (maydon kuchida), ham boshqa parametrlarda farqlanadi. Ushbu parametrlar ob'ektning o'lchamiga va uning o'tkazuvchanligiga (oltin va kumush, masalan, qo'rg'oshinga qaraganda ancha yaxshi o'tkazuvchanlikka ega) va tabiiy ravishda, metall detektor antennasi va ob'ektning o'zi (chuqurlik) orasidagi masofaga bog'liq.

Yuqoridagi texnologiya metall detektorning tarkibini aniqladi: u to'rtta asosiy blokdan iborat: antenna (ba'zan chiqaradigan va qabul qiluvchi antennalar har xil, ba'zan esa bir xil antenna), elektron ishlov berish bloki, axborotni chiqarish bloki (ingl. - LCD displey yoki ko'rsatkich ko'rsatkichi va audio - dinamiklar yoki eshitish uchun uyalar) va quvvat manbai.

Metall detektorlar quyidagilardir: Qidiruv inspektsiyasi Qurilish maqsadlari uchun

Qidiruv Ushbu metall detektor barcha turdagi metall buyumlarni qidirish uchun mo'ljallangan. Qoida tariqasida, bu o'lchamlari, narxi va, albatta, bajaradigan funktsiyalari bo'yicha eng katta modellardir. Buning sababi shundaki, ba'zida erning qalinligida bir necha metrgacha bo'lgan chuqurlikdagi narsalarni topish kerak bo'ladi. Kuchli antenna yuqori darajadagi elektromagnit maydonni yaratishga va hatto eng kichik oqimlarni katta chuqurlikdagi yuqori sezuvchanlik bilan aniqlashga qodir. Misol uchun, qidiruv metall detektori erning qalinligida 2-3 metr chuqurlikdagi metall tangani aniqlaydi, unda hatto temirli geologik birikmalar ham bo'lishi mumkin.

Qidiruvchilar Razvedka xizmatlari, bojxona xodimlari va turli tashkilotlarning xavfsizlik xodimlari tomonidan inson tanasi va kiyimida yashiringan metall buyumlarni (qurol, qimmatbaho metallar, portlovchi simlar va boshqalar) qidirish uchun foydalaniladi. Ushbu metall detektorlar ixcham, ishlatish uchun qulay va tutqichning ovozsiz tebranishi kabi rejimlarga ega (qidirilayotgan shaxs qidiruv xodimi nimadir topib olganini bilmasligi uchun). Bunday metall detektorlarda rubl tangalarini aniqlash diapazoni (chuqurligi) 10-15 sm ga etadi.

Tashqi ko'rinishida archga o'xshab ketadigan va u orqali odam o'tishini talab qiladigan kamarli metall detektorlar ham keng qo'llaniladi. Ular bilan birga vertikal devorlar aniqlaydigan o'ta sezgir antennalar yotqizilgan metall buyumlar inson o'sishining barcha darajalarida. Ular odatda madaniy ko'ngilochar joylar oldida, banklarda, muassasalarda va hokazolarda o'rnatiladi. Asosiy xususiyat kemerli metall detektorlari - yuqori sezuvchanlik (sozlanishi) va odamlar oqimini qayta ishlashning yuqori tezligi.

Qurilish maqsadlarida Ovozli va yorug'lik signallari yordamida metall detektorlarning ushbu sinfi quruvchilarga topishga yordam beradi metall quvurlar, devorlarning qalinligida ham, bo'linmalar va soxta panellar orqasida joylashgan strukturaviy yoki haydovchi elementlar. Qurilish uchun mo'ljallangan ba'zi metall detektorlar ko'pincha detektorlar bilan bir qurilmada birlashtiriladi yog'och dizayn, kuchlanishli simlardagi kuchlanish detektorlari, oqish detektorlari va boshqalar.