Ju tashmë e dini se ka gjithmonë një fushë magnetike rreth një rryme elektrike. Rryma elektrike dhe fusha magnetike janë të pandashme nga njëra-tjetra.
Por nëse thuhet se një rrymë elektrike "krijon" një fushë magnetike, a nuk ekziston fenomeni i kundërt? A është e mundur të "krijosh" një rrymë elektrike duke përdorur një fushë magnetike?
Një detyrë e tillë në fillim të shekullit të 19-të. Shumë shkencëtarë janë përpjekur ta zgjidhin atë. Këtë para vetes e ka vënë edhe shkencëtari anglez Michael Faraday. "Konvertoni magnetizmin në energji elektrike" - kështu e shkroi Faraday këtë problem në ditarin e tij në 1822. Shkencëtarit iu deshën gati 10 vjet punë të palodhur për ta zgjidhur atë.
Michael Faraday (1791-1867)
fizikan anglez. Zbuluar fenomenin e induksionit elektromagnetik, ekstra-rrymave gjatë mbylljes dhe hapjes
Për të kuptuar se si Faraday ishte në gjendje të "shndërronte magnetizmin në energji elektrike", le të kryejmë disa nga eksperimentet e Faradeit duke përdorur instrumente moderne.
Figura 119, a tregon se nëse një magnet zhvendoset në një spirale të mbyllur për një galvanometër, gjilpëra e galvanometrit devijohet, duke treguar shfaqjen e një rryme induktive (të induktuar) në qarkun e spirales. Rryma e induktuar në një përcjellës është e njëjta lëvizje e urdhëruar e elektroneve si rryma e marrë nga një qelizë galvanike ose bateri. Emri "induksion" tregon vetëm arsyen e shfaqjes së tij.
Oriz. 119. Ndodhja e rrymës së induksionit kur një magnet dhe bobina lëvizin në raport me njëri-tjetrin
Kur magneti hiqet nga spiralja, vërehet përsëri një devijim i gjilpërës së galvanometrit, por në drejtim të kundërt, gjë që tregon shfaqjen e një rryme në spirale në drejtim të kundërt.
Sapo lëvizja e magnetit në lidhje me spiralen ndalet, rryma ndalon. Rrjedhimisht, rryma në qarkun e spirales ekziston vetëm kur magneti lëviz në lidhje me spiralen.
Përvoja mund të ndryshohet. Ne do të vendosim një spirale në një magnet të palëvizshëm dhe do ta heqim atë (Fig. 119, b). Dhe përsëri mund të zbuloni se ndërsa spiralja lëviz në lidhje me magnetin, rryma shfaqet përsëri në qark.
Figura 120 tregon bobinën A të lidhur me qarkun e burimit aktual. Kjo spirale futet në një spirale tjetër C të lidhur me galvanometrin. Kur qarku i bobinës A mbyllet dhe hapet, një rrymë e induktuar shfaqet në bobinën C.
Oriz. 120. Ndodhja e rrymës së induksionit gjatë mbylljes dhe hapjes së një qarku elektrik
Ju mund të shkaktoni shfaqjen e një rryme induksioni në bobinën C duke ndryshuar forcën e rrymës në bobinën A ose duke lëvizur këto mbështjellje në lidhje me njëra-tjetrën.
Le të bëjmë edhe një eksperiment. Le të vendosim një kontur të sheshtë të një përcjellësi në një fushë magnetike, skajet e së cilës do të lidhen me një galvanometër (Fig. 121, a). Kur qarku rrotullohet, galvanometri vëren shfaqjen e një rryme induksioni në të. Një rrymë do të shfaqet gjithashtu nëse një magnet rrotullohet pranë qarkut ose brenda tij (Fig. 121, b).
Oriz. 121. Kur një qark rrotullohet në një fushë magnetike (magnet në raport me qarkun), një ndryshim në fluksin magnetik çon në shfaqjen e një rryme të induktuar
Në të gjitha eksperimentet e konsideruara, rryma e induktuar u ngrit kur fluksi magnetik që shpon zonën e mbuluar nga përcjellësi ndryshoi.
Në rastet e paraqitura në figurat 119 dhe 120, fluksi magnetik ndryshoi për shkak të një ndryshimi në induksionin e fushës magnetike. Në të vërtetë, kur magneti dhe spiralja lëviznin në lidhje me njëri-tjetrin (shih Fig. 119), spiralja binte në zona të fushës me induksion magnetik më të madh ose më të vogël (pasi fusha e magnetit është jo uniforme). Kur qarku i bobinës A (shih Fig. 120) u mbyll dhe u hap, induksioni i fushës magnetike të krijuar nga kjo spirale ndryshoi për shkak të një ndryshimi në fuqinë aktuale në të.
Kur një unazë teli rrotullohej në një fushë magnetike (shih Fig. 121, a) ose një magnet në lidhje me lak (shih Fig. 121, b"), fluksi magnetik ndryshoi për shkak të një ndryshimi në orientimin e këtij cikli relativ. te linjat e induksionit magnetik.
Kështu,
- me çdo ndryshim në fluksin magnetik që depërton në zonën e kufizuar nga një përcjellës i mbyllur, në këtë përcjellës lind një rrymë elektrike, e cila ekziston gjatë gjithë procesit të ndryshimit të fluksit magnetik.
Ky është fenomeni i induksionit elektromagnetik.
Zbulimi i induksionit elektromagnetik është një nga arritjet më të shquara shkencore të gjysmës së parë të shekullit të 19-të. Ajo shkaktoi shfaqjen dhe zhvillimin e shpejtë të inxhinierisë elektrike dhe radio-inxhinierisë.
Bazuar në fenomenin e induksionit elektromagnetik, u krijuan gjeneratorë të fuqishëm të energjisë elektrike, në zhvillimin e të cilëve morën pjesë shkencëtarë dhe teknikë nga vende të ndryshme. Midis tyre ishin bashkatdhetarët tanë: Emilius Khristianovich Lenz, Boris Semenovich Jacobi, Mikhail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky dhe të tjerë, të cilët dhanë një kontribut të madh në zhvillimin e inxhinierisë elektrike.
Pyetje
- Cili ishte qëllimi i eksperimenteve të paraqitura në figurat 119-121? Si u kryen ato?
- Në çfarë kushtesh në eksperimentet (shih Fig. 119, 120) lindi një rrymë e induktuar në një spirale të mbyllur me një galvanometër?
- Cili është fenomeni i induksionit elektromagnetik?
- Cila është rëndësia e zbulimit të fenomenit të induksionit elektromagnetik?
Ushtrimi 36
- Si të krijoni një rrymë induksioni afatshkurtër në spiralen K 2 të paraqitur në figurën 118?
- Unaza e telit vendoset në një fushë magnetike uniforme (Fig. 122). Shigjetat e paraqitura pranë unazës tregojnë se në rastet a dhe b unaza lëviz drejtvizore përgjatë vijave të induksionit të fushës magnetike dhe në rastet c, d dhe e rrotullohet rreth boshtit OO." Në cilin nga këto raste mund të lind një rrymë e induktuar në unazë?
Në N 1 S 1. fusha magnetike është paraqitur qartë; linja të mbyllura; 2. vija të mbyllura; 3. Drejtimi në të cilin drejtohet poli verior i gjilpërës magnetike merret si drejtim i vijave të fushës, d.m.th. vijat e forcës drejtohen nga poli verior (N) i magnetit të përhershëm në polin jugor (S). Linjat e fushës magnetike: FIG.1
VEKTORI I INDUKSIONIT MAGNETIK. LINJAT MAGNETIKE. B është vektori i induksionit magnetik, i drejtuar gjithmonë përgjatë tangjentës me vijat e induksionit magnetik; B – është karakteristikë e forcës së fushës magnetike; Moduli i vektorit të induksionit magnetik të një fushe magnetike uniforme është i barabartë me raportin e modulit të forcës me të cilën fusha magnetike vepron në një përcjellës me rrymë të vendosur pingul me vijat e induksionit magnetik, me forcën e rrymës dhe gjatësinë. të dirigjentit
Një fushë magnetike uniforme është një fushë në secilën pikë të së cilës Fushë magnetike uniforme është një fushë në secilën pikë të së cilës 1. linjat magnetike shpërndahen me densitet të barabartë, ose paralel me njëra-tjetrën; 2. vektorët magnetikë në induksion kanë të njëjtën madhësi dhe drejtim. homogjene. Përndryshe fusha është jo uniforme. Fushë magnetike uniforme dhe jo uniforme. Fig.2 Fig. 3 fig 4 fig 5 B
Fusha magnetike e rrymës direkte, rregulli i "gimlet" ose i dorës së djathtë - ju lejon të përcaktoni drejtimin e linjave të fushës magnetike të krijuara nga përcjellësi me rrymë: nëse e merrni përcjellësin me rrymë në dorën tuaj të djathtë në mënyrë që gishti i madh tregon drejtimin e rrymës, pastaj gishtat e mbetur të dorës që mbulojnë përcjellësin, tregojnë drejtimin e linjave të fushës magnetike; FIG.6
Kullimi i kornizës është një përcjellës i përkulur në formën e një drejtkëndëshi ose rrethi përmes të cilit rrjedh rryma e drejtpërdrejtë; - krijon një fushë magnetike të ngjashme me fushën magnetike të një magneti me shirit të përhershëm dhe është një elektromagnet i thjeshtë; - nëse gishtat e dorës së djathtë janë të shtrydhur në drejtimin që korrespondon me drejtimin e rrymës në kornizë, atëherë gishti i madh do të tregojë drejtimin nga poli jugor në veri; Duke zbatuar rregullin e dorës së djathtë, mund të përcaktoni polet veriore dhe jugore të fushës magnetike të kornizës me rrymë: FIG.7
Solenoidi është një përcjellës i mbështjellë nëpër të cilin rrjedh rryma elektrike; Solenoidi është një përcjellës i mbështjellë nëpër të cilin rrjedh rryma elektrike; fusha magnetike e solenoidit është e ngjashme me fushën magnetike të një magneti me shirit; Strukturisht, solenoidi është një kornizë rrethore me rrymë të lidhur në seri; Ju mund të përcaktoni polet veriore dhe jugore të fushës magnetike të solenoidit duke zbatuar rregullin e dorës së djathtë në lakun aktual. FIG.8
FORCA AMPERI është forca që vepron në një përcjellës rrymë të vendosur në një fushë magnetike; është e barabartë me produktin e madhësisë së vektorit të induksionit magnetik B nga forca e rrymës I, gjatësia e seksionit të përcjellësit l dhe sinusit të këndit α ndërmjet induksionit magnetik dhe seksionit të përcjellësit. drejtimi i rregullit të forcës së Amperit të dorës së majtë - nëse pëllëmba e dorës së majtë është e pozicionuar në mënyrë që linjat e induksionit magnetik të hyjnë në të, dhe katër gishtat e zgjatur vendosen në drejtim të rrymës në përcjellës, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e forcës së Amperit që vepron në rrymë; FIG.9
FORCA LORENTZ është një forcë që vepron mbi një grimcë të ngarkuar në lëvizje nga një fushë magnetike e jashtme; është e barabartë me produktin e ngarkesës q nga induksioni magnetik B, shpejtësia e lëvizjes së grimcës υ dhe me sinusin e këndit α ndërmjet drejtimit të shpejtësisë së ngarkesës dhe induksionit të fushës magnetike DREJTIMI I FORCËS SË LORENTZIT: nëse pëllëmba e dorës së majtë është e pozicionuar në mënyrë që vektori B të hyjë në të, dhe katër gishta të zgjatur drejtohen përgjatë vektorit υ, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e forcës që vepron në ngarkesën pozitive. nëse pëllëmba e dorës së djathtë është e vendosur në mënyrë që vektori B të hyjë në të, dhe katër gishta të zgjatur drejtohen përgjatë vektorit υ, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e forcës që vepron në ngarkesën negative. FIG.15
FLUX MAGNETIK (FLUX OF MAGNETIC INDUCTION): KARAKTERIZON SHPËRNDARJEN E FUSHËS MAGNETIKE NË NJË SIPËRFAQË TË KUFIZUAR NGA NJË LAKU TË MBYLLUR; VLERA E BARABARTË ME PRODUKTIN E MODULIT TË VEKTORIT TË INDUKTIMIT MAGNETIK DHE SIPËRNËS SË QARKUT DHE KOSINSIT TË KËNDIT MIDIS VEKTORIT TË INDUKTIMIT MAGNETIK DHE NORMALIT NË SIPËRFAQJE; FLUX MAGNETIK (FLUX OF MAGNETIC INDUCTION): KARAKTERIZON SHPËRNDARJEN E FUSHËS MAGNETIKE NË NJË SIPËRFAQË TË KUFIZUAR NGA NJË LAKU TË MBYLLUR; VLERA E BARABARTË ME PRODUKTIN E MODULIT TË VEKTORIT TË INDUKTIMIT MAGNETIK DHE SIPËRNËS SË QARKUT DHE KOSINSIT TË KËNDIT MIDIS VEKTORIT TË INDUKTIMIT MAGNETIK DHE NORMALIT NË SIPËRFAQJE;
INDUKSIONI ELEKTROMAGNETIK INDUKSIONI ELEKTROMAGNETIK FENOMENI I INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK U ZBULU EKSPERIMENTALISHT NGA MICHAEL FARADAY NË 1831. FENOMENI I INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK ËSHTË DUKURI I PARAQITJES SË NJË FORCE ELEKTROMOTIVE NË NJË PËRÇUES TË GJENDUR NË NJË FUSHË MAGNETIKE ALTERNATUESE OSE TË LËVIZUAR NË NJË FUSHË TË KONSTANCËS.
NJË FUSHË E INDUCUAR (VORTEKS) krijohet jo nga ngarkesat elektrike, por nga një ndryshim në fushën magnetike; Linjat e forcës së fushës së induktuar janë të mbyllura, dhe vetë fusha ka një karakter vorbull; RRYMA INDUKTIVE – ndodh në një përcjellës të mbyllur nën ndikimin e një fushe të induktuar (vorbull). RRYMA INDUKTIKE NË SPIRALIN C, OSE NË LAK TË MBYLLUR, SHFAQET KUR NDRYSHON FLUKSI MAGNETIK, DUKE PËRFUNDIM ZONËN E KUFIZUAR NGA PËRÇUESI: 1. KUR MAGNETI LËVIZ; 2. KUR FORCËSIA AKTUALE NDRYSHON NË SPIRALIN A; 3. KUR SPIRALET A DHE C LËVIZIN NË LIDHJE ME NJËRI-TJETRIN; 4. KUR NJË LAK I MBYLLUR RROTROHET NË FUSHË MAGNETIKE; 5. KUR MAGNETI Rrotullohet pranë QARKIT OSE BRENDA TIJ. RRYMA INDUKTIKE NË SPIRALIN C, OSE NË LAK TË MBYLLUR, SHFAQET KUR NDRYSHON FLUKSI MAGNETIK, DUKE PËRFUNDIM ZONËN E KUFIZUAR NGA PËRÇUESI: 1. KUR MAGNETI LËVIZ; 2. KUR FORCËSIA AKTUALE NDRYSHON NË SPIRALIN A; 3. KUR SPIRALET A DHE C LËVIZIN NË LIDHJE ME NJËRI-TJETRIN; 4. KUR NJË LAK I MBYLLUR RROTROHET NË FUSHË MAGNETIKE; 5. KUR MAGNETI Rrotullohet pranë QARKIT OSE BRENDA TIJ. KONKLUZION:
Pyetje.
1. Cili ishte qëllimi i eksperimenteve të paraqitura në figurat 126-128? Si u kryen ato?
Eksperimentet u kryen me qëllim të krijimit dhe përcaktimit të kushteve për shfaqjen e një rryme induksioni. Për ta bërë këtë, në dy eksperimentet e para (Fig. 126), u përdor një spirale e lidhur me një galvanometër dhe një magnet. Në eksperimentin e parë, një magnet u zhvendos, në të dytin, një spirale u zhvendos. Në eksperimentin e tretë (Fig. 127), magneti u zëvendësua me një spirale të dytë të lidhur me qarkun. Në të katërtën dhe të pestën (Fig. 128), korniza u rrotullua brenda magnetit (a) dhe magneti brenda kornizës (b).
2. Në çfarë gjendje lindi një rrymë e induktuar në të gjitha eksperimentet në një spirale të mbyllur me një galvanometër?
Rryma u ngrit kur fusha magnetike ndryshoi.
3. Cili është fenomeni i induksionit elektromagnetik?
Kur ndryshon fluksi magnetik që shpon qarkun e një përcjellësi të mbyllur, në këtë përcjellës lind një rrymë elektrike, e cila nuk ndalet derisa ndodh ndryshimi.
4. Cila është rëndësia e zbulimit të dukurisë së induksionit elektromagnetik?
Zbulimi i induksionit elektromagnetik bëri të mundur prodhimin e rrymës elektrike në shkallë industriale, pasi u krijuan gjeneratorët e energjisë elektrike.
Ushtrime.
1. Si të krijoni një rrymë induksioni afatshkurtër në bobinën K2 të paraqitur në figurën 125?
Me çdo metodë që ndryshon fuqinë aktuale në qark dhe, në përputhje me rrethanat, fluksin magnetik: 1) reostat; 2) çelësi; 3) ndryshimi i pozicionit të spirales K 2.
2. Unaza e telit vendoset në një fushë magnetike uniforme (Fig. 129). Shigjetat e paraqitura pranë unazës tregojnë se në rastet a dhe b unaza lëviz drejtvizore përgjatë vijave të induksionit të fushës magnetike dhe në rastet c, d dhe e rrotullohet rreth boshtit OO." Në cilin nga këto raste mund të lind një rrymë e induktuar në unazë?
Rryma e induksionit ndodh në rastin d), sepse Në të njëjtën kohë, fluksi magnetik që depërton në unazë ndryshon.
RRYMA INDUKTIVE është një rrymë elektrike që ndodh kur fluksi i induksionit magnetik ndryshon në një qark të mbyllur përçues. Ky fenomen quhet induksion elektromagnetik. Dëshironi të dini se në cilin drejtim është rryma e induksionit? Rosinductor është një portal informacioni tregtar ku do të gjeni informacione rreth aktuale.
Rregulli që përcakton drejtimin e rrymës së induksionit është si më poshtë: "Rryma e induksionit drejtohet në mënyrë që të kundërveprojë me fushën e saj magnetike ndryshimin e fluksit magnetik që e shkakton atë." Dora e djathtë është e kthyer me pëllëmbë drejt vijave magnetike të forcës, me gishtin e madh të drejtuar nga lëvizja e përcjellësit dhe katër gishtat tregojnë se në cilin drejtim do të rrjedhë rryma e induktuar. Duke lëvizur një përcjellës, ne lëvizim së bashku me përcjellësin të gjitha elektronet që përmbahen në të, dhe kur lëvizim ngarkesat elektrike në një fushë magnetike, një forcë do të veprojë mbi to sipas rregullit të dorës së majtë.
Drejtimi i rrymës së induksionit, si dhe madhësia e saj, përcaktohet nga rregulli i Lenz-it, i cili thotë se drejtimi i rrymës së induksionit gjithmonë dobëson efektin e faktorit që ngacmoi rrymën. Kur fluksi i fushës magnetike nëpër qark ndryshon, drejtimi i rrymës së induktuar do të jetë i tillë që të kompensojë këto ndryshime. Kur një fushë magnetike që ngacmon një rrymë në një qark krijohet në një qark tjetër, drejtimi i rrymës së induksionit varet nga natyra e ndryshimeve: kur rritet rryma e jashtme, rryma e induksionit ka drejtim të kundërt; kur zvogëlohet, është drejtuar në të njëjtin drejtim dhe tenton të rrisë rrjedhën.
Një spirale e rrymës së induksionit ka dy pole (veri dhe jug), të cilët përcaktohen në varësi të drejtimit të rrymës: linjat e induksionit dalin nga poli verior. Afrimi i një magneti në një spirale bën që një rrymë të shfaqet në një drejtim që zmbraps magnetin. Kur hiqet magneti, rryma në spirale ka një drejtim që favorizon tërheqjen e magnetit.
Rryma e induksionit ndodh në një qark të mbyllur të vendosur në një fushë magnetike alternative. Qarku mund të jetë ose i palëvizshëm (i vendosur në një fluks të ndryshueshëm të induksionit magnetik) ose i lëvizshëm (lëvizja e qarkut shkakton një ndryshim në fluksin magnetik). Shfaqja e një rryme induksioni shkakton një fushë elektrike vorbull, e cila ngacmohet nën ndikimin e një fushe magnetike.
Ju mund të mësoni se si të krijoni një rrymë të nxitur afatshkurtër nga një kurs i fizikës shkollore.
Ka disa mënyra për ta bërë këtë:
- - lëvizja e një magneti të përhershëm ose elektromagneti në lidhje me spiralen,
- - lëvizja e bërthamës në lidhje me elektromagnetin e futur në spirale,
- - mbyllja dhe hapja e qarkut,
- - rregullimi i rrymës në qark.
Ligji bazë i elektrodinamikës (ligji i Faradeit) thotë se forca e rrymës së induktuar për çdo qark është e barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik që kalon nëpër qark, marrë me shenjën minus. Forca e rrymës së induksionit quhet forcë elektromotore.
