વિષય 11. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના.

11.1. ફેરાડેના પ્રયોગો. ઇન્ડક્શન વર્તમાન. લેન્ઝનો નિયમ. 11.2. તીવ્રતા પ્રેરિત emf.

11.3. પ્રેરિત emf ની પ્રકૃતિ.

11.4. વમળ તીવ્રતા વેક્ટરનું પરિભ્રમણ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર.

11.5. બેટાટ્રોન.

11.6. ટોકી ફુકો.

11.7. ત્વચા અસર.

11.1. ફેરાડેના પ્રયોગો. ઇન્ડક્શન વર્તમાન. લેન્ઝનો નિયમ.

સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને વર્તમાન (જે કુદરતના નિયમોની સમપ્રમાણતાની પુષ્ટિ કરે છે) વચ્ચેના જોડાણની શોધ થઈ ત્યારથી, તેને મેળવવા માટે અસંખ્ય પ્રયત્નો કરવામાં આવ્યા છે.ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને વર્તમાન. 1831 માં માઈકલ ફેરાડે દ્વારા સમસ્યા હલ કરવામાં આવી હતી. (અમેરિકન જોસેફ હેનરીએ પણ શોધ કરી હતી, પરંતુ તેની પાસે તેના પરિણામો પ્રકાશિત કરવાનો સમય નહોતો. એમ્પીયરે પણ શોધનો દાવો કર્યો હતો, પરંતુ તે તેના પરિણામો રજૂ કરવામાં સક્ષમ ન હતા).

માઈકલ ફેરાડે (1791 - 1867) - પ્રખ્યાત અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી. વીજળી, મેગ્નેટિઝમ, મેગ્નેટોપ્ટિક્સ, ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીના ક્ષેત્રમાં સંશોધન. ઇલેક્ટ્રિક મોટરનું લેબોરેટરી મોડલ બનાવ્યું. સર્કિટ બંધ કરતી વખતે અને ખોલતી વખતે તેણે વધારાના પ્રવાહો ખોલ્યા અને તેમની દિશા સ્થાપિત કરી. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના નિયમોની શોધ કરી, ક્ષેત્રની વિભાવનાઓ રજૂ કરનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતા અને ડાઇલેક્ટ્રિક સતત, 1845 માં "ચુંબકીય ક્ષેત્ર" શબ્દનો ઉપયોગ કર્યો.

અન્ય વસ્તુઓમાં, એમ. ફેરાડેએ ડાયા અને પેરામેગ્નેટિઝમની ઘટનાઓ શોધી કાઢી. તેણે જોયું કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તમામ સામગ્રીઓ અલગ રીતે વર્તે છે: તે ક્ષેત્ર (વરાળ અને ફેરોમેગ્નેટ) સાથે અથવા સમગ્ર

ક્ષેત્રો ડાયમેગ્નેટિક છે.

થી શાળા અભ્યાસક્રમભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ફેરાડેના પ્રયોગો જાણીતા છે: કોઇલ અને કાયમી ચુંબક (ફિગ. 11.1)

ચોખા. 11.1 ફિગ. 11.2

જો તમે કોઇલની નજીક ચુંબક લાવો છો અથવા તેનાથી વિપરીત, કોઇલમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ આવશે. બે નજીકથી અંતરવાળા કોઇલ સાથે સમાન વસ્તુ: જો તમે કોઇલમાંથી એક સાથે સ્ત્રોતને કનેક્ટ કરો છો એસી, પછી વૈકલ્પિક પ્રવાહ અન્યમાં પણ દેખાશે

(ફિગ. 11.2), પરંતુ આ અસર શ્રેષ્ઠ રીતે પ્રગટ થાય છે જો બે કોઇલ કોર સાથે જોડાયેલા હોય (ફિગ. 11.3).

ફેરાડેની વ્યાખ્યા મુજબ, આ પ્રયોગોમાં શું સામ્ય છે તે છે: જો પ્રવાહ

જ્યારે બંધ વાહક સર્કિટમાં પ્રવેશતા ઇન્ડક્શન વેક્ટર બદલાય છે, ત્યારે સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉદ્ભવે છે.

આ ઘટના કહેવામાં આવે છેઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના, અને વર્તમાન ઇન્ડક્શન છે . તદુપરાંત, ઘટના ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટરના પ્રવાહને બદલવાની પદ્ધતિથી સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર છે.

તેથી, તે તારણ આપે છે કે મૂવિંગ ચાર્જ (વર્તમાન) ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, અને ફરતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર (વમળ) ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે અને હકીકતમાં, પ્રેરિત વર્તમાન.

દરેક ચોક્કસ કેસ માટે, ફેરાડે ઇન્ડક્શન કરંટની દિશા દર્શાવે છે. 1833 માં લેન્ઝે એક જનરલની સ્થાપના કરી પ્રવાહની દિશા શોધવાનો નિયમ:

પ્રેરિત પ્રવાહ હંમેશા એવી રીતે નિર્દેશિત થાય છે કે આ પ્રવાહનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર પરિવર્તનને અટકાવે છે ચુંબકીય પ્રવાહ, પ્રેરિત પ્રવાહનું કારણ બને છે. આ વિધાનને લેન્ઝનો નિયમ કહેવામાં આવે છે.

સમગ્ર જગ્યાને સજાતીય ચુંબક લીડ્સથી ભરીને, અન્ય શરતો હેઠળ, સમાન શરતોઇન્ડક્શનમાં µ ગણો વધારો. આ હકીકત તેની પુષ્ટિ કરે છે

પ્રેરિત પ્રવાહ ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટર B ના પ્રવાહમાં ફેરફારને કારણે થાય છે, અને તીવ્રતા વેક્ટર H ના પ્રવાહને કારણે નથી.

11.2. પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા.

સર્કિટમાં વર્તમાન બનાવવા માટે, ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ હાજર હોવું આવશ્યક છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના સૂચવે છે કે જ્યારે સર્કિટમાં ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે, ત્યારે ઇન્ડક્શન E i નું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ઉદ્ભવે છે. અમારા

કાર્ય, ઊર્જાના સંરક્ષણના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને, મૂલ્ય E i શોધો અને તેને શોધો

ચાલો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તમાન સાથે સર્કિટના ગતિશીલ વિભાગ 1 - 2 ની હિલચાલને ધ્યાનમાં લઈએ

બી (ફિગ. 11.4).

ચાલો પહેલા ધારીએ કે ત્યાં કોઈ ચુંબકીય ક્ષેત્ર B નથી. E 0 ની સમાન ઇએમએફ ધરાવતી બેટરી બનાવે છે

વર્તમાન I 0 . સમય દરમિયાન, બેટરી કામ કરે છે

dA = E I0 dt(11.2.1)

- આ કાર્ય ગરમીમાં ફેરવાઈ જશે, જે જુલ-લેન્ઝ કાયદા અનુસાર મળી શકે છે:

Q = dA = E 0 I0 dt = I0 2 Rdt,

અહીં I 0 = E R 0, R એ સમગ્ર સર્કિટનો કુલ પ્રતિકાર છે.

ચાલો સર્કિટને ઇન્ડક્શન B સાથે સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકીએ. LinesB ||n અને જીમલેટ નિયમ દ્વારા પ્રવાહની દિશા સાથે સંબંધિત છે. સર્કિટ સાથે સંકળાયેલ FluxF હકારાત્મક છે

દરેક સર્કિટ તત્વ અનુભવે છે યાંત્રિક બળડી એફ. ફ્રેમની ફરતી બાજુએ F 0 બળનો અનુભવ થશે. આ દળના પ્રભાવ હેઠળ, કલમ 1 - 2

ઝડપ સાથે આગળ વધશે υ = dx dt. આ કિસ્સામાં, ચુંબકીય પ્રવાહ પણ બદલાશે.

ઇન્ડક્શન

પછી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના પરિણામે, સર્કિટમાં વર્તમાન બદલાશે અને બનશે

પરિણામી). આ બળ સમયસર dA ઉત્પન્ન કરશે: dA = Fdx = IdФ.

જ્યારે ફ્રેમના તમામ ઘટકો સ્થિર હોય તેવા કિસ્સામાં, કાર્યનો સ્ત્રોત E 0 છે.

સ્થિર સર્કિટ સાથે, આ કાર્ય માત્ર ગરમીના પ્રકાશન માટે ઘટાડવામાં આવ્યું હતું. અમારા કિસ્સામાં, ગરમી પણ છોડવામાં આવશે, પરંતુ એક અલગ જથ્થામાં, કારણ કે વર્તમાન બદલાઈ ગયો છે. વધુમાં, તે કરવામાં આવે છે યાંત્રિક કાર્ય. સામાન્ય કામસમય માટે dt, બરાબર છે:

અમને પરિણામી અભિવ્યક્તિને સર્કિટ માટે ઓહ્મના નિયમ તરીકે ધ્યાનમાં લેવાનો અધિકાર છે જેમાં, સ્ત્રોત E 0 ઉપરાંત, E i કાર્ય કરે છે, જે સમાન છે:

આ સર્કિટ દ્વારા ઇન્ડક્શન ચાલી રહ્યું છે.

સર્કિટના પ્રેરિત emf માટેની આ અભિવ્યક્તિ સંપૂર્ણપણે સાર્વત્રિક છે, જે ચુંબકીય ઇન્ડક્શનના પ્રવાહને બદલવાની પદ્ધતિથી સ્વતંત્ર છે અને તેને કહેવામાં આવે છે.

ફેરાડેનો કાયદો.

ચિહ્ન (-) - ગાણિતિક અભિવ્યક્તિઇન્ડક્શન કરંટની દિશા પર લેન્ઝના નિયમો: પ્રેરિત પ્રવાહ હંમેશા નિર્દેશિત થાય છે જેથી તેનું ક્ષેત્ર

પ્રારંભિક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફારનો સામનો કરો.

ઇન્ડક્શન પ્રવાહની દિશા અને દિશા d dt Ф સંબંધિત છે જીમલેટ નિયમ(ફિગ. 11.5).

પ્રેરિત emf નું પરિમાણ: [ E i ] =[ Ф ] =B c =B .t c

જો સર્કિટમાં ઘણા વળાંકો હોય, તો આપણે ખ્યાલનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ

પ્રવાહ જોડાણ (કુલ ચુંબકીય પ્રવાહ):

Ψ = Ф·N,

જ્યાં N એ વળાંકોની સંખ્યા છે. તેથી જો

11.3. પ્રેરિત emf ની પ્રકૃતિ.

ચાલો પ્રશ્નનો જવાબ આપીએ: શુલ્કની હિલચાલનું કારણ શું છે, ઇન્ડક્શન કરંટની ઘટનાનું કારણ શું છે? આકૃતિ 11.6 ને ધ્યાનમાં લો.

1) જો તમે એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર B માં વાહકને ખસેડો છો, તો લોરેન્ટ્ઝ બળના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન નીચે વિચલિત થશે, અને હકારાત્મક શુલ્કઉપર - સંભવિત તફાવત ઊભો થાય છે. પ્રભાવ હેઠળ, આ E i-બાજુ બળ હશે

જે પ્રવાહ વહે છે. જેમ આપણે જાણીએ છીએ, હકારાત્મક શુલ્ક માટે

F l = q + ; ઇલેક્ટ્રોન માટે F l = –e - .

2) જો વાહક સ્થિર હોય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાય, તો આ કિસ્સામાં કયું બળ પ્રેરિત પ્રવાહને ઉત્તેજિત કરે છે? ચાલો એક સામાન્ય ટ્રાન્સફોર્મર લઈએ (ફિગ. 11.7).

જેમ જેમ આપણે પ્રાથમિક વિન્ડિંગનું સર્કિટ બંધ કરીએ છીએ, તરત જ સેકન્ડરી વિન્ડિંગમાં કરંટ આવે છે. પરંતુ લોરેન્ટ્ઝ બળને તેની સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી, કારણ કે તે મૂવિંગ ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે, અને શરૂઆતમાં તેઓ આરામમાં હતા (તેઓ થર્મલ ગતિમાં હતા - અસ્તવ્યસ્ત, પરંતુ અહીં આપણને નિર્દેશિત ગતિની જરૂર છે).

જે. મેક્સવેલ દ્વારા 1860માં જવાબ આપવામાં આવ્યો હતો: કોઈપણ વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર આસપાસની જગ્યામાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર (E") ને ઉત્તેજિત કરે છે.આ કંડક્ટરમાં ઇન્ડક્શન કરંટની ઘટનાનું કારણ છે. એટલે કે, E" વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં જ થાય છે (એટ ડીસીટ્રાન્સફોર્મર કામ કરતું નથી).

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાનો સાર ઇન્ડક્શન કરંટના દેખાવમાં બિલકુલ નહીં (જ્યારે ચાર્જ હોય ​​અને સર્કિટ બંધ હોય ત્યારે વર્તમાન દેખાય છે),અને વમળ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના ઉદભવમાં (માત્ર કંડક્ટરમાં જ નહીં, પણ આસપાસની જગ્યામાં, શૂન્યાવકાશમાં પણ).

આ ક્ષેત્ર ક્ષેત્ર કરતાં સંપૂર્ણપણે અલગ માળખું ધરાવે છે શુલ્ક દ્વારા બનાવવામાં આવેલ છે. તે ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું ન હોવાથી, બળની રેખાઓ ચાર્જ પર શરૂ અને સમાપ્ત થઈ શકતી નથી, જેમ આપણે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સમાં કર્યું છે. આ ક્ષેત્ર એક વમળ છે, તેના બળની રેખાઓ બંધ છે.

કારણ કે આ ક્ષેત્ર ચાર્જને ખસેડે છે, તેથી તેની તાકાત છે. ચાલો પરિચય આપીએ

વમળ ઇલેક્ટ્રીક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ E" નો વેક્ટર. આ ક્ષેત્ર ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે તે બળ

F " = q E ".

પરંતુ જ્યારે ચાર્જ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે, ત્યારે તે લોરેન્ટ્ઝ બળ દ્વારા કાર્ય કરે છે

મેગ્નેટિક ફિલ્ડ

ફિલ્ડ થિયરીની વિભાવનાઓ અનુસાર મૂવિંગ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ચુંબકીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નીચે પ્રમાણે સમજાવવામાં આવી છે: દરેક ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જઆસપાસની જગ્યામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે જે અન્ય ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પર કાર્ય કરી શકે છે.

માં - ભૌતિક જથ્થો, જે છે શક્તિ લાક્ષણિકતાચુંબકીય ક્ષેત્ર. તેને ચુંબકીય ઇન્ડક્શન (અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન) કહેવામાં આવે છે.

ચુંબકીય ઇન્ડક્શન - વેક્ટર જથ્થો. મેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન વેક્ટર મોડ્યુલ ગુણોત્તર સમાન મહત્તમ મૂલ્યએમ્પીયર ફોર્સ જે વર્તમાન સાથે સીધા વાહક પર કાર્ય કરે છે, કંડક્ટરમાં વર્તમાન તાકાત અને તેની લંબાઈ:

ચુંબકીય ઇન્ડક્શનનું એકમ. IN આંતરરાષ્ટ્રીય સિસ્ટમચુંબકીય ઇન્ડક્શનના એકમ દીઠ એકમો એ આવા ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન છે જેમાં વાહકની લંબાઈના પ્રત્યેક મીટર માટે 1 A ની વર્તમાન તાકાત પર કાર્ય કરે છે મહત્તમ તાકાતએમ્પીયર 1 એન. ઉત્કૃષ્ટ યુગોસ્લાવ ભૌતિકશાસ્ત્રી એન. ટેસ્લાના માનમાં આ એકમને ટેસ્લા (સંક્ષિપ્ત: T) કહેવામાં આવે છે:

લોરેન્ટ્ઝ ફોર્સ

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તમાન વહન કરતા વાહકની હિલચાલ દર્શાવે છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને ખસેડવા પર કાર્ય કરે છે. એમ્પીયર બળ કંડક્ટર પર કાર્ય કરે છે F A = ​​IBlsin a, અને લોરેન્ટ્ઝ બળ મૂવિંગ ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે:

જ્યાં a- વેક્ટર B અને વચ્ચેનો કોણ વિ.

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ચાર્જ થયેલા કણોની હિલચાલ. એકસમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન લાઇનની લંબ ગતિએ ફરતા ચાર્જ્ડ કણ પર એક બળ m દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે, જે તીવ્રતામાં સ્થિર હોય છે અને ચુંબકીય બળના પ્રભાવ હેઠળ, કણ પ્રાપ્ત કરે છે પ્રવેગક, જેનું મોડ્યુલસ બરાબર છે:

એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, આ કણ વર્તુળમાં ફરે છે. કણ જેની સાથે આગળ વધે છે તેની વક્રતાની ત્રિજ્યા તે જે સ્થિતિથી તે અનુસરે છે તેના પરથી નક્કી થાય છે,

બોલના વળાંકની ત્રિજ્યા એ સતત મૂલ્ય છે, કારણ કે બળ વેક્ટરને લંબરૂપગતિ, માત્ર તેની દિશા બદલાય છે, પરંતુ તેની તીવ્રતા નહીં. અને આનો અર્થ એ છે કે આ બોલ એક વર્તુળ છે.

સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કણની ક્રાંતિનો સમયગાળો બરાબર છે:

છેલ્લી અભિવ્યક્તિ બતાવે છે કે સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કણની ક્રાંતિનો સમયગાળો તેની ગતિ અને ત્રિજ્યા પર આધારિત નથી.

જો વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત શૂન્ય હોય, તો લોરેન્ટ્ઝ બળ l ચુંબકીય બળ m બરાબર છે:

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના ફેરાડે દ્વારા શોધવામાં આવી હતી, જેમણે સ્થાપિત કર્યું હતું કે સર્કિટમાં પ્રવેશતા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કોઈપણ ફેરફાર સાથે બંધ વાહક સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉદ્ભવે છે.

મેગ્નેટિક ફ્લક્સ

ચુંબકીય પ્રવાહ એફ(ચુંબકીય ઇન્ડક્શનનો પ્રવાહ) વિસ્તારની સપાટી દ્વારા એસ- કદ, ઉત્પાદન સમાનક્ષેત્ર દીઠ ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટરનું મોડ્યુલ એસઅને કોણનો કોસાઇન એવેક્ટર અને સામાન્યથી સપાટી વચ્ચે:

Ф=BScos

SI માં, ચુંબકીય પ્રવાહનું એકમ 1 વેબર (Wb) છે - એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં કાટખૂણે સ્થિત 1 m2 ની સપાટી દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ, જેનું ઇન્ડક્શન 1 T છે:

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન - ઘટના ઘટના વિદ્યુત પ્રવાહસર્કિટમાંથી પસાર થતા ચુંબકીય પ્રવાહમાં કોઈપણ ફેરફાર સાથે બંધ વાહક સર્કિટમાં.

ક્લોઝ્ડ સર્કિટમાં ઉદ્ભવતા, પ્રેરિત પ્રવાહની એવી દિશા હોય છે કે તેનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ચુંબકીય પ્રવાહમાં થતા ફેરફારનો પ્રતિકાર કરે છે જે તેને કારણે થાય છે (લેન્ઝનો નિયમ).

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો

ફેરાડેના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વાહક સર્કિટમાં પ્રેરિત પ્રવાહ I i ની મજબૂતાઈ આ સર્કિટ દ્વારા બંધાયેલ સપાટીને ઘૂસી રહેલી ચુંબકીય ઇન્ડક્શન રેખાઓની સંખ્યામાં ફેરફારના દરના સીધા પ્રમાણસર છે.

તેથી, ઇન્ડક્શન પ્રવાહની મજબૂતાઈ સમોચ્ચ દ્વારા બંધાયેલ સપાટી દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહના પરિવર્તનના દરના પ્રમાણસર છે:

તે જાણીતું છે કે જો સર્કિટમાં વર્તમાન દેખાય છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે મફત શુલ્કબાહ્ય દળો કંડક્ટર પર કાર્ય કરે છે. બંધ લૂપ સાથે એકમ ચાર્જને ખસેડવા માટે આ દળો દ્વારા કરવામાં આવતા કાર્યને ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (EMF) કહેવામાં આવે છે. ચાલો પ્રેરિત emf ε i શોધીએ.

બંધ સર્કિટ માટે ઓહ્મના કાયદા અનુસાર

કારણ કે R પર આધાર રાખતો નથી, તો પછી

પ્રેરિત ઇએમએફ પ્રેરિત પ્રવાહ સાથે દિશામાં એકરુપ થાય છે, અને આ પ્રવાહ, લેન્ઝના નિયમ અનુસાર, નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે જેથી તે બનાવે છે તે ચુંબકીય પ્રવાહ બાહ્ય ચુંબકીય પ્રવાહમાં ફેરફારનો પ્રતિકાર કરે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો

બંધ લૂપમાં પ્રેરિત emf જેમાંથી લેવામાં આવે છે તેના બરાબર છે વિરોધી ચિહ્નસર્કિટમાં પ્રવેશતા ચુંબકીય પ્રવાહના પરિવર્તનનો દર:

સ્વ-ઇન્ડક્શન. ઇન્ડક્ટન્સ

અનુભવ દર્શાવે છે કે ચુંબકીય પ્રવાહ એફસર્કિટ સાથે સંકળાયેલ તે સર્કિટમાં વર્તમાનના સીધા પ્રમાણસર છે:

Ф = L*I .

લૂપ ઇન્ડક્ટન્સ એલ- સર્કિટમાંથી પસાર થતા વર્તમાન અને તેના દ્વારા બનાવેલ ચુંબકીય પ્રવાહ વચ્ચે પ્રમાણસરતા ગુણાંક.

વાહકનું ઇન્ડક્ટન્સ તેના આકાર, કદ અને પર્યાવરણના ગુણધર્મો પર આધારિત છે.

સ્વ-ઇન્ડક્શન- સર્કિટમાં પ્રેરિત ઇએમએફની ઘટનાની ઘટના જ્યારે સર્કિટમાંથી પસાર થતા પ્રવાહમાં ફેરફારને કારણે ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે.

સ્વ-ઇન્ડક્શન - ખાસ કેસઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન.

ઇન્ડક્ટન્સ - મૂલ્ય, સંખ્યાત્મક રીતે emf ની બરાબરસ્વ-ઇન્ડક્શન જે સર્કિટમાં થાય છે જ્યારે તેમાં વર્તમાન સમયના એકમ દીઠ એક દ્વારા બદલાય છે.

SI માં, ઇન્ડક્ટન્સના એકમને વાહકના ઇન્ડક્ટન્સ તરીકે લેવામાં આવે છે જેમાં, જ્યારે વર્તમાન તાકાત 1 s માં 1 A દ્વારા બદલાય છે, ત્યારે 1 V નું સ્વ-ઇન્ડક્ટિવ ઇએમએફ થાય છે આ એકમને હેનરી (H):

મેગ્નેટિક ફીલ્ડ એનર્જી

સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના જડતાની ઘટના જેવી જ છે. પ્રવાહ બદલતી વખતે ઇન્ડક્ટન્સ એ જ ભૂમિકા ભજવે છે જે રીતે સમૂહ શરીરની ગતિ બદલતી વખતે કરે છે. ગતિનું એનાલોગ વર્તમાન છે. આનો અર્થ એ છે કે વર્તમાનના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જાને સમાન મૂલ્ય ગણી શકાયગતિ ઊર્જા

શરીર:

ચાલો ધારીએ કે કોઈલને સ્ત્રોતમાંથી ડિસ્કનેક્ટ કર્યા પછી, સર્કિટમાં પ્રવાહ એક રેખીય નિયમ અનુસાર સમય સાથે ઘટે છે.

આ કિસ્સામાં સ્વ-ઇન્ડક્શન ઇએમએફનું સ્થિર મૂલ્ય છે: જ્યાં હું -પ્રારંભિક મૂલ્ય

વર્તમાન, t એ સમયનો સમયગાળો છે જે દરમિયાન વર્તમાન I થી 0 સુધી ઘટે છે. સમય દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સર્કિટમાંથી પસાર થાય છે q = I cp t . કારણ કે, I cp = (I + 0)/2 = I/2પછી q=It/2

. તેથી, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું કાર્ય છે:

આ કામ કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જાને કારણે થાય છે. આમ આપણે ફરીથી મેળવીએ છીએ:ઉદાહરણ.

કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઉર્જા નક્કી કરો જેમાં, 7.5 A ના પ્રવાહ પર, ચુંબકીય પ્રવાહ 2.3 * 10 -3 Wb છે. જો વર્તમાન તાકાત અડધી થઈ જાય તો ક્ષેત્ર ઊર્જા કેવી રીતે બદલાશે?

કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જા W 1 = LI 1 2/2 છે. વ્યાખ્યા પ્રમાણે, કોઇલનું ઇન્ડક્ટન્સ L = Ф/I 1 છે. આથી, માં ઘટના EMF વાહક

જો તમે તેને કંડક્ટરમાં મૂકો અને તેને ખસેડો જેથી તેની હિલચાલ દરમિયાન તે ક્ષેત્રની રેખાઓને છેદે, તો પછી કંડક્ટરમાં પ્રેરિત emf નામનું કંઈક ઉદ્ભવશે.

વાહક પોતે સ્થિર રહે તો પણ પ્રેરિત ઇએમએફ કંડક્ટરમાં થશે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેની બળની રેખાઓ સાથે વાહકને વટાવીને આગળ વધે છે.

જો વાહક કે જેમાં પ્રેરિત ઇએમએફ પ્રેરિત છે તે કોઈપણ બાહ્ય સર્કિટથી બંધ હોય, તો આ ઇએમએફના પ્રભાવ હેઠળ વર્તમાન કહેવાય છે. ઇન્ડક્શન વર્તમાન.

EMF ઇન્ડક્શનની ઘટનાવાહકમાં જ્યારે તેને ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ દ્વારા ઓળંગવામાં આવે છે ત્યારે તેને કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન એક વિપરીત પ્રક્રિયા છે, એટલે કે પરિવર્તન યાંત્રિક ઊર્જાઇલેક્ટ્રિક માટે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાને વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી છે. વિવિધ ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનોની ડિઝાઇન તેના ઉપયોગ પર આધારિત છે.

પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા અને દિશા

ચાલો હવે વિચાર કરીએ કે વાહકમાં પ્રેરિત EMF ની તીવ્રતા અને દિશા શું હશે.

પ્રેરિત ઇએમએફની તીવ્રતા એકમ સમય દીઠ કંડક્ટરને પાર કરતી ફીલ્ડ લાઇનની સંખ્યા પર આધારિત છે, એટલે કે, ક્ષેત્રમાં કંડક્ટરની હિલચાલની ઝડપ પર.

પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહકની હિલચાલની ગતિ પર સીધો આધાર રાખે છે.

પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા વાહકના તે ભાગની લંબાઈ પર પણ આધાર રાખે છે જે ક્ષેત્ર રેખાઓ દ્વારા છેદે છે. કેવી રીતે સૌથી વધુકંડક્ટરને ક્ષેત્ર રેખાઓ દ્વારા ઓળંગવામાં આવે છે, કંડક્ટરમાં વધુ ઇએમએફ પ્રેરિત થાય છે. અને અંતે, ચુંબકીય ક્ષેત્ર જેટલું મજબૂત છે, એટલે કે, તેનું ઇન્ડક્શન જેટલું વધારે છે, આ ક્ષેત્રને પાર કરતા વાહકમાં જેટલો મોટો emf દેખાય છે.

તેથી, પ્રેરિત ઇએમએફની તીવ્રતા જે વાહકમાં થાય છે જ્યારે તે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આગળ વધે છે તે ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શન, વાહકની લંબાઈ અને તેની હિલચાલની ગતિના સીધા પ્રમાણસર છે.

આ અવલંબન સૂત્ર E = Blv દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે,

જ્યાં E પ્રેરિત emf છે; બી - ચુંબકીય ઇન્ડક્શન; હું કંડક્ટરની લંબાઈ છે; v એ વાહકની હિલચાલની ગતિ છે.

તે નિશ્ચિતપણે યાદ રાખવું જોઈએ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરતા વાહકમાં, પ્રેરિત ઇએમએફ ત્યારે જ થાય છે જો આ વાહક ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ દ્વારા ઓળંગી જાય.જો કંડક્ટર ક્ષેત્રની રેખાઓ સાથે આગળ વધે છે, એટલે કે, ક્રોસ કરતું નથી, પરંતુ તેમની સાથે સરકતું લાગે છે, તો તેમાં કોઈ EMF પ્રેરિત નથી. તેથી, ઉપરોક્ત સૂત્ર ફક્ત ત્યારે જ માન્ય છે જ્યારે વાહક ચુંબકીય પર કાટખૂણે ખસે છે. પાવર લાઈનક્ષેત્રો

પ્રેરિત ઇએમએફની દિશા (તેમજ વાહકમાંનો પ્રવાહ) કંડક્ટર કઈ દિશામાં આગળ વધી રહ્યો છે તેના પર આધાર રાખે છે. પ્રેરિત EMF ની દિશા નક્કી કરવા માટે એક નિયમ છે જમણો હાથ.

જો તમે તમારા જમણા હાથની હથેળીને પકડી રાખો કે જેથી ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓ તેમાં પ્રવેશે, અને વળાંક આવે અંગૂઠોવાહકની હિલચાલની દિશા સૂચવશે, પછી વિસ્તૃત ચાર આંગળીઓ પ્રેરિત emf ની ક્રિયાની દિશા અને કંડક્ટરમાં વર્તમાનની દિશા સૂચવે છે.

જમણા હાથનો નિયમ

કોઇલમાં ઇન્ડક્શન ઇએમએફ

અમે પહેલેથી જ કહ્યું છે કે વાહકમાં ઇન્ડક્ટિવ ઇએમએફ બનાવવા માટે, વાહકને જ અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને ખસેડવું જરૂરી છે. બંને કિસ્સાઓમાં, વાહકને ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ દ્વારા ઓળંગવી આવશ્યક છે, અન્યથા EMF પ્રેરિત કરવામાં આવશે નહીં. પ્રેરિત EMF, અને તેથી પ્રેરિત પ્રવાહ, માત્ર સીધા વાહકમાં જ નહીં, પણ કોઇલમાં વળી ગયેલા વાહકમાં પણ મેળવી શકાય છે.

જ્યારે અંદર ખસેડવું કાયમી ચુંબકએક EMF એ હકીકતને કારણે પ્રેરિત થાય છે કે ચુંબકનો ચુંબકીય પ્રવાહ કોઇલના વળાંકને પાર કરે છે, એટલે કે, ખસેડતી વખતે બરાબર તે જ હતું. સીધા વાહકચુંબકના ક્ષેત્રમાં.

જો કોઈલમાં ચુંબકને ધીમેથી નીચે કરવામાં આવે, તો તેમાં ઉદ્ભવતું EMF એટલું નાનું હશે કે ઉપકરણની સોય પણ વિચલિત ન થઈ શકે. જો, તેનાથી વિપરીત, ચુંબક ઝડપથી કોઇલમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, તો સોયનું વિચલન મોટું હશે. આનો અર્થ એ છે કે પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા, અને તેથી કોઇલમાં વર્તમાન તાકાત, ચુંબકની ગતિની ગતિ પર આધાર રાખે છે, એટલે કે, ક્ષેત્ર રેખાઓ કોઇલના વળાંકને કેટલી ઝડપથી છેદે છે તેના પર. જો તમે હવે વૈકલ્પિક રીતે મજબૂત ચુંબક અને પછી તે જ ઝડપે કોઇલમાં નબળા ચુંબક દાખલ કરો, તો તમે જોશો કે જ્યારે મજબૂત ચુંબકસાધનની સોય દ્વારા વિચલિત થશે મોટો કોણ. અર્થ, પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા, અને તેથી કોઇલમાં વર્તમાન તાકાત, ચુંબકના ચુંબકીય પ્રવાહની તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે.

અને છેલ્લે, જો તમે સમાન ગતિએ સમાન ચુંબકને પ્રથમ સાથે કોઇલમાં દાખલ કરો છો મોટી સંખ્યામાંવળે છે, અને પછી નોંધપાત્ર રીતે ઓછા સાથે, પછી પ્રથમ કિસ્સામાં સાધનની સોય બીજા કરતા મોટા કોણથી વિચલિત થશે. આનો અર્થ એ છે કે પ્રેરિત emf ની તીવ્રતા, અને તેથી કોઇલમાં વર્તમાન તાકાત, તેના વળાંકોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે. જો કાયમી ચુંબકને બદલે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો સમાન પરિણામો મેળવી શકાય છે.

કોઇલમાં પ્રેરિત ઇએમએફની દિશા ચુંબકની હિલચાલની દિશા પર આધારિત છે. E.H. Lenz દ્વારા સ્થાપિત કાયદો જણાવે છે કે પ્રેરિત emf ની દિશા કેવી રીતે નક્કી કરવી.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન માટે લેન્ઝનો કાયદો

કોઇલની અંદરના ચુંબકીય પ્રવાહમાં કોઈપણ ફેરફાર તેની સાથે પ્રેરિત ઇએમએફના દેખાવ સાથે હોય છે, અને કોઇલમાંથી પસાર થતો ચુંબકીય પ્રવાહ જેટલો ઝડપથી બદલાય છે, તેટલો વધુ ઇએમએફ તેમાં પ્રેરિત થાય છે.

જો કોઇલ કે જેમાં પ્રેરિત ઇએમએફ બનાવવામાં આવે છે તે બાહ્ય સર્કિટમાં બંધ હોય, તો પછી પ્રેરિત પ્રવાહ તેના વળાંકમાંથી વહે છે, કંડક્ટરની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, જેના કારણે કોઇલ સોલેનોઇડમાં ફેરવાય છે. તે તારણ આપે છે કે બદલાતા બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર કોઇલમાં પ્રેરિત પ્રવાહનું કારણ બને છે, જે બદલામાં, કોઇલની આસપાસ તેનું પોતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે - વર્તમાન ક્ષેત્ર.

આ ઘટનાનો અભ્યાસ કરતા, E. H. Lenz એ એક કાયદો સ્થાપિત કર્યો જે કોઇલમાં ઇન્ડક્શન કરંટની દિશા અને તેથી પ્રેરિત emf ની દિશા નક્કી કરે છે. પ્રેરિત ઇએમએફ જે કોઇલમાં થાય છે જ્યારે તેમાં ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે તે કોઇલમાં એવી દિશામાં પ્રવાહ બનાવે છે કે આ પ્રવાહ દ્વારા બનાવેલ કોઇલનો ચુંબકીય પ્રવાહ બાહ્ય ચુંબકીય પ્રવાહમાં થતા ફેરફારને અટકાવે છે.

લેન્ઝનો કાયદો કંડક્ટરમાં વર્તમાન ઇન્ડક્શનના તમામ કેસો માટે માન્ય છે, કંડક્ટરના આકાર અને બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં જે રીતે ફેરફાર થાય છે તેને ધ્યાનમાં લીધા વગર.

જ્યારે કાયમી ચુંબક ગેલ્વેનોમીટરના ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલ વાયર કોઇલની સાપેક્ષે ખસે છે, અથવા જ્યારે કોઇલ ચુંબકની સાપેક્ષે ફરે છે, ત્યારે પ્રેરિત પ્રવાહ થાય છે.

વિશાળ વાહકમાં ઇન્ડક્શન કરંટ

બદલાતા ચુંબકીય પ્રવાહ માત્ર કોઇલના વળાંકમાં જ નહીં, પણ મોટા ધાતુના વાહકમાં પણ ઇએમએફને પ્રેરિત કરવામાં સક્ષમ છે. વિશાળ વાહકની જાડાઈને ઘૂસીને, ચુંબકીય પ્રવાહ તેમાં એક emf પ્રેરિત કરે છે, પ્રેરિત પ્રવાહો બનાવે છે. આ કહેવાતા લોકો એક વિશાળ કંડક્ટર અને તેમાં શોર્ટ-સર્કિટ સાથે ફેલાય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર્સના કોરો, વિવિધ વિદ્યુત મશીનો અને ઉપકરણોના ચુંબકીય સર્કિટ ચોક્કસપણે તે વિશાળ વાહક છે જે તેમનામાં ઉદ્ભવતા ઇન્ડક્શન પ્રવાહો દ્વારા ગરમ થાય છે. આ ઘટના અનિચ્છનીય છે, તેથી, પ્રેરિત પ્રવાહોની તીવ્રતા ઘટાડવા માટે, વિદ્યુત મશીનોના ભાગો અને ટ્રાન્સફોર્મર કોરો મોટા પ્રમાણમાં બનાવવામાં આવતાં નથી, પરંતુ પાતળા શીટ્સથી બનેલા હોય છે, કાગળ અથવા ઇન્સ્યુલેટિંગ વાર્નિશના સ્તરથી એક બીજાથી અલગ પડે છે. આ ફેલાવાને અટકાવે છે એડી કરંટકંડક્ટરના સમૂહ દ્વારા.

પરંતુ ક્યારેક વ્યવહારમાં એડી કરંટતેઓ ઉપયોગી પ્રવાહ તરીકે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિદ્યુત માપન સાધનોના ફરતા ભાગોના કહેવાતા ચુંબકીય ડેમ્પર્સનું કાર્ય આ પ્રવાહોના ઉપયોગ પર આધારિત છે.

આપણા વિશ્વમાં તમામ પ્રકારના હાલના દળો, ગુરુત્વાકર્ષણ દળોના અપવાદ સાથે, રજૂ થાય છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ. બ્રહ્માંડમાં, એકબીજા પર શરીરના પ્રભાવોની અદ્ભુત વિવિધતા હોવા છતાં, કોઈપણ પદાર્થો અથવા જીવંત જીવોમાં હંમેશા અભિવ્યક્તિ હોય છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન (EI) ની શોધ કેવી રીતે થઈ તે અમે નીચે વર્ણવીશું.

EI ખોલી રહ્યું છે

ઓર્સ્ટેડના પ્રયોગોમાં વર્તમાન વહન કરનાર વાહકની નજીક ચુંબકીય સોયનું પરિભ્રમણ સૌપ્રથમ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ઘટના. દેખીતી રીતે: વિદ્યુત પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે પોતાને "આસપાસ" કરે છે.

તો શું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા તેની ઘટના પ્રાપ્ત કરવી શક્ય છે? સમાન કાર્યમાઈકલ ફેરાડે દ્વારા નિર્દેશિત. 1821 માં, તેમણે ચુંબકત્વના રૂપાંતરણ પર તેમની ડાયરીમાં આ ગુણધર્મની નોંધ કરી.

સફળતા તરત જ વૈજ્ઞાનિકને મળી ન હતી. માત્ર એકતામાં ઊંડો વિશ્વાસ કુદરતી દળોઅને સખત મહેનત તેને દસ વર્ષ પછી એક નવી મહાન શોધ તરફ દોરી ગઈ.

ફેરાડે અને તેના અન્ય સાથીદારોને લાંબા સમય સુધી સમસ્યાનો ઉકેલ આપવામાં આવ્યો ન હતો, કારણ કે તેઓએ સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને સ્થિર કોઇલમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. દરમિયાન, તે પછીથી સ્પષ્ટ થયું: વાયરને વેધન કરતી પાવર લાઇનની સંખ્યા બદલાય છે, અને વીજળી ઊભી થાય છે.

EI ઘટના

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પરિવર્તનના પરિણામે કોઇલમાં વીજળીના દેખાવની પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની લાક્ષણિકતા છે અને આ ખ્યાલને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. તે તદ્દન સ્વાભાવિક છે કે જે વિવિધતા દરમિયાન ઊભી થાય છે આ પ્રક્રિયા, ઇન્ડક્શન કહેવાય છે. અસર ચાલુ રહેશે જો કોઇલ પોતે ગતિહીન રહે, પરંતુ ચુંબક ખસેડવામાં આવે. બીજી કોઇલનો ઉપયોગ કરીને, તમે એકસાથે ચુંબક વિના કરી શકો છો.

જો તમે કોઇલમાંથી એકમાંથી વીજળી પસાર કરો છો, તો પછી જ્યારે તેઓ પરસ્પર આગળ વધે છે બીજામાં પ્રેરિત પ્રવાહ હશે. તમે એક કોઇલને બીજા પર મૂકી શકો છો અને સ્વીચને બંધ કરીને અને ખોલીને તેમાંથી એકનું વોલ્ટેજ બદલી શકો છો. આ કિસ્સામાં, કોઇલમાં પ્રવેશતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જેના પર કી દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે, તે બદલાય છે, અને આ બીજામાં ઇન્ડક્શન પ્રવાહના દેખાવનું કારણ બને છે.

કાયદો

પ્રયોગો દરમિયાન, તે શોધવું સરળ છે કે કોઇલને વેધન કરતી બળની રેખાઓની સંખ્યા વધે છે - વપરાયેલ ઉપકરણની સોય (ગેલ્વેનોમીટર) એક દિશામાં ફરે છે, અને બીજી દિશામાં ઘટે છે. વધુ સંપૂર્ણ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે ઇન્ડક્શન વર્તમાનની મજબૂતાઈ પાવર લાઇનની સંખ્યામાં ફેરફારના દર સાથે સીધી પ્રમાણમાં છે. આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો મૂળભૂત નિયમ છે.

આ કાયદોસૂત્ર વ્યક્ત કરે છે:

જ્યારે ચુંબકીય પ્રવાહ Ф/t ના ફેરફારનો દર સ્થિર હોય ત્યારે તે સમયાંતરે ચુંબકીય પ્રવાહ સમાન રકમ દ્વારા બદલાય તો તે લાગુ થાય છે.

મહત્વપૂર્ણ!પ્રેરિત પ્રવાહો માટે, ઓહ્મનો નિયમ માન્ય છે: I=/R, પ્રેરિત emf ક્યાં છે, જે EI કાયદા અનુસાર જોવા મળે છે.

એક સમયે પ્રખ્યાત અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી દ્વારા કરવામાં આવેલા નોંધપાત્ર પ્રયોગો અને જે તેમણે શોધેલા કાયદાનો આધાર બન્યો, આજે કોઈપણ શાળાનો બાળક ખૂબ મુશ્કેલી વિના કરી શકે છે. આ હેતુઓ માટે નીચેનાનો ઉપયોગ થાય છે:

• ચુંબક
• બે વાયર સ્પૂલ,
• વીજળીનો સ્ત્રોત,
• ગેલ્વેનોમીટર

ચાલો સ્ટેન્ડ પર ચુંબકને ઠીક કરીએ અને તેની સાથે ગેલ્વેનોમીટર સાથે જોડાયેલા છેડા સાથે કોઇલ લાવીએ.

તેને ફેરવીને, ટિલ્ટ કરીને અને તેને ઉપર અને નીચે ખસેડીને, આપણે તેના વળાંકમાં પ્રવેશતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓની સંખ્યા બદલીએ છીએ.

ગેલ્વેનોમીટર રજીસ્ટરપ્રયોગ દરમિયાન સતત બદલાતી તીવ્રતા અને દિશા સાથે વીજળીનો ઉદભવ.

જો કોઇલ અને ચુંબક એકબીજાની તુલનામાં આરામ પર હોય, તો તેઓ વીજળીના ઉત્પાદન માટે શરતો બનાવશે નહીં.

અન્ય ફેરાડે કાયદા

હાથ ધરાયેલા સંશોધનના આધારે, સમાન નામના વધુ બે કાયદાઓ બનાવવામાં આવ્યા હતા:

1. પ્રથમનો સાર નીચેની પેટર્ન છે: પદાર્થનો સમૂહ m, ફાળવેલ વિદ્યુત વોલ્ટેજઇલેક્ટ્રોડ પર, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થતી વીજળી Qની માત્રાના પ્રમાણસર છે.
2. ફેરાડેના બીજા કાયદાની વ્યાખ્યા, અથવા તત્વના અણુ વજન અને તેની સંયોજકતા પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષની અવલંબન, નીચે પ્રમાણે ઘડવામાં આવી છે: પદાર્થની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ તેના અણુ વજનના પ્રમાણસર છે, અને સંયોજકતા માટે વિપરિત પ્રમાણસર.

બધાના હાલની પ્રજાતિઓઇન્ડક્શન મહાન મહત્વધરાવે છે અલગ દૃશ્ય આ ઘટના- સ્વ-ઇન્ડક્શન. જો આપણે કોઇલ લઇએ કે જેમાં હોય મોટી સંખ્યામાંવળે છે, પછી જ્યારે સર્કિટ બંધ થાય છે, ત્યારે લાઇટ બલ્બ તરત જ પ્રકાશિત થતો નથી.

આ પ્રક્રિયામાં થોડીક સેકંડ લાગી શકે છે. પ્રથમ નજરમાં ખૂબ જ આશ્ચર્યજનક હકીકત. અહીં શું ચાલી રહ્યું છે તે સમજવા માટે, તમારે અંદર શું ચાલી રહ્યું છે તે સમજવાની જરૂર છે સર્કિટ બંધ થવાની ક્ષણ. બંધ સર્કિટ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહને "જાગૃત" કરે છે, જે વાયરના વળાંક સાથે તેની હિલચાલ શરૂ કરે છે. તે જ સમયે, તેની આસપાસની જગ્યામાં એક વધતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરત જ બનાવવામાં આવે છે.

કોઇલના વળાંકો બદલાતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર દ્વારા ઘૂસી જાય છે, જે કોર દ્વારા કેન્દ્રિત હોય છે. જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધે છે ત્યારે કોઇલના વળાંકમાં ઇન્ડક્શન કરંટ ઉત્તેજિત થાય છે (જે સમયે સર્કિટ બંધ છે) મુખ્યનો પ્રતિકાર કરે છે. જ્યારે સર્કિટ બંધ હોય ત્યારે તેના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી તરત જ પહોંચવું અશક્ય છે; તે ધીમે ધીમે "વધે છે". લાઇટ બલ્બ તરત જ કેમ પ્રગટતો નથી તે અહીં સમજાવ્યું છે. જ્યારે સર્કિટ ખોલવામાં આવે છે, ત્યારે સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટનાના પરિણામે મુખ્ય પ્રવાહ ઇન્ડક્શન દ્વારા વધારવામાં આવે છે, અને લાઇટ બલ્બ તેજસ્વી રીતે ચમકે છે.

મહત્વપૂર્ણ!ઘટનાનો સાર, જેને સ્વ-ઇન્ડક્શન કહેવામાં આવે છે, તે ઇન્ડક્શન વર્તમાનને ઉત્તેજક બદલાવની અવલંબન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રસર્કિટમાંથી વહેતા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની મજબૂતાઈમાં ફેરફારથી.

સ્વ-ઇન્ડક્શન પ્રવાહની દિશા લેન્ઝના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સ્વ-ઇન્ડક્શન મિકેનિક્સ ક્ષેત્રમાં જડતા સાથે સરળતાથી સરખાવી શકાય છે, કારણ કે બંને ઘટનાઓમાં સમાન લાક્ષણિકતાઓ છે. અને ખરેખર, માં જડતાના પરિણામેબળના પ્રભાવ હેઠળ, શરીર ધીમે ધીમે ચોક્કસ ગતિ પ્રાપ્ત કરે છે, અને તરત જ નહીં. તરત જ નહીં - સ્વ-ઇન્ડક્શનના પ્રભાવ હેઠળ - જ્યારે બેટરી સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, ત્યારે વીજળી દેખાય છે. ઝડપ સાથે સરખામણી ચાલુ રાખીને, અમે નોંધીએ છીએ કે તે તરત જ અદૃશ્ય થઈ જવા માટે સક્ષમ નથી.

એડી કરંટ

વિશાળ વાહકમાં એડી પ્રવાહોની હાજરી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના અન્ય ઉદાહરણ તરીકે સેવા આપી શકે છે.

નિષ્ણાતો જાણે છે કે મેટલ ટ્રાન્સફોર્મર કોરો, જનરેટર અને ઇલેક્ટ્રિક મોટર આર્મચર્સ ક્યારેય નક્કર હોતા નથી. તેમના ઉત્પાદન દરમિયાન, વાર્નિશનો એક સ્તર વ્યક્તિગત પાતળી શીટ્સ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, જેની તેઓ બનેલી હોય છે, એક શીટને બીજીથી અલગ કરીને.

તે સમજવું મુશ્કેલ નથી કઈ શક્તિ વ્યક્તિને આવા ઉપકરણ બનાવવા દબાણ કરે છે. વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના પ્રભાવ હેઠળ, વમળ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના બળની રેખાઓ દ્વારા કોર ઘૂસી જાય છે.

ચાલો કલ્પના કરીએ કે કોર ઘન ધાતુથી બનેલો છે. ત્યારથી વિદ્યુત પ્રતિકારનાનું, પ્રેરક વોલ્ટેજની ઘટના મોટા કદસંપૂર્ણપણે સમજી શકાય તેવું હશે. કોર આખરે ગરમ થશે, અને વિદ્યુત ઉર્જાનો નોંધપાત્ર ભાગ નકામી રીતે ખોવાઈ જશે. વધુમાં, ઠંડક માટે વિશેષ પગલાં લેવા જરૂરી રહેશે. અને ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરો મંજૂરી આપતા નથી મહાન મૂલ્યો પ્રાપ્ત કરો.

જંગી વાહકમાં સહજ ઇન્ડક્શન કરંટને કારણસર એડી કરંટ કહેવામાં આવે છે - તેમની રેખાઓ જ્યાં ઊભી થાય છે ત્યાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનની જેમ બંધ હોય છે. મોટેભાગે, ધાતુઓ ગંધવા માટે ઇન્ડક્શન મેટલર્જિકલ ભઠ્ઠીઓના સંચાલનમાં એડી પ્રવાહોનો ઉપયોગ થાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કે જેણે તેમને જન્મ આપ્યો, તેઓ કેટલીકવાર રસપ્રદ ઘટનાનું કારણ બની જાય છે.

ચાલો એક શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ લઈએઅને મૂકો, ઉદાહરણ તરીકે, તેના ઊભી સ્થિત ધ્રુવો વચ્ચે પાંચ-કોપેક સિક્કો. અપેક્ષાઓથી વિપરીત, તે ઘટશે નહીં, પરંતુ ધીમે ધીમે નીચે આવશે. તેણીને થોડા સેન્ટિમીટરની મુસાફરી કરવામાં સેકંડ લાગશે.

ચાલો, ઉદાહરણ તરીકે, ઊભી સ્થિત ધ્રુવો વચ્ચે પાંચ-કોપેકનો સિક્કો મૂકીએ શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટઅને તેણીને જવા દો.

અપેક્ષાથી વિપરીત, તે પડશે નહીં, પરંતુ ધીમે ધીમે નીચે આવશે.તેણીને થોડા સેન્ટિમીટરની મુસાફરી કરવામાં સેકંડ લાગશે. સિક્કાની હિલચાલ ચીકણા માધ્યમમાં શરીરની હિલચાલ જેવું લાગે છે. આવું કેમ થાય છે?

લેન્ઝના નિયમ મુજબ, જ્યારે સિક્કો બિન-સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે ત્યારે ઉદ્ભવતા એડી પ્રવાહોની દિશા એવી હોય છે કે ચુંબક ક્ષેત્ર સિક્કાને ઉપર તરફ ધકેલે છે. આ સુવિધાનો ઉપયોગ માપવાના સાધનોમાં સોયને "શાંત" કરવા માટે થાય છે. એલ્યુમિનિયમ પ્લેટ વચ્ચે સ્થિત છે ચુંબકીય ધ્રુવો, એરો સાથે જોડાયેલ છે, અને તેમાં ઉદ્ભવતા એડી પ્રવાહો ઓસિલેશનના ઝડપી એટેન્યુએશનમાં ફાળો આપે છે.

અદ્ભુત સુંદરતાના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાનું પ્રદર્શનમોસ્કો યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર વી.કે. આર્કાદયેવ. ચાલો એક લીડ બાઉલ લઈએ જેમાં સુપરકન્ડક્ટીંગ ગુણધર્મો હોય અને તેના પર ચુંબક નાખવાનો પ્રયાસ કરીએ. તે પડશે નહીં, પરંતુ બાઉલની ઉપર "હોવર" કરશે તેવું લાગશે. અહીં સમજૂતી સરળ છે: શૂન્ય બરાબરસુપરકન્ડક્ટરનો વિદ્યુત પ્રતિકાર તેમાં મોટી માત્રામાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં ફાળો આપે છે, જે લાંબા સમય સુધી ટકી શકે છે અને બાઉલની ઉપરના ચુંબકને “હોલ્ડ” કરી શકે છે. લેન્ઝના નિયમ મુજબ, તેમના ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા એવી છે કે તે ચુંબકને ભગાડે છે અને તેને પડતા અટકાવે છે.

અમે ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરીએ છીએ - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો

ફેરાડેના કાયદાની યોગ્ય રચના

નિષ્કર્ષ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો એ દળો છે જે લોકોને જોવા દે છે આપણી આસપાસની દુનિયાઅને પ્રકૃતિમાં અન્ય કરતા વધુ વખત જોવા મળે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રકાશ પણ એક ઉદાહરણ છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટના. આ ઘટના વિના માનવજાતના જીવનની કલ્પના કરવી અશક્ય છે.

ચુંબક નીચેના નિવેદનોયોગ્ય અને કેટલાક ખોટા છે.
A. ચુંબક અને કોઇલ એકબીજાને આકર્ષે છે.
B. કોઇલની અંદર, ઇન્ડક્શન પ્રવાહનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉપર તરફ નિર્દેશિત થાય છે.
B. કોઇલની અંદર, ચુંબકના ક્ષેત્રોની ચુંબકીય ઇન્ડક્શન રેખાઓ ઉપરની તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે.
D. કોઇલમાંથી ચુંબક દૂર કરવામાં આવે છે.

2. કઈ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ જડતા અને બિન-જડતી છે? ઉદાહરણો આપો.
3. શરીરની મિલકતને જડતા શું કહેવાય છે? શું મૂલ્ય જડતાને લાક્ષણિકતા આપે છે?
4. શરીરના સમૂહ અને તેઓ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન પ્રાપ્ત થતા પ્રવેગક મોડ્યુલો વચ્ચે શું સંબંધ છે?
5. તાકાત શું છે અને તે કેવી રીતે લાક્ષણિકતા ધરાવે છે?
6. ન્યૂટનના 2જા નિયમની રચના? તે શું છે ગાણિતિક સંકેત?
7. ન્યુટનના 2જા નિયમને આવેગ સ્વરૂપમાં કેવી રીતે ઘડવામાં આવે છે? તેનું ગાણિતિક સંકેત?
8. 1 ન્યુટન શું છે?
9. જો શરીર પર સતત તીવ્રતા અને દિશાનું બળ લાગુ કરવામાં આવે તો તે કેવી રીતે આગળ વધે છે? તેના પર કાર્ય કરતા બળને કારણે પ્રવેગકની દિશા શું છે?
10. દળોનું પરિણામ કેવી રીતે નક્કી થાય છે?
11. ન્યુટનનો ત્રીજો નિયમ કેવી રીતે ઘડવામાં આવે છે અને લખવામાં આવે છે?
12. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી સંસ્થાઓના પ્રવેગને કેવી રીતે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે?
13. ન્યૂટનના 3જા નિયમના અભિવ્યક્તિના ઉદાહરણો આપો.
14. ન્યૂટનના તમામ નિયમોની લાગુ પડવાની મર્યાદા શું છે?
15. શા માટે આપણે પૃથ્વીની ગણતરી કરી શકીએ છીએ ઇનર્શિયલ સિસ્ટમજો તે સાથે ફરે તો ગણવું કેન્દ્રિય પ્રવેગક?
16. વિરૂપતા શું છે, તમે કયા પ્રકારનાં વિરૂપતા જાણો છો?
17. કયા બળને સ્થિતિસ્થાપક બળ કહેવામાં આવે છે? આ બળનું સ્વરૂપ શું છે?
18. સ્થિતિસ્થાપક બળના લક્ષણો શું છે?
19. સ્થિતિસ્થાપક બળ કેવી રીતે નિર્દેશિત થાય છે (સપોર્ટ રિએક્શન ફોર્સ, થ્રેડ ટેન્શન ફોર્સ?)
20. હૂકનો કાયદો કેવી રીતે ઘડવામાં આવે છે અને લખવામાં આવે છે? તેની લાગુ પડવાની મર્યાદા શું છે? હૂકના કાયદાને દર્શાવતો આલેખ બનાવો.
21. કાયદો કેવી રીતે ઘડવામાં આવે છે અને લખવામાં આવે છે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણતે ક્યારે લાગુ પડે છે?
22. ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકનું મૂલ્ય નક્કી કરવા માટેના પ્રયોગોનું વર્ણન કરો?
23. ગુરુત્વાકર્ષણ સતત શું છે, તે શું છે ભૌતિક અર્થ?
24. શું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા કરવામાં આવતું કાર્ય માર્ગના આકાર પર આધારિત છે? બંધ લૂપમાં ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા શું કામ થાય છે?
25. શું સ્થિતિસ્થાપક બળનું કાર્ય માર્ગના આકાર પર આધારિત છે?
26. તમે ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે શું જાણો છો?
27. પ્રવેગકની ગણતરી કેવી રીતે થાય છે? મફત પતનપૃથ્વી અને અન્ય ગ્રહો પર?
28. પ્રથમ શું છે એસ્કેપ વેગ? તે કેવી રીતે ગણવામાં આવે છે?
29. ફ્રી ફોલ કોને કહેવાય? શું ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ શરીરના સમૂહ પર આધારિત છે?
30. અનુભવનું વર્ણન કરો ગેલેલીયો ગેલીલી, સાબિત કરે છે કે શૂન્યાવકાશમાંના તમામ શરીર સમાન પ્રવેગ સાથે પડે છે.
31. કયા બળને ઘર્ષણ બળ કહેવાય છે? ઘર્ષણ દળોના પ્રકાર?
32. સ્લાઇડિંગ અને રોલિંગ ઘર્ષણના દળોની ગણતરી કેવી રીતે કરવામાં આવે છે?
33. સ્થિર ઘર્ષણ બળ ક્યારે થાય છે? તે શું સમાન છે?
34. શું સ્લાઇડિંગ ઘર્ષણનું બળ સંપર્ક સપાટીના ક્ષેત્ર પર આધારિત છે?
35. સ્લાઇડિંગ ઘર્ષણ બળ કયા પરિમાણો પર આધારિત છે?
36. પ્રવાહી અને વાયુઓમાં શરીરની ગતિ સામે પ્રતિકાર શક્તિ શેના પર આધાર રાખે છે?
37. શરીરનું વજન શું કહેવાય છે? શરીરના વજન અને શરીર પર કામ કરતા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વચ્ચે શું તફાવત છે?
38. કયા કિસ્સામાં શરીરનું વજન આંકડાકીય રીતે છે મોડ્યુલસ સમાનગુરુત્વાકર્ષણ?
39. વજનહીનતા શું છે? ઓવરલોડ શું છે?
40. શરીરના ઝડપી ચળવળ દરમિયાન તેના વજનની ગણતરી કેવી રીતે કરવી? જો શરીર સ્થિર સાથે આગળ વધે તો શું તેનું વજન બદલાય છે આડું વિમાનપ્રવેગક સાથે?
41. જ્યારે શરીર વર્તુળના બહિર્મુખ અને અંતર્મુખ ભાગ સાથે ફરે છે ત્યારે તેનું વજન કેવી રીતે બદલાય છે?
42. જ્યારે શરીર અનેક દળોના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધે ત્યારે સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટેનું અલ્ગોરિધમ શું છે?
43. કયું બળ આર્કિમિડીઝ ફોર્સ અથવા ઉમંગ બળ કહેવાય છે? આ બળ કયા પરિમાણો પર આધાર રાખે છે?
44. આર્કિમિડીઝ બળની ગણતરી કરવા માટે કયા સૂત્રોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે?
45. પ્રવાહીમાં શરીર કઈ સ્થિતિમાં તરતું, ડૂબી જાય છે અથવા તરતું રહે છે?
46. ​​પ્રવાહીમાં તરતા શરીરના નિમજ્જનની ઊંડાઈ તેની ઘનતા પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે?
47. શા માટે ફુગ્ગાહાઇડ્રોજન, હિલીયમ કે ગરમ હવાથી ભરેલું છે?
48. ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગના મૂલ્ય પર તેની ધરીની આસપાસ પૃથ્વીના પરિભ્રમણના પ્રભાવને સમજાવો.
49. ગુરુત્વાકર્ષણનું મૂલ્ય કેવી રીતે બદલાય છે જ્યારે: a) શરીર પૃથ્વીની સપાટીથી દૂર ખસે છે, B) જ્યારે શરીર મેરિડીયન સાથે આગળ વધે છે, સમાંતર

ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ?

3. EMF નો ભૌતિક અર્થ શું છે? વોલ્ટ વ્યાખ્યાયિત કરો.

4. સાથે કનેક્ટ કરો ટૂંકા સમયવોલ્ટમીટર સ્ત્રોત વિદ્યુત ઊર્જા, ધ્રુવીયતા અવલોકન. પ્રાયોગિક પરિણામોના આધારે ગણતરી સાથે તેના વાંચનની તુલના કરો.

5. વર્તમાન સ્ત્રોતોના ટર્મિનલ્સ પરનો વોલ્ટેજ શેના પર આધાર રાખે છે?

6. માપન પરિણામોનો ઉપયોગ કરીને, બાહ્ય સર્કિટ પર વોલ્ટેજ નક્કી કરો (જો કાર્ય પદ્ધતિ I નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે), બાહ્ય સર્કિટનો પ્રતિકાર (જો કાર્ય પદ્ધતિ II નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે).

જોડાણની ગણતરીમાં 6 પ્રશ્ન

1. કઈ પરિસ્થિતિઓમાં ઘર્ષણ બળો દેખાય છે?
2. સ્થિર ઘર્ષણ બળનું મોડ્યુલસ અને દિશા શું નક્કી કરે છે?
3. સ્થિર ઘર્ષણ બળ કઈ મર્યાદામાં બદલાઈ શકે છે?
4. કાર અથવા ડીઝલ લોકોમોટિવને કયું બળ પ્રવેગકતા આપે છે?
5. શું સ્લાઇડિંગ ઘર્ષણ બળ શરીરની ગતિ વધારી શકે છે?
6. પ્રવાહી અને વાયુઓમાં પ્રતિકારક બળ અને બે વચ્ચેના ઘર્ષણ બળ વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત શું છે? ઘન?
7. ઉપયોગી અને ઉદાહરણો આપો હાનિકારક અસરોતમામ પ્રકારના ઘર્ષણ દળો