§ 138. Indukcinės srovės atsiradimo sąlygos.

Prisiminkime keletą paprastų eksperimentų, kuriuose stebimas elektros srovės atsiradimas dėl elektromagnetinės indukcijos.

Vienas iš šių eksperimentų parodytas Fig. 253. Jei ritė, susidedanti iš daugybės vielos apsisukimų, greitai uždedama ant magneto arba nuo jo nutraukiama (253 pav., a), tai joje atsiranda trumpalaikė indukcijos srovė, kurią galima aptikti metimu. galvanometro, prijungto prie ritės galų, adatos. Tas pats atsitinka, jei magnetas greitai įstumiamas į ritę arba ištraukiamas iš jos (253 pav., b). Akivaizdu, kad svarbus tik santykinis ritės ir magnetinio lauko judėjimas. Srovė sustoja, kai šis judėjimas sustoja.

Ryžiai. 253. Ritės ir magneto santykiniam judėjimui ritėje atsiranda indukuota srovė: a) ritė uždedama ant magneto; b) magnetas juda į ritę

Dabar pažvelkime į keletą...

0 0

Prašau padėti man su L.R. fizikoje!
Laboratorinis darbas Nr.4

Naudojimo instrukcijos

4. Remiantis jūsų...

0 0

Laboratorinis darbas Nr.4
Elektromagnetinės indukcijos reiškinio tyrimas

Darbo tikslas: ištirti elektromagnetinės indukcijos reiškinį.

Įranga: miliametras, ritė-ritė, lanko formos magnetas, maitinimo šaltinis, ritė su geležine šerdimi iš išardomo elektromagneto, reostatas, raktas, jungiamieji laidai, elektros srovės generatoriaus modelis (po vieną klasėje).

Naudojimo instrukcijos

1. Prijunkite ritę prie miliampermetro spaustukų.

2. Stebėdami miliampermetro rodmenis, vieną iš magneto polių priveskite prie ritės, tada kelioms sekundėms sustabdykite magnetą, o tada vėl priartinkite prie ritės, įstumdami į ją (184 pav.). Parašykite, ar magnetui judant ritės atžvilgiu ritėje atsirado indukuota srovė; kol jis sustabdomas.

3. Užrašykite, ar magneto judėjimo metu pakito per ritę einantis magnetinis srautas F; kol jis sustabdomas.

4. Remdamiesi savo atsakymais į ankstesnį klausimą, atlikite ir...

0 0

Darbo tikslas: ištirti elektromagnetinės indukcijos reiškinį.

Kaip žinoma, elektromagnetinės indukcijos reiškinys susideda iš elektros srovės atsiradimo uždarame laidininke, kai pasikeičia magnetinis srautas, prasiskverbiantis į laidininko apimtą sritį.

Atliekamo darbo pavyzdys.

1. Instaliacijos surinkimas (vadovėlio 152 pav.).

2. Pirmajame eksperimente magnetui judant ritės atžvilgiu ritėje atsirado indukuota srovė. Stabdant magnetą

indukcinės srovės stipris smarkiai padidėjo ir nukrito iki nulio, kai magnetas sustojo (ramybės būsenoje).

3. Dėl magnetinio srauto pasikeitimo atsiranda indukuota srovė. Tie. magnetinis srautas F, einantis per ritę, keitėsi kartu su indukcijos srove, t.y. kol magnetas juda.

4. Pasikeitus per šią ritę einančio magnetinio srauto ritėje atsirado indukuota srovė.

5. Magnetui artėjant prie ritės, pakito magnetinis srautas, nes magnetinis srautas...

0 0

„Aukščiausiasis visų teisėjas

fizinė teorija yra patirtis...

Levas Davidovičius Landau

Darbo tikslas: ištirti elektromagnetinės indukcijos reiškinį.

Įranga: miliametras, ritė-ritė, magnetas, maitinimo šaltinis, ritė su geležine šerdimi iš išardomo elektromagneto, reostatas, raktas, jungiamieji laidai, elektros srovės generatoriaus modelis.

Prieš pradėdami darbą, prisiminkime pagrindines nuostatas, susijusias su elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys yra tas, kad pasikeitus magnetiniam srautui, prasiskverbiamam į uždaro laidininko grandinę, šiame laidininke atsiranda elektros srovė, egzistuojanti per visą magnetinio srauto keitimo procesą.

Tokiu būdu gauta srovė vadinama indukcine srove.

Indukcijos srovės vertė nepriklauso nuo magnetinio srauto pasikeitimo priežasties. Svarbu tik jo greitis...

0 0

Elektromagnetinė indukcija. Faradėjaus eksperimentai

Matėme, kad aplink laidininką, nešantį srovę, visada yra magnetinis laukas.

Ar galima laidininke sukurti srovę naudojant magnetinį lauką?

Šią problemą išsprendė M. Faradėjus. Po intensyvių paieškų, įdėjęs daug darbo ir sumanumo, jis padarė išvadą: tik laikui bėgant kintantis magnetinis laukas gali generuoti elektros srovę.

Faradėjaus eksperimentai susideda iš šių dalykų. Jeigu į ritę, prie kurios prijungtas galvanometras, įstumiamas nuolatinis magnetas (2.a pav.), tai grandinėje atsiranda elektros srovė. Jei magnetas ištraukiamas iš ritės, galvanometras taip pat rodo srovę, bet priešinga kryptimi (2 pav., b). Elektros srovė taip pat atsiranda tada, kai magnetas nejuda, o ritė juda (aukštyn arba žemyn). Kai tik judėjimas sustoja, srovė iš karto išnyksta. Tačiau ne kiekvienas magneto (ar ritės) judesys sukuria elektros srovę. Jei suksite magnetą aplink vertikalią ašį (2 pav., c),...

0 0

Jūs jau žinote, kad aplink elektros srovę visada yra magnetinis laukas. Elektros srovė ir magnetinis laukas yra neatsiejami vienas nuo kito.

Bet jei sakoma, kad elektros srovė „sukuria“ magnetinį lauką, ar nėra priešingo reiškinio? Ar galima „sukurti“ elektros srovę naudojant magnetinį lauką?

Toks uždavinys XIX amžiaus pradžioje. Daugelis mokslininkų bandė tai išspręsti. Anglų mokslininkas Michaelas Faradėjus taip pat iškėlė tai prieš save. „Paversk magnetizmą elektra“ – taip Faradėjus 1822 m. parašė šią problemą savo dienoraštyje. Jai išspręsti mokslininkui prireikė beveik 10 metų sunkaus darbo.

Michaelas Faradėjus (1791–1867)
anglų fizikas. Atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį, papildomų srovių uždarymo ir atidarymo metu

Norėdami suprasti, kaip Faradėjus sugebėjo „magnetizmą paversti elektra“, atlikime kai kuriuos Faradėjaus eksperimentus naudodami šiuolaikinius instrumentus.

119a paveiksle parodyta, kad jei magnetas perkeliamas į ritę, uždarytą galvanometru, tada...

0 0

Indukcinė srovė. Apibrėžimas. Atsiradimo sąlygos. Didumas ir kryptis.

Indukcinė srovė yra srovė, kuri atsiranda uždaroje laidžioje grandinėje, esančioje kintamajame magnetiniame lauke. Ši srovė gali atsirasti dviem atvejais. Jei yra stacionari grandinė, kurią prasiskverbia kintantis magnetinės indukcijos srautas. Arba kai laidžioji grandinė juda pastoviame magnetiniame lauke, dėl ko taip pat pasikeičia į grandinę prasiskverbiantis magnetinis srautas.

1 paveikslas – laidininkas juda pastoviame magnetiniame lauke

Indukcinės srovės priežastis yra sūkurinis elektrinis laukas, kurį sukuria magnetinis laukas. Šis elektrinis laukas veikia laisvuosius krūvius, esančius laidininke, esančiame į šį sūkurinį elektrinį lauką.

2 paveikslas – sūkurinis elektrinis laukas

Taip pat galite rasti šį apibrėžimą. Indukcinė srovė yra elektros srovė, kuri atsiranda dėl veikimo...

0 0

ELEKTROMAGNETINĖ INDUKCIJA

§ 1. Abipusė indukcija

1820 m. danų fizikas eksperimentiškai nustatė ryšį tarp elektros srovės ir magnetinio lauko. Oerstedo eksperimentų esmė buvo ta, kad jei per laidininką praeitų elektros srovė, aplink laidininką susidarytų magnetinis laukas, kurį buvo galima ištirti naudojant magnetinę adatą.

Nelabai tikslia to meto mokslo kalba, kai buvo atlikti panašūs eksperimentai, „Elektra sukėlė magnetizmą“.

Oerstedo atradimas, atliktas kaip paprastas eksperimentas, buvo postūmis plėtoti naują gamtos mokslų kryptį - elektromagnetizmo doktriną. Be to, kad šis atradimas apėmė naujų fundamentalių eksperimentų grandinę elektrinių ir magnetinių reiškinių ryšių tyrimo srityje (A. Ampere'o lygiagrečių srovių sąveikos tyrimas), jis paskatino daugybę svarbių išradimų. , ypač elektromagnetas (1820, F. Arago),...

0 0

10

Fizikos mokytojas, 58 vidurinė mokykla, Sevastopolis, Safronenko N.I.

Pamokos tema: Faradėjaus eksperimentai. Elektromagnetinė indukcija.

Laboratorinis darbas „Elektromagnetinės indukcijos reiškinio tyrimas“

Pamokos tikslai: Žinoti/suprasti: Elektromagnetinės indukcijos reiškinio apibrėžimas. Gebėti apibūdinti ir paaiškinti elektromagnetinę indukciją, gebėti stebėti gamtos reiškinius, naudoti nesudėtingas matavimo priemones fizikiniams reiškiniams tirti.

Vystosi: ugdo loginį mąstymą, pažintinį susidomėjimą, stebėjimą.

Ugdomasis: Ugdyti pasitikėjimą galimybe pažinti gamtą, būtinybę protingai panaudoti mokslo pasiekimus tolesnei žmonių visuomenės raidai, pagarbą mokslo ir technologijų kūrėjams.

Įranga: Elektromagnetinė indukcija: ritė su galvanometru, magnetas, ritė su šerdimi, srovės šaltinis, reostatas, ritė su šerdimi, per kurią teka kintamoji srovė, kieta medžiaga ir žiedas su lizdu, ritė. ..

0 0

11

Pirma straipsnio dalis: Induktyvumo ritės ir magnetiniai laukai

Elektrinio ir magnetinio laukų ryšys

Elektriniai ir magnetiniai reiškiniai buvo tyrinėjami jau seniai, tačiau niekam neatėjo į galvą kaip nors šiuos tyrimus sieti tarpusavyje. Tik 1820 m. buvo atrasta, kad srovės laidininkas veikia kompaso adatą. Šis atradimas priklausė danų fizikui Hansui Christianui Oerstedui. Vėliau jo vardu buvo pavadintas magnetinio lauko stiprumo matavimo vienetas GHS sistemoje: rusiškas pavadinimas yra E (Ørsted), angliškas - Oe. Tai yra magnetinio lauko stipris vakuume su 1 Gauso indukcija.

Šis atradimas parodė, kad magnetinis laukas gali būti sukurtas iš elektros srovės. Tačiau tuo pat metu kilo minčių ir apie atvirkštinę transformaciją, būtent, kaip gauti elektros srovę iš magnetinio lauko. Juk daugelis gamtoje vykstančių procesų yra grįžtami: vanduo gamina ledą, kuris vėl gali ištirpti į vandenį.

0 0

11 tema. ELEKTROMAGNETINĖS INDUKCIJOS REIKŠINIS.

11.1. Faradėjaus eksperimentai. Indukcinė srovė. Lenzo taisyklė. 11.2. Sukeltos emf dydis.

11.3. Sukeltos emf pobūdis.

11.4. Sūkurinio elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija.

11.5. Betatronas.

11.6. Toki Fuko.

11.7. Odos poveikis.

11.1. Faradėjaus eksperimentai. Indukcinė srovė. Lenzo taisyklė.

SU Nuo tada, kai buvo atrastas ryšys tarp magnetinio lauko ir srovės (tai patvirtina gamtos dėsnių simetriją), buvo daug bandymų pasiekti srovė naudojant magnetinį lauką. Problemą išsprendė Michaelas Faradėjus 1831 m. (Amerikietis Josephas Henry taip pat atrado, bet neturėjo laiko paskelbti savo rezultatų. Ampere'as taip pat tvirtino atradimą, tačiau negalėjo pateikti savo rezultatų).

Michaelas Faradėjus (1791–1867) – garsus anglų fizikas. Moksliniai tyrimai elektros, magnetizmo, magnetooptikos, elektrochemijos srityse. Sukūrė laboratorinį elektros variklio modelį. Atradau papildomas sroves uždarant ir atidarant grandinę ir nustačiau jų kryptį. Jis atrado elektrolizės dėsnius, pirmasis pristatė lauko ir dielektrinės konstantos sąvokas, o 1845 m. pavartojo terminą „magnetinis laukas“.

Be kita ko, M. Faradėjus atrado dia ir paramagnetizmo reiškinius. Jis nustatė, kad visos medžiagos magnetiniame lauke elgiasi skirtingai: jos yra orientuotos išilgai lauko (garai ir feromagnetai) arba skersai.

laukai yra diamagnetiniai.

Faradėjaus eksperimentai gerai žinomi iš mokyklos fizikos kurso: ritė ir nuolatinis magnetas (11.1 pav.)

Ryžiai. 11.1 pav. 11.2

Jei priartinsite magnetą prie ritės arba atvirkščiai, ritėje atsiras elektros srovė. Tas pats su dviem glaudžiai išdėstytomis ritėmis: jei kintamosios srovės šaltinis yra prijungtas prie vienos iš ritių, tada kintamoji srovė atsiras ir kitoje

(11.2 pav.), tačiau šis efektas geriausiai pasireiškia, jei du ritės yra sujungtos su šerdimi (11.3 pav.).

Pagal Faradėjaus apibrėžimą, šie eksperimentai turi bendro: jei srautas

Kai keičiasi indukcijos vektorius, prasiskverbiantis į uždarą laidžiąją grandinę, grandinėje atsiranda elektros srovė.

Šis reiškinys vadinamas elektromagnetinės indukcijos reiškinys, o srovė yra indukcija . Be to, reiškinys visiškai nepriklauso nuo magnetinės indukcijos vektoriaus srauto keitimo metodo.

Taigi, pasirodo, kad judantys krūviai (srovė) sukuria magnetinį lauką, o judantis magnetinis laukas sukuria (sūkurinį) elektrinį lauką ir, tiesą sakant, indukuotą srovę.

Kiekvienu konkrečiu atveju Faradėjus nurodė indukcijos srovės kryptį. 1833 m. Lencas įsteigė generolą srovės krypties nustatymo taisyklė:

indukuota srovė visada nukreipta taip, kad šios srovės magnetinis laukas neleistų keistis magnetinio srauto, sukeliančio indukuotą srovę. Šis teiginys vadinamas Lenco taisykle.

Visą erdvę užpildžius homogeniniu magnetu, indukcija padidėja µ kartų, jei kiti dalykai yra vienodi. Šis faktas tai patvirtina

indukuotą srovę sukelia magnetinės indukcijos vektoriaus B srauto pokytis, o ne intensyvumo vektoriaus H srautas.

11.2. Sukeltos emf dydis.

Norint sukurti srovę grandinėje, turi būti elektrovaros jėga. Todėl elektromagnetinės indukcijos reiškinys rodo, kad grandinėje pasikeitus magnetiniam srautui, atsiranda indukcijos elektrovaros jėga E i. Mūsų

užduotį, naudodami energijos tvermės dėsnius, raskite reikšmę E i ir ją išsiaiškinkite

Panagrinėkime judančios grandinės 1 - 2 dalies judėjimą su srove magnetiniame lauke

B (11.4 pav.).

Pirmiausia tegul nėra magnetinio lauko B. Sukuriama baterija, kurios emf lygi E 0

srovė I 0 . Per laiką dt baterija veikia

dA = E I0 dt(11.2.1)

– šis darbas pavirs šiluma, kurią galima rasti pagal Džaulio-Lenco dėsnį:

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

čia I 0 = E R 0, R yra visos grandinės bendra varža.

Pastatykime grandinę į vienodą magnetinį lauką su indukcija B. LinijosB ||n ir yra susietos su srovės kryptimi pagal gimlet taisyklę. Su grandine susietas FluxF yra teigiamas.r

Kiekvienas kontūro elementas patiria mechaninę jėgą d F . Judančioji rėmo pusė patirs jėgą F 0 . Veikiant šiai jėgai, 1–2 skyrius

judės greičiu υ = dx dt. Tokiu atveju pasikeis ir magnetinis srautas.

indukcija.

Tada dėl elektromagnetinės indukcijos srovė grandinėje pasikeis ir taps

gautas). Ši jėga sukurs darbą dA per laiką dt: dA = Fdx = IdФ.

Kaip ir tuo atveju, kai visi rėmo elementai yra nejudantys, darbo šaltinis yra E 0 .

Naudojant stacionarią grandinę, šis darbas buvo sumažintas tik iki šilumos išsiskyrimo. Mūsų atveju taip pat bus išleista šiluma, bet kitokiu kiekiu, nes pasikeitė srovė. Be to, atliekami mechaniniai darbai. Visas darbas, atliktas per laiką dt, yra lygus:

Turime teisę gautą išraišką laikyti Omo dėsniu grandinei, kurioje, be šaltinio E 0, veikia E i, kuris yra lygus:

indukcija, einanti per šią grandinę.

Ši grandinės indukuoto emf išraiška yra visiškai universali, nepriklausoma nuo magnetinės indukcijos srauto keitimo metodo ir vadinama

Faradėjaus dėsnis.

Pasirašykite (-) – matematinė išraiška Lenco taisyklės dėl indukcijos srovės krypties: indukuota srovė visada nukreipta taip, kad jos laukas

neutralizuoti pradinio magnetinio lauko pokytį.

Indukcijos srovės kryptis ir kryptis d dt Ф yra susijusios gimlet taisyklė(11.5 pav.).

Indukuotos emf matmenys: [ E i ] =[ Ф ] =B c =B .t c

Jei grandinė susideda iš kelių posūkių, turime naudoti koncepciją

srauto jungtis (bendras magnetinis srautas):

Ψ = Ф·N,

kur N yra apsisukimų skaičius. Taigi, jei

11.3. Sukeltos emf pobūdis.

Atsakykime į klausimą: kokia yra krūvių judėjimo priežastis, indukcinės srovės atsiradimo priežastis? Apsvarstykite 11.6 pav.

1) Jei perkeliate laidininką vienodame magnetiniame lauke B, tada, veikiant Lorenco jėgai, elektronai bus nukreipti žemyn, o teigiami krūviai - aukštyn - atsiranda potencialų skirtumas. Tai bus E i pusės jėga, veikiama

kuria srovė teka. Kaip žinome, už teigiamus krūvius

Fl = q +; elektronams F l = –e - .

2) Jei laidininkas stovi ir magnetinis laukas kinta, kokia jėga šiuo atveju sužadina indukuotą srovę? Paimkime įprastą transformatorių (11.7 pav.).

Kai tik uždarome pirminės apvijos grandinę, antrinėje apvijoje iš karto atsiranda srovė. Bet Lorenco jėga su tuo neturi nieko bendra, nes ji veikia judančius krūvius, o pradžioje jie buvo ramybės būsenoje (jie buvo šiluminiame judėjime – chaotiškai, bet čia reikia nukreipto judėjimo).

Atsakymą pateikė J. Maxwell 1860 m. Bet koks kintamasis magnetinis laukas sužadina elektrinį lauką (E") supančioje erdvėje. Tai yra indukcinės srovės atsiradimo laidininke priežastis. Tai yra, E" atsiranda tik esant kintamam magnetiniam laukui (transformatorius neveikia nuolatine srove).

Elektromagnetinės indukcijos reiškinio esmė visai neatrodo indukcinė srovė (srovė atsiranda, kai yra įkrovimų ir grandinė uždaryta), o atsiradus sūkuriniam elektriniam laukui (ne tik laidininke, bet ir supančioje erdvėje, vakuume).

Šis laukas turi visiškai kitokią struktūrą nei laukas, kurį sukuria krūviai. Kadangi jis nėra sukurtas dėl krūvių, jėgos linijos negali prasidėti ir baigtis nuo krūvių, kaip tai darėme elektrostatikos srityje. Šis laukas yra sūkurys, jo jėgos linijos uždaros.

Kadangi šis laukas judina krūvius, jis turi jėgą. Supažindinkime

sūkurio elektrinio lauko stiprumo vektorius E". Jėga, kuria šis laukas veikia krūvį

F "= q E".

Bet kai krūvis juda magnetiniame lauke, jį veikia Lorenco jėga

H. Oersted ir A. Ampere eksperimentai (žr. § 1) parodė, kad elektros srovė sukuria magnetinį lauką. Ar galima elgtis priešingai, tai yra, naudojant magnetinį lauką elektros srovei gauti? Po daugiau nei 16 tūkstančių eksperimentų anglų fizikas ir chemikas Michaelas Faradėjus 1831 metų rugpjūčio 29 dieną, naudodamas nuolatinio magneto magnetinį lauką, gavo elektros srovę. Kokius eksperimentus atliko Faradėjus ir kokia buvo jo atradimo reikšmė?

atkuriame Faradėjaus eksperimentus

Prijunkite ritę prie galvanometro ir į ritę įkiškime nuolatinį magnetą. Magnetui judant galvanometro adata nukryps, vadinasi, ritėje atsirado elektros srovė (8.1 pav., a).

Kuo greičiau judėsite magnetą, tuo didesnė bus srovė; sustabdžius magneto judėjimą, sustos ir srovė - rodyklė grįš į nulį (8.1 pav., b). Išėmę magnetą iš ritės, matome, kad galvanometro adata nukrypsta į kitą pusę (8.1 pav., c), o magnetui nustojus judėti, vėl grįžta į nulį.

Jei paliksime magnetą nejudantį ir pajudinsime ritę (arba priartinsime prie magneto, arba atitrauksime nuo jo, arba pasuksime šalia magneto poliaus), tada vėl stebėsime galvanometro adatos nuokrypį.

Dabar paimkime dvi rites – A ir B – ir uždėkime ant vienos šerdies (8.2 pav.). Mes prijungiame ritę B per reostatą prie srovės šaltinio, o ritę A - su galvanometru. Jei pajudinsite reostato slankiklį, A ritėje tekės elektros srovė. Srovė atsiras tiek didėjant, tiek mažėjant srovės stiprumui ritėje B. Tačiau kryptis

Ryžiai. 8.2. Jei atidarysite arba uždarysite ritės B grandinę arba pakeisite srovę joje, ritėje A atsiras srovė

Ryžiai. 8.1. Srovės atsiradimas ritėje fiksuojamas galvanometru: a - jei į ritę įkišamas magnetas, galvanometro adata nukrypsta į dešinę; b - jei magnetas nejuda, srovė nekyla ir adata nenukrypsta; c - jei nuimsite magnetą iš ritės, galvanometro adata nukrypsta į kairę

srovė bus skirtinga: padidėjus srovei galvanometro adata nukryps į vieną pusę, o mažėjant – į kitą. Srovė ritėje A taip pat atsiras ir ritės B grandinės uždarymo ir atidarymo momentu.

Ar ritėje A (žr. 8.2 pav.) atsiras srovė, jei ji bus perkelta ritės B atžvilgiu?

Visi aptarti eksperimentai yra moderni versija tų, kuriuos Michaelas Faradėjus atliko 10 metų ir kurių dėka jis padarė išvadą: uždaroje laidumo grandinėje,

elektros srovė, jei pasikeičia į kontūro ribojamą paviršių prasiskverbiančių magnetinės indukcijos linijų skaičius.

Ryžiai. 8.3. Indukuotos srovės atsiradimas, kai keičiasi į grandinę prasiskverbiančių magnetinės indukcijos linijų skaičius: a - grandinė priartinama prie magneto; b - susilpninkite magnetinį lauką, kuriame yra grandinė

Šis reiškinys buvo vadinamas elektromagnetine indukcija, o šiuo atveju kylanti elektros srovė – indukcine (indukuota) srove (8.3 pav.).

Ar uždarame rėme atsiras indukuota srovė, jei rėmas bus judinamas transliaciniu būdu (nesukant) tarp elektromagneto polių (8.4 pav.)?

Išsiaiškiname indukcinės srovės atsiradimo priežastis

Sužinojote, kai uždaroje laidžioje grandinėje atsiranda indukuota srovė. Kas tai sukelia? Panagrinėkime du atvejus.

1. Laidi grandinė juda magnetiniame lauke (8.3 pav., a). Tokiu atveju laisvai įkrautos dalelės laidininko viduje juda kartu su juo tam tikra kryptimi. Magnetinis laukas tam tikra jėga veikia judančias įkrautas daleles, ir šios jėgos įtakoje dalelės pradeda kryptingą judėjimą išilgai laidininko – laidininke atsiranda indukcinė elektros srovė.

2. Stacionari laidžioji grandinė yra kintamajame magnetiniame lauke (8.3 pav., b). Tokiu atveju iš magnetinio lauko veikiančios jėgos negali nukreipti chaotiško įkrautų dalelių judėjimo laidininko viduje. Kodėl grandinėje atsiranda indukuota srovė? Faktas yra tas, kad kintamąjį magnetinį lauką visada lydi sūkurinio elektrinio lauko atsiradimas supančioje erdvėje (tokio lauko lauko linijos yra uždaros). Taigi ne magnetinis, o elektrinis laukas, veikiantis laisvai įkrautas daleles laidininke, suteikia joms kryptingą judėjimą, taip sukurdamas indukuotą srovę.

Indukcinės srovės krypties nustatymas

Norėdami nustatyti indukcinės srovės kryptį, naudojame uždarą ritę. Pakeitus į ritę prasiskverbiantį magnetinį lauką (pavyzdžiui, pajudinti magnetą arčiau ar toliau), tada ritėje atsiranda indukuota srovė ir ji pati tampa magnetu. Eksperimentai rodo: 1) priartinus magnetą prie ritės, ritė bus atstumta nuo magneto; 2) jei magnetas pašalinamas iš ritės, ritė bus pritraukta prie magneto.

Tai reiškia:

Ryžiai. 8.5. Indukcijos srovės kryptis uždaroje ritėje: a - magnetas priartinamas prie ritės; b - magnetas pašalinamas iš ritės

Ryžiai. 8.6. Jei sukate rėmelį magnetiniame lauke, kadre atsiranda indukuota srovė

1) jei padidėja magnetinės indukcijos linijų, perveriančių ritę, skaičius (magnetinis laukas ritės viduje sustiprėja), tada ritėje atsiranda indukuota srovė tokia kryptimi, kad ritė bus nukreipta į magnetą su tuo pačiu poliu (1 pav.). 8.5, a).

2) jei magnetinės indukcijos linijų, perveriančių ritę, skaičius mažėja, tai ritėje atsiranda indukuota srovė tokia kryptimi, kad ritė bus atsukta į magnetą su priešingu poliumi (8.5 pav., b).

Žinodami ritės polius ir naudodami dešinę ranką (žr. § 3), galite nustatyti indukcijos srovės kryptį. Tas pats daroma tuo atveju, kai dvi ritės dedamos ant bendros šerdies (žr. 5 paragrafo 8 punktą).

Susipažinkime su pramoniniais elektros energijos šaltiniais

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys naudojamas elektromechaniniuose generatoriuose, be kurių neįmanoma įsivaizduoti šiuolaikinės elektros energijos pramonės.

Elektromechaninis generatorius yra įrenginys, kuriame mechaninė energija paverčiama elektros energija.

Išsiaiškinkime elektromechaninio generatoriaus veikimo principą. Paimkime iš kelių vielos apsisukimų susidedantį rėmą ir pasukime jį magnetiniame lauke (8.6 pav.). Kai rėmas sukasi, į jį prasiskverbiančių magnetinių linijų skaičius arba didėja, arba mažėja. Dėl to kadre atsiranda srovė, kurios buvimą liudija lempos švytėjimas.

Pramoniniai elektros srovės generatoriai yra sukonstruoti beveik taip pat, kaip ir elektros varikliai, tačiau pagal veikimo principą generatorius yra elektros variklis „atvirkščiai“. Kaip ir elektros variklis, generatorius susideda iš statoriaus ir rotoriaus (8.7 pav.). Masyvus stacionarus statorius (1) yra tuščiaviduris cilindras, kurio vidiniame paviršiuje yra storas

vario izoliacijos laidas - statoriaus apvija (2). Rotorius (3) sukasi statoriaus viduje. Jis, kaip ir elektros variklio rotorius, yra didelis cilindras, į kurio griovelius įkišama rotoriaus apvija (4). Ši apvija maitinama nuolatinės srovės šaltiniu. Srovė teka per rotoriaus apviją, sukurdama magnetinį lauką, kuris prasiskverbia pro statoriaus apviją.

Veikiamas garų (šiluminėse ir atominėse elektrinėse) arba iš aukščio krentančio vandens (hidroelektrinėse) generatoriaus rotorius pradeda greitai suktis. Dėl to keičiasi magnetinės indukcijos linijų, prasiskverbiančių pro statoriaus apvijos posūkius, skaičius ir apvijoje atsiranda indukuota srovė. Po daugybės transformacijų ši srovė tiekiama elektros energijos vartotojams.

Mokymasis spręsti problemas Problema. Ritė ir aliuminio žiedas dedami ant bendros šerdies (1 pav.). Nustatykite indukcijos srovės kryptį žiede, kai raktas uždarytas. Kaip elgsis žiedas, kai raktas bus uždarytas? po kurio laiko po rakto uždarymo? rakto atidarymo momentu?

Fizinės problemos analizė, sprendimas

1) Srovė ritėje nukreipta aukštyn išilgai jos priekinės sienelės (nuo „+“ iki „-“). Dešine ranka nustatome ritės polius (magnetinių linijų kryptį ritės viduje): pietinis ritės polius bus arčiau žiedo (2 pav.).

2) Tuo metu, kai raktas yra uždarytas, ritėje didėja srovė, todėl žiedo viduje stiprėja magnetinis laukas.

3) Žiede atsiranda indukuota srovė tokia kryptimi, kad žiedas atsisuktų į ritę su tuo pačiu poliumi (į pietus) ir bus nuo jo atstumtas.

4) Dešine ranka nustatykite indukcijos srovės kryptį žiede (ji bus priešinga ritės srovės krypčiai).

Beveik iš karto po rakto uždarymo srovė ritėje bus pastovi, žiedo viduje esantis magnetinis laukas nesikeis ir žiede nebus indukcijos srovės. Žiedas pagamintas iš magnetiškai silpnos medžiagos, todėl vargu ar sąveikaus su rite.

Tuo metu, kai atsidaro raktas, ritėje greitai sumažėja srovė, o ritės sukurtas magnetinis laukas susilpnėja. Žiede atsiranda indukcinė srovė tokia kryptimi, kad žiedas atsisuktų į ritę priešingu poliumi ir trumpam trauktųsi prie jos (3 pav.).

Kaip nustatyti indukcijos srovės kryptį (algoritmą)

1. Nustatykite išorinio magnetinio lauko (B) magnetinės indukcijos kryptį.

2. Išsiaiškinkite, stiprėja ar silpnėja išorinis magnetinis laukas (didėja ar mažėja į grandinę prasiskverbiančių magnetinės indukcijos linijų skaičius).

3. Nustatykite indukcijos srovės sukuriamo magnetinio lauko kryptį (B).

4. Nustatykite indukcijos srovės kryptį.

Apibendrinkime

Uždaroje laidžioje grandinėje, kai keičiasi į grandinę prasiskverbiančių magnetinės indukcijos linijų skaičius, atsiranda elektros srovė. Tokia srovė vadinama indukcija, o srovės atsiradimo reiškinys – elektromagnetine indukcija.

Viena iš indukuotos srovės atsiradimo priežasčių yra ta, kad kintamąjį magnetinį lauką visada lydi elektrinio lauko atsiradimas supančioje erdvėje. Elektrinis laukas veikia laisvai įkrautas daleles laidininke, ir jos pradeda judėti kryptingai – atsiranda indukuota srovė.

Saugumo klausimai

1. Apibūdinkite M. Faradėjaus eksperimentus. 2. Koks yra elektromagnetinės indukcijos reiškinys? 3. Kokia srovė vadinama indukcine srove? 4. Kokios yra indukuotos srovės priežastys? 5. Kurių prietaisų veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu? Kokie energijos virsmai juose vyksta? 6. Apibūdinkite elektros srovės generatorių sandarą ir veikimo principą.

8 pratimas

1. Dvi fiksuotos ritės yra išdėstytos taip, kaip parodyta pav. 1. Miliampermetras, prijungtas prie vienos iš ritių, registruoja srovės buvimą. Kokiomis sąlygomis tai įmanoma?

2. Pav. 2 paveiksle parodytas įrenginys, vadinamas „Lenzo žiedais“. Prietaisas susideda iš dviejų aliuminio žiedų (tvirto ir supjaustyto),

montuojamas ant aliuminio svirties, kuri gali lengvai suktis aplink vertikalią ašį.

1) Kaip elgsis vientisas prietaiso žiedas, jei: a) prie jo priartinamas magnetas? b) nuimti nuo jo magnetą? c) priartinti magnetą prie jo su pietų ašigaliu?

2) Kiekvienu atveju a-c 1 punkte nustatykite indukuotos srovės kryptį kietajame žiede ir šios srovės sukuriamo magnetinio lauko kryptį.

3) Kas atsitiks, jei magnetas bus priartintas prie nupjauto aliuminio žiedo?

3. Ant vienos šerdies uždedamos dvi ritės (3 pav.). Nustatykite indukcijos srovės kryptį ritėje A, jei: 1) grandinė uždaryta; 2) atidaryti grandinę; 3) perkelkite reostato slankiklį į kairę; 4) perkelkite reostato slankiklį į dešinę.

4. Sudarykite užduotį, atvirkštinę 8 punkto 5 dalyje aptartai problemai. Išspręskite sudarytą uždavinį.

LABORATORINIS DARBAS Nr.2

Tema. Elektromagnetinės indukcijos reiškinio stebėjimas.

Tikslas: ištirti indukcijos srovės atsiradimo sąlygas uždaroje ritėje; išsiaiškinti veiksnius, nuo kurių priklauso indukcijos srovės stiprumas ir kryptis.

Įranga: miliametras, dvi juostelės arba du pasagos magnetai, vielos ritė ant rėmo, žymeklis.

darbo instrukcijas

pasiruošimas eksperimentui

1. Prieš atlikdami darbą atminkite:

1) saugos reikalavimai dirbant su elektros grandinėmis;

2) taisyklės, kurių reikia laikytis matuojant srovę ampermetru;

3) kaip indukcijos srovės stipris priklauso nuo magnetinio lauko kitimo greičio;

4) kas lemia indukcijos srovės kryptį.

2. Atlikite užduotį. Fig. 1-4 pavaizduotas juostinis magnetas, ritė-ritė, prijungta prie miliampermetro, ir nurodyta magneto judėjimo greičio kryptis. Perkelkite brėžinius į savo sąsiuvinį ir kiekvienu atveju: 1) nurodykite ritės magnetinius polius; 2) nustatyti ir parodyti indukcijos srovės kryptį ritėje.

3. Sumontuokite elektros grandinę, prijungdami ritės laidus prie miliampermetro gnybtų.

4. Žymekliu uždėkite ženklą ant vieno iš ritės galų.

Griežtai laikykitės saugos nurodymų (žr. lapelį). 1 eksperimentas

Indukcijos srovės atsiradimo uždarame laidininke sąlygų ir veiksnių, nuo kurių priklauso indukcijos srovės kryptis, išaiškinimas.

Laikydami rankose ritę ir magnetą, paeiliui atlikite lentelėje nurodytus eksperimentus. 1. Užpildykite lentelę. 1.

Atkreipkite dėmesį! Magnetas turi būti įkišamas į ritę ir iš jos išimamas tik iš tos ritės galo, ant kurio yra ženklas, pusės.

1 lentelė

1 eksperimento rezultatų analizė

Išanalizuokite lentelę. 1 ir suformuluokite išvadą, kurioje nurodote:

1) kokiomis sąlygomis uždaroje ritėje atsiranda indukuota srovė;

2) kaip kinta indukcijos srovės kryptis pasikeitus magneto judėjimo krypčiai;

3) kaip kinta indukcinės srovės kryptis pasikeitus magneto poliui, kuris priartinamas ar nutolinamas nuo ritės.

2 eksperimentas

Išsiaiškinti veiksnius, nuo kurių priklauso indukcijos srovės vertė. Laikydami rankose ritę ir magnetą, paeiliui atlikite lentelėje nurodytus eksperimentus. 2. Kiekvieną kartą paimkite miliametro rodmenis ir įveskite juos į lentelę. 2.

2 lentelė

2 eksperimento rezultatų analizė

Išanalizuokite lentelę. 2 ir suformuluokite išvadą, kurioje nurodysite:

1) kaip indukcijos srovės stipris priklauso nuo magneto ir ritės santykinio judėjimo greičio;

2) kaip indukcijos srovės stipris priklauso nuo išorinio magnetinio lauko indukcijos vertės, kurios pasikeitimas sukėlė srovės atsiradimą ritėje.

Kūrybinė užduotis

Pagalvokite ir užsirašykite eksperimentinį planą, kaip ištirti indukuotos srovės atsiradimo sąlygas uždaroje ritėje tais atvejais, kai dvi ritės dedamos ant bendros šerdies (žr. 5-7 pav.). Kai tik įmanoma, atlikite eksperimentus. Suformuluokite savo išvadas. Kiekvienai ritei nurodykite polius ir srovės kryptį.

I SKYRIAUS „Magnetinis laukas“ SANTRAUKA

1. Studijuodamas I skyrių sužinojai, kad pirmiausia žmogus sužinojo apie nuolatinius magnetus ir pradėjo juos naudoti; Daug vėliau buvo sukurti elektromagnetai.

2. Sužinojote, kad šalia įmagnetinto kūno yra magnetinis laukas, judanti įkrauta dalelė ir laidininkas su srove.

magnetinis laukas

materijos forma, egzistuojanti šalia įmagnetintų kūnų, srovės laidininkų ir judančių įkrautų kūnų ar dalelių ir veikianti kitus įmagnetintus kūnus, srovę nešančius laidininkus ir šiame lauke esančius judančius įkrautus kūnus ar daleles.

3. Sužinojote, kad magnetiniame lauke visos medžiagos įmagnetinamos, bet skirtingai.

MEDŽIAGŲ MAGNETINĖS SAVYBĖS

4. Sužinojote, kad srovės laidą, esantį magnetiniame lauke, veikia Ampero jėga.

AMP GALIA

Praktinis Ampero jėgos pritaikymas

5. Jūs atkartojote M. Faradėjaus eksperimentus ir susipažinote su elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

ELEKTROMAGNETINĖS INDUKCIJOS REIKŠINIS

Faradėjaus eksperimentai

Pramonės srovės generavimas

Kai pasikeičia magnetinės indukcijos linijų, einančių per uždarą ritę, skaičius, ritėje atsiranda indukuota elektros srovė

Elektromechaninis generatorius -

prietaisas, kuriame elektromagnetinės indukcijos dėka mechaninė energija paverčiama elektros energija

I SKYRIAUS „Magnetinis laukas“ SAVITIKROS UŽDUOTYS

1, 2, 5-7 užduotyse yra tik vienas teisingas atsakymas.

1. (1 taškas) Kompaso adatos pietinis magnetinis polius paprastai rodo:

a) iki šiaurinio geografinio Žemės ašigalio;

b) pietinis Žemės magnetinis polius;

c) pietinis geografinis Žemės ašigalis;

d) Žemės pusiaujas.

2. (1 taškas) Ritės su srove magnetinis laukas susilpnėja, jei:

a) įkiškite geležinę šerdį į ritę; c) sumažinti srovę;

b) padidinti apvijos apsisukimų skaičių; d) padidinti srovę.

A A. ​​Ampere'o eksperimentai B V. Hilberto eksperimentai C H. Oerstedo eksperimentai D C. Kulono eksperimentai E M. Faradėjaus eksperimentai

3. (2 taškai) Nustatykite atitiktį tarp mokslinio fakto ir eksperimentų, kurių metu šis faktas buvo atskleistas.

1 Prie srovės laidininko yra magnetinis laukas

2 Netoli Žemės planetos yra magnetinis laukas

3 Sąveikauja du laidininkai, turintys srovę

4 Kintamasis magnetinis laukas sukuria elektrinį lauką

4. (2 taškai) Išvardykite visus teisingus teiginius.

a) Magneto polius yra magneto paviršiaus plotas, kuriame magnetinis poveikis yra stipriausias.

b) Vienodo magnetinio lauko indukcijos linijos gali būti išlenktos.

c) Magnetinės indukcijos SI vienetas yra tesla.

d) Rotorius yra stacionari variklio dalis.

5. (2 taškai) Kuriuo atveju (1 pav.) teisingai nurodyta tiesio laidininko su srove magnetinio lauko linijų kryptis?

Tiesa?

7. (2 taškai) Tiesus 0,6 m ilgio laidininkas yra vienodame magnetiniame lauke, kurio indukcija yra 1,2 mT 30° kampu į lauko magnetinės indukcijos linijas. Nustatykite ampero jėgą, veikiančią laidininką, jei srovė jame yra 5 A.

a) 1,8 mN; b) 2,5 mN; c) 3,6 mN; d) 10 mN.

8. (2 taškai) Prieš pasiekiant malūno girnas grūdams, jie praleidžiami tarp stipraus elektromagneto polių. Kodėl jie tai daro?

9. (3 taškai) Magnetinė adata nustatoma ritės magnetiniame lauke su srove (3 pav.). Nustatykite srovės šaltinio polius.

10. (3 taškai) Rėmas sukasi nuolatinio magneto magnetiniame lauke (4 pav.). Nustatykite srovės šaltinio, prie kurio prijungtas rėmas, polius.

11. (3 taškai) Srovę nešantis laidininkas yra pasagos magneto magnetiniame lauke (5 pav.). Nustatykite magneto polius.

12. (3 taškai) Ar magnetinė adata nukryps nuo šiaurės-pietų krypties, jei prie jos bus atneštas geležinis strypas? vario juosta?

13. (4 taškai) Nurodykite elektromagneto polius pav. 6. Kaip pasikeis elektromagneto kėlimo jėga, jei reostato slankiklį pastumsite į kairę?

14. (4 taškai) Nustatykite indukcijos srovės kryptį uždarame laidžiame žiede tuo momentu, kai raktas yra uždarytas (7 pav.).

15. (4 taškai) 40 cm ilgio ir 50 g svorio plieninis strypas guli statmenai horizontaliems bėgiams (8 pav.). Išilgai bėgių nukreipiamas vienodas magnetinis laukas, kurio indukcija yra 0,25 Tesla. Per strypą praleidžiama 2 A elektros srovė. Su kokia jėga strypas spaudžia bėgius?

Patikrinkite savo atsakymus su pateiktais vadovėlio pabaigoje. Pažymėkite teisingai atliktas užduotis ir suskaičiuokite bendrą taškų skaičių. Tada padalykite šią sumą iš trijų. Gautas rezultatas atitiks jūsų mokymosi pasiekimų lygį.

Mokymo testo užduotis su kompiuterine patikra rasite elektroniniame edukaciniame šaltinyje „Interaktyvus mokymasis“.

Nuo žvaigždžių iki „skraidančių“ varlių arba Kodėl reikalingi itin galingi magnetai?

Dauguma žmonių magnetus sieja su kompasu. Inžinieriai prisimins jų naudojimą elektros varikliuose ir elektros srovės generatoriuose. Tačiau visi šie dizainai buvo žinomi ilgą laiką. Ar tai reiškia, kad toliau tirti magnetinius reiškinius nebereikia?

Neskubėkite atsakinėti, prisiminkite, pavyzdžiui, „be trinties“ traukinius. Tokių traukinių bėgiai yra magnetinis laukas. Du magnetai, kurių vienas yra įdėtas į atramas, o antrasis – pačiame traukinyje, yra vienas priešais kitą panašiais poliais, vadinasi, atstumia. Dėl to traukinys tarsi „skrenda“ virš kelio. Tokio techninio sprendimo privalumai buvo išsamiai aprašyti 7 klasei skirto vadovėlio „Enciklopediniame puslapyje“. Norint perkelti traukinius „be trinties“, naudojami galingi magnetai. Kokie magnetai vadinami itin galingais ir kur dar jie naudojami?

Pirmiausia palyginkime įvairių objektų sukurtų magnetinių laukų indukciją. Žemiau esančioje lentelėje parodyta, kiek kartų tam tikro objekto magnetinio lauko indukcija B skiriasi nuo Žemės magnetinio lauko indukcijos B 3. Žemės magnetinis laukas yra gana silpnas, nepaisant to, jis gali turėti įtakos daugelio eksperimentų tikslumui, o mokslininkai išmoko jį ekranuoti (sumažinti) specialiai įrengtose patalpose – magnetiškai ekranuotose patalpose. Magnetinio lauko indukcija tokioje patalpoje yra 10 milijonų kartų mažesnė nei Žemės paviršiuje.

Kaip matome iš lentelės, buvo sukurtas magnetas, kurio magnetinio lauko indukcija yra 200 000 kartų didesnė už Žemės magnetinį lauką. Kam reikalingi tokie galingi magnetai?

Santykiniai magnetinių laukų dydžiai

Visų pirma, reikalingi itin galingi magnetai, kurie greitintuvuose sulaikytų įkrautų dalelių pluoštus. Fig. 1 paveiksle pavaizduotas vienas didžiausių pasaulyje greitintuvų. Įkrautos dalelės juda milžinišku kelių kilometrų skersmens žiedu. Kad dalelės „neišsitaškytų“ ant sienų, reikalingi itin galingi magnetai (2 pav.).

Itin galingų magnetų panaudojimas medicinoje yra plačiai žinomas: jų pagalba gaunami žmogaus vidaus organų vaizdai (3, 4 pav.). Skirtingai nuo diagnostikos naudojant rentgeno spindulius, magnetinio rezonanso metodas yra daug saugesnis.

Ir galiausiai, pateiksime dar vieną itin galingų magnetų naudojimo pavyzdį. Inžinieriai jau privertė „skraidinti“ sunkius traukinius, bet ar įmanoma išmokyti žmogų ar gyvūną skristi?

Pasirodo, viskas dėl medžiagų. Traukinio konstrukcijoje feromagnetai gali būti naudojami magnetiniam laukui sustiprinti, tačiau kūną sudarančios medžiagos tokių savybių neturi. Neimplantuokite "liaukų" į kūną!

Itin galingi magnetai padėjo įvaldyti levitaciją. Paaiškėjo, kad esant labai stipriems magnetiniams laukams, net ir silpno kūno magnetizmo pakanka, kad būtų užtikrinta reikiama atstūmimo jėga. Eksperimento metu mokslininkams pavyko „skristi“ varlę uždėjus ją virš itin galingo magneto (5 pav.). Tyrėjų teigimu, po skrydžio testeris jautėsi gerai. Tai yra „mažų dalykų“ reikalas: reikia padidinti magnetinį lauką 10–100 kartų - ir žmogus patirs svaiginantį skrydžio pojūtį.

Orientacinės projekto temos

1. Magnetinės medžiagos ir jų panaudojimas.

2. Magnetinis informacijos fiksavimas.

3. Magnetinių sąveikų pasireiškimas ir taikymas gamtoje ir technikoje.

4. Žemės geomagnetinis laukas.

5. Magnetinės audros ir jų įtaka žmonių sveikatai.

6. Įvairūs elektromagnetiniai prietaisai.

7. Elektros srovės generatoriai.

Santraukų ir pranešimų temos

1. Magnetinio lauko įtaka sėklų dygimo kokybei ir greičiui.

2. Magnetinio lauko įtaka žmogaus gyvybei ir sveikatai.

3. Lorenco jėga. Lorenco jėgos apraiškos gamtoje, taikymas technikoje.

4. Magnetizmo tyrimo istorija.

5. Atomo ir jį sudarančių dalių magnetiniai momentai.

6. Antimagnetinės medžiagos ir jų taikymas.

7. Ukrainos mokslininkų indėlis į magnetizmo tyrimą.

8. M. Faradėjus ir J. Maksvelas – elektromagnetinio lauko teorijos įkūrėjai.

9. Magnetinės audros milžiniškų planetų Saturno ir Urano atmosferoje.

10. Nikola Tesla yra vyras, lenkiantis savo laiką.

11. Kaip veikia įkrautų dalelių greitintuvai.

12. Kas yra magnetinis separatorius ir kam jis skirtas.

13. MHD generatorius: ką jis generuoja ir kaip veikia.

14. Kas yra histerezės kilpa ir kaip ji susijusi su įmagnetinimu ir įmagnetinimo apsisukimu.

15. Magnetinis skystis: unikalios savybės, panaudojimo pavyzdžiai.

eksperimentinių tyrimų temos

1. Nuolatinių magnetų savybių tyrimas.

2. Žemės magnetinio lauko tyrimas.

3. Ritės magnetinio lauko magnetinės indukcijos su srove matavimas; pasagos magneto magnetinis laukas.

4. Elektros srovės generatoriaus gamyba.

5. Elektromagnetinės indukcijos reiškinio tyrimas.

6. Magnetinio skysčio gamyba, jo savybių tyrimas.

7. Elektros variklio gamyba.

Tai vadovėlio medžiaga

Prisiminkime keletą paprastų eksperimentų, kuriuose stebimas elektros srovės atsiradimas dėl elektromagnetinės indukcijos.

Vienas iš šių eksperimentų parodytas Fig. 253. Jei ritė, susidedanti iš daugybės vielos apsisukimų, greitai uždedama ant magneto arba nuo jo nutraukiama (253 pav., a), tai joje atsiranda trumpalaikė indukcijos srovė, kurią galima aptikti metimu. galvanometro, prijungto prie ritės galų, adatos. Tas pats atsitinka, jei magnetas greitai įstumiamas į ritę arba ištraukiamas iš jos (253 pav., b). Akivaizdu, kad svarbus tik santykinis ritės ir magnetinio lauko judėjimas. Srovė sustoja, kai šis judėjimas sustoja.

Ryžiai. 253. Ritės ir magneto santykiniam judėjimui ritėje atsiranda indukuota srovė: a) ritė uždedama ant magneto; b) magnetas juda į ritę

Dabar panagrinėkime keletą papildomų eksperimentų, kurie leis mums bendresne forma suformuluoti indukcijos srovės atsiradimo sąlygas.

Pirmoji eksperimentų serija: lauko, kuriame yra indukcijos kilpa (ritė arba rėmas), magnetinės indukcijos keitimas.

Ritė dedama į magnetinį lauką, pavyzdžiui, solenoido viduje (254 pav., a) arba tarp elektromagneto polių (254 pav., b). Sumontuosime ritę taip, kad jos posūkių plokštuma būtų statmena solenoido arba elektromagneto magnetinio lauko linijoms. Lauko magnetinę indukciją pakeisime greitai keisdami srovės stiprumą apvijoje (reostatu) arba tiesiog išjungdami ir įjungdami srovę (raktu). Su kiekvienu magnetinio lauko pasikeitimu galvanometro adata staigiai atsimuša; tai rodo indukcinės elektros srovės atsiradimą ritės grandinėje. Magnetiniam laukui sustiprėjus (ar atsiradus), atsiras vienos krypties srovė, o susilpnėjus (arba išnykus) – priešinga. Dabar atlikime tą patį eksperimentą, sumontuodami ritę taip, kad jos posūkių plokštuma būtų lygiagreti magnetinio lauko linijų krypčiai (255 pav.). Eksperimentas duos neigiamą rezultatą: kad ir kaip keistume lauko magnetinę indukciją, indukcijos srovės ritės grandinėje neaptiksime.

Ryžiai. 254. Ritėje atsiranda indukuota srovė, kai keičiasi magnetinė indukcija, jei jos posūkių plokštuma yra statmena magnetinio lauko linijoms: a) ritė solenoido lauke; b) ritė elektromagneto lauke. Magnetinė indukcija pasikeičia, kai jungiklis uždaromas ir atidaromas arba keičiasi srovės stiprumas grandinėje

Ryžiai. 255. Indukcinė srovė neatsiranda, jei ritės posūkių plokštuma lygiagreti magnetinio lauko linijoms

Antroji eksperimentų serija: ritės, esančios pastoviame magnetiniame lauke, padėties keitimas.

Įstatykime ritę į solenoido vidų, kur magnetinis laukas vienodas, ir greitai pasukime tam tikru kampu aplink lauko krypčiai statmeną ašį (256 pav.). Esant tokiam sukimui, galvanometras, prijungtas prie ritės, nustato indukuotą srovę, kurios kryptis priklauso nuo pradinės ritės padėties ir sukimosi krypties. Ritei visiškai pasisukus 360°, indukcinės srovės kryptis pasikeičia du kartus: kiekvieną kartą, kai ritė praeina tokią padėtį, kurioje jos plokštuma yra statmena magnetinio lauko krypčiai. Žinoma, jei ritę suksite labai greitai, indukuojama srovė taip dažnai keis savo kryptį, kad įprasto galvanometro adata nespės sekti šių pokyčių ir prireiks kitokio, „paklusnesnio“ prietaiso.

Ryžiai. 256. Ritei sukantis magnetiniame lauke, joje atsiranda indukuota srovė

Tačiau jei ritė judinama taip, kad ji nesisuka lauko krypties atžvilgiu, o tik juda lygiagrečiai sau bet kuria kryptimi palei lauką, skersai jį arba bet kokiu kampu lauko kryptimi, tada indukuotos srovės neatsiras. Dar kartą pabrėžkime: ritės judėjimo eksperimentas atliekamas vienodame lauke (pavyzdžiui, ilgojo solenoido viduje arba Žemės magnetiniame lauke). Jei laukas yra netolygus (pavyzdžiui, šalia magneto ar elektromagneto poliaus), tada bet kokį ritės judėjimą gali lydėti indukcijos srovė, išskyrus vieną atvejį: indukcijos srovė neveikia atsiranda, jei ritė juda taip, kad jos plokštuma visą laiką liktų lygiagreti lauko krypčiai (t. y. per ritę nepraeina magnetinio lauko linijos).

Trečioji eksperimentų serija: grandinės, esančios pastoviame magnetiniame lauke, ploto keitimas.

Panašų eksperimentą galima atlikti pagal šią schemą (257 pav.). Magnetiniame lauke, pavyzdžiui, tarp didelio elektromagneto polių dedame grandinę iš lanksčios vielos. Tegul kontūras iš pradžių turi apskritimo formą (257a pav.). Greitu rankos judesiu galite suveržti kontūrą į siaurą kilpą ir taip žymiai sumažinti jos dengiamą plotą (257 pav., b). Galvanometras parodys indukcinės srovės atsiradimą.

Ryžiai. 257. Ritėje atsiranda indukuota srovė, jei kinta jos grandinės, esančios pastoviame magnetiniame lauke ir esančios statmenai magnetinio lauko linijoms, plotas (magnetinis laukas nukreiptas nuo stebėtojo)

Dar patogiau atlikti eksperimentą keičiant kontūro plotą pagal schemą, parodytą pav. 258. Magnetiniame lauke yra grandinė, kurios viena iš kraštinių (258 pav.) yra judama. Kiekvieną kartą, kai jis juda, galvanometras nustato indukcijos srovės atsiradimą grandinėje. Be to, judant į kairę (didėjantis plotas), indukcijos srovė turi vieną kryptį, o judant į dešinę (mažėjanti sritis) - priešinga kryptimi. Tačiau net ir šiuo atveju keičiant grandinės plotą nesukeliama indukuota srovė, jei grandinės plokštuma lygiagreti magnetinio lauko krypčiai.

Ryžiai. 258. Kai strypas juda ir dėl to keičiasi magnetiniame lauke esančios grandinės plotas, grandinėje atsiranda srovė.

Palyginus visus aprašytus eksperimentus, galime suformuluoti indukuotos srovės atsiradimo sąlygas bendra forma. Visais nagrinėjamais atvejais turėjome grandinę, įdėtą į magnetinį lauką, o grandinės plokštuma galėjo sudaryti vienokį ar kitokį kampą su magnetinės indukcijos kryptimi. Kontūro ribojamą plotą pažymėkime , lauko magnetinę indukciją – , o kampą tarp magnetinės indukcijos krypties ir kontūro plokštumos – . Šiuo atveju magnetinės indukcijos dedamoji, statmena grandinės plokštumai, bus vienodo dydžio (259 pav.)

Ryžiai. 259. Magnetinės indukcijos skaidymas į dedamąją, statmeną indukcijos kilpos plokštumai, ir dedamąją, lygiagrečią šiai plokštumai

Gaminį vadinsime magnetinės indukcijos srautu arba, trumpai tariant, magnetiniu srautu per grandinę; Šį kiekį pažymėsime raide . Taigi,

. (138.1) per šį kontūrą lieka nepakitęs. Taigi:

Kai pasikeičia magnetinis srautas laidžioje grandinėje, šioje grandinėje atsiranda elektros srovė.

Tai vienas svarbiausių gamtos dėsnių – elektromagnetinės indukcijos dėsnis, kurį Faradėjus atrado 1831 m.

138.1. I ir II ritės yra viena kitos viduje (260 pav.). Pirmoje grandinėje yra baterija, antroje grandinėje yra galvanometras. Jei geležinis strypas įstumiamas į pirmąją ritę arba iš jos išeina, galvanometras aptiks indukcinės srovės atsiradimą antroje ritėje. Paaiškinkite šią patirtį.

Ryžiai. 260. Pratimui 138.1

138.2. Vielos rėmas sukasi vienodame magnetiniame lauke aplink ašį, lygiagrečią magnetinei indukcijai. Ar jame atsiras indukuota srovė?

138.3. Ar e. d.s. indukcija plieninės automobilio ašies galuose jam judant? Kokia kryptimi juda automobilis? d.s. didžiausias ir kuriame taške yra mažiausias? Ar tai priklauso? d.s. indukcija nuo automobilio greičio?

138.4. Automobilio važiuoklė kartu su dviem ašimis sudaro uždarą laidžią grandinę. Ar automobiliui judant jame sukeliama srovė? Kaip šios problemos atsakymą galima suderinti su 138.3 uždavinio rezultatais?

138.5. Kodėl žaibo smūgiai kartais apgadindavo jautrius elektros matavimo prietaisus, esančius kelis metrus nuo smūgio taško, ir kodėl apšvietimo tinkle ištirpdavo saugikliai?

INDUKCINĖ SROVĖ – elektros srovė, atsirandanti, kai uždaroje laidžioje grandinėje keičiasi magnetinės indukcijos srautas. Šis reiškinys vadinamas elektromagnetine indukcija. Ar norite sužinoti, kuria kryptimi yra indukcijos srovė? Rosinductor yra prekybos informacijos portalas, kuriame rasite informacijos apie dabartinę.

Taisyklė, nustatanti indukcinės srovės kryptį, yra tokia: „Indukcijos srovė nukreipta taip, kad jos magnetiniu lauku neutralizuotų jį sukeliantį magnetinio srauto pokytį“. Dešinė ranka pasukta delnu link magnetinių jėgos linijų, nykščiu nukreipta į laidininko judėjimą, o keturi pirštai rodo, kuria kryptimi tekės indukuota srovė. Judindami laidininką kartu su laidininku judame ir visus jame esančius elektronus, o judinant elektros krūvius magnetiniame lauke juos veiks jėga pagal kairės rankos taisyklę.

Indukcinės srovės kryptis, taip pat jos dydis, nustatomas pagal Lenco taisyklę, kuri teigia, kad indukcijos srovės kryptis visada susilpnina faktoriaus, kuris sužadino srovę, poveikį. Pasikeitus magnetinio lauko srautui grandinėje, indukuotos srovės kryptis bus tokia, kad kompensuotų šiuos pokyčius. Kai magnetinis laukas sužadina srovę grandinėje kitoje grandinėje, indukcijos srovės kryptis priklauso nuo pokyčių pobūdžio: kai išorinė srovė didėja, indukcijos srovė turi priešingą kryptį, kai ji mažėja nukreiptas ta pačia kryptimi ir linkęs didinti srautą.

Indukcinės srovės ritė turi du polius (šiaurės ir pietų), kurie nustatomi priklausomai nuo srovės krypties: indukcijos linijos išeina iš šiaurinio poliaus. Magnetui priartėjus prie ritės, atsiranda srovė tokia kryptimi, kuri atstumia magnetą. Nuėmus magnetą, srovė ritėje turi tokią kryptį, kuri skatina magneto pritraukimą.

Indukcinė srovė atsiranda uždaroje grandinėje, esančioje kintamajame magnetiniame lauke. Grandinė gali būti stacionari (įdėta į kintantį magnetinės indukcijos srautą) arba judanti (grandinės judėjimas sukelia magnetinio srauto pasikeitimą). Indukcinės srovės atsiradimas sukelia sūkurinį elektrinį lauką, kuris sužadinamas veikiant magnetiniam laukui.

Iš mokyklos fizikos kurso galite išmokti sukurti trumpalaikę indukuotą srovę.

Yra keli būdai tai padaryti:

• - nuolatinio magneto arba elektromagneto judėjimas ritės atžvilgiu,
• - šerdies judėjimas į ritę įdėto elektromagneto atžvilgiu,
• - grandinės uždarymas ir atidarymas,
• - srovės reguliavimas grandinėje.

Pagrindinis elektrodinamikos dėsnis (Faradėjaus dėsnis) teigia, kad bet kurios grandinės indukuotos srovės stipris yra lygus grandine einančio magnetinio srauto kitimo greičiui, paimtam su minuso ženklu. Indukcinės srovės stiprumas vadinamas elektrovaros jėga.