Машин дахь металл эд анги эсвэл янз бүрийн цахилгаан хэрэгсэл нь соронзон орон дотор хөдөлж, огтлолцох чадвартай байдаг. цахилгаан шугам. Үүний ачаар өөрийгөө индукц бий болгодог. Фукогийн хэвийн бус гүйдэл, агаарын урсгал, тэдгээрийн тодорхойлолт, хэрэглээ, нөлөөлөл, трансформатор дахь эргүүлэг гүйдлийн алдагдлыг хэрхэн бууруулах талаар авч үзэхийг бид санал болгож байна.

Фарадейгийн хуульд соронзон урсгалын өөрчлөлт нь хоосон орон зайд ч гэсэн өдөөгдсөн цахилгаан орон үүсгэдэг гэж заасан байдаг.

Хэрэв энэ орон зайд металл хавтанг оруулбал өдөөгдсөн цахилгаан орон нь цахилгаан гүйдлийг металлаар урсгахад хүргэдэг. Эдгээр өдөөгдсөн гүйдлийг эргүүлэг гэж нэрлэдэг.

Фуко гүйдэл нь янз бүрийн дамжуулагч хэсгүүдэд индукц хийдэг урсгалууд юм цахилгаан хэрэгсэлболон машин, Foucault төөрөгдөл гүйдэл нь ус, хий дамжуулах, ялангуяа аюултай, учир нь. Тэдний чиглэлийг зарчмын хувьд хянах боломжгүй.

Хэрэв өдөөгдсөн эсрэг гүйдлийг өөрчлөх замаар үүсгэнэ соронзон орон, дараа нь эргүүлэг гүйдэл нь соронзон оронтой перпендикуляр байх бөгөөд хэрэв энэ талбар жигд байвал тэдгээрийн хөдөлгөөн нь тойрог хэлбэртэй байна. Эдгээр өдөөгдсөн цахилгаан орон нь цэгийн цэнэгийн электростатик цахилгаан талбайнуудаас эрс ялгаатай.

Эргэлтийн урсгалын практик хэрэглээ

Эдди гүйдэл нь механик тэнцвэрийн савлуур гэх мэт хүсээгүй энергийг гадагшлуулах, ялангуяа гүйдэл маш их байвал үйлдвэрлэлд ашигтай байдаг. Тулгуурын төгсгөлд байрлах соронз нь хаалтны төгсгөлд бэхлэгдсэн металл хавтан дотор эргүүлэг гүйдэл үүсгэдэг гэж ansys хэлнэ.

Физикийн заадаг шиг эргүүлэг урсгалыг дамжин өнгөрөх галт тэрэгний хөдөлгүүрт үр дүнтэй тоормослох хүч болгон ашиглаж болно. Галт тэрэгний төмөр замын ойролцоох цахилгаан соронзон төхөөрөмж, механизмыг бий болгохын тулд тусгайлан тохируулсан эргүүлэг урсгал. Гүйдлийн хөдөлгөөний ачаар системийн гөлгөр буулт гарч, галт тэрэг зогсдог.

Эргэлтийн гүйдэл нь багажийн трансформатор болон хүмүүст хортой. Трансформаторт урсгалыг нэмэгдүүлэхийн тулд металл цөмийг ашигладаг. Харамсалтай нь арматур эсвэл цөмд үүссэн эргүүлэг гүйдэл нь эрчим хүчний алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Эрчим хүч дамжуулагч ба дамжуулдаггүй материалын ээлжлэн давхаргын металл цөмийг барьснаар өдөөгдсөн гогцоонуудын хэмжээг багасгаж, улмаар эрчим хүчний алдагдлыг бууруулдаг. Трансформаторын үйл ажиллагааны явцад үүсдэг дуу чимээ нь яг энэ дизайны шийдлийн үр дагавар юм.

Видео: Фукогийн эргүүлэг

Өөр сонирхолтой хэрэглэээргүүлэг долгион - тэдгээрийг цахилгаан тоолуур эсвэл анагаах ухаанд ашиглах. Лангуу бүрийн доод талд үргэлж эргэлддэг нимгэн хөнгөн цагаан диск байдаг. Энэ диск нь соронзон орон дотор хөдөлдөг тул тэнд үргэлж эргүүлдэг гүйдэл байдаг бөгөөд тэдгээрийн зорилго нь дискний хөдөлгөөнийг удаашруулах явдал юм. Үүний ачаар мэдрэгч нь үнэн зөв, хэлбэлзэлгүйгээр ажилладаг.

Эргэлт ба арьсны нөлөө

Маш хүчтэй эргүүлэг гүйдэл (өндөр давтамжийн гүйдлийн үед) үүссэн тохиолдолд бие дэх гүйдлийн нягт нь тэдгээрийн гадаргуугаас хамаагүй бага болно. Энэ нь арьсны эффект гэж нэрлэгддэг бөгөөд түүний аргуудыг утас, хоолойн тусгай бүрээсийг бий болгоход ашигладаг бөгөөд энэ нь эргүүлэг гүйдлийн хувьд тусгайлан бүтээгдсэн бөгөөд эрс тэс нөхцөлд туршиж үздэг.

Үүнийг EMF болон трансформаторын суурилуулалтыг судалсан эрдэмтэн Эккерт нотолсон.

Эддигийн одоогийн зарчим

Зэс утас ороомог нь эргүүлэг гүйдлийн индукцийг дахин үйлдвэрлэх нийтлэг арга юм. Ороомгоор дамжин өнгөрөх хувьсах гүйдэл нь ороомог болон түүний эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг. Соронзон орон нь утсыг тойруулан шугам үүсгэж, том гогцоо үүсгэдэг. Хэрэв нэг гогцоонд гүйдэл нэмэгдэх юм бол соронзон орон нь ойролцоо байгаа утасны гогцоонуудын заримыг эсвэл бүхэлд нь тэлэх болно. Энэ нь зэргэлдээх гистерезисийн гогцоонд хүчдэлийг өдөөж, цахилгаан дамжуулагч материалд электронуудын урсгал буюу эргүүлэг гүйдэл үүсгэдэг. Материалын аливаа согог, түүний дотор хананы зузаан, хагарал болон бусад тасалдал зэрэг нь эргэлдэх урсгалын урсгалыг өөрчилж болно.

Ом-ын хууль

Ом-ын хууль бол хамгийн том хууль юм үндсэн томъёотодорхойлох цахилгаан урсгал. Эсэргүүцэл, омоор хуваагдсан хүчдэл нь цахилгаан гүйдлийг ампераар тодорхойлно. Гүйдлийн гүйдлийг тооцоолох томъёо байхгүй гэдгийг санах нь зүйтэй бөгөөд энэ нь соронзон орныг тооцоолох жишээг ашиглах шаардлагатай юм.

Индукц

Ороомогоор дамжин өнгөрөх хувьсах гүйдэл нь ороомог болон түүний эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг. Гүйдэл ихсэх тусам ороомог нь ороомгийн хажууд байрлах дамжуулагч материал дахь эргэлтийн гүйдлийг өдөөдөг. Эргэдэг гүйдлийн далайц ба фаз нь ороомгийн ачаалал ба түүний эсэргүүцэлээс хамаарч өөр өөр байна. Хэрэв цахилгаан дамжуулагч материалд гадаргаас доош эсвэл гадаргуу дээр тасалдал үүсвэл эргүүлэг гүйдлийн урсгал тасалдана. Үүнийг тохируулах, хянахын тулд өөр өөр сувгийн давтамжтай тусгай төхөөрөмжүүд байдаг.

Соронзон орон

Энэ зураг нь ороомог дахь цахилгаан гүйдэл хэрхэн соронзон орон үүсгэдэг болохыг харуулж байна. Ороомог нь эргээд цахилгаан дамжуулагч материалд эргүүлэг гүйдэл үүсгэж, мөн өөрийн соронзон орон үүсгэдэг.

Алдаа илрүүлэх

Ороомог дээрх хүчдэлийг өөрчлөх нь материалд нөлөөлж, эргүүлэг гүйдлийг сканнердаж, судлах нь гадаргуу болон гүний тасалдлыг хэмжих төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Ямар дутагдал илрэхэд хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлнө:

1. Материалын дамжуулах чанар нь эргүүлэг гүйдлийн замд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг;
2. Дамжуулагч материалын нэвчилт нь соронзлох чадвартай тул асар их нөлөө үзүүлдэг. Хавтгай гадаргуужигд бус сканнераас хамаагүй хялбар.
3. Эргэдэг урсгалыг хянахад нэвтрэлтийн гүн маш чухал. Гадаргуугийн ан цавыг илрүүлэх нь гадаргын доорх согогоос хамаагүй хялбар байдаг.
4. Энэ нь гадаргуугийн талбайд мөн адил хамаарна. Яаж жижиг талбай– эргүүлэг гүйдэл хурдан үүснэ.

Алдаа илрүүлэгчээр контурыг илрүүлэх

Тодорхой төрлийн гадаргуу, контурт зориулж үйлдвэрлэсэн олон зуун стандарт болон захиалгат мэдрэгчүүд байдаг. Металлын ирмэг, ховил, контур, зузаан нь туршилтыг амжилттай эсвэл бүтэлгүйтэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Дамжуулагч материалын гадаргууд хэт ойрхон байрладаг ороомог байх болно хамгийн сайн боломжхагарлыг илрүүлэх. Нарийн төвөгтэй хэлхээний хувьд ороомог нь тусгай блок руу орж, холбох хэрэгсэлд бэхлэгддэг бөгөөд энэ нь гүйдэл дамжуулж, түүний нөхцөл байдлыг хянах боломжийг олгодог. Олон төхөөрөмжүүдийг байрлуулахын тулд тусгай датчик болон ороомгийн хэвийг шаарддаг жигд бус хэлбэрдэлгэрэнгүй. Ороомог нь тухайн хэсгийн загварт тохирсон тусгай (бүх нийтийн) хэлбэртэй байж болно.

Эргэлтийн урсгалыг багасгах

Индукторын ороомгийн урсгалыг багасгахын тулд эдгээр механизмын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Ялангуяа шингэрүүлсэн утас, тусгаарлагдсан утас ашиглахыг зөвлөж байна.

Токами Фуко(эсвэл эргүүлэг гүйдэл) нь хувьсах соронзон орон дахь их хэмжээний дамжуулагчд гарч ирдэг индуктив шинж чанартай гүйдэл юм. Эргэдэг гүйдлийн хаалттай хэлхээ нь дамжуулагчийн гүнд гарч ирдэг. Их хэмжээний дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл бага тул Фуко гүйдэл хүрч болно асар их ач холбогдолтой. Эргэдэг гүйдлийн хүч нь дамжуулагч материалын хэлбэр, шинж чанар, хувьсах соронзон орны чиглэл, түүний өөрчлөгдөх хурдаас хамаарна. соронзон урсгал. Дамжуулагч дахь Фуко гүйдлийн хуваарилалт нь маш нарийн төвөгтэй байж болно.

Фоукогийн гүйдлийн улмаас 1 доллар тутамд ялгарах дулааны хэмжээ нь соронзон орны өөрчлөлтийн давтамжийн квадраттай пропорциональ байна.

Ленцийн хуулийн дагуу Фукогийн урсгалууд өөрсдийг нь үүсгэж буй шалтгаанд нөлөөлөхийн тулд ийм чиглэлийг сонгодог. Энэ нь дамжуулагч соронзон орон дотор хөдөлж байвал түүнийг мэдрэх ёстой гэсэн үг юм хүчтэй тоормослох, энэ нь Фукогийн гүйдэл ба соронзон орны харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг.

Фукогийн дөнгө бий болсон жишээг хэлье. 5 см$ диаметртэй, 6 мм$ зузаантай зэс дискийг цахилгаан соронзон туйлуудын хоорондох нарийн завсарт оруулъя. Хэрэв соронзон орон унтарвал диск хурдан унадаг. Цахилгаан соронзон асаацгаая. Талбай нь том байх ёстой (ойролцоогоор $0.5T$). Дискний уналт удаан болж, маш наалдамхай орчинд хөдөлгөөнтэй төстэй болно.

Фуко гүйдлийн хэрэглээ

Токи Фүко тогло ашигтай үүрэгроторт асинхрон мотор-д өгөгдсөн эргэлтийн хөдөлгөөнсоронзон орон. Асинхрон моторын ажиллах зарчмыг хэрэгжүүлэхийн тулд Фуко гүйдлийн харагдах байдлыг шаарддаг.

Фуко гүйдэл нь гальванометр, сейсмограф болон бусад олон хэрэгслийн хөдөлгөөнт хэсгүүдийг чийгшүүлэхэд ашиглагддаг. Тиймээс төхөөрөмжийн хөдөлж буй хэсэгт хавтан - сектор хэлбэртэй дамжуулагч суурилуулсан болно. Энэ нь хүчирхэг туйлуудын хоорондох завсарт нэвтрүүлсэн байнгын соронз. Хавтан хөдөлж байх үед түүний дотор Фуко гүйдэл гарч ирдэг бөгөөд энэ нь системийг дарангуйлдаг. Түүнээс гадна тоормос нь хавтан хөдөлж байх үед л гарч ирдэг. Иймээс ийм төрлийн тайвшруулах төхөөрөмж нь системийг тэнцвэрт байдалд оруулахад саад болохгүй.

Фуко урсгалаар ялгарсан дулааныг халаалтын процесст ашигладаг. Тиймээс Фуко гүйдэл ашиглан метал хайлуулах нь бусад халаалтын аргуудтай харьцуулахад маш давуу талтай юм. Индукцийн зуух гэж нэрлэгддэг ороомог нь гүйдэл урсдаг ороомог юм. өндөр давтамжтайТэгээд агуу хүч. Ороомог дотор дамжуулагч биеийг байрлуулсан бөгөөд дотор нь өндөр эрчимтэй эргүүлэг гүйдэл гарч ирдэг бөгөөд энэ нь бодисыг хайлуулах хүртэл халаадаг. Вакуум орчинд металыг ингэж хайлуулж, өндөр цэвэршилттэй материал гаргаж авдаг.

Фуко гүйдлийг ашиглахдаа вакуум суурилуулалтын дотоод металл хэсгүүдийг хийгүй болгохын тулд халаадаг.

Эргэдэг урсгалаас үүдэлтэй асуудлууд. Арьсны нөлөө

Фуколдын урсгал нь зөвхөн ашигтай үүрэг гүйцэтгэхээс илүү үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдди гүйдэл нь дамжуулагч гүйдэл бөгөөд энергийн нэг хэсэг нь Жоулийн дулааныг гаргахад зарцуулагддаг. Ийм энерги, жишээлбэл, ихэвчлэн ферромагнетаар хийгдсэн асинхрон моторын ротор дахь гол цөмийг халааж, улмаар тэдгээрийн шинж чанар мууддаг. Энэ үзэгдэлтэй тэмцэхийн тулд цөмийг тусгаарласан нимгэн хавтан хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг нимгэн давхаргуудтусгаарлагч ба ялтсуудыг суурилуулж, Фуко гүйдэл нь ялтсууд дээр чиглэнэ. Жижиг зузаантай ялтсууд нь эргэдэг урсгал нь жижиг хэмжээтэй байдаг их хэмжээний нягтрал. Феррит ба өндөр соронзон эсэргүүцэлтэй бодисууд гарч ирснээр хатуу цөм үйлдвэрлэх боломжтой болсон.

Эдди гүйдэл нь дамжуулдаг утаснуудад үүсдэг хувьсах гүйдэл, мөн Фуко гүйдлийн чиглэл нь утаснуудын доторх гүйдлийг сулруулж, гадаргуугийн ойролцоо бэхжүүлдэг. Үүний үр дүнд хурдан өөрчлөгдөж буй гүйдэл нь утасны хөндлөн огтлолын дагуу жигд бус тархдаг. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг арьсны нөлөө(гадаргуугийн нөлөө). Энэ үзэгдлийн улмаас дотоод хэсэгдамжуулагч нь хэлхээнд ашиггүй болдог өндөр давтамжтайхоолойг дамжуулагч болгон ашиглах. Арьсны нөлөөг металлын гадаргуугийн давхаргыг халаахад ашиглаж болох бөгөөд энэ үзэгдлийг металыг хатууруулахад ашиглах боломжтой болгодог бөгөөд талбайн давтамжийг өөрчилснөөр хатууралтыг шаардлагатай гүнд хийж болно.

Нэг төрлийн цилиндр дамжуулагчийн арьсны нөлөөг тодорхойлох ойролцоо томъёо:

Зураг 1.

Энд $R_w$ нь $r$ радиустай дамжуулагчийн $w$ цикл давтамжтай хувьсах гүйдэлд үзүүлэх үр дүнтэй эсэргүүцэл юм. $R_0$ - дамжуулагчийн тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэл.

Энд хувьсах гүйдлийн үр ашигтай нэвтрэлтийн гүн ($\дельта $) (дамжуулагчийн гадаргуугаас гүйдлийн нягт нь түүний гадаргуу дээрх нягттай харьцуулахад $e=2.7\$ дахин багасах зай) тэнцүү байна.

$\mu $ - харьцангуй соронзон нэвчилт, $(\mu )_0$ - соронзон тогтмол, $\сигма $ - дамжуулагчийн хувийн дамжуулах чанар DC. Дамжуулагч нь зузаан байх тусам арьсны нөлөө илүү их байх тусам $w$ ба $\sigma$-ийн утгыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Жишээ 1

Дасгал:Төвөөс зугтах машинтай туршилт хийхдээ түүнд асар том зэс диск бэхэлсэн бөгөөд энэ дискийг эргэлтэнд оруулав. өндөр хурд. Соронзон зүүг дискний дээр (харьцалгүйгээр) өлгөв. Сум юу болох вэ, яагаад?

Шийдэл:

Соронзон зүү нь зэс дамжуулагч эргэлддэг соронзон орон үүсгэдэг соронзны үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд дамжуулагчийн дотор үүсдэг өдөөгдсөн гүйдэл- Фуко урсгал. Лензийн дүрмийн дагуу соронзон оронтой харилцан үйлчлэлцдэг эргүүлэг гүйдэл нь дискний эргэлтийг зогсоох эсвэл Ньютоны гуравдахь хуулийн дагуу соронзон зүүг тэдэнтэй хамт чирдэг. Энэ нь дискний дээгүүр өлгөгдсөн соронзон зүү нь түүний араас эргэж, суспензийг (утас) эргүүлнэ гэсэн үг юм.

Хариулт:Соронзон зүү эргэлддэг, шалтгаан нь эргүүлэг гүйдэл юм.

Жишээ 2

Дасгал:Хувьсах гүйдэл дамждаг газар доорхи кабелийг яагаад металл хий, усны хоолойд ойртуулж болохгүй гэж тайлбарлана уу?

Шийдэл:

Хувьсах гүйдлийн нөлөөгөөр кабелийн эргэн тойронд хувьсах соронзон орон гарч ирвэл дамжуулагч (металл хоолой) энэ талбарт орвол индуктив гүйдэл үүснэ. Эдгээр гүйдэл нь металл хоолойн зэврэлтийг үүсгэдэг. Үүнээс гадна хоолойд гүйдэл байгаа нь аюултай, учир нь цахилгаан цочрол үүсэх магадлалтай.

Жишээ 3

Дасгал:Зузаан зэсээр хийсэн дүүжин нь таслагдсан салбар хэлбэртэй байдаг. Энэ нь саваа дээр түдгэлзсэн бөгөөд гүйцэтгэх боломжтой чөлөөт чичиргэээргэн тойронд хэвтээ тэнхлэгхүчтэй цахилгаан соронзон туйлуудын хоорондох соронзон орон дахь . Соронзон орон байхгүй үед савлуур нь бараг ямар ч чийгшүүлэхгүйгээр хэлбэлздэг. Цахилгаан соронзон орны соронзон орон дахь дүүжингийн хэлбэлзлийг тайлбарла. Соронзон орон байгаа үед савлуурыг яаж бараг чийгшүүлэхгүйгээр хэлбэлзүүлэх вэ?

Шийдэл:

Хэрэв тайлбарласан их хэмжээний савлуурын хэлбэлзлийг хүчтэй соронзон орон дээр байрлуулсан бол дүүжинд Фукогийн гүйдэл үүсдэг. Эдгээр гүйдэл нь Лензийн дүрмийн дагуу дүүжингийн хөдөлгөөнийг удаашруулж, хэлбэлзлийн далайц багасч, хэлбэлзэл нь өөрөө удалгүй зогсдог.

Соронзон талбарт хэлбэлзэж буй савлуурын эргүүлэгт үүссэн гүйдлийг багасгахын тулд түүний хатуу хэсгийг сунасан шүдтэй самаар сольж болно. Фуко гүйдэл багасч, савлуур нь бараг ямар ч чийгшүүлэхгүйгээр хэлбэлзэх болно.

Нийтээр хүлээн зөвшөөрсөнчлан, "Фукогийн гүйдэл нь хувьсах соронзон орон дотор байрлах их хэмжээний дамжуулагчаас үүсдэг гүйдэл юм. Фукогийн урсгал нь эргүүлэг шинж чанартай байдаг. Хэрэв энгийн индукцийн гүйдэл нь нимгэн хаалттай дамжуулагчийн дагуу хөдөлдөг бол их хэмжээний дамжуулагчийн зузаан дотор эргэлтийн гүйдэл хаагдана. Хэдийгээр тэдгээр нь ердийн индукцийн гүйдлээс ялгаатай байхаа больсон". Лензийн дүрмийн дагуу эдгээр гүйдэл нь тэдгээрийг үүсгэсэн шалтгааныг эсэргүүцэх байдлаар чиглэгддэг. "Тиймээс хүчтэй соронзон орон дотор хөдөлж буй дамжуулагчид Фукогийн гүйдлийн соронзон оронтой харилцан үйлчлэлийн улмаас хүчтэй дарангуйлдаг." . “Фуко гүйдэл нь хувьсах соронзон орныг хамгаалж, дамжуулагч руу гүн нэвтрэхгүй. Гэсэн хэдий ч Фукогийн гүйдэл нь статик соронзон орныг хамгаалж чадахгүй, учир нь омын эсэргүүцлийн улмаас тэдгээр нь үүрд оршин тогтнох боломжгүй юм. Статик соронзон орон нь дамжуулагч руу чөлөөтэй нэвтэрдэг. Гэсэн хэдий ч талбай хурдан өөрчлөгдөх тусам дамжуулагч руу нэвтрэх гүн багасна. Амны алдагдал багатай сайн дамжуулагчийн хувьд талбайн нэвтрэлтийн гүн буурах нь маш дунд давтамжтай үед мэдэгдэхүйц болдог.". Энэ нь Фукогийн гүйдлийн соронзгүйжүүлэх нөлөөтэй холбоотой гэж үздэг. Энэ "Цөмийн дунд хэсэгт байрлах хэсгүүд нь гадаргад ойрхон хэсгүүдээс илүү их эргэлтийн урсгалаар хучигдсан байдаг тул энэ нь голын дунд хэсэгт илүү тод, гадаргуу дээр бага байдаг". Хэт дамжуулагчийн хувьд энэ нөлөө нь дамжуулагчийн эсэргүүцэл байхгүйгээс шууд гүйдэлд ч гэсэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. "Гадаад тогтмол соронзон орон дээр байрлах хэт дамжуулагчийг хөргөх үед хэт дамжуулагч төлөвт шилжих үед соронзон орон эзэлхүүнээсээ бүрэн шилждэг. Энэ нь хэт дамжуулагчийг хамгийн тохиромжтой дамжуулагчаас ялгадаг бөгөөд эсэргүүцэл нь тэг болж буурах үед эзэлхүүн дэх соронзон орны индукц өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх ёстой." .

Дотор онолын физикФуко гүйдлийн эргүүлэг шинж чанар, улмаар цахилгаан талбайн эргүүлэг шинж чанарыг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрсөнд үндэслэн тэдгээрийн тайлбарыг Максвеллийн индуктив хос тэгшитгэл дээр үндэслэсэн болно.

ρ нягтыг тэгтэй тэнцүү гэж үзвэл үнэгүй төлбөр Explorer болон стандарт харилцаа холбооодоогийн нягт ба талбайн хүч хоорондын

Бид Фукогийн гүйдэл, мөн арьсны эффектийг тодорхойлсон соронзон орны хүч чадлын тэгшитгэлийг олж авна.

Үүний зэрэгцээ "Эдди урсгалын хүч чадлын дагуу Ом-ын хуультэнцүү байна

хаана Φ м- одоогийн хэлхээнд холбогдсон соронзон урсгал;Р– эргэлтийн гүйдлийн хэлхээний эсэргүүцэл. Энэ эсэргүүцлийг тооцоолоход хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь бага байх тусам илүү их байх нь тодорхой юм дамжуулах чанардамжуулагч ба түүний хэмжээс их байх тусам" .

Тиймээс Фоукогийн гүйдлийн алдагдлыг тооцоолохын тулд тодорхой алдагдал нь төмрийн төрөл, төмрийн хуудасны зузаан, өдөөгч талбайн давтамж, энэ талбайн хамгийн их индукцээс хамаардаг ойролцоо томъёог ихэвчлэн ашигладаг.

Бидний харж байгаагаар Фуко гүйдлийн шинж чанар нь зөвхөн дамжуулагчийн дамжуулалттай холбоотой бөгөөд тэдгээрийн бүтэц нь зөвхөн төмөр, пара, диамагнит материалын хувьд ижил байх металлын дамжуулалтаар тодорхойлогддог. Эдгээр гүйдлийн чиглэл нь индукцын эсрэг байна хувьсах талбар, Хэдийгээр эдгээр бодисууд өөрсдөө гадаад талбарт үндсэндээ өөр өөр үйлдэл хийдэг. Мэдэгдэж байгаагаар диамагнет нь гаднах талбарынхаа эсрэг чиглэсэн өөрийн талбарыг үүсгэдэг бол пара- ба ферромагнет нь гадаад соронзон орны чиглэлд чиглэсэн талбаруудыг үүсгэдэг. Диамагнет нь ялангуяа, идэвхгүй хий, молекулын устөрөгч ба азот, цайр, зэс, алт, висмут, парафин гэх мэт, парамагнит материалд хөнгөн цагаан; агаар. Төмөр соронзон материалд ялангуяа төмөр, никель, кобальт орно. Гэхдээ энэ ялгаа нь Фукогийн урсгалын мөн чанарт чухал нөлөө үзүүлэхгүй гэж үздэг.

Хийсэн туршилтууд ч энэ ялгааг илрээгүй. Тэдгээрийн ихэнх нь жигд бус соронзон орон дахь дамжуулагч биетүүдийн уналтыг тоормослох эсвэл металл дүүжингийн хэлбэлзлийг дарах зорилгоор ирдэг. Туршилтанд зориулагдсан гэж үздэг "Эдгээр материал багатай тул зэс эсвэл хөнгөн цагаан хавтанг авахыг зөвлөж байна эсэргүүцэл. Тиймээс тэдний доторх одоогийн хүч илүү их болж, үр нөлөө нь илүү тод харагдах болно." .

Фукогийн гүйдэлтэй туршилтуудын хоёр дахь багц нь дамжуулагч бие ба диэлектрикийн (ялангуяа мод хатаах) индукцийн халаалттай холбоотой юм. Онолын хувьд энэ үйл явцМаксвеллийн тэгшитгэл болон индукцийн цахилгаан талбайн эргүүлэг шинж чанарт үндэслэн ижил суурийг тавьсан. Стандарт баазыг ашиглах нь загварчлалд үндэслэсэн онцлох чадварыг мөн тодорхойлдог. Температурын нөлөөгөөр ферромагнетийн соронзон нэвчилтийн өөрчлөлтийг харгалзан үздэг боловч ферромагнетийн хувьд хязгаарлагдмал байдаг шиг соронзны төрлөөс хамааран Фуко гүйдлийн мэдэгдэхүйц ялгаа гарахгүй. Хөнгөн цагааны индукцийн халаалтад зориулсан бүтээлүүдэд үзэгдлийн үндэс нь сэтгэл хөдөлгөм талбайн эсрэг чиглэлд талбарыг өдөөж буй эргүүлэг гүйдлийн стандарт дүрслэл болгон бууруулж, үйл явцын загварчлал нь үүн дээр суурилдаг.

Үүний зэрэгцээ, үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэсэн гэр ахуйн индукцийн зуухны хувьд үйл ажиллагааны үндсэн нөхцөл нь ашигласан тогооны ферромагнит материал юм. Бусад ямар ч материал, тэр ч байтугай төмөр соронзон бус ган, зуух нь ажиллахаас татгалздаг. Энэ нь харуулж байна тодорхой нюансууд, элбэг дэлбэг байгаа хэдий ч одоо байгаа eddy гүйдлийн загварт тооцдоггүй шинжлэх ухааны хөгжилмөн процессын технологийн хэрэглээ.

Эргэдэг гүйдлийн шинж чанарыг судлахын тулд 1-р зурагт үзүүлсэн шиг харилцан перпендикуляр ороомог бүхий тусгай толгойг боловсруулсан. 1.

Цагаан будаа. 1. Эргэлтийн гүйдлийг судлах толгойн бүдүүвч ба ерөнхий дүр төрх (a), цөм дэх агшин зуурын эргүүлгүүдийн диаграмм ( I 2) болон хавтас 4 ( I 3) анхдагч ороомог дахь агшин зуурын гүйдэл бүхий стандарт үзэл баримтлалын үүднээс энэ толгой (б) I 1 ; 1 – ферросоронзон материалаар хийсэн судал (трансформаторын төмөр E330), 2 – 110 эргэлттэй утас ø0.23-тай анхдагч нэг эгнээний цул ороомог, 3 – ø0.23 утсан 110 эргэлттэй хоёрдогч нэг эгнээний цул ороомог, 4 – таг. 15х15х6 мм хэмжээтэй судалж буй материалаар хийсэн хавтан

Хоёр толгойн ороомог нь харилцан перпендикуляр байдлыг тохируулахын тулд хөдлөх флюропластик хүрээ дээр ороосон. Судалгаанд хамрагдаж буй дэвсгэрийн хэмжээ нь ороомоггүй зайнаас арай том байхаар сонгосон бөгөөд энэ нь цаашдын судалгаагаар тодорхой болно. Эдгээр гүйдлийн эсрэг урсгалын шинж чанарын талаархи орчин үеийн үзэл бодлын үүднээс үндсэн ба доторлогооны индукцийн гүйдлийг Зураг дээр үзүүлэв. 1б. Энэхүү хийцээс харахад тэгш хэмт бус доторлогоо хийх үед хоёрдогч ороомгийн эргэлтүүдэд эдгээр гүйдлийн харилцан перпендикуляр байдлаас шалтгаалан хоёрдогч ороомог дахь гүйдэл үндсэндээ үүсэх боломжгүй юм.

Цахилгааны диаграмТуршилтыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.

Цагаан будаа. 2. Туршилтын цахилгаан диаграмм.

Туршилтыг 20 кГц давтамжтайгаар хийсэн, оролтын дохионы далайц нь 2 В, осциллографын синхрончлол нь гаднах байсан бөгөөд толгойн анхдагч ороомог руу нийлүүлсэн дохионы дагуу явагдсан.

Толгойн буланд тэгш хэмтэй бус суурилуулсан дөрвөн материалыг доторлогоо болгон ашигласан: зэс - диамагнит, хөнгөн цагаан - парамагнит, трансформаторын төмөр, феррит - ферромагнит. Давхаргын төрлийг Зураг дээр үзүүлэв. 3.

Цагаан будаа. 3. Судалгаанд ашигласан давхаргын төрөл.

Бүх давхаргыг хэд хэдэн давхаргаар хийсэн. Зэсийн дэвсгэр нь 8 давхарга, хөнгөн цагаан - 4 давхарга, төмөр - 20 давхарга, феррит - 2 давхаргатай байв. Энэ бүгдийг Stealth цавуугаар наасан. Арын дэвсгэр тус бүрт наасан байрлалын үзүүлэлтүүдийг дунд хэсэгт нь тохируулсан. Толгой дээрх төгсөлтийн хуваарийг мөн босоо байрлалтай анхдагч ороомгийн дунд тохируулсан. Ерөнхий үзэлсуулгацыг Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Цагаан будаа. 4. Суурилуулалтын ерөнхий дүр төрх: 1 – осциллограф, 2 – хэмжих толгой, 3 – дохио үүсгэгч, 4 – хүчирхэг гаралтын шат, 5 – гаралтын шатны тэжээлийн хангамж

Юуны өмнө янз бүрийн материалаар хийсэн доторлогооны тэгш бус хэрэглээтэй хоёрдогч ороомог дахь индукцийн бодит үнэнийг судалж үзсэн. Өмнө дурьдсанчлан синхрончлолыг толгойн анхдагч ороомог руу оролтын хүчдэл ашиглан хийсэн. Туршилтын үр дүнг Зураг дээр үзүүлэв. 5.

а) зэс

б) хөнгөн цагаан

в) төмөр

г) феррит

Цагаан будаа. 5. Осциллограмм өдөөгдсөн emfтолгойн доторлогооны материал, байршлаас хамааран толгойн хоёрдогч ороомог (доод осциллограмм) -д

Осциллограммаас харахад зэс, хөнгөн цагааны хувьд индукцийн emf нь индукцийн гүйдлийн эсрэг фаза юм (баруун зураг). Энэ байрлал дахь феррит нь үе шатандаа зан төлөвийг харуулдаг. Төмрийн хазайлтыг цаашид тодруулах болно. Үүнээс гадна дэвсгэрийг баруун булангаас зүүн тийш шилжүүлэх нь emf-ийн үе шатыг 180 ° -аар өөрчлөхөд хүргэдэг болохыг харж болно. Фазын ялгаа нь нэг талаас ферромагнет, нөгөө талаас пара- ба диамагнетикт өдөөгдсөн EMF үүсэх шинж чанар өөр байгааг харуулж байна.

Индукцийн emf-ийн замыг тодорхойлохын тулд бүх дэвсгэрийг ялтсуудаас бүрдүүлсэн. Энэ хоёр дахь туршилтанд дэвсгэрийг хэмжих толгойн нэг буланд толгойн хавтгайн дагуу болон хөндлөн байрлуулсан байна. Үр дүнг Зураг дээр үзүүлэв. 6.

а) зэс

б) хөнгөн цагаан

в) төмөр

г) феррит

Цагаан будаа. 6. Судалгаанд хамрагдаж буй материалаар хийсэн дэвсгэрийн индукцийн гүйдлийн шинж чанарыг хэмжих толгойтой харьцуулахад эргүүлэх үед.

Осциллограммуудаас бид зэс, хөнгөн цагаан дэвсгэрийг эргүүлэх үед дохио мэдэгдэхүйц суларч байгааг харж байна. Энэ нь эргэлтийн гүйдлийн ихээхэн эсэргүүцэл гарч байгааг харуулж байна. Ферритийн хувьд дохио бараг өөрчлөгддөггүй бөгөөд энэ нь зэс, хөнгөн цагааны шинж чанартай индукцийн гүйдэл байхгүй байгааг харуулж байгаа боловч ферромагнетийн шинж чанартай хоёр дахь төрлийн гүйдэл байдаг. Энэ гүйдэл нь сэтгэл хөдөлгөм нэг үе шатанд байна. Төмөр хавтанг төгсгөл хүртэл эргүүлэх үед зөвхөн далайц өөрчлөгддөггүй, Фукогийн гүйдэл буурах үед төгсгөлд нь нэмэгддэг, гэхдээ дохионы үе шат өөрчлөгддөг. Энэ нь дохионы үүсэх үе шат нь тригонометрээр харуулахад хялбар анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн далайцаас хамаарах үед л тохиолддог. Үнэн хэрэгтээ, хэрэв бид үүссэн дохионы анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойролцоогоор 180 ° -аар шилжүүлж, өөр өөр далайцтай гэж үзвэл

Жийргэвч дэх гүйдлийн урсгалын нөхцөл өөрчлөгдсөнөөс далайц өөрчлөгдөхөд үүссэн дохионы далайц бас өөрчлөгдөх нь тодорхой байна. АΞ, үр дүнд нь үе шат φ Ξ. Гүйдлийн дүрсэлсэн шинж чанарыг Зураг дээр үзүүлсэн барилга байгууламжид үзүүлэв. 7.

a) Пара- ба диамагнет дахь индукцийн гүйдэл

b) Феррит дэх индукцийн гүйдэл

в) Төмөр дэх индукцийн гүйдэл

Цагаан будаа. 7. Цахим өдөөх хэлхээ өөрөөр хэлбэлболон чиг баримжаа би вгүйдэл

Пара ба диамагнетийн хувьд дэвсгэрийн төгсгөлийн байрлал (баруун талд) нь нэг гүйдлийн оронд хүргэдэг. өөрөөр хэлбэлЭнэ нь хавтан бүрт гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дэвсгэрийн индукц дамжуулагчтай холбоо барих бүх хэсэгт биш, харин зөвхөн хавтангийн зузаанаар хязгаарлагдах хэсэгээр өдөөгддөг. Энэ нь ялтсыг хавтгайгаас төгсгөл хүртэл эргүүлэх үед энэ индукцийн гүйдэл нь хоёрдогч ороомогт бага хэмжээний гүйдэл үүсгэдэг гэсэн үг юм.

Ферритийн хувьд нөхцөл байдал өөрчлөгддөг. Одоогийн би вферритийн молекулын урсгалаар үүссэн. Өндөр цахилгаан эсэргүүцэлтэй тул ферритэд электрон гүйдэл бараг байдаггүй бөгөөд молекулын гүйдэл нь ферритийн чиглэлээс бараг хамаардаггүй тул эргэлт нь хоёрдогч ороомог дахь гүйдлийн далайцыг бараг өөрчилдөггүй.

Хоёр гүйдэл хоёулаа төмөрт байдаг тул гүйдлийн өөрчлөлт өөрөөр хэлбэл-д үзүүлсэн шиг хүргэдэг ерөнхий тохиолдолЭнэ гүйдэл нь гүйдлийг нөхдөг тул дохионы далайц ба фазын аль алинд нь өөрчлөлт орно. би в.

Дашрамд дурдахад, эдгээр гүйдлийн өрсөлдөөний үйлдэл нь пара- ба диамагнетизмыг буруу физик тайлбарлахад хүргэдэг бөгөөд индукцийн эсрэг талбар үүсгэхийн тулд диасоронзон материал дахь атомуудын тойрог замыг эргүүлэх тусгай аргуудыг санал болгодог. Дээрх туршилтаас харахад соронзны ялгаа нь зөвхөн өдөөгч гүйдлийн харьцаагаар буурдаг. Диамагнит хэлбэрээр өөрөөр хэлбэлдавсан би в, үүний үр дүнд ирж буй талбар үүсдэг. Пара- ба ферромагнетэд гүйдлийн харьцаа урвуу байдаг тул гадны индукцийн талбайн чиглэлд талбар үүсдэг. Энэ шинж чанар нь пара- ба диамагнит материалын харьцангуй соронзон нэвчилтийг буруу хэмжихэд хүргэдэг. Үнэн хэрэгтээ эдгээр бодисын нэвчилтийг хэмжихэд гүйдлийн нөхөн олговортойгоор хэмждэг. өөрөөр хэлбэл. Бодит соронзон нэвчилтийг хэмжихийн тулд μ = 1-тэй тусгаарлах нэгдлээр баригдсан бодисын нарийн тархсан фазыг хэмжих шаардлагатай. Энэ шинж чанар нь мөн цахилгаан соронзон нэвчилтийн олон парадоксуудын шалтгаан болдог.

Хоёрдогч ороомог дахь индукцийн гүйдлийн бууралт нь индукцийн дамжуулагчтай доторлогооны хавтангийн контактын талбай багассантай холбоотой гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Дахин хэлэхэд, бидний өмнөх туршилтуудын нэгэн адил индукцийн гүйдэл нь домогт соронзон орон биш, харин тодорхой өөрчлөлтөөр өдөөгддөг. харилцан байр суурьдамжуулагч эсвэл индукцийн дамжуулагч дахь гүйдлийг өөрчлөх замаар болон электрон гүйдэл өөрөөр хэлбэлдамжуулагчийн дэвсгэр материалтай харилцах талбайтай пропорциональ. Үнэн хэрэгтээ, дэвсгэрт бус гүйдэл үүсдэг. Гүйдэл нь зөвхөн контактын хэсэгт үүсдэг бөгөөд дараа нь харилцан үйлчлэлийн сул талбарт дэвсгэрийн их биеээр хаагддаг. Үүний үр дүнд цахилгаан гүйдлийн хэлхээг Зураг дээр үзүүлсэн шиг дүрсэлж болно. 8.

Цагаан будаа. 8. Пара ба диамагнит материал дахь Фуко гүйдлийн эквивалент диаграмм

Энэ схемийн дагуу пара ба диамагнит материалд өдөөгдсөн цахилгаан орон нь эргүүлэг биш юм. Энэ нь бусад бүх илрэлүүдийн нэгэн адил боломжит хэвээр байгаа боловч материалд өдөөгдсөн гүйдэл нь дамжуулагчийн биеээр дамжин хаагдаж, тойрог хэлбэрийн хуурмаг байдлыг бий болгодог.

Дээрх нь дараах хоёр туршилтаар батлагдсан. Тэдгээрийн эхнийх нь электрон гүйдлийн эсрэг чиглэлийг тогтоодог өөрөөр хэлбэлболон чиг баримжаа молекулын гүйдэл би в. Дээрх туршилтуудын эхнийхээс харахад дэвсгэрийг хэмжих толгойн нэг булангаас нөгөөд шилжүүлэх үед хоёрдогч ороомгийн EMF-ийн үе шат үргэлж 180 ° (эсвэл үүнтэй ойрхон) өөрчлөгддөг. Толгойн хоёр буланд өөр өөр материал суулгавал юу болох вэ? Зураг дээр. 9-т энэ үйлдлийн үр дүнг харуулав. Зүүн талд байгаа зургууд нь дэвсгэрүүдийн аль нэгийг суулгах үед хоёрдогч ороомог дахь emf-ийг харуулж байна. Баруун талд байгаа зургуудад - зургийн тайлбарт заасан давхаргууд хоёулаа.

a) зэс ба хөнгөн цагаан

б) Төмөр (хавтгай) ба феррит

в) Төмөр (төгсгөл) ба феррит

г) Феррит ба зэс

д) феррит ба хөнгөн цагаан

Эргэлтийн урсгал (Фуко урсгал)

Индукцийн гүйдэл нь зөвхөн биш юм шугаман дамжуулагч, гэхдээ бас хувьсах соронзон оронд байрлуулсан их хэмжээний цул дамжуулагчдад. Эдгээр гүйдэл нь дамжуулагчийн зузаанаар хаалттай болж хувирдаг тул үүнийг - гэж нэрлэдэг. эргүүлэг.Тэднийг бас дууддаг Фукогийн урсгалууд- анхны судлаачийн нэрэмжит.

Шугаман дамжуулагчийн индукцийн гүйдэл шиг Фуко гүйдэл нь Лензийн дүрмийг дагаж мөрддөг: тэдгээрийн соронзон орон нь эргүүлэг гүйдлийг өдөөдөг соронзон урсгалын өөрчлөлтийг эсэргүүцэхийн тулд чиглүүлдэг. Жишээлбэл, цахилгаан соронзон туйлуудын хооронд асар том зэс дүүжин бараг үүсдэг уналтгүй хэлбэлзэл, дараа нь гүйдэл асаалттай үед хүчтэй тоормосыг мэдэрч, маш хурдан зогсдог. Үүний үр дүнд үүссэн Фуко гүйдэл нь соронзон орны нөлөөгөөр тэдгээрт үйлчлэх хүч нь савлуурын хөдөлгөөнийг саатуулдаг ийм чиглэлтэй байдагтай холбон тайлбарлаж байна. Энэ баримт нь янз бүрийн төхөөрөмжийн хөдөлгөөнт хэсгүүдийг тайвшруулахад (чийгшүүлэх) ашиглагддаг. Хэрэв тайлбарласан дүүжинд радиаль зүсэлт хийвэл эргэлтийн гүйдэл суларч, тоормос бараг байхгүй болно.

Эдди гүйдэл нь тоормослохоос гадна (ихэвчлэн хүсээгүй нөлөө) дамжуулагчийг халаахад хүргэдэг. Иймд дулааны алдагдлыг багасгахын тулд генераторын арматур ба трансформаторын голыг цул болгохгүй, нэг нэгнээсээ тусгаарлагчийн давхаргуудаар тусгаарлагдсан нимгэн хавтангаар хийж, хуйвалдааны урсгалыг ялтсуудаар чиглүүлэхээр суурилуулсан. . Фукогийн гүйдлийн улмаас үүссэн Joule дулааныг индукцийн металлургийн зууханд ашигладаг. Индукцийн зуух нь өндөр давтамжийн гүйдэл дамжих ороомог дотор байрлуулсан тигель юм. Метал дотор хүчтэй эргэлдэх урсгал үүсдэг бөгөөд энэ нь түүнийг хайлах хүртэл халааж чаддаг.

Энэ арга нь металыг вакуум орчинд хайлуулах боломжийг олгодог бөгөөд үүний үр дүнд хэт цэвэр материал бий болдог.

Хувьсах гүйдэл дамжуулдаг утсанд ч мөн адил эргүүлэг гүйдэл үүсдэг. Эдгээр урсгалын чиглэлийг Ландын дүрмийг ашиглан тодорхойлж болно. Зураг дээр. 182, Адамжуулагчийн анхдагч гүйдэл нэмэгдэхийн хэрээр эргүүлгийн гүйдлийн чиглэлийг харуулсан ба Зураг дээр. 182, b - буурах үед. Аль ч тохиолдолд эргэлтийн гүйдлийн чиглэл нь дамжуулагчийн доторх анхдагч гүйдлийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэж, гадаргуугийн ойролцоо түүний өөрчлөлтийг дэмждэг. Тиймээс, эргэлтийн гүйдэл үүссэний улмаас хурдан хувьсах гүйдэл нь утасны хөндлөн огтлолын дагуу жигд бус тархсан байдаг - энэ нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр гарч ирдэг. Энэ үзэгдлийг нэрлэсэн арьсны нөлөө(Англи хэлнээс арьс - арьс) эсвэл гадаргуугийн нөлөө. Өндөр давтамжийн гүйдэл нь нимгэн гадаргуугийн давхаргад урсдаг тул тэдгээрийн утаснууд нь хөндий хэлбэртэй байдаг.

Хэрэв хатуу дамжуулагчийг өндөр давтамжийн гүйдлээр халаадаг бол арьсны нөлөөгөөр зөвхөн тэдгээрийн гадаргуугийн давхарга халдаг. Металлын гадаргууг хатууруулах арга нь үүн дээр суурилдаг. Талбайн давтамжийг өөрчилснөөр шаардлагатай гүнд хатууруулах ажлыг хийх боломжтой.

§ 126. Гогцооны индукц. Өөрөө индукц

Цахилгаан гүйдэл, битүү гогцоонд урсах нь өөрийн эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг бөгөөд түүний индукц нь Био-Саварт-Лаплас хуулийн дагуу гүйдэлтэй пропорциональ байна. Тиймээс хэлхээнд хамаарах соронзон урсгал F нь хэлхээний I гүйдэлтэй пропорциональ байна.

пропорциональ коэффициент L гэж нэрлэгддэг хэлхээний индукц.

Хэлхээний гүйдэл өөрчлөгдөхөд үүнтэй холбоотой соронзон урсгал мөн өөрчлөгдөнө; Тиймээс хэлхээнд emf үүснэ. E.m.f үүсэх. гүйдлийн хүч өөрчлөгдөх үед дамжуулагч хэлхээнд үүсэх индукцийг өөрөө индукц гэж нэрлэдэг.

(126.1) илэрхийлэлээс Хенри (H) индукцийн нэгжийг тодорхойлно: 1 H нь ийм хэлхээний индукц, 1 А гүйдлийн үед соронзон өөрөө индукцийн урсгал нь 1 Вб-тэй тэнцүү байна.

1 Hn=1 Vb/A=1 Vs/A.

Ерөнхийдөө хэлхээний индукц нь зөвхөн үүнээс хамаарна гэдгийг харуулж болно геометрийн хэлбэрконтур, түүний хэмжээс, түүний байрлах орчны соронзон нэвчилт. Энэ утгаараа хэлхээний индукц нь ганц дамжуулагчийн цахилгаан багтаамжтай адил бөгөөд энэ нь зөвхөн дамжуулагчийн хэлбэрээс хамаарна. , түүний хэмжээ ба диэлектрик тогтмолорчин.

Өөрийгөө индукцийн үзэгдэлд Фарадейгийн хуулийг хэрэглэснээр ((123.2)-ыг үз), бид үүнийг олж авна e. d.s. өөрийгөө индукц

Хэрэв контур гажиггүй, орчны соронзон нэвчилт өөрчлөгдөхгүй бол L=const ба

. (126.3)

Энд Ленцийн дүрмийн дагуу хасах тэмдэг нь хэлхээнд индукц байгаа нь дараахь зүйлд хүргэдэг болохыг харуулж байна. өөрчлөлтийг удаашруулахдоторх гүйдэл.

Хэрэв гүйдэл цаг хугацааны явцад нэмэгдвэл, дараа нь > 0 ба < 0,т. өөрөөр хэлбэл өөрөө индукцийн гүйдэл нь үүссэн гүйдэл рүү чиглэнэ гадаад эх үүсвэр, мөн түүний өсөлтийг удаашруулдаг. Хэрэв гүйдэл цаг хугацааны явцад буурч байвал<0ба > 0, өөрөөр хэлбэл индукцийн гүйдэл нь хэлхээн дэх буурч буй гүйдэлтэй ижил чиглэлтэй бөгөөд түүний бууралтыг удаашруулдаг. Тиймээс тодорхой индукцтэй хэлхээ нь цахилгаан инерцийг олж авдаг бөгөөд энэ нь гүйдлийн аливаа өөрчлөлтийг дарангуйлах тусам хэлхээний индукц илүү их байх болно.

§ 127. Хэлхээг нээх, хаах үеийн гүйдэл

Дамжуулагч хэлхээний гүйдлийн хүч өөрчлөгдөхөд е үүснэ. d.s. өөрөө индукц, үүний үр дүнд хэлхээнд нэмэлт гүйдэл гарч ирдэг, гэж нэрлэдэг өөрийгөө индукцийн нэмэлт гүйдэл. Лензийн дүрмийн дагуу өөрөө индукцийн нэмэлт гүйдэл нь хэлхээний гүйдлийн өөрчлөлтөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд үргэлж чиглэгддэг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь эх үүсвэрээс үүссэн гүйдлийн эсрэг чиглэгддэг. Гүйдлийн эх үүсвэрийг унтраасан үед нэмэлт гүйдэл нь сулрах гүйдэлтэй ижил чиглэлтэй байна. Үүний үр дүнд хэлхээнд индукц байгаа нь хэлхээн дэх гүйдэл алга болох эсвэл үүсэхийг удаашруулдаг.

EMF бүхий гүйдлийн эх үүсвэр агуулсан хэлхээний гүйдлийг унтраах үйл явцыг авч үзье. , эсэргүүцлийн эсэргүүцэл Рба индуктор Л . Гадны нөлөөн дор e. г . -тай. хэлхээнд шууд гүйдэл урсдаг

t=0 үед бид одоогийн эх үүсвэрийг унтраадаг. L индуктор дахь гүйдэл буурч эхлэх бөгөөд энэ нь emf-ийн харагдах байдалд хүргэнэ. Лензийн дүрмийн дагуу гүйдэл буурахаас сэргийлдэг өөрөө индукц. Цаг мөч бүрт хэлхээн дэх гүйдэл нь Ом-ын хуулиар тодорхойлогддог, эсвэл

Илэрхийлэл дэх хувьсагчдыг (127.1) хуваавал бид олж авна . Энэ тэгшитгэлийг I (I o-оос I хүртэл) ба t (0-ээс t хүртэл) дээр нэгтгэж, бид олно.

Энд t=L/R нь тогтмол хэмжигдэхүүн юм амрах цаг. (127.2)-аас үзэхэд t нь гүйдэл e дахин буурах хугацаа юм.

Тиймээс одоогийн эх үүсвэрийг унтраах явцад одоогийн хүч нь дагуу буурдаг экспоненциал хууль(127.2) ба муруйгаар тодорхойлогдоно 1 Зураг дээр. Хэлхээний индукц их байх тусам түүний эсэргүүцэл бага байх тусам t их байх ба тиймээс хэлхээний гүйдэл нээгдэх үед багасна.

Хэлхээ хаагдах үед гаднаас гадна e. d.s . үүсдэг e. d.s. өөрийгөө индукц

Лензийн дүрмийн дагуу гүйдлийн өсөлтөөс урьдчилан сэргийлэх. Ом хуулийн дагуу

Шинэ хувьсагчийг нэвтрүүлэх замаар , Энэ тэгшитгэлийг хэлбэрт шилжүүлье

энд t нь амрах хугацаа.

Хаагдах үед (t=0) гүйдлийн хүч I=0 ба u= - . Тиймээс, у дээр нэгтгэх ( - IR руу - ) ба t (0-ээс t хүртэл ), бид олдог

,

, (127.3)

Хаана - тогтмол гүйдэл (t®¥ үед).

Тиймээс гүйдлийн эх үүсвэрийг асаах явцад хэлхээний гүйдлийн хүч чадлын өсөлтийг функцээр (127.3) өгч, 2-р муруйгаар тодорхойлно. -аас одоогийн хүч нэмэгддэг анхны утга I=0 ба асимптотын хувьд тогтвортой төлөвийн утга руу чиглэдэг. Гүйдлийн өсөлтийн хурдыг гүйдлийн бууралттай ижил сулрах хугацаа t= L/R тодорхойлно. Гүйдэл үүсэх нь илүү хурдан явагдах тусам хэлхээний индукц бага, эсэргүүцэл нь их байх болно.

EMF-ийн утгыг тооцоолъё. Тогтмол гүйдлийн хэлхээний эсэргүүцэл R o-аас R хүртэл агшин зуур нэмэгдэхэд үүсдэг өөрөө индукц. Тогтвортой гүйдэл I o урсах үед хэлхээг нээнэ гэж үзье. = . Хэлхээг нээх үед гүйдэл (127.2) томъёоны дагуу өөрчлөгдөнө. Үүнд I o ба t илэрхийллийг орлуулснаар бид олж авна

E.m.f. өөрийгөө индукц

өөрөөр хэлбэл өндөр индукцтэй хэлхээний эсэргүүцэл (R/R o >>1) мэдэгдэхүйц нэмэгдсэнээр, emf. өөрөө индукц нь emf-ээс олон дахин их байж болно. хэлхээнд орсон гүйдлийн эх үүсвэр. Тиймээс индукц агуулсан хэлхээг гэнэт нээх боломжгүй гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй, учир нь энэ нь (өөрөө индукцийн их хэмжээний эмф үүсэх) тусгаарлагчийн эвдрэл, хэмжих хэрэгслийн эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм. Хэрэв эсэргүүцлийг аажмаар хэлхээнд оруулбал emf. өөрийгөө индукци нь том утгад хүрэхгүй.

§ 128. Харилцан индукц

Бие биедээ нэлээд ойрхон байрладаг хоёр тогтмол контурыг (1 ба 2) авч үзье (Зураг 184). Хэрэв хэлхээнд байгаа бол 1 гүйдэл I 1 , тэгвэл энэ гүйдлийн үүсгэсэн соронзон урсгал (энэ урсгалыг үүсгэгч талбарыг зурган дээр цул шугамаар харуулсан) I 1-тэй пропорциональ байна. . 2-р хэлхээг нэвтлэх урсгалын хэсгийг Ф 21 гэж тэмдэглэе.Тэгээд

Энд L 21 - пропорциональ хүчин зүйл.

Хэрэв гүйдэл I 1 өөрчлөгдвөл 2-р хэлхээнд emf үүснэ. , Энэ нь Фарадейгийн хуулийн дагуу ((123.2)-ыг үзнэ үү) эхний хэлхээний гүйдлийн улмаас үүссэн соронзон урсгалын Ф 21 өөрчлөлтийн хурдтай тэнцүү ба эсрэг тэмдэгтэй бөгөөд хоёр дахь хэлхээнд нэвтэрч байна.

.

Үүний нэгэн адил I 2 гүйдэл 2-р хэлхээнд урсах үед соронзон урсгал (түүний талбарыг 184-р зурагт тасархай шугамаар харуулсан) эхний хэлхээнд нэвтэрнэ. Хэрэв Ф 12 нь энэ урсгалын 1-р хэлхээний нэг хэсэг бол

Хэрэв гүйдэл I 2 өөрчлөгдвөл хэлхээнд 1 e.m.f-ээр өдөөгдсөн. . , Энэ нь хоёр дахь хэлхээний гүйдлийн нөлөөгөөр үүсгэгдсэн Ф 12 соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай тэнцүү ба эсрэг талын тэмдэгтэй байна.

.

Эмф үүсэх үзэгдэл нэг хэлхээнд гүйдлийн хүч нөгөөд нь өөрчлөгдөх үед гэж нэрлэдэг харилцан индукц. L 21 ба L 12 пропорциональ коэффициентийг нэрлэдэг хэлхээний харилцан индукц. Туршлагаар батлагдсан тооцоолол нь L 21 ба L 12 нь хоорондоо тэнцүү болохыг харуулж байна, i.e.

. (128.2)

L 12 ба L 21 коэффициентүүд нь геометрийн хэлбэр, хэмжээс, харьцангуй байрлалконтур болон контурыг тойрсон орчны соронзон нэвчилтээс. Харилцан индукцийн нэгжүүд нь индукцийнхтэй ижил байна , - Гэнри(Gn).

Нийтлэг торойд цөмд ороосон хоёр ороомгийн харилцан индукцийг тооцоолъё. Энэ хэрэг маш сайн байна практик ач холбогдол(Зураг 185). Эргэлтийн тоогоор эхний ороомгийн үүсгэсэн талбайн соронзон индукц N 1,гүйдэл I 1 ба соронзон нэвчилт m, (119.2) дагуу.

хаана л - үндсэн урт дунд шугам. Хоёр дахь ороомгийн нэг эргэлтээр дамжин өнгөрөх соронзон урсгал .

Дараа нь N 2 эргэлт агуулсан хоёрдогч ороомгийн нийт соронзон урсгал (урсгалын холболт) байна.

Урсгал y нь одоогийн I 1-ээр үүсгэгддэг тул (128.1) дагуу бид олж авна

(128.3)

Хэрэв бид ороомог 2-оор үүсгэсэн соронзон урсгалыг ороомог 1-ээр тооцоолвол L 12-ын хувьд бид (128.3) томъёоны дагуу илэрхийлэлийг олж авна. Ийнхүү нийтлэг торойд цөмд ороосон хоёр ороомгийн харилцан индукц ,

.

Трансформаторууд

Хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг нэмэгдүүлэх, бууруулахад ашигладаг трансформаторын ажиллах зарчим нь харилцан индукцийн үзэгдэл дээр суурилдаг. Трансформаторыг анх Оросын цахилгааны инженер П.Н.Яблочков (1847-1894), Оросын физикч И.Ф.Усагин (1855-1919) нар зохион бүтээж, амьдралд нэвтрүүлсэн. Схемийн диаграмтрансформаторыг 186-р зурагт үзүүлэв. N 1 ба N 2 эргэлттэй анхдагч ба хоёрдогч ороомог (ороомог) нь хаалттай төмөр цөм дээр суурилагдсан. Анхдагч ороомгийн төгсгөлүүд нь emf-тэй хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэрт холбогдсон тул. , дараа нь хувьсах гүйдэл I 1 үүсч, трансформаторын цөмд F хувьсах соронзон урсгалыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь төмрийн голд бараг бүрэн нутагшсан тул хоёрдогч ороомгийн эргэлтийг бараг бүрэн нэвтрүүлдэг. Энэ урсгалын өөрчлөлт нь хоёрдогч ороомог дахь emf-ийн харагдах байдлыг үүсгэдэг. харилцан индукц, анхан шатны хувьд - emf. өөрийгөө индукц. Анхдагч ороомгийн I 1 гүйдлийг Ом хуулийн дагуу тодорхойлно.

,

Энд R 1 нь анхдагч ороомгийн эсэргүүцэл юм. Хурдан өөрчлөгддөг талбар дахь R 1 эсэргүүцлийн I 1 R 1 хүчдэлийн уналт нь хоёр эмф тус бүртэй харьцуулахад бага байдаг.

E.m.f. хоёрдогч ороомогт үүсэх харилцан индукц ,

. (129.2)

(129.1) ба (129.2) илэрхийллүүдийг харьцуулж үзвэл бид хоёрдогч ороомогт үүссэн emf, хасах тэмдэг нь emf гэдгийг харуулж байна. анхдагч ба хоёрдогч ороомог дахь фазын эсрэг байна.

N 2 / N 1 эргэлтийн тооны харьцаа нь emf-ийг хэдэн удаа харуулдаг. Трансформаторын хоёрдогч ороомог нь хувиргах харьцаа гэж нэрлэгддэг анхдагч ороомогоос их (эсвэл бага) байдаг.

Орчин үеийн трансформаторуудад 2% -иас хэтрэхгүй эрчим хүчний алдагдлыг үл тоомсорлож, голчлон ороомог дахь Жоулийн дулаан ялгарах, эргүүлэг гүйдэл үүсэхтэй холбоотой бөгөөд энерги хэмнэлтийн хуулийг хэрэглэснээр бид одоогийн хүч чадал гэж бичиж болно. трансформаторын хоёр ороомог бараг ижил байна :

хаанаас (129.3) хамаарлыг харгалзан үзээд .

Өөрөөр хэлбэл, ороомог дахь гүйдэл нь эдгээр ороомгийн эргэлтүүдийн тоотой урвуу хамааралтай байна.

Хэрэв N 2 / N 1 бол > 1, дараа нь бид хувьсах emf-ийг нэмэгдүүлдэг шаталсан трансформатортай ажиллаж байна. ба гүйдлийг багасгах (жишээлбэл, цахилгаан дамжуулахад ашигладаг хол зайд, оноос хойш энэ тохиолдолдЖоулийн дулааны алдагдал, гүйдлийн квадраттай пропорциональ багассан); хэрэв N 2 / N 1 бол < 1, дараа нь бид emf-ийг бууруулдаг бууруулагч трансформатортай ажиллаж байна. ба нэмэгдэж буй гүйдэл (жишээлбэл, цахилгаан гагнуурын ажилд ашигладаг, учир нь энэ нь бага хүчдэлд өндөр гүйдэл шаарддаг).

Бид зөвхөн хоёр ороомогтой трансформаторуудыг авч үзсэн. Гэсэн хэдий ч радио төхөөрөмжид ашигладаг трансформаторууд нь өөр өөр хүчдэлтэй 4-5 ороомогтой байдаг. Нэг ороомогоос бүрдэх трансформаторыг автотрансформатор гэж нэрлэдэг. Шатлах автотрансформаторын хувьд emf. ороомгийн хэсэг, хоёрдогч emf-д нийлүүлдэг. бүхэлд нь ороомогоос хасагдсан. Бууруулах автотрансформаторт сүлжээний хүчдэлийг бүхэлд нь ороомог, хоёрдогч emf-д нийлүүлдэг. ороомгийн хэсгээс хасагдсан байна.

Индукцийн гүйдэл нь хатуу масстай дамжуулагчдад бас өдөөгдөж болно. Энэ тохиолдолд тэдгээрийг Фуко урсгал эсвэл эргүүлэг урсгал гэж нэрлэдэг. Их хэмжээний дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл бага байдаг тул Фукогийн гүйдэл нь маш өндөр хүч чадалд хүрч чаддаг.

Лензийн дүрмийн дагуу Фуко гүйдэл нь дамжуулагчийн доторх ийм зам, чиглэлийг сонгодог бөгөөд ингэснээр тэдний үйлдэл нь тэднийг үүсгэж буй шалтгааныг аль болох хүчтэй эсэргүүцэх болно. Тиймээс хүчтэй соронзон орон дотор хөдөлж буй сайн дамжуулагч нь Фукогийн гүйдлийн соронзон оронтой харилцан үйлчлэлийн улмаас хүчтэй дарангуйлдаг. Энэ нь гальванометр, сейсмограф болон бусад хэрэгслийн хөдөлгөөнт хэсгүүдийг чийгшүүлэх (тайвшруулах) зорилгоор ашигладаг. Сектор хэлбэрийн дамжуулагч (жишээлбэл, хөнгөн цагаан) хавтан нь төхөөрөмжийн хөдөлгөөнт хэсэгт бэхлэгдсэн (Зураг 63.1) бөгөөд энэ нь хүчтэй байнгын соронзны туйлуудын хоорондох завсарт ордог. Хавтан хөдөлж байх үед түүний дотор Фуко гүйдэл үүсч, системийг дарангуйлдаг. Ийм төхөөрөмжийн давуу тал нь тоормос нь зөвхөн хавтан хөдөлж, хавтан хөдөлгөөнгүй үед алга болдог.

Тиймээс цахилгаан соронзон сааруулагч нь системийг тэнцвэрийн байрлалд яг хүргэхэд огтхон ч саад болохгүй.

Фукогийн гүйдлийн дулааны эффектийг индукцийн зууханд ашигладаг. Ийм зуух нь өндөр хүчдэлийн өндөр давтамжийн гүйдлээр тэжээгддэг ороомог юм. Хэрэв та ороомог дотор дамжуулагч биеийг байрлуулах юм бол түүний дотор хүчтэй эргүүлэг гүйдэл үүсэх бөгөөд энэ нь биеийг хайлах хүртэл халаана. Ийм аргаар металыг вакуум орчинд хайлуулдаг бөгөөд энэ нь онцгой өндөр цэвэршилттэй материалыг авах боломжтой болгодог.

Фуко гүйдлийн тусламжтайгаар вакуум суурилуулалтын дотоод металл хэсгүүдийг мөн хий тайлах зорилгоор халаадаг.

Ихэнх тохиолдолд Фуко урсгал нь хүсээгүй тул тэдэнтэй тэмцэхийн тулд тусгай арга хэмжээ авах шаардлагатай болдог. Жишээлбэл, трансформаторын судалуудыг Фуко гүйдлээр халааснаас эрчим хүчний алдагдлаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд эдгээр судалуудыг тусгаарлагч давхаргаар тусгаарласан нимгэн хавтангаас угсардаг. Фукогийн гүйдлийн боломжит чиглэлүүд нь тэдгээрт перпендикуляр байхаар ялтсуудыг байрлуулсан байна. Ферритүүдийн харагдах байдал (хагас дамжуулагч соронзон материалгайхалтай хамт цахилгаан эсэргүүцэл) хатуу цөм үйлдвэрлэх боломжтой болгосон.

Утаснуудад үүссэн Foucault гүйдэл; түүгээр ээлжлэн гүйдлийн урсгал нь утсан доторх гүйдлийг сулруулж, гадаргуугийн ойролцоо бэхжүүлдэг байдлаар чиглэгддэг. Үүний үр дүнд хурдан хувьсах гүйдэл нь утасны хөндлөн огтлол дээр жигд бус тархдаг - энэ нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр шахагдсан мэт. Энэ үзэгдлийг арьсны эффект (англи хэлнээс арьс - арьс) эсвэл гадаргуугийн нөлөө гэж нэрлэдэг. Арьсны нөлөө нь өндөр давтамжийн хэлхээн дэх дамжуулагчийн дотоод хэсгийг ашиггүй болгодог. Тиймээс өндөр давтамжийн хэлхээнд хоолой хэлбэртэй дамжуулагчийг ашигладаг.