Соронзон индукцийн хууль. Цахилгаан соронзон индукц

Цахилгаан соронзон индукцийн анхны туршилтын үзүүлэн дээр (1831 оны 8-р сард) Фарадей хоёр утсыг төмрийн торны эсрэг талд ороосон (орчин үеийн трансформатортой төстэй загвар). Тэрээр саяхан олж илрүүлсэн цахилгаан соронзон шинж чанарыг үнэлсний үндсэн дээр нэг утсанд гүйдэл асаахад тусгай төрлийн долгион нь торыг дайран өнгөрч, зарим нэг гүйдэл үүсгэдэг гэж таамаглаж байсан. цахилгаан нөлөөтүүний эсрэг талд. Тэрээр нэг утсыг гальванометрт холбож, нөгөө утсыг батарейнд холбоно. Үнэн хэрэгтээ тэрээр утсыг зайнд холбохдоо богино хугацааны гүйдэл (үүнийг "цахилгаан долгион" гэж нэрлэдэг) болон салгах үед өөр нэг ижил төстэй өсөлтийг харсан. Хоёр сарын дотор Фарадей цахилгаан соронзон индукцийн өөр хэд хэдэн илрэлийг олж мэдэв. Жишээлбэл, ороомогт соронзыг хурдан оруулаад эргүүлэн татахад тэр гүйдлийн өсөлтийг харсан бөгөөд энэ нь гүйдэг цахилгаан утсаар соронзны дэргэд эргэлддэг зэс дискэнд шууд гүйдэл үүсгэсэн.

Фарадей диск

Фарадей цахилгаан соронзон индукцийг хүчний шугам гэж нэрлэгддэг ойлголтыг ашиглан тайлбарлав. Гэсэн хэдий ч тухайн үеийн ихэнх эрдэмтэд түүний онолын санааг голчлон математикийн аргаар томъёолоогүй тул үгүйсгэж байв. Үл хамаарах зүйл бол Фарадейгийн санааг тоон үзүүлэлтийнхээ үндэс болгон ашигласан Максвелл байв цахилгаан соронзон онол. Максвеллийн бүтээлүүдэд цахилгаан соронзон индукцийн цаг хугацааны өөрчлөлтийн талыг дараах байдлаар илэрхийлдэг дифференциал тэгшитгэл. Оливер Хевисайд энэхүү Фарадейгийн хуулийг гэж нэрлэсэн боловч энэ нь Фарадейгийн хуулийн анхны хувилбараас бага зэрэг ялгаатай бөгөөд хөдөлгөөнөөр emf-ийн индукцийг тооцдоггүй. Heaviside-ийн хувилбар нь өнөөдөр Максвеллийн тэгшитгэл гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн бүлгийн тэгшитгэлүүдийн нэг хэлбэр юм.

Фарадейгийн хууль нь хоёр өөр үзэгдэл юм

Зарим физикчид Фарадейгийн хууль хоёр өөр үзэгдлийг нэг тэгшитгэлээр дүрсэлдэг гэж тэмдэглэжээ. мотор EMF, хөдөлж буй утсанд соронзон хүчний үйлчлэлээр үүсгэгдэх ба трансформаторын EMF, үйлдлээр үүсгэгдсэн цахилгаан хүчсоронзон орны өөрчлөлтөөс үүдэлтэй. Жеймс Клерк Максвелл бүтээлдээ энэ баримтад анхаарлаа хандуулсан Физик хүчний шугамын тухай 1861 онд. Энэ ажлын II хэсгийн хоёрдугаар хагаст Максвелл эдгээр хоёр үзэгдлийн талаар тусдаа физик тайлбарыг өгсөн. Цахилгаан соронзон индукцийн эдгээр хоёр талын ишлэлийг заримаас олж болно орчин үеийн сурах бичиг. Ричард Фейнманы бичсэнчлэн:

Тиймээс хэлхээн дэх EMF нь хэлхээгээр дамжих соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай тэнцүү гэсэн "урсгалын дүрэм" нь урсгалын өөрчлөлтийн шалтгаанаас үл хамааран хамаарна: талбар өөрчлөгдөж байгаа эсвэл хэлхээ хөдөлж байгаа эсэх ( эсвэл хоёулаа) .... Дүрмийн тайлбартаа бид хоёрыг бүрэн ашигласан янз бүрийн хуульхоёр тохиолдлын хувьд  –      “хөдөлгөөнт гинж” ба     “өөрчлөгдөж буй талбар”-ын хувьд.
Ийм энгийн бөгөөд нарийвчлалтай физикийн ижил төстэй нөхцөл байдлын талаар бид мэдэхгүй ерөнхий зарчимтэдэнд шаардах болно жинхэнэ ойлголтхоёр өөр үзэгдлийн үүднээс дүн шинжилгээ хийх.

-Ричард Фейнман,   Фейнман лекц уншдагфизикт

Энэхүү илэрхий хоёрдмол байдлыг тусгах нь Эйнштейнийг харьцангуйн тусгай онолыг хөгжүүлэхэд хүргэсэн гол замуудын нэг байв.

Максвеллийн электродинамикийг одоогийн байдлаар ихэвчлэн ойлгодог тул хөдөлж буй биетүүдэд хэрэглэх нь энэ үзэгдэлд хамаарахгүй тэгш бус байдалд хүргэдэг гэдгийг мэддэг. Жишээлбэл, соронзон ба дамжуулагчийн электродинамик харилцан үйлчлэлийг авч үзье. Ажиглагдсан үзэгдэл нь зөвхөн хамаарна харьцангуй хөдөлгөөндамжуулагч ба соронз, харин нийтлэг үзэл бодолнь нэг юм уу нөгөө бие нь хөдөлгөөнд байдаг эдгээр хоёр тохиолдлын хооронд эрс ялгаатай байдаг. Учир нь, хэрэв соронзон хөдөлж, дамжуулагч тайван байдалд байвал соронзон орчимд тодорхой эрчим хүчний нягтралтай цахилгаан орон үүсч, дамжуулагч байрладаг газарт гүйдэл үүсгэдэг. Гэхдээ хэрэв соронз тайван байдалд байгаа бөгөөд дамжуулагч хөдөлж байвал соронзны ойролцоо цахилгаан орон үүсэхгүй. Гэхдээ дамжуулагчаас бид цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг олдог бөгөөд үүнд тохирох энерги байхгүй, гэхдээ хэлэлцэж буй хоёр тохиолдолд харьцангуй хөдөлгөөний тэнцүү гэж үзвэл цахилгаан гүйдлийг ижил чиглэлд, ижил эрчимтэй үүсгэдэг. анхны тохиолдол.

Энэ төрлийн жишээнүүд, хамт амжилтгүй оролдлого"Гэрэлтүүлэгч орчин" -той харьцуулахад дэлхийн аливаа хөдөлгөөнийг илрүүлэх нь электродинамикийн үзэгдэл, түүнчлэн механик нь үнэмлэхүй амрах санаатай нийцэх шинж чанарыг эзэмшдэггүй болохыг харуулж байна.

-Альберт Эйнштейн, Хөдөлгөөнт биеийн электродинамикийн тухай

Гадаргуугаар урсах урсгал ба хэлхээн дэх EMF

Гадаргуугийн интегралын тодорхойлолт нь Σ гадаргууг жижиг элементүүдэд хуваасан гэж үздэг. Элемент бүр вектортой холбоотой байдаг гА, хэмжээ нь элементийн талбайтай тэнцүү, чиглэл нь элементийн гадна талд хэвийн байна.

Вектор талбар Ф(r, т) нь орон зай даяар тодорхойлогддог бөгөөд Σ гадаргуу нь хурдтай хөдөлж буй ∂Σ муруйгаар хязгаарлагддаг. v. Талбай нь энэ гадаргуу дээр нэгдсэн байна.

Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукцийн хууль нь соронзон урсгал Φ гэсэн ойлголтыг ашигладаг Бгадаргуугийн интегралаар тодорхойлогддог хаалттай гадаргуу Σ-ээр:

Хаана гА- гадаргуугийн элементийн талбай Σ( т), Б- соронзон орон ба Б· гА- цэгийн бүтээгдэхүүн БТэгээд гА. Гадаргуу нь ∂Σ() гэсэн битүү муруйгаар тодорхойлогдсон "ам"-тай гэж үздэг. т). Фарадейгийн индукцийн хуульд урсгал өөрчлөгдөх үед нэгж эерэг туршилтын цэнэгийг хаалттай муруй ∂Σ дагуу хөдөлгөх үед ажил хийгдэх бөгөөд түүний утгыг томъёогоор тодорхойлно.

цахилгаан хөдөлгөх хүчний (EMF) вольтоор илэрхийлэгдэх хэмжээ, Φ Б- Веберс дэх соронзон урсгал. Цахилгаан хөдөлгөгч хүчний чиглэлийг Ленцийн хуулиар тодорхойлно.

Тиймээс EMF

Энд v = дамжуулагч эсвэл соронзны хурд, А л= босоо гогцооны урт. Энэ тохиолдолд хурд нь эргэлтийн өнцгийн хурдтай холбоотой байдаг v = rω, хаана r= цилиндрийн радиус. гэдгийг анхаарна уу ижил ажилдагуу явуулсан хэн чгогцоотой хамт эргэлдэж, дээд ба доод обудыг холбосон зам.

Фарадейгийн хууль

Урсгалын дүрмийг ашиглахад сонирхолтой боловч алдаатай арга нь хэлхээгээр дамжин өнгөрөх урсгалыг Φ B = гэж илэрхийлдэг. Bwℓ, хаана w- хөдөлж буй гогцооны өргөн. Энэ илэрхийлэл нь цаг хугацаанаас хамааралгүй тул ямар ч emf үүсгэгдээгүй гэж буруу дагадаг. Энэ мэдэгдлийн алдаа нь хаалттай хүрдээр дамжин өнгөрөх гүйдлийн замыг бүхэлд нь тооцдоггүй явдал юм.

Учир нь зөв хэрэглээУрсгалын дүрмийн хувьд бид дээд ба доод обуд дээрх обудаар дамжин өнгөрөх замыг багтаасан одоогийн замыг бүхэлд нь авч үзэх ёстой. Бид обуд болон эргэлдэх гогцоонд дурын хаалттай замыг сонгож, урсгалын хуулийг ашиглан энэ замын дагуух emf-ийг олох боломжтой. Эргэдэг гогцоотой зэргэлдээх сегментийг багтаасан аливаа зам нь гинжин хэлхээний хэсгүүдийн харьцангуй хөдөлгөөнийг харгалзан үздэг.

Жишээлбэл, гинжин хэлхээний дээд хэсэгт дээд дискний эргэлтийн чиглэлд, гинжний доод хэсэгт - дотор өнгөрөх замыг авч үзье. эсрэг чиглэлдоод дисктэй холбоотой (4-р зурагт сумаар харуулсан). Энэ тохиолдолд эргэдэг гогцоо коллекторын гогцооноос θ өнцгөөр хазайсан бол түүнийг талбайтай цилиндрийн хэсэг гэж үзэж болно. А = rℓθ. Энэ талбай нь талбайд перпендикуляр байрладаг Б, мөн урсгалд оруулах хувь нэмэр нь:

хаана тэмдэг сөрөг байна, учир нь дүрмийн дагуу баруун гарталбар Б , хэрэглэсэн талбарын эсрэг чиглэлд гүйдэл бүхий гогцоо үүсгэсэн B". Энэ нь урсгалын зөвхөн цаг хугацаанаас хамааралтай хэсэг тул урсгалын хуулийн дагуу emf нь:

Лоренцын хуулийн томьёоны дагуу.

Одоо бид дискний ирмэгийн дагуу эсрэг талын сегментүүдээр дамжин өнгөрөх өөр замыг авч үзье. Энэ тохиолдолд холбогдох утас байх болно буурахθ нэмэгдэж байгаа боловч баруун гарын дүрмийн дагуу одоогийн гогцоо нэмдэгхавсаргасан талбар Б, тиймээс энэ замын EMF нь эхний замтай яг ижил утгатай байх болно. Аливаа холимог буцах зам нь emf утгын хувьд ижил үр дүнг гаргадаг тул таны аль замыг сонгох нь тийм ч чухал биш юм.

Урсгалын өөрчлөлтийн шууд тооцоо

Цагаан будаа. 5. Зургийн хялбаршуулсан хувилбар. 4. Гогцоо нь хурдтайгаар гулсдаг vхөдөлгөөнгүй жигд талбайд Б.

Дээр дурдсанчлан EMF-ийг тооцоолох хаалттай замыг ашиглах нь замын нарийвчилсан геометрээс хамаарна. Үүний эсрэгээр Лоренцын хуулийг ашиглах нь ийм хязгаарлалтад хамаарахгүй. Дараах хэлэлцүүлэг нь замын эквивалентийн талаар илүү сайн ойлголт өгөх, урсгалын хуулийг ашиглахдаа сонгосон замын нарийн ширийн зүйлийг олж мэдэхээс зайлсхийх зорилготой юм.

Цагаан будаа. 5-р зураг нь 4-р зурагны идеализаци бөгөөд энэ нь цилиндрийн хавтгай дээрх төсөөллийг харуулж байна. Холбогдсон замын дагуух ижил дүн шинжилгээ нь хүчинтэй боловч зарим хялбаршуулсан байна. Цаг хугацаанаас хамааралгүй хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь урсгалын өөрчлөлтийн хурдад нөлөөлж чадахгүй. Жишээлбэл, хэзээ тогтмол хурдГогцоо гулсах үед давталтаар дамжин өнгөрөх гүйдэл нь цаг хугацаанаас хамаардаггүй. EMF-ийг тооцоолохдоо сонгосон хаалттай гогцооны нарийн ширийн зүйлийг авч үзэхийн оронд та талбайн бүсэд анхаарлаа хандуулж болно. Б, хөдөлж буй гогцоонд шүүрсэн. Уг санал нь урсгалыг гинжээр дамжин өнгөрөх хурдыг олоход чиглэгддэг. Энэхүү үзэл баримтлал нь урсгалын өөрчлөлтийн хурдыг шууд тооцоолох боломжийг олгодог бөгөөд хэлхээний дагуух өөр өөр замуудын цаг хугацаанаас хамааралтай нарийн ширийн зүйлийн талаар бодох шаардлагагүй болно. Яг л Лоренцын хуулийг хэрэглэх үед гулсах гогцоотой холбоотой, гэхдээ давталтыг давах байдлаараа ялгаатай хоёр зам нь ижил өөрчлөлтийн хурдтай урсгалыг үүсгэдэг нь тодорхой болно.

Зураг дээр. Нэгж хугацаанд 5 шүүрдэх талбай тэнцүү байна дА/дт = vℓ, сонгосон хаалттай замын нарийн ширийнийг үл харгалзан Фарадейгийн индукцийн хуулийн дагуу emf нь дараахтай тэнцүү байна.

Бие даасан emf-ийн энэ зам нь хэрэв гулсах гогцоо нь хатуу дамжуулагч хавтан эсвэл бүр нарийн төвөгтэй муруй гадаргуугаар солигдвол шинжилгээ нь ижил байх болно гэдгийг харуулж байна: хэлхээний хөдөлж буй хэсгүүдийн шүүрдэх талбайн урсгалыг олоорой. Үүний нэгэн адил, хэрэв генераторын хүрд дэх гулсах гогцоо Зураг дээр. 4-ийг хатуу дамжуулагч цилиндрээр сольсон бол шүүрсэн талбайн тооцоог энгийн гогцоотой яг ижил аргаар хийдэг. Өөрөөр хэлбэл, Фарадейгийн хуулийн дагуу тооцоолсон EMF нь хатуу дамжуулагч ханатай цилиндртэй, эсвэл хэрэв хүсвэл үрж жижиглэсэн бяслагаар хийсэн ханатай цилиндртэй яг ижил байх болно. Гэхдээ энэ emf-ийн үр дүнд урсах гүйдэл нь яг ижил биш байх болно гэдгийг анхаарна уу, учир нь гүйдэл нь хэлхээний эсэргүүцэлээс хамаарна.

Фарадей - Максвелл тэгшитгэл

Хувьсах соронзон орон нь Фарадей-Максвелийн тэгшитгэлээр тодорхойлсон цахилгаан орон үүсгэдэг.

Энэ тэгшитгэл нь байна орчин үеийн системМаксвеллийн тэгшитгэлийг ихэвчлэн Фарадейгийн хууль гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ нь цаг хугацааны хувьд зөвхөн хэсэгчилсэн деривативыг агуулдаг тул цэнэг нь цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг соронзон орон дээр амарч байх үед ашиглах нь хязгаарлагддаг. Цэнэглэгдсэн бөөм нь соронзон орон дотор хөдөлж байгаа тохиолдолд цахилгаан соронзон индукцийг тооцдоггүй.

Өөр хэлбэрээр Фарадейгийн хуулийг дараах байдлаар бичиж болно салшгүй хэлбэрКелвин-Стоксын теорем:

Интеграцийг гүйцэтгэхийн тулд цаг хугацаанаас хамааралгүй гадаргуу шаардлагатай Σ (д хэлэлцсэн энэ хүрээндхэсэгчилсэн деривативын тайлбарын нэг хэсэг болгон). Зурагт үзүүлсэн шиг. 6:

Элементүүд d ℓ болон г Атодорхойгүй шинж тэмдэгтэй. Суулгахын тулд зөв шинж тэмдэг, Кельвин-Стоксын теоремын тухай өгүүлэлд дурдсанчлан баруун гарын дүрмийг ашигладаг. Учир нь хавтгай гадаргууΣ замын элементийн эерэг чиглэл гℓ муруй ∂Σ нь баруун гарын дүрмээр тодорхойлогддог бөгөөд үүний дагуу баруун гарын дөрвөн хуруу нь энэ чиглэлд чиглэнэ. эрхий хуруухэвийн чиглэлийг заана nгадаргуу руу Σ.

Интеграл дууссан ∂Σ дуудсан замын интегралэсвэл муруйн интеграл. Фарадей-Максвелийн тэгшитгэлийн баруун талын гадаргуугийн интеграл нь соронзон урсгалын Φ В-ийн тодорхой илэрхийлэл юм. Σ . -д зориулсан тэг биш замын интеграл гэдгийг анхаарна уу Эцахилгаан талбайн үйл ажиллагаанаас ялгаатай, хураамжаар бий болсон. Цэнэг үүсгэсэн Э-талбарыг скаляр талбайн градиент хэлбэрээр илэрхийлж болох бөгөөд энэ нь Пуассоны тэгшитгэлийн шийдэл бөгөөд тэг замын интегралтай.

Интеграл тэгшитгэл нь хүчинтэй ямар чарга замууд ∂Σ орон зай болон ямар ч гадаргуу дээр Σ , түүний хувьд энэ зам нь хил юм.

Цагаан будаа. 7. Вектор элементийн шүүрдэх талбай гℓ муруй ∂Σ цаг хугацаанд dtхурдтай хөдөлж байх үед v.

мөн (Гауссын цуврал), (загалмайн бүтээгдэхүүн) ба (Келвин - Стокс теорем) -ийг харгалзан үзэхэд соронзон урсгалын нийт деривативыг илэрхийлж болно.

Фарадей-Максвелийн тэгшитгэлийн хоёр талд нэг гишүүн нэмж, дээрх тэгшитгэлийг оруулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

Энэ нь Фарадейгийн хууль юм. Тиймээс Фарадейгийн хууль ба Фарадей-Максвелийн тэгшитгэл нь физикийн хувьд тэнцүү байна.

Цагаан будаа. 7-д тэгшитгэлийн зүүн талд байрлах соронзон хүчний нөлөөллийн тайлбарыг харуулав. Талбайг сегментээр нь шүүрсэн гℓ муруй ∂Σ цаг хугацаанд dtхурдтай хөдөлж байх үед v, тэнцүү байна:

тэгэхээр гадаргуугийн хэсгээр дамжих соронзон урсгалын өөрчлөлт ΔΦ B хязгаарлагдмал ∂Σ цаг хугацаанд dt, тэнцүү байна:

Хэрэв бид эдгээр ΔΦ B -бүх сегментийн гогцооны эргэн тойронд оруулсан хувь нэмрийг нэмбэл гℓ , бид соронзон хүчний Фарадейгийн хуульд оруулсан нийт хувь нэмрийг авна. Өөрөөр хэлбэл, энэ нэр томъёо нь холбоотой юм мотор EMF.

Жишээ 3: Ажиглагчийн харах өнцгийг хөдөлгөж байна

Зураг дээрх жишээ рүү буцах. 3, хөдөлгөөнт лавлагааны хүрээнд энэ нь илчлэгдсэн байна ойр холболтхооронд Э- Тэгээд Б-талбарууд, түүнчлэн хооронд моторТэгээд өдөөгдсөн EMF. Ажиглагч гогцоотой хөдөлж байгааг төсөөлөөд үз дээ. Ажиглагч Лоренцын хууль ба Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукцийн хуулийг хоёуланг нь ашиглан гогцоонд байгаа emf-ийг тооцоолно. Энэ ажиглагч гогцоотой хамт хөдөлж байгаа тул тэр давталтын ямар ч хөдөлгөөнийг харахгүй, өөрөөр хэлбэл тэг утгыг хардаггүй. v×B. Гэсэн хэдий ч талбайгаас хойш Бнэг цэгт өөрчлөгддөг x, хөдөлгөөнт ажиглагч цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг соронзон орныг хардаг, тухайлбал:

Хаана к - нэгж векторчиглэлд z.

Лоренцын хууль

Фарадей-Максвелийн тэгшитгэл нь хөдөлж буй ажиглагч цахилгаан талбарыг хардаг гэж хэлдэг Этэнхлэгийн чиглэлд y y, томъёогоор тодорхойлно:

Шийдэл Э y тогтмол хүртэл, энэ нь давталтын интегралд юу ч нэмдэггүй:

Зөвхөн цахилгаан талбайн бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг Лоренцын хуулийг ашиглан ажиглагч цаг хугацааны явцад гогцооны дагуух EMF-ийг тооцоолж чадна. ттомъёоны дагуу:

мөн бид массын төвийг хардаг суурин ажиглагчийн хувьд яг ижил үр дүн гарч байгааг харж байна xС дүнгээр нь хөдөлсөн x C+ v т. Гэсэн хэдий ч хөдөлж буй ажиглагч зөвхөн Лоренцын хуульд байдаг гэсэн сэтгэгдэлтэй үр дүнг хүлээн авсан цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсэг, харин хөдөлгөөнгүй ажиглагч үүнийг зөвхөн үйлчилдэг гэж бодсон соронзон бүрэлдэхүүн хэсэг.

Фарадейгийн индукцийн хууль

Фарадейгийн индукцийн хуулийг хэрэгжүүлэхийн тулд цэгтэй хөдөлж буй ажиглагчийг авч үзье x C. Тэр соронзон урсгалын өөрчлөлтийг хардаг боловч гогцоо нь түүнд хөдөлгөөнгүй мэт санагддаг: гогцооны төв xАжиглагч гогцоотой хамт хөдөлдөг тул C нь тогтмол байна. Дараа нь урсгал:

Гадаргуугийн хэвийн хэмжээ нь хэрэглэж буй талбайн эсрэг чиглэлтэй байдгаас үүдэн хасах тэмдэг үүснэ. Б. Фарадейгийн индукцийн хуулиас харахад emf нь дараахтай тэнцүү байна.

мөн бид ижил үр дүнг харж байна. Интегралчлалын хязгаар нь цаг хугацаанаас хамаардаггүй тул цаг хугацааны деривативыг интеграцид ашигладаг. Дахин хэлэхэд, цаг хугацааны деривативыг дериватив болгон хувиргах xнарийн төвөгтэй функцуудыг ялгах аргуудыг ашигладаг.

Хөдөлгөөнгүй ажиглагч нь EMF-ийг гэж үздэг мотор , хөдөлж буй ажиглагч үүнийг гэж бодож байхад өдөөгдсөн EMF.

Цахилгаан үүсгүүр

Цагаан будаа. 8. Фарадей диск дээр суурилсан цахилгаан үүсгүүр. Диск нь ω өнцгийн хурдтайгаар эргэдэг бол радиусын дагуу байрлах дамжуулагч нь статик соронзон орон дотор хөдөлдөг. Б. Лоренцын соронзон хүч v×Bдамжуулагчийн дагуу обуд руу чиглэсэн гүйдлийг үүсгэж, дараа нь доод сойз болон дискний тулгуур тэнхлэгээр дамжуулан хэлхээг дуусгана. Тиймээс, улмаас механик хөдөлгөөнгүйдэл үүсдэг.

Цахилгаан үүсгүүрийн үйл ажиллагааны үндэс нь хэлхээ ба соронзон орны харьцангуй хөдөлгөөний улмаас Фарадейгийн индукцийн хуулийн дагуу үүссэн EMF үүсэх үзэгдэл юм. Хэрэв байнгын соронз нь дамжуулагчтай харьцуулахад эсвэл эсрэгээр хөдөлдөг бол дамжуулагч нь соронзонтой харьцуулахад хөдөлдөг бол цахилгаан хөдөлгөгч хүч үүсдэг. Хэрэв дамжуулагчийг цахилгаан ачаалалд холбосон бол гүйдэл түүгээр дамжин урсах тул хөдөлгөөний механик энерги нь цахилгаан энерги болж хувирна. Жишээлбэл, диск үүсгэгчЗурагт үзүүлсэнтэй ижил зарчмаар бүтээгдсэн. 4. Энэ санааны өөр нэг хэрэгжүүлэлт бол Зураг дээр хялбаршуулсан хэлбэрээр үзүүлсэн Фарадей диск юм. 8. Зураг дээрх шинжилгээг анхаарна уу. 5, ба шууд програмЛоренцын хүчний хууль үүнийг харуулж байна хатуудамжуулагч диск нь ижил аргаар ажилладаг.

Фарадей дискний жишээн дээр диск нь дискэнд перпендикуляр жигд соронзон орон дотор эргэлдэж, Лоренцын хүчнээс болж радиаль гарт гүйдэл үүсдэг. Энэ гүйдлийг хянахын тулд зайлшгүй шаардлагатай гэдгийг ойлгох нь сонирхолтой юм механик ажил. Үүсгэсэн гүйдэл нь дамжуулагч ирмэгээр урсах үед Амперын хуулийн дагуу энэ гүйдэл нь соронзон орон үүсгэдэг (8-р зурагт "Индукцлагдсан B" гэж тэмдэглэсэн). Ийнхүү обуд нь цахилгаан соронзон болж, дискний эргэлтийг эсэргүүцдэг (Ленцийн дүрмийн жишээ). Зургийн хамгийн алслагдсан хэсэгт урвуу гүйдэл нь эргэлдэх гарнаас ирмэгийн хамгийн захаар дамжин доод сойз руу урсдаг. Энэ урвуу гүйдлээр үүсгэгдсэн В талбар нь хэрэглэсэн талбайн эсрэг байрлаж, үүсгэдэг бууруулахэсрэгээрээ гинжин хэлхээний алс талыг урсан өнгөрнө нэмэгдүүлэхэргэлтээс үүсэх урсгал. Зургийн ойролцоох хэсэгт урвуу гүйдэл нь эргэдэг гараас ирмэгийн ойрын хажуугаар дамжин доод сойз руу урсдаг. Өдөөгдсөн талбай B нэмэгддэггинжин хэлхээний энэ тал дээр урсах, эсрэгээр бууруулахэргэлтээс үүсэх урсгал. Тиймээс хэлхээний хоёр тал нь эргэлтээс сэргийлдэг emf үүсгэдэг. Үүний эсрэг дискний хөдөлгөөнийг хадгалахад шаардагдах энерги реактив хүч, үүсгэсэнтэй яг тэнцүү байна цахилгаан эрчим хүч(үрэлтийн улмаас алдагдлыг нөхөх эрчим хүч, Жоулийн дулаан ялгаруулалт гэх мэт). Энэ зан үйл нь механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг бүх генераторуудад нийтлэг байдаг.

Хэдийгээр Фарадейгийн хууль нь аливаа хүний ​​ажлыг дүрсэлсэн байдаг цахилгаан үүсгүүрүүд, дэлгэрэнгүй механизм дахь өөр өөр тохиолдолялгаатай байж болно. Соронз нь хөдөлгөөнгүй дамжуулагчийг тойрон эргэлдэх үед өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь Максвелл-Фарадейгийн тэгшитгэлд дурдсанчлан цахилгаан орон үүсгэдэг бөгөөд энэ цахилгаан орон нь дамжуулагчаар цэнэглэгддэг. Энэ хэргийг гэж нэрлэдэг өдөөгдсөн EMF. Нөгөөтэйгүүр, соронзон хөдөлгөөнгүй, дамжуулагч эргэлдэж байх үед хөдөлж буй цэнэгүүд нь соронзон хүчинд (Лоренцын хуулиар тодорхойлсон) үйлчилдэг бөгөөд энэ соронзон хүч нь дамжуулагчаар дамжуулан цэнэгүүдийг түлхэж байдаг. Энэ хэргийг гэж нэрлэдэг мотор EMF.

Цахилгаан мотор

Цахилгаан үүсгүүрийг урвуугаар ажиллуулж, мотор болох боломжтой. Жишээлбэл, Фарадей дискийг авч үзье. Тогтмол гүйдэл тодорхой хүчдэлээс дамжуулагч радиаль гараар урсаж байна гэж бодъё. Дараа нь Лоренцын хүчний хуулийн дагуу энэ хөдөлж буй цэнэг нь соронзон орны хүчний нөлөөлөлд өртдөг Б, энэ нь дискийг чиглэлд эргүүлэх болно тодорхой дүрэмзүүн гар. Үрэлт, Жоулийн дулаан гэх мэт алдагдалд хүргэдэг нөлөө байхгүй тохиолдолд диск нь ийм хурдтай эргэлддэг. dΦB/dtгүйдлийг үүсгэсэн хүчдэлтэй тэнцүү байв.

Цахилгаан трансформатор

Фарадейгийн хуулиар урьдчилан таамагласан emf нь цахилгаан трансформаторыг ажиллуулах шалтгаан болдог. Утасны гогцоонд байгаа цахилгаан гүйдэл өөрчлөгдөхөд өөрчлөгдөж буй гүйдэл нь хувьсах соронзон орон үүсгэдэг. Соронзон орон дахь хоёр дахь утас нь соронзон орон дахь эдгээр өөрчлөлтийг түүнтэй холбоотой соронзон урсгалын өөрчлөлтийг мэдрэх болно. гΦB/ г т. Хоёр дахь гогцоонд үүссэн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг гэж нэрлэдэг өдөөгдсөн emfэсвэл Трансформаторын EMF . Хэрэв энэ гогцооны хоёр төгсгөл нь цахилгаан ачааллаар холбогдсон бол гүйдэл түүгээр урсах болно.

Цахилгаан соронзон урсгал хэмжигч

Фарадейгийн хуулийг цахилгаан дамжуулагч шингэн ба суспензийн урсгалыг хэмжихэд ашигладаг. Ийм төхөөрөмжийг соронзон урсгал хэмжигч гэж нэрлэдэг. Соронзон талбарт үүссэн индукцийн хүчдэл ℇ Бхурдтай хөдөлж буй дамжуулагч шингэний улмаас v-ийг дараах томъёогоор тодорхойлно.

Энд ℓ нь соронзон урсгал хэмжигч дэх электродуудын хоорондох зай.

Хөдөлгөөнт соронзон оронтой холбоотой аливаа металл объектын нэгэн адил статик соронзон оронтой холбоотой хөдөлж буй аливаа металл объектод индукцийн гүйдэл үүсдэг. Эдгээр эрчим хүчний урсгалихэвчлэн хүсээгүй, учир нь цахилгаан гүйдэл нь металлын давхаргад урсдаг бөгөөд энэ нь металыг халаадаг.

Эртний урсгал нь хэзээ үүсдэг хатуу массметалл нь соронзон орон дотор эргэлддэг, учир нь металлын гаднах хэсэг нь дотоодоосоо илүү их хүчний шугамыг огтолдог тул өдөөгдсөн цахилгаан хөдөлгөгч хүч жигд бус бөгөөд хамгийн их ба хамгийн бага потенциалтай цэгүүдийн хооронд гүйдэл үүсгэх хандлагатай байдаг. Эргэдэг урсгал нь зарцуулдаг мэдэгдэхүйц хэмжэээрчим хүч, ихэвчлэн температурын хортой өсөлтөд хүргэдэг.

Энэ жишээнд хуваахыг харуулах нийт таван ламинат эсвэл хавтанг харуулж байна. эргүүлэг урсгал. Практикт ялтсууд эсвэл цооролтуудын тоо нэг инч тутамд 40-66 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь алдагдлыг бууруулахад хүргэдэг. эргүүлэг урсгалойролцоогоор нэг хувь хүртэл. Хэдийгээр ялтсуудыг бие биенээсээ тусгаарлах замаар тусгаарлаж болох боловч хүчдэл нь маш бага тул ялтсууд дээр байгалийн зэв эсвэл исэл бүрэх нь ялтсуудаар дамжин өнгөрөх урсгалаас урьдчилан сэргийлэхэд хангалттай.

Энэ зураг дээр эргэлдэгч арматур дахь индукторын цул зэс баар нь соронзны N туйлын үзүүр дор зүгээр л өнгөрч байна. Анхаарна уу жигд бус хуваарилалтсаваагаар дамжин өнгөрөх хүчний шугамууд. Соронзон орон нь илүү төвлөрсөн тул зэс бариулын зүүн ирмэг дээр (a,b) илүү хүчтэй байдаг бол баруун ирмэг дээр (c,d) сул байдаг. Савааны хоёр ирмэг ижил хурдтай хөдөлдөг тул саваагаар дамжин өнгөрөх талбайн хүч чадлын энэ ялгаа нь зэс бариул дотор одоогийн эргүүлэг үүсгэх болно.