Ligji i ndryshimit të fushës magnetike.

ligji kryesor

inxhinieri elektrike - ligji i Ohm-it Ligji Joule-Lenz Në formulim verbal tingëllon kështu - Fuqia e nxehtësisë që çlirohet për njësi vëllimi të një mediumi gjatë rrjedhës rrymë elektrike

, është proporcionale me produktin e densitetit të rrymës elektrike dhe vlerës fushë elektrike Ku σ w

- fuqia e gjenerimit të nxehtësisë për njësi vëllimi, - dendësia e rrymës elektrike, - forca e fushës elektrike, - përçueshmëria e mediumit. Ligji mund të formulohet edhe në

formë integrale

për rastin e rrjedhjes së rrymës në tela të hollë: Sasia e nxehtësisë së lëshuar për njësi të kohës në seksionin e qarkut në shqyrtim është proporcionale me produktin e katrorit të rrymës në këtë seksion dhe rezistencën e seksionit NË
formë matematikore ky ligj duket si ky: Ku dQ- sasia e nxehtësisë së çliruar gjatë një periudhe kohore dt, I- forca aktuale, R- rezistencë, P- sasia totale e nxehtësisë së çliruar gjatë periudhës kohore nga t1

te t2. Në rast

konstantet e forcës

rryma dhe rezistenca: Ligjet e Kirchhoff-it Ligjet e Kirchhoff-it (ose rregullat e Kirchhoff-it) janë marrëdhëniet që janë të kënaqura ndërmjet rrymave dhe tensioneve në seksionet e çdo qarku elektrik. Rregullat e Kirchhoff ju lejojnë të llogaritni çdo qark elektrik të rrymës direkte dhe kuazi-stacionare. Kanë kuptim të veçantë në inxhinierinë elektrike për shkak të shkathtësisë së saj, pasi është i përshtatshëm për zgjidhjen e çdo problemi elektrik. Zbatimi i rregullave të Kirchhoff-it në qark na lejon të marrim sistemin

ekuacionet lineare
në lidhje me rrymat, dhe në përputhje me rrethanat, gjeni vlerën e rrymave në të gjitha degët e qarkut.

Për të formuluar ligjet e Kirchhoff, nyjet dallohen në një qark elektrik - pikat e lidhjes së tre ose më shumë përçuesve dhe konturet - shtigjet e mbyllura të përçuesve. Në këtë rast, çdo përcjellës mund të përfshihet në disa qarqe. Në këtë rast, ligjet formulohen si më poshtë. Ligji i parë(ZTK, Ligji i Rrymave të Kirchhoff) thotë se

shuma algjebrike rrymat në çdo nyje të çdo qarku janë zero (vlerat e rrymave rrjedhëse merren me shenjën e kundërt): Me fjalë të tjera, sa më shumë rrymë derdhet në një nyje, aq më shumë rrjedh nga ajo. Ky ligj rrjedh nga ligji i ruajtjes së ngarkesës. Nëse zinxhiri përmban fq ekuacionet aktuale. Ky ligj mund të zbatohet edhe për dukuri të tjera fizike (për shembull, tubacionet e ujit), ku ekziston një ligj i ruajtjes së sasisë dhe rrjedhës së kësaj sasie.

Ligji i dytë(ZNK, Ligji i Stressit të Kirchhoff) thotë se shuma algjebrike e rënies së tensionit përgjatë çdo konture të mbyllur të qarkut është e barabartë me shumën algjebrike të emf-it që vepron përgjatë të njëjtit kontur. Nëse nuk ka EMF në qark, atëherë rënia totale e tensionit është zero:

Për tensione konstante:

për tensione alternative:

Me fjalë të tjera, kur kaloni rreth qarkut përgjatë qarkut, potenciali, duke ndryshuar, kthehet në vlerën e tij origjinale. Nëse një qark përmban degë, degët e të cilave përmbajnë burime rryme në sasi prej , atëherë ai përshkruhet me ekuacione të tensionit. Një rast i veçantë i rregullit të dytë për një qark të përbërë nga një qark është ligji i Ohm-it për këtë qark.
Ligjet e Kirchhoff janë të vlefshme për qarqet lineare dhe jolineare për çdo lloj ndryshimi të rrymave dhe tensioneve me kalimin e kohës.

Në këtë figurë, për secilin përcjellës, tregohet rryma që kalon nëpër të (shkronja "I") dhe tensioni midis nyjeve që lidh (shkronja "U")

Për shembull, për qarkun e paraqitur në figurë, në përputhje me ligjin e parë, plotësohen marrëdhëniet e mëposhtme:

Vini re se për secilën nyje duhet të zgjidhet drejtimi pozitiv, për shembull këtu, rrymat që rrjedhin në një nyje konsiderohen pozitive dhe rrymat që rrjedhin jashtë konsiderohen negative.
Në përputhje me ligjin e dytë, janë të vlefshme këto marrëdhënie:

Nëse drejtimi i rrymës përkon me drejtimin e anashkalimit të qarkut (i cili zgjidhet në mënyrë arbitrare), rënia e tensionit konsiderohet pozitive, përndryshe - negative.

Ligjet e Kirchhoff-it, të shkruara për nyjet dhe qarqet e një qarku, sigurojnë një sistem të plotë ekuacionesh lineare që mundësojnë gjetjen e të gjitha rrymave dhe tensioneve.

Ekziston një mendim sipas të cilit "Ligjet e Kirchhoff" duhet të quhen "Rregullat e Kirchhoff", sepse ato nuk pasqyrojnë entitetet themelore natyra (dhe nuk janë një përgjithësim i një sasie të madhe të dhënash eksperimentale), por mund të nxirren nga dispozita dhe supozime të tjera.

LIGJI I TOTALIVE TË RRYSHME

LIGJI I TOTALIVE TË RRYSHME një nga ligjet themelore fushë elektromagnetike. Vendos marrëdhënien midis forcës magnetike dhe sasisë së rrymës që kalon nëpër një sipërfaqe. Rryma totale kuptohet si shuma algjebrike e rrymave që depërtojnë në një sipërfaqe të kufizuar nga një lak i mbyllur.

Forca magnetizuese përgjatë një konture është e barabartë me rrymën totale që kalon nëpër sipërfaqen e kufizuar nga kjo kontur. NË rast i përgjithshëm Forca e fushës në pjesë të ndryshme të vijës magnetike mund të ketë kuptime të ndryshme, dhe atëherë forca magnetizuese do të jetë e barabartë me shumën e forcave magnetizuese të secilës linjë.

ligji kryesor

ligji kryesor - ligji fizik duke dhënë kuantifikimi veprim termik rrymë elektrike. Zbuluar në 1840 në mënyrë të pavarur nga James Joule dhe Emilius Lenz.

Në formulim verbal tingëllon kështu:

Fuqia e nxehtësisë e çliruar për njësi vëllimi të një mediumi gjatë rrjedhës së rrymës elektrike është në proporcion me produktin e densitetit të rrymës elektrike dhe vlerës së fushës elektrike

Matematikisht mund të shprehet në formën e mëposhtme:

Ku fushë elektrike- fuqia e çlirimit të nxehtësisë për njësi vëllimi, - dendësia e rrymës elektrike, - forca e fushës elektrike, σ - përçueshmëria e mediumit.

LIGJI I INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK, Ligji i Faradeit është një ligj që vendos marrëdhëniet midis dukurive magnetike dhe elektrike. EMF elektromagnetike induksioni në një qark është numerikisht i barabartë dhe në shenjë të kundërt me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik nëpër sipërfaqen e kufizuar nga ky qark. Madhësia e fushës EMF varet nga shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik.

LIGJET E FARADAY(emërtuar pas fizikanit anglez M. Faraday (1791-1867)) - ligjet bazë të elektrolizës.

Vendoset një marrëdhënie midis sasisë së elektricitetit që kalon përmes një solucioni elektrik përçues (elektrolit) dhe sasisë së substancës së lëshuar në elektroda.

Kur kalon nëpër një elektrolit DC I brenda një sekonde q = Ajo, m = kit.

Ligji i dytë i Faradeit: ekuivalentet elektrokimike të elementeve janë drejtpërdrejt proporcionale me ekuivalentët e tyre kimikë.

Rregulli i Gimletit

Rregulli i Gimlet(gjithashtu rregull dora e djathtë) - një rregull mnemonik për përcaktimin e drejtimit të vektorit të shpejtësisë këndore, i cili karakterizon shpejtësinë e rrotullimit të trupit, si dhe vektorin e induksionit magnetik B ose për të përcaktuar drejtimin e rrymës së induksionit.

Rregulli i dorës së djathtë

Rregulli i Gimletit: “Nëse drejtimi lëvizje përpara gjilpëra (vida) përkon me drejtimin e rrymës në përcjellës, pastaj drejtimi i rrotullimit të dorezës së gjilpërës përkon me drejtimin e vektorit të induksionit magnetik."

Përcakton drejtimin e rrymës së induktuar në një përcjellës që lëviz në një fushë magnetike

Rregulli i dorës së djathtë: "Nëse pëllëmba e dorës së djathtë është e pozicionuar në mënyrë që linjat e fushës magnetike të hyjnë në të, dhe të përkulet gishtin e madh ndiqni lëvizjen e përcjellësit, pastaj katër gishta të shtrirë do të tregojnë drejtimin e rrymës së induksionit.

Për solenoidështë formuluar si më poshtë: "Nëse e lidhni solenoidin me pëllëmbën e dorës së djathtë në mënyrë që katër gishta të drejtohen përgjatë rrymës në kthesat, atëherë gishti i madh i zgjatur do të tregojë drejtimin e vijave të fushës magnetike brenda solenoidit."

Rregulli i dorës së majtë

Rregulli i dorës së majtë

Nëse ngarkesa është në lëvizje dhe magneti është në qetësi, atëherë rregulli i dorës së majtë zbatohet për të përcaktuar forcën: "Nëse dorën e majtë pozicionuar në mënyrë që linjat e fushës magnetike të hyjnë në pëllëmbën pingul me të dhe katër gishta të drejtohen përgjatë rrymës (përgjatë lëvizjes së një grimce të ngarkuar pozitivisht ose kundër lëvizjes së një grimce të ngarkuar negativisht), atëherë gishti i madh i vendosur në 90° do të tregoni drejtimin fuqi vepruese Lorentz ose Ampere”.

Nëse ka një qark të mbyllur përcjellës në një fushë magnetike që nuk përmban burime të rrymës, atëherë kur fusha magnetike ndryshon, një rrymë elektrike shfaqet në qark. Ky fenomen quhet induksion elektromagnetik. Shfaqja e një rryme tregon shfaqjen e një fushe elektrike në qark, e cila mund të sigurojë lëvizje të mbyllur ngarkesat elektrike ose, me fjalë të tjera, për shfaqjen e EMF. Fusha elektrike që lind kur ndryshon fusha magnetike dhe puna e së cilës kur lëviz ngarkesat përgjatë një qarku të mbyllur nuk është zero, ka vija të mbyllura të forcës dhe quhet fushë vorbull.

Për përshkrim sasior induksioni elektromagnetik prezantohet koncepti i fluksit magnetik (ose fluksi i vektorit të induksionit magnetik) përmes një laku të mbyllur. Për një qark të sheshtë të vendosur në një fushë magnetike uniforme (dhe vetëm situata të tilla mund të hasin nxënësit e shkollës në një të vetme provimin e shtetit), fluksi magnetik përcaktuar si

ku është induksioni i fushës, është sipërfaqja e konturit, është këndi ndërmjet vektorit të induksionit dhe normales (pingulës) me rrafshin e konturit (shih figurën; pingulja me rrafshin e konturit tregohet me një vijë me pika). Njësia e fluksit magnetik në sistemit ndërkombëtar Njësia e matjes SI është Weber (Wb), e cila përcaktohet si fluksi magnetik përmes një konture të një zone prej 1 m 2 të një fushe magnetike uniforme me një induksion prej 1 T, pingul me rrafshin kontur.

Madhësia emf i induktuar, e cila ndodh në një qark kur fluksi magnetik ndryshon nëpër këtë qark, është i barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik

Këtu është ndryshimi i fluksit magnetik nëpër qark gjatë një intervali të shkurtër kohor. Pronë e rëndësishme ligji i induksionit elektromagnetik (23.2) është universaliteti i tij në lidhje me arsyet e ndryshimeve në fluksin magnetik: fluksi magnetik përmes qarkut mund të ndryshojë për shkak të një ndryshimi në induksionin e fushës magnetike, një ndryshim në zonën e qarkut ose një ndryshim në këndin midis vektorit të induksionit dhe normales, që ndodh kur qarku rrotullohet në fushë. Në të gjitha këto raste, sipas ligjit (23.2), një EMF e induktuar do të lindë në qark dhe rryma e induktuar.

Shenja minus në formulën (23.2) është "përgjegjëse" për drejtimin e rrymës që rezulton nga induksioni elektromagnetik (rregulli i Lenz-it). Sidoqoftë, nuk është aq e lehtë të kuptohet në gjuhën e ligjit (23.2) në cilin drejtim të rrymës së induksionit do të çojë kjo shenjë me një ndryshim të veçantë në fluksin magnetik përmes qarkut. Por është mjaft e lehtë të kujtosh rezultatin: rryma e induktuar do të drejtohet në atë mënyrë që fusha magnetike që krijon do të "priret" të kompensojë ndryshimin në fushën magnetike të jashtme që gjeneroi këtë rrymë. Për shembull, kur fluksi i një fushe magnetike të jashtme përmes një qarku rritet, në të do të shfaqet një rrymë e induktuar, fusha magnetike e së cilës do të drejtohet e kundërta me fushën magnetike të jashtme në mënyrë që të zvogëlojë fushën e jashtme dhe në këtë mënyrë të ruajë origjinalin. vlera e fushës magnetike. Kur fluksi i fushës nëpër qark zvogëlohet, fusha e rrymës së induktuar do të drejtohet në të njëjtën mënyrë si fusha magnetike e jashtme.

Nëse rryma në një qark me rrymë ndryshon për ndonjë arsye, atëherë ndryshon edhe fluksi magnetik përmes qarkut të fushës magnetike që krijohet nga vetë kjo rrymë. Pastaj, sipas ligjit (23.2), një EMF i induktuar duhet të shfaqet në qark. Dukuria e shfaqjes së emf të induktuar në disa qark elektrik si rezultat i ndryshimit të rrymës në vetë këtë qark quhet vetëinduksion. Për të gjetur Emf i vetë-induktuar në disa qark elektrik është e nevojshme të llogaritet fluksi i fushës magnetike të krijuar nga ky qark përmes vetvetes. Kjo llogaritje është problem kompleks për shkak të johomogjenitetit të fushës magnetike. Megjithatë, një veti e kësaj rrjedhe është e qartë. Meqenëse fusha magnetike e krijuar nga rryma në qark është proporcionale me madhësinë e rrymës, fluksi magnetik i fushës së vet përmes qarkut është proporcional me rrymën në këtë qark.

ku është forca e rrymës në qark, është koeficienti i proporcionalitetit, i cili karakterizon "gjeometrinë" e qarkut, por nuk varet nga rryma në të dhe quhet induktiviteti i këtij qarku. Njësia SI e induktancës është Henry (H). 1 H përkufizohet si induktiviteti i një qarku të tillë, fluksi i induksionit të fushës së tij magnetike përmes së cilës është i barabartë me 1 Wb me një fuqi aktuale prej 1 A. Duke marrë parasysh përkufizimin e induktivitetit (23.3) nga ligji i elektromagnetikës induksion (23.2), marrim për EMF vetë-induksion

Për shkak të fenomenit të vetë-induksionit, rryma në çdo qark elektrik ka një "inerci" të caktuar dhe, për rrjedhojë, energji. Në të vërtetë, për të krijuar një rrymë në qark, është e nevojshme të punohet për të kapërcyer EMF-në e vetë-induksionit. Energjia e qarkut aktual është e barabartë me këtë punë. Është e nevojshme të mbani mend formulën për energjinë e një qarku aktual

ku është induktiviteti i qarkut, është forca e rrymës në të.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik përdoret gjerësisht në teknologji. Ai bazohet në krijimin e rrymës elektrike në gjeneratorë elektrikë dhe termocentralet. Falë ligjit të induksionit elektromagnetik, ndodh një transformim dridhjet mekanike në mikrofona elektrike. Bazuar në ligjin e induksionit elektromagnetik, ai funksionon, në veçanti, qark elektrik, e cila quhet qark oscilues(shih kapitullin vijues), dhe që është baza e çdo pajisjeje radiotransmetuese ose marrëse.

Tani le të shqyrtojmë detyrat.

Nga ato të listuara në problema 23.1.1 fenomene, ekziston vetëm një pasojë e ligjit të induksionit elektromagnetik - shfaqja e rrymës në unazë kur kalon nëpër të magnet i përhershëm(përgjigje 3 ). Gjithçka tjetër është rezultat ndërveprimi magnetik rrymat

Siç u tha në hyrje të këtij kapitulli, fenomeni i induksionit elektromagnetik qëndron në themel të funksionimit të një gjeneratori të rrymës alternative ( problema 23.1.2), d.m.th. pajisje që krijon AC, frekuenca e dhënë (përgjigje 2 ).

Induksioni i fushës magnetike të krijuar nga një magnet i përhershëm zvogëlohet me rritjen e distancës me të. Prandaj, kur magneti i afrohet unazës ( problema 23.1.3) fluksi i fushës magnetike të magnetit përmes unazës ndryshon dhe një rrymë e induktuar shfaqet në unazë. Natyrisht, kjo do të ndodhë kur magneti i afrohet unazës, si në veri ashtu edhe poli jugor. Por drejtimi i rrymës së induksionit në këto raste do të jetë i ndryshëm. Kjo për faktin se kur një magnet i afrohet unazës me pole të ndryshme, fusha në rrafshin e unazës në një rast do të drejtohet e kundërta me fushën në tjetrën. Prandaj, për të kompensuar këto ndryshime fushë e jashtme fusha magnetike e rrymës së induksionit duhet të drejtohet ndryshe në këto raste. Prandaj, drejtimet e rrymave të induksionit në unazë do të jenë të kundërta (përgjigje 4 ).

Që emf i induktuar të ndodhë në unazë, është e nevojshme që fluksi magnetik përmes unazës të ndryshojë. Dhe meqenëse induksioni magnetik i fushës së një magneti varet nga distanca në të, atëherë në konsideruar problema 23.1.4 Në këtë rast, rrjedha nëpër unazë do të ndryshojë dhe një rrymë e induktuar do të lindë në unazë (përgjigje 1 ).

Kur rrotulloni kornizën 1 ( problema 23.1.5) këndi midis vijave të induksionit magnetik (dhe, rrjedhimisht, vektorit të induksionit) dhe rrafshit të kornizës në çdo kohë e barabartë me zero. Rrjedhimisht, fluksi magnetik përmes kornizës 1 nuk ndryshon (shih formulën (23.1)), dhe rryma e induktuar nuk lind në të. Në kornizën 2, do të lindë një rrymë induksioni: në pozicionin e treguar në figurë, fluksi magnetik përmes tij është i barabartë me zero kur korniza kthehet një çerek kthese, do të jetë e barabartë me , ku është induksioni dhe është zona; të kornizës. Pas një kthese tjetër çerek, fluksi do të jetë përsëri zero, etj. Prandaj, fluksi i induksionit magnetik përmes kornizës 2 ndryshon gjatë rrotullimit të tij, prandaj, në të shfaqet një rrymë e induktuar (përgjigje 2 ).

NË problema 23.1.6 Rryma e induktuar ndodh vetëm në rastin 2 (përgjigje 2 ). Në të vërtetë, në rastin 1, korniza, kur lëviz, mbetet në të njëjtën distancë nga përcjellësi dhe, për rrjedhojë, fusha magnetike e krijuar nga ky përcjellës në rrafshin e kornizës nuk ndryshon. Kur korniza largohet nga përcjellësi, induksioni magnetik i fushës së përcjellësit në zonën e kornizës ndryshon, fluksi magnetik përmes kornizës ndryshon dhe shfaqet një rrymë e induktuar.

Ligji i induksionit elektromagnetik thotë se një rrymë e induktuar do të rrjedhë në një unazë në momentet kur fluksi magnetik përmes unazës ndryshon. Prandaj, ndërsa magneti është në qetësi pranë unazës ( problema 23.1.7) asnjë rrymë e induktuar nuk do të rrjedhë në unazë. Prandaj, përgjigja e saktë në këtë problem është 2 .

Sipas ligjit të induksionit elektromagnetik (23.2), emf i induktuar në kornizë përcaktohet nga shkalla e ndryshimit të fluksit magnetik përmes tij. Dhe që nga kushti problemet 23.1.8 induksioni i fushës magnetike në zonën e kornizës ndryshon në mënyrë uniforme, shkalla e ndryshimit të saj është konstante, vlera e emf-së së induktuar nuk ndryshon gjatë eksperimentit (përgjigje 3 ).

për rastin e rrjedhjes së rrymës në tela të hollë: problema 23.1.9 Emf i induktuar që ndodh në kornizë në rastin e dytë është katër herë më i madh se emf i induktuar që ndodh në rastin e parë (përgjigje 4 ). Kjo është për shkak të një rritje të katërfishtë të zonës së kornizës dhe, në përputhje me rrethanat, fluksit magnetik përmes tij në rastin e dytë.

për rastin e rrjedhjes së rrymës në tela të hollë: detyra 23.1.10 në rastin e dytë, shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik dyfishohet (induksioni i fushës ndryshon me të njëjtën sasi, por në gjysmën e kohës). Prandaj, emf i induksionit elektromagnetik që ndodh në kornizë në rastin e dytë është dy herë më i madh se në të parën (përgjigje 1 ).

Kur rryma në një përcjellës të mbyllur dyfishohet ( problema 23.2.1), madhësia e induksionit të fushës magnetike do të dyfishohet në çdo pikë të hapësirës pa ndryshuar drejtimin. Prandaj, fluksi magnetik nëpër çdo zonë të vogël dhe, në përputhje me rrethanat, i gjithë përcjellësi do të ndryshojë saktësisht dy herë (përgjigja 1 ). Por raporti i fluksit magnetik përmes një përcjellësi me rrymën në këtë përcjellës, i cili përfaqëson induktivitetin e përcjellësit , nuk do të ndryshojë ( problema 23.2.2- përgjigje 3 ).

Duke përdorur formulën (23.3) gjejmë në problema 32.2.3 Gn (përgjigje 4 ).

Marrëdhënia midis njësive të fluksit magnetik, induksionit magnetik dhe induktivitetit ( problema 23.2.4) rrjedh nga përkufizimi i induktivitetit (23.3): një njësi e fluksit magnetik (Wb) është e barabartë me produktin e një njësie të rrymës (A) nga një njësi induktiviteti (H) - përgjigje 3 .

Sipas formulës (23.5), me një rritje të dyfishtë të induktivitetit të spirales dhe një ulje të dyfishtë të rrymës në të ( problema 23.2.5) energjia e fushës magnetike të spirales do të ulet me 2 herë (përgjigja 2 ).

Kur korniza rrotullohet në një fushë magnetike uniforme, fluksi magnetik përmes kornizës ndryshon për shkak të një ndryshimi në këndin midis pingulës me rrafshin e kornizës dhe vektorit të induksionit të fushës magnetike. Dhe meqenëse si në rastin e parë ashtu edhe në rastin e dytë në problema 23.2.6 ky kënd ndryshon sipas të njëjtit ligj (sipas kushtit, frekuenca e rrotullimit të kornizave është e njëjtë), atëherë emf i induktuar ndryshon sipas të njëjtit ligj, dhe, për rrjedhojë, raporti i vlerave të amplitudës së emf i induktuar brenda kornizës është i barabartë me unitetin (përgjigje 2 ).

Fusha magnetike e krijuar nga një përcjellës me rrymë në zonën e kornizës ( problema 23.2.7), drejtuar "nga ne" (shih zgjidhjet e problemeve në Kapitullin 22). Madhësia e induksionit të fushës së telit në zonën e kornizës do të ulet ndërsa largohet nga teli. Prandaj, rryma e induktuar në kornizë duhet të krijojë një fushë magnetike të drejtuar brenda kornizës "larg nesh". Duke përdorur tani rregullin gimlet për të gjetur drejtimin e induksionit magnetik, arrijmë në përfundimin se rryma e induktuar në kornizë do të drejtohet në drejtim të akrepave të orës (përgjigje 1 ).

Ndërsa rryma në tela rritet, fusha magnetike që krijon do të rritet dhe një rrymë e induktuar do të shfaqet në kornizë ( problema 23.2.8). Si rezultat, do të ketë një ndërveprim midis rrymës së induksionit në kornizë dhe rrymës në përcjellës. Për të gjetur drejtimin e këtij ndërveprimi (tërheqje ose zmbrapsje), mund të gjeni drejtimin e rrymës së induksionit, dhe më pas, duke përdorur formulën Ampere, forcën e ndërveprimit midis kornizës dhe telit. Por ju mund ta bëni atë ndryshe, duke përdorur rregullin e Lenz-it. Të gjitha dukuritë induktive duhet të kenë një drejtim të tillë që të kompensojnë shkakun që i shkakton. Dhe meqenëse arsyeja është një rritje e rrymës në kornizë, forca e ndërveprimit midis rrymës së induksionit dhe telit duhet të priret të zvogëlojë fluksin magnetik të fushës së telit përmes kornizës. Dhe meqenëse induksioni magnetik i fushës së telit zvogëlohet me rritjen e distancës me të, kjo forcë do ta largojë kornizën nga teli (përgjigja 2 ). Nëse rryma në tel zvogëlohej, korniza do të tërhiqej nga tela.

Problemi 23.2.9 lidhur edhe me drejtimin e dukurive të induksionit dhe rregullin e Lenz-it. Kur një magnet i afrohet një unaze përçuese, një rrymë e induktuar do të lindë në të dhe drejtimi i saj do të jetë i tillë që të kompensojë shkakun që e shkakton atë. Dhe meqenëse kjo arsye është afrimi i magnetit, unaza do të zmbrapset prej saj (përgjigje 2 ). Nëse magneti largohet nga unaza, atëherë për të njëjtat arsye do të lindte një tërheqje e unazës ndaj magnetit.

Problemi 23.2.10është problemi i vetëm llogaritës në këtë kapitull. Për të gjetur emf-në e induktuar, duhet të gjeni ndryshimin e fluksit magnetik përmes qarkut . Mund të bëhet kështu. Lëreni në një moment kohor kërcyesin të jetë në pozicionin e treguar në figurë dhe le të kalojë një interval i shkurtër kohor. Gjatë këtij intervali kohor, kërcyesi do të lëvizë me një sasi. Kjo do të çojë në një rritje të zonës së konturit nga shuma . Prandaj, ndryshimi në fluksin magnetik përmes qarkut do të jetë i barabartë me , dhe madhësia e emf-së së induktuar (përgjigje 4 ).

Përmbajtja:

Nëse merrni një sistem përcjellës të mbyllur dhe krijoni kushte në të që fluksi magnetik të ndryshojë në një fushë magnetike, atëherë si rezultat i këtyre lëvizjeve do të shfaqet një rrymë elektrike. Kjo rrethanë përshkruan ligjin e induksionit elektromagnetik të Faradeit, një shkencëtar anglez, i cili, gjatë eksperimenteve, arriti shndërrimin e energjisë magnetike në energji elektrike. Quhej induktiv, sepse deri në atë kohë mund të krijohej vetëm me mjete.

Historia e zbulimit

Fenomeni i induksionit elektromagnetik u zbulua nga dy shkencëtarë njëherësh. Ishin Michael Faraday dhe Joseph Henry ata që e bënë zbulimin e tyre në 1831. Publikimi i rezultateve të eksperimenteve të tij nga Faraday është bërë para kolegut të tij, kështu që induksioni është i lidhur me këtë shkencëtar. Ky koncept u përfshi më vonë në sistemin GHS.

Për të demonstruar fenomenin, u përdor një torus hekuri, që të kujton konfigurimin e një transformatori modern. Anët e tij të kundërta ishin mbështjellë me dy përcjellës për të përdorur vetitë elektromagnetike.

Një rrymë u lidh në një nga telat, duke shkaktuar një lloj valë elektrike kur kalonte nëpër torus dhe disa mbingarkesë elektrike me anën e kundërt. Prania e rrymës u zbulua nga një galvanometër. Pikërisht e njëjta rritje e energjisë elektrike është vërejtur në momentin e shkëputjes së telit.

Gradualisht, u zbuluan forma të tjera të shfaqjes së induksionit elektromagnetik. Një dukuri afatshkurtër e rrymës u vu re gjatë gjenerimit të saj në një disk bakri që rrotullohej pranë një magneti. Një tel elektrik rrëshqitës u instalua në vetë disk.

Ideja më e madhe se çfarë është induktiviteti u dha nga një eksperiment me dy mbështjellje. Njëri prej tyre, me përmasa më të vogla, lidhet me një bateri të lëngshme që ndodhet në figurën me anën e djathtë. Kështu, një rrymë elektrike fillon të rrjedhë nëpër këtë spirale, nën ndikimin e së cilës lind një fushë magnetike.

Kur të dy bobinat janë në një pozicion të palëvizshëm në lidhje me njëra-tjetrën, nuk ndodhin fenomene. Kur një spirale e vogël fillon të lëvizë, domethënë të largohet ose të hyjë në një spirale të madhe, ndodh një ndryshim në fluksin magnetik. Si rezultat, një forcë elektromotore shfaqet në një spirale të madhe.

Zbulimi i Faradeit u rafinua më tej nga një shkencëtar tjetër - Maxwell, i cili e vërtetoi atë matematikisht, duke shfaqur këtë fenomen fizik ekuacionet diferenciale. Një fizikan tjetër arriti të përcaktojë drejtimin e rrymës elektrike dhe EMF të marrë nën ndikimin e induksionit elektromagnetik.

Ligjet e induksionit elektromagnetik

Thelbi i induksionit elektromagnetik përcaktohet nga një lak i mbyllur me përçueshmëri elektrike, zona e së cilës lejon që një fluks magnetik i ndryshueshëm të kalojë përmes tij. Në këtë moment, nën ndikimin e fluksit magnetik, shfaqet një forcë elektromotore Ei dhe një rrymë elektrike fillon të rrjedhë në qark.

Ligji i Faradeit për induksionin elektromagnetik është se emf dhe shpejtësia janë drejtpërdrejt proporcionale. Kjo shpejtësi paraqet kohën gjatë së cilës fluksi magnetik pëson ndryshime.

Ky ligj shprehet me formulën Ei = - ∆Φ/∆t, në të cilën Ei është vlera e forcës elektromotore që lind në qark, dhe ∆Φ/∆t është shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik. Në këtë formulë, shenja minus nuk mbetet plotësisht e qartë, por ka edhe shpjegimin e vet. Në përputhje me rregullin e shkencëtarit rus Lenz, i cili studioi zbulimet e Faradeit, kjo shenjë pasqyron drejtimin e EMF që lind në qark. Domethënë, drejtimi i rrymës së induksionit ndodh në atë mënyrë që fluksi magnetik që krijon në zonën e kufizuar nga qarku parandalon ndryshimet e shkaktuara nga kjo rrymë.

Zbulimet e Faradeit u rafinuan më tej nga Maxwell, teoria e të cilit për fushën elektromagnetike mori drejtime të reja. Si rezultat, ligji i Faraday dhe Maxwell u shfaq, i shprehur në formulat e mëposhtme:

Edl = -∆Φ/∆t - shfaq forcën elektromotore.
Hdl = -∆N/∆t - shfaq forcën magnetomotore.

Në këto formula, E korrespondon me forcën e fushës elektrike në një zonë të caktuar dl, H është forca e fushës magnetike në të njëjtën zonë, N është fluksi elektrik i induksionit, t është periudha kohore.

Të dy ekuacionet janë simetrike, duke na lejuar të konkludojmë se fenomenet magnetike dhe elektrike janë të lidhura. ME pikë fizike Nga një këndvështrim, këto formula përcaktojnë sa vijon:

Ndryshimet në fushën elektrike shoqërohen gjithmonë me formimin e një fushe magnetike.
Ndryshimet në fushën magnetike ndodhin gjithmonë njëkohësisht me formimin e një fushe elektrike.

Një fluks magnetik në ndryshim që kalon përmes një konfigurimi të mbyllur të një qarku përçues rezulton në gjenerimin e një rryme elektrike në atë qark. Ky është formulimi bazë i ligjit të Faradeit. Nëse bëni një kornizë teli dhe e vendosni brenda një magneti rrotullues, energjia elektrike do të shfaqet në vetë kornizën.

Kjo do të jetë rryma e induktuar, në përputhje të plotë me teorinë dhe ligjin e Michael Faraday. Ndryshimet në fluksin magnetik që kalon nëpër qark mund të jenë arbitrare. Rrjedhimisht, formula ∆Φ/∆t nuk është vetëm lineare, por në kushte të caktuara mund të marrë çdo konfigurim. Nëse ndryshimet ndodhin në mënyrë lineare, atëherë emf i induksionit elektromagnetik që lind në qark do të jetë konstant. Intervali kohor t bëhet çfarëdo që dëshironi, dhe raporti ∆Φ/∆t nuk do të varet nga kohëzgjatja e tij.

Nëse marrin më shumë formë komplekse, atëherë emf i induktuar nuk do të jetë më konstant, por do të varet nga një periudhë e caktuar kohore. Në këtë rast, intervali kohor konsiderohet si një vlerë infiniteminale dhe atëherë raporti ΔΦ/Δt nga pikëpamja e matematikës do të bëhet derivat i fluksit magnetik në ndryshim.

Ekziston një opsion tjetër që interpreton ligjin e Faradeit për induksionin elektromagnetik. Formulimi i tij i shkurtër shpjegon se veprimi i një fushe magnetike alternative shkakton shfaqjen e një fushe elektrike vorbull. I njëjti ligj mund të interpretohet si një nga karakteristikat e fushës elektromagnetike: vektori i forcës së fushës mund të qarkullojë përgjatë cilitdo prej qarqeve me një shpejtësi. shpejtësi të barabartë ndryshimet në fluksin magnetik që kalon nëpër një ose një qark tjetër.

Në botën tonë të gjitha llojet forcat ekzistuese, me përjashtim të forcave gravitacionale, janë të përfaqësuara ndërveprimet elektromagnetike. Në Univers, pavarësisht nga shumëllojshmëria e mahnitshme e ndikimeve të trupave mbi njëri-tjetrin, në çdo substancë ose organizëm të gjallë ka gjithmonë një manifestim forcat elektromagnetike. Më poshtë do të përshkruajmë se si ndodhi zbulimi i induksionit elektromagnetik (EI).

Hapja EI

Rrotullimi i një gjilpëre magnetike pranë një përcjellësi që mbart rrymë në eksperimentet e Oersted fillimisht tregoi lidhjen midis elektrike dhe dukuritë magnetike. Natyrisht: Një rrymë elektrike "rrethohet" me një fushë magnetike.

Pra, a është e mundur të arrihet shfaqja e tij përmes një fushe magnetike? detyrë e ngjashme drejtuar nga Michael Faraday. Në 1821, ai vuri në dukje këtë pronë në ditarin e tij mbi shndërrimin e magnetizmit në.

Suksesi nuk i erdhi menjëherë shkencëtarit. Vetëm besim i thellë në unitet forcat natyrore dhe puna e palodhur e çoi atë dhjetë vjet më vonë në një zbulim të ri të madh.

Zgjidhja e problemit nuk iu dha Faraday dhe kolegëve të tjerë të tij për një kohë të gjatë, sepse ata u përpoqën të gjeneronin energji elektrike në një spirale të palëvizshme duke përdorur veprimin e një fushe magnetike konstante. Ndërkohë, më vonë u bë e qartë: numri i linjave të energjisë që shpojnë telat ndryshon dhe lind energjia elektrike.

Fenomeni EI

Procesi i shfaqjes së energjisë elektrike në një spirale si rezultat i një ndryshimi në fushën magnetike është karakteristikë e induksionit elektromagnetik dhe përcakton këtë koncept. Është krejt e natyrshme që varieteti që lind gjatë këtë proces, quhet induksion. Efekti do të vazhdojë nëse vetë spiralja lihet pa lëvizje, por magneti lëviz. Duke përdorur një spirale të dytë, mund të bëni pa një magnet krejtësisht.

Nëse kaloni energji elektrike përmes njërës prej mbështjelljeve, atëherë kur ato lëvizin reciprokisht në të dytën do të ketë një rrymë të induktuar. Mund të vendosni një spirale mbi një tjetër dhe të ndryshoni tensionin e njërës prej tyre duke mbyllur dhe hapur çelësin. Në këtë rast, fusha magnetike që depërton në spiralen, mbi të cilën vepron çelësi, ndryshon dhe kjo shkakton shfaqjen e një rryme induksioni në të dytën.

Ligji

Gjatë eksperimenteve, është e lehtë të zbulohet se numri i linjave të forcës që shpojnë spiralen rritet - gjilpëra e pajisjes së përdorur (galvanometri) zhvendoset në një drejtim dhe zvogëlohet në tjetrin. Një studim më i plotë tregon se forca e rrymës së induksionit është drejtpërdrejt proporcionale me shkallën e ndryshimit në numrin e linjave të energjisë. Ky është ligji bazë i induksionit elektromagnetik.

Ky ligj shprehet me formulën:

Zbatohet nëse gjatë një periudhe kohore t fluksi magnetik ndryshon me të njëjtën sasi, kur shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik Ф/t është konstante.

E rëndësishme! Për rrymat e induktuara vlen ligji i Ohm-it: I=/R, ku është emf i induktuar, i cili gjendet sipas ligjit EI.

Eksperimentet e jashtëzakonshme të kryera dikur nga fizikani i famshëm anglez dhe që u bënë baza e ligjit që ai zbuloi, sot çdo nxënës shkolle mund t'i bëjë pa shumë vështirësi. Për këto qëllime përdoren këto:

magnet,
dy bobina teli,
burimi i energjisë elektrike,
galvanometër.

Le të rregullojmë magnetin në mbajtëse dhe të sjellim spiralen me skajet e ngjitura në galvanometri.

Duke e kthyer, anuar dhe lëvizur lart e poshtë, ne ndryshojmë numrin e vijave të fushës magnetike që depërtojnë në kthesat e saj.

Regjistrat e galvanometrit shfaqja e energjisë elektrike me madhësinë dhe drejtimin që ndryshon vazhdimisht gjatë eksperimentit.

Një spirale dhe magnet që janë në qetësi në raport me njëri-tjetrin nuk do të krijojnë kushte për prodhimin e energjisë elektrike.

Ligje të tjera të Faradeit

Në bazë të hulumtimit të kryer, u formuan dy ligje të tjera me të njëjtin emër:

Thelbi i të parës është modeli i mëposhtëm: masë e substancës m, të ndara tensionit elektrik në elektrodë, është proporcionale me sasinë e elektricitetit Q që kalon nëpër elektrolit.
Përkufizimi i ligjit të dytë të Faradeit, ose varësia e ekuivalentit elektrokimik nga pesha atomike e një elementi dhe valenca e tij, formulohet si më poshtë: ekuivalenti elektrokimik i një lënde është në përpjesëtim me peshën e tij atomike, dhe gjithashtu në përpjesëtim të zhdrejtë me valencën.

Nga të gjitha specie ekzistuese induksioni rëndësi të madhe ka pamje e izoluar këtë fenomen– vetëinduksioni. Nëse marrim një spirale që ka numër i madh kthehet, atëherë kur qarku mbyllet, llamba nuk ndizet menjëherë.

Ky proces mund të zgjasë disa sekonda. Një fakt shumë befasues në shikim të parë. Për të kuptuar se çfarë po ndodh këtu, duhet të kuptoni se çfarë po ndodh momenti i mbylljes së qarkut. Një qark i mbyllur duket se "zgjon" një rrymë elektrike, e cila fillon lëvizjen e saj përgjatë kthesave të telit. Në të njëjtën kohë, një fushë magnetike në rritje krijohet menjëherë në hapësirën përreth saj.

Kthesat e spirales depërtohen nga një fushë elektromagnetike në ndryshim, e përqendruar nga bërthama. Rryma e induksionit e ngacmuar në kthesat e spirales kur rritet fusha magnetike (në momentin që qarku është i mbyllur) kundërvepron me atë kryesore. Arritja e menjëhershme e tij vlera maksimale në momentin që qarku mbyllet, është e pamundur të "rritet" gradualisht. Këtu është shpjegimi pse llamba nuk ndizet menjëherë. Kur qarku hapet, rryma kryesore rritet me induksion si rezultat i fenomenit të vetë-induksionit dhe llamba pulson me shkëlqim.

E rëndësishme! Thelbi i fenomenit, i quajtur vetë-induksion, karakterizohet nga varësia e ndryshimit që ngacmon rrymën e induktuar të fushës elektromagnetike nga ndryshimi i forcës së rrymës elektrike që rrjedh nëpër qark.

Drejtimi i rrymës së vetëinduksionit përcaktohet nga rregulli i Lenz-it. Vetë-induksioni është lehtësisht i krahasueshëm me inercinë në fushën e mekanikës, pasi të dy fenomenet kanë karakteristika të ngjashme. Dhe me të vërtetë, në si rezultat i inercisë nën ndikimin e forcës, trupi fiton një shpejtësi të caktuar gradualisht, dhe jo në çast. Jo menjëherë - nën ndikimin e vetë-induksionit - kur bateria lidhet me qarkun, shfaqet energjia elektrike. Duke vazhduar krahasimin me shpejtësinë, vërejmë se gjithashtu nuk është në gjendje të zhduket menjëherë.

Rryma vorbullore

Disponueshmëria rryma vorbullash në përçuesit masivë mund të shërbejë si një shembull tjetër i induksionit elektromagnetik.

Ekspertët e dinë se bërthamat e transformatorëve metalikë, gjeneratorët dhe armatimet e motorit elektrik nuk janë kurrë të forta. Gjatë prodhimit të tyre, një shtresë llak aplikohet në fletët individuale të holla nga të cilat ato përbëhen, duke izoluar njërën fletë nga tjetra.

Nuk është e vështirë të kuptosh cila forcë e detyron një person të krijojë një pajisje të tillë. Nën ndikimin e induksionit elektromagnetik në një fushë magnetike alternative, thelbi depërtohet nga linjat e forcës së fushës elektrike të vorbullës.

Le të imagjinojmë se bërthama është prej metali të fortë. Meqenëse është rezistenca elektrike i vogël, shfaqja e tensionit induktiv madhësi të madhe do të ishte plotësisht e kuptueshme. Bërthama do të nxehet përfundimisht dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë elektrike do të humbet pa dobi. Përveç kësaj, do të ishte e nevojshme të merren masa të veçanta për ftohjen. Dhe shtresat izoluese nuk lejojnë të arrijë vlera të mëdha.

Rrymat e induksionit të qenësishme në përcjellësit masivë quhen rryma vorbull për një arsye - linjat e tyre janë të mbyllura si linjat e energjisë fushat elektrike, ku ato lindin. Më shpesh rryma vorbullash përdoret në funksionimin e furrave metalurgjike me induksion për shkrirjen e metaleve. Duke ndërvepruar me fushën magnetike që i ka lindur, ato ndonjëherë bëhen shkak për fenomene interesante.

Le të marrim një elektromagnet të fuqishëm dhe vendosni, për shembull, një monedhë prej pesë kopeckësh midis shtyllave të saj të vendosura vertikalisht. Ndryshe nga sa pritej, nuk do të bjerë, por do të zbresë dalëngadalë. Do të duhen sekonda që ajo të udhëtojë disa centimetra.

Le të vendosim, për shembull, një monedhë me pesë kopekë midis shtyllave të vendosura vertikalisht elektromagnet i fuqishëm dhe le të shkojë.

Ndryshe nga sa pritej, nuk do të bjerë, por do të zbresë ngadalë. Do të duhen sekonda që ajo të udhëtojë disa centimetra. Lëvizja e një monedhe i ngjan lëvizjes së një trupi në një mjedis viskoz. Pse ndodh kjo?

Sipas rregullit të Lenz-it, drejtimet e rrymave vorbull që lindin kur një monedhë lëviz në një fushë magnetike jo uniforme janë të tilla që fusha magnetike e shtyn monedhën lart. Kjo veçori përdoret për të "qetësuar" gjilpërën në instrumentet matëse. Pllakë alumini e vendosur në mes polet magnetike, është ngjitur me shigjetën, dhe rrymat vorbull që dalin në të kontribuojnë në zbutjen e shpejtë të lëkundjeve.

Demonstrimi i fenomenit të induksionit elektromagnetik me bukuri të mahnitshme sugjeruar nga profesori i Universitetit të Moskës V.K. Arkadyev. Le të marrim një tas plumbi që ka veti superpërcjellëse dhe të përpiqemi të hedhim një magnet mbi të. Nuk do të bjerë, por do të duket se "rri pezull" mbi tas. Shpjegimi këtu është i thjeshtë: rezistenca elektrike zero e një superpërçuesi kontribuon në gjenerimin e sasive të mëdha të energjisë elektrike në të, e cila mund të vazhdojë për një kohë të gjatë dhe të "mbajë" një magnet mbi tas. Sipas rregullit të Lenz-it, drejtimi i fushës së tyre magnetike është i tillë që e zmbraps magnetin dhe e pengon atë të bjerë.

Ne studiojmë fizikën - ligjin e induksionit elektromagnetik

Formulimi i saktë i ligjit të Faradeit

konkluzioni

Forcat elektromagnetike janë forcat që lejojnë njerëzit të shohin bota rreth nesh dhe gjenden më shpesh se të tjerët në natyrë, për shembull, drita është gjithashtu një shembull dukuritë elektromagnetike. Është e pamundur të imagjinohet jeta e njerëzimit pa këtë fenomen.

Pasi u vërtetua se fusha magnetike krijohet nga rrymat elektrike, shkencëtarët u përpoqën të zgjidhnin problem i anasjelltë- duke përdorur një fushë magnetike për të krijuar një rrymë elektrike. Ky problem u zgjidh me sukses në 1831 nga M. Faraday, i cili zbuloi fenomenin e induksionit elektromagnetik. Thelbi i këtij fenomeni është se në një qark të mbyllur përcjellës, me çdo ndryshim në fluksin magnetik që depërton në këtë qark, lind një rrymë elektrike, e cila quhet induksion.. Një diagram i disa prej eksperimenteve të Faradeit është paraqitur në Fig. 3.12.

Kur pozicioni i magnetit të përhershëm ndryshoi në lidhje me spiralen e mbyllur ndaj galvanometrit, në këtë të fundit u ngrit një rrymë elektrike, dhe drejtimi i rrymës doli të ishte i ndryshëm - në varësi të drejtimit të lëvizjes së magnetit të përhershëm. Një rezultat i ngjashëm u arrit kur lëviz një spirale tjetër përmes së cilës kalonte një rrymë elektrike. Për më tepër, një rrymë u ngrit në spiralen e madhe edhe kur pozicioni i spirales më të vogël mbeti i pandryshuar, por kur rryma në të ndryshoi.

Bazuar në përvoja të ngjashme M. Faraday arriti në përfundimin se një rrymë elektrike lind gjithmonë në një spirale kur ndryshon fluksi magnetik i lidhur me këtë spirale. Madhësia e rrymës varet nga shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik. Tani ne formulojmë zbulimet e Faradeit në formë ligji i induksionit elektromagnetik: me çdo ndryshim në fluksin magnetik të lidhur me një lak të mbyllur përçues, në këtë lak shfaqet një emf i induktuar, i cili përkufizohet si

Shenja “-” në shprehjen (3.53) do të thotë se me rritjen e fluksit magnetik, fusha magnetike e krijuar nga rryma e induksionit drejtohet kundër fushës magnetike të jashtme. Nëse fluksi magnetik zvogëlohet në madhësi, atëherë fusha magnetike e rrymës së induktuar përkon në drejtim me fushën magnetike të jashtme. Shkencëtari rus H. Lenz përcaktoi kështu pamjen e shenjës minus në shprehje (3.53) - rryma e induksionit në qark ka gjithmonë një drejtim të tillë që fusha magnetike që krijon të ketë një drejtim të tillë që parandalon ndryshimin e fluksit magnetik që ka shkaktuar rrymën e induksionit.

Le të japim një formulim tjetër ligji i induksionit elektromagnetik: Emf i induktuar në një qark përcjellës të mbyllur është i barabartë me atë të marrë nga shenjë e kundërt shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik që depërton në këtë qark.

Fizikani gjerman Helmholtz tregoi se ligji i induksionit elektromagnetik mund të merret nga ligji i ruajtjes së energjisë. Në fakt, energjia e burimit EMF për lëvizjen e një përcjellësi me rrymë në një fushë magnetike (shih Fig. 3.37) do të shpenzohet si në ngrohjen me xhaul të përcjellësit me rezistencë R, ashtu edhe në punën e lëvizjes së përcjellësit:

Atëherë nga ekuacioni (3.54) rrjedh menjëherë se

Numëruesi i shprehjes (3.55) përmban shumën algjebrike të emf-ve që veprojnë në qark. Prandaj,

Cila është arsyeja fizike e shfaqjes së EMF? Ngarkesat në përcjellësin AB ndikohen nga forca e Lorencit kur përcjellësi lëviz përgjatë boshtit x. Nën ndikimin e kësaj force ngarkesa pozitive do të zhvendoset lart, si rezultat i së cilës fusha elektrike në përcjellës do të dobësohet. Me fjalë të tjera, një emf i induktuar do të shfaqet në përcjellës. Për rrjedhojë, në rastin që kemi shqyrtuar, shkaku fizik i shfaqjes së EMF është forca Lorentz. Sidoqoftë, siç kemi vërejtur tashmë, një EMF e induktuar mund të shfaqet në një qark të mbyllur të palëvizshëm nëse fusha magnetike që depërton në këtë qark ndryshon.

Në këtë rast, tarifat mund të konsiderohen të palëvizshme, dhe tarifat stacionare Forca Lorentz nuk zbatohet. Për të shpjeguar shfaqjen e EMF në këtë rast, Maxwell sugjeroi që çdo fushë magnetike e ndryshuar gjeneron një fushë elektrike të ndryshueshme në përcjellës, e cila është shkaku i shfaqjes së EMF të induktuar. Kështu, qarkullimi i vektorit të tensionit që vepron në këtë qark do të jetë i barabartë me EMF-në e induktuar që vepron në qark:

. (3.56)

Fenomeni i induksionit elektromagnetik përdoret për të transformuar energji mekanike rrotullimi në elektrik - në gjeneratorët e rrymës elektrike. Procesi i kundërt - transformimi energji elektrike në mekanike, bazuar në çift rrotullues, që vepron në një kornizë që mbart rrymë në një fushë magnetike, përdoret në motorët elektrikë.

Le të shqyrtojmë parimin e funksionimit të një gjeneratori të rrymës elektrike (Fig. 3.13). Le të kemi një kornizë përcjellëse që rrotullohet midis poleve të një magneti (mund të jetë gjithashtu një elektromagnet) me një frekuencë w. Pastaj këndi ndërmjet normales në rrafshin e kornizës dhe drejtimit të fushës magnetike ndryshon sipas ligjit a = wt. Në këtë rast, fluksi magnetik i lidhur me kornizën do të ndryshojë në përputhje me formulën

ku S është zona e konturit. Në përputhje me ligjin e induksionit elektromagnetik, një emf do të induktohet në kornizë

Me e max = BSw. Kështu, nëse në një fushë magnetike ajo rrotullohet me një konstante shpejtësia këndore kornizë përçuese, atëherë një emf do të induktohet në të, duke ndryshuar sipas ligji harmonik. Në gjeneratorët e vërtetë, shumë kthesa të lidhura në seri rrotullohen, dhe në elektromagnet, për të rritur induksionin magnetik, përdoren bërthama me përshkueshmëri të lartë magnetike. m..

Rrymat e induksionit mund të lindin gjithashtu në trashësinë e trupave përcjellës të vendosur në një fushë magnetike alternative. Në këtë rast, këto rryma quhen rryma Foucault. Këto rryma shkaktojnë ngrohjen e përçuesve masivë. Ky fenomen përdoret në furrat me induksion vakum, ku rrymat e larta ngrohin metalin derisa të shkrihet. Meqenëse ngrohja e metaleve ndodh në vakum, kjo bën të mundur marrjen e materialeve veçanërisht të pastra.

Stinët