§ 138. İndüksiyon akımının oluşma koşulları.

Elektromanyetik indüksiyon sonucu elektrik akımının ortaya çıkışının gözlemlendiği bazı basit deneyleri hatırlayalım.

Bu deneylerden biri Şekil 2'de gösterilmektedir. 253. Çok sayıda tel dönüşünden oluşan bir bobin hızlı bir şekilde mıknatısın üzerine konursa veya çekilirse (Şekil 253, a), içinde atışla tespit edilebilecek kısa süreli bir endüksiyon akımı ortaya çıkar. bobinin uçlarına bağlı bir galvanometrenin iğnesinin. Aynı şey, mıknatıs hızlı bir şekilde bobine itildiğinde veya bobinden çekildiğinde de olur (Şekil 253, b). Açıkçası, yalnızca bobinin ve manyetik alanın göreceli hareketi önemlidir. Bu hareket durduğunda akım da durur.

Pirinç. 253. Bobin ve mıknatısın göreceli hareketi ile bobinde indüklenen bir akım ortaya çıkar: a) bobin mıknatısın üzerine yerleştirilir; b) mıknatıs bobinin içine doğru hareket eder

Şimdi birkaçına bakalım...

0 0

Lütfen L.R konusunda bana yardım edin. fizikte!
4 numaralı laboratuvar çalışması

Kullanım talimatları

4. Sizin temelinize göre...

0 0

4 numaralı laboratuvar çalışması
Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi

Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek.

Ekipman: miliampermetre, bobin bobini, yay şeklinde mıknatıs, güç kaynağı, sökülebilir elektromıknatıstan demir çekirdekli bobin, reostat, anahtar, bağlantı telleri, elektrik akımı jeneratörü modeli (sınıf başına bir tane).

Kullanım talimatları

1. Bobini miliampermetrenin kelepçelerine bağlayın.

2. Miliammetrenin okumalarını gözlemleyerek, mıknatıs kutuplarından birini bobine getirin, ardından mıknatısı birkaç saniye durdurun ve ardından onu tekrar bobine yaklaştırarak içine doğru itin (Şek. 184). Mıknatısın bobine göre hareketi sırasında bobinde indüklenen bir akımın oluşup oluşmadığını yazın; durdurulduğunda.

3. Mıknatısın hareketi sırasında bobinden geçen manyetik akı F'nin değişip değişmediğini yazın; durdurulduğunda.

4. Önceki soruya verdiğiniz yanıtlara göre şunları yapın ve...

0 0

Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek.

Bilindiği gibi, elektromanyetik indüksiyon olgusu, iletkenin kapladığı alana nüfuz eden manyetik akı değiştiğinde kapalı bir iletkende bir elektrik akımının oluşmasından oluşur.

Yapılan çalışmalara bir örnek.

1. Kurulumun montajı (Ders kitabının Şekil 152'si).

2. İlk deneyde mıknatıs bobine göre hareket ettiğinde bobinde bir indüklenen akım ortaya çıktı. Mıknatısı frenlerken

indüksiyon akımının gücü keskin bir şekilde arttı ve mıknatıs durduğunda (dinlenme halinde) sıfıra düştü.

3. Manyetik akıdaki bir değişiklik, indüklenen bir akımın oluşmasına neden olur. Onlar. bobinden geçen manyetik akı F indüksiyon akımıyla birlikte değişti, yani. mıknatıs hareket ederken.

4. Bu bobinden geçen manyetik akı değiştiğinde bobinde indüklenen bir akım oluştu.

5. Mıknatıs bobine yaklaştıkça manyetik akı değişti çünkü manyetik akı...

0 0

"Herkesin en yüksek yargıcı

fiziksel teori deneyimdir..."

Lev Davidoviç Landau

Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek.

Ekipman: miliammetre, bobin bobini, mıknatıs, güç kaynağı, sökülebilir elektromıknatıstan demir çekirdekli bobin, reostat, anahtar, bağlantı telleri, elektrik akımı jeneratörü modeli.

Çalışmaya başlamadan önce elektromanyetik indüksiyon olgusuna ilişkin temel hükümleri hatırlayalım.

Elektromanyetik indüksiyon olgusu, kapalı bir iletkenin devresine giren manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle, bu iletkende, manyetik akıyı değiştirme sürecinin tamamı boyunca mevcut olan bir elektrik akımının ortaya çıkmasıdır.

Bu şekilde elde edilen akıma indüklenen akım denir.

İndüksiyon akımının değeri manyetik akıdaki değişimin nedenine bağlı değildir. Önemli olan tek şey hızıdır...

0 0

Elektromanyetik indüksiyon. Faraday'ın deneyleri

Akım taşıyan bir iletkenin çevresinde daima bir manyetik alan bulunduğunu gördük.

Manyetik alan kullanarak bir iletkende akım oluşturmak mümkün müdür?

Bu sorun M. Faraday tarafından çözüldü. Yoğun araştırma, çok fazla çalışma ve yaratıcılık harcadıktan sonra şu sonuca vardı: Yalnızca zamanla değişen bir manyetik alan elektrik akımı üretebilir.

Faraday'ın deneyleri aşağıdakilerden oluşuyordu. Galvanometrenin bağlı olduğu bobinin içine kalıcı bir mıknatıs itilirse (Şekil 2.a), devrede bir elektrik akımı ortaya çıkar. Mıknatıs bobinden dışarı çekilirse, galvanometre de akımı gösterir ancak ters yöndedir (Şekil 2, b). Mıknatıs sabitken ve bobin hareket ederken (yukarı veya aşağı) da bir elektrik akımı meydana gelir. Hareket durur durmaz akım anında kaybolur. Ancak bir mıknatısın (veya bobinin) her hareketi elektrik akımı üretmez. Mıknatısı dikey bir eksen etrafında döndürürseniz (Şekil 2, c),...

0 0

Elektrik akımının etrafında her zaman bir manyetik alan olduğunu zaten biliyorsunuz. Elektrik akımı ve manyetik alan birbirinden ayrılamaz.

Ancak elektrik akımının manyetik alan “yarattığı” söyleniyorsa, bunun tersi bir olgu yok mudur? Manyetik alan kullanarak elektrik akımı “yaratmak” mümkün mü?

19. yüzyılın başında böyle bir görev. Birçok bilim adamı bunu çözmeye çalıştı. İngiliz bilim adamı Michael Faraday da bunu kendisinin önüne koydu. "Manyetizmayı elektriğe dönüştürün" - Faraday bu sorunu 1822'de günlüğüne böyle yazdı. Bunu çözmek bilim adamının neredeyse 10 yıllık sıkı çalışmasını gerektirdi.

Michael Faraday (1791-1867)
İngiliz fizikçi. Elektromanyetik indüksiyon olgusunu, kapanma ve açılma sırasındaki ekstra akımları keşfetti

Faraday'ın "manyetizmayı elektriğe dönüştürmeyi" nasıl başardığını anlamak için modern aletler kullanarak Faraday'ın bazı deneylerini gerçekleştirelim.

Şekil 119a, bir mıknatısın, bir galvanometreye kapalı bir bobinin içine hareket ettirilmesi durumunda, o zaman...

0 0

İndüksiyon akımı. Tanım. Oluşma koşulları. Büyüklük ve yön.

İndüksiyon akımı, alternatif bir manyetik alanda bulunan kapalı bir iletken devrede meydana gelen bir akımdır. Bu akım iki durumda ortaya çıkabilir. Değişen bir manyetik indüksiyon akısının nüfuz ettiği sabit bir devre varsa. Veya iletken bir devre sabit bir manyetik alanda hareket ettiğinde, bu da devreye giren manyetik akıda bir değişikliğe neden olur.

Şekil 1 - Bir iletken sabit bir manyetik alanda hareket eder

İndüksiyon akımının nedeni, manyetik alan tarafından üretilen girdap elektrik alanıdır. Bu elektrik alanı, bu girdap elektrik alanına yerleştirilen bir iletkenin içinde bulunan serbest yüklere etki eder.

Şekil 2 - girdap elektrik alanı

Bu tanımı da bulabilirsiniz. İndüksiyon akımı, etki nedeniyle ortaya çıkan bir elektrik akımıdır.

0 0

ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON

§ 1. Karşılıklı indüksiyon

1820'de Danimarkalı bir fizikçi deneysel olarak elektrik akımı ile manyetik alan arasındaki bağlantıyı kurdu. Oersted'in deneylerinin özü, bir iletkenden elektrik akımı geçtiğinde, iletkenin etrafında manyetik bir iğne kullanılarak incelenebilecek bir manyetik alanın oluşmasıydı.

Benzer deneylerin ilk kez yapıldığı dönemin biliminin pek de kesin olmayan diliyle "Elektrik, manyetizmayı doğurdu."

Oersted'in basit bir deney sonucunda yaptığı keşif, doğa bilimlerinde yeni bir yönün - elektromanyetizma doktrini - geliştirilmesine ivme kazandırdı. Bu keşfin, elektriksel ve manyetik olaylar arasındaki bağlantıların (A. Ampere tarafından paralel akımların etkileşiminin incelenmesi) incelenmesi alanında bir dizi yeni temel deney gerektirmesine ek olarak, bir dizi önemli buluşa yol açtı. , özellikle elektromıknatıs (1820, F. Arago),...

0 0

10

Fizik öğretmeni, Ortaokul No. 58, Sevastopol, Safronenko N.I.

Ders konusu: Faraday'ın deneyleri. Elektromanyetik indüksiyon.

Laboratuvar çalışması “Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi”

Dersin Hedefleri: Bilmek/anlamak: Elektromanyetik indüksiyon olgusunun tanımı. Elektromanyetik indüksiyonu tanımlayabilme ve açıklayabilme, doğal olayları gözlemleyebilme, fiziksel olayları incelemek için basit ölçüm aletlerini kullanabilme.

Gelişimsel: mantıksal düşünmeyi, bilişsel ilgiyi, gözlemi geliştirin.

Eğitim: Doğayı tanıma olasılığına olan güveni geliştirmek, insan toplumunun daha da gelişmesi için bilimsel başarıların akıllıca kullanılması ihtiyacı, bilim ve teknolojinin yaratıcılarına saygı.

ekipman: Elektromanyetik indüksiyon: galvanometreli bir bobin, bir mıknatıs, çekirdekli bir bobin, bir akım kaynağı, bir reostat, içinden alternatif akımın aktığı bir çekirdekli bir bobin, bir katı ve yarıklı bir halka, bir bobin. ..

0 0

11

Makalenin ilk kısmı: İndüktörler ve manyetik alanlar

Elektrik ve manyetik alanlar arasındaki ilişki

Elektriksel ve manyetik olaylar uzun süredir araştırılıyor, ancak bu çalışmaları bir şekilde birbirine bağlamak hiç kimsenin aklına gelmedi. Akım taşıyan bir iletkenin pusula iğnesine etki ettiği ancak 1820'de keşfedildi. Bu keşif Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted'e aitti. Daha sonra, GHS sistemindeki manyetik alan kuvveti ölçüm birimi onun adını almıştır: Rusça adı E (Ørsted), İngilizce adı Oe'dir. Bu, 1 Gauss indüksiyonlu bir vakumdaki manyetik alan kuvvetidir.

Bu keşif, elektrik akımından manyetik alanın üretilebileceğini öne sürdü. Ancak aynı zamanda ters dönüşümün, yani manyetik alandan elektrik akımının nasıl elde edileceğine dair düşünceler de ortaya çıktı. Sonuçta doğadaki birçok süreç tersine çevrilebilir: su, eritilip tekrar suya dönüştürülebilen buz üretir.

0 0

Konu 11. ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON OLAYI.

11.1. Faraday'ın deneyleri. İndüksiyon akımı. Lenz'in kuralı. 11.2. İndüklenen emk'nin büyüklüğü.

11.3. İndüklenen emk'nin doğası.

11.4. Girdap elektrik alanı kuvveti vektörünün dolaşımı.

11.5. Betatron.

11.6. Toki Fuko.

11.7. Cilt etkisi.

11.1. Faraday'ın deneyleri. İndüksiyon akımı. Lenz'in kuralı.

İLE Manyetik alan ile akım arasındaki bağlantının (doğa yasalarının simetrisini doğrulayan) keşfedilmesinden bu yana, manyetik alanı elde etmek için çok sayıda girişimde bulunulmuştur. manyetik alan kullanarak akım. Sorun 1831'de Michael Faraday tarafından çözüldü. (Amerikalı Joseph Henry de keşfetti ancak sonuçlarını yayınlamaya zamanı olmadı. Ampere de keşfi üstlendi ancak sonuçlarını sunamadı).

Michael Faraday (1791 - 1867) - ünlü İngiliz fizikçi. Elektrik, manyetizma, manyetooptik, elektrokimya alanında araştırma. Bir elektrik motorunun laboratuvar modelini oluşturduk. Devreyi kapatıp açarken oluşan ekstra akımları keşfettim ve yönlerini belirledim. Elektroliz yasalarını keşfetti, alan ve dielektrik sabiti kavramlarını ilk ortaya atan kişi oldu ve 1845'te "manyetik alan" terimini kullandı.

M. Faraday, diğer şeylerin yanı sıra dia ve paramanyetizma olaylarını keşfetti. Manyetik alandaki tüm malzemelerin farklı davrandığını buldu: alan boyunca (buhar ve ferromıknatıslar) veya manyetik alan boyunca yönlendirilmişlerdir.

alanlar diyamanyetiktir.

Faraday'ın deneyleri okul fizik dersinden iyi bilinmektedir: bir bobin ve kalıcı bir mıknatıs (Şekil 11.1).

Pirinç. 11.1 Şek. 11.2

Bir mıknatısı bobine yaklaştırdığınızda veya tam tersi durumda bobinde bir elektrik akımı oluşacaktır. Yakın aralıklı iki bobin için de aynı şey geçerlidir: Bobinlerden birine alternatif bir akım kaynağı bağlanırsa, diğerinde de alternatif akım görünecektir.

(Şekil 11.2), ancak bu etki en iyi şekilde iki bobin bir çekirdeğe bağlandığında ortaya çıkar (Şekil 11.3).

Faraday'ın tanımına göre bu deneylerin ortak noktası şudur: Eğer akış

Kapalı iletken devreye giren indüksiyon vektörü değiştikçe devrede bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Bu fenomene denir elektromanyetik indüksiyon olgusu ve akım indüksiyondur . Üstelik olay, manyetik indüksiyon vektörünün akısını değiştirme yönteminden tamamen bağımsızdır.

Böylece, hareketli yüklerin (akım) bir manyetik alan oluşturduğu ve hareketli bir manyetik alanın (girdap) bir elektrik alanı ve aslında indüklenmiş bir akım yarattığı ortaya çıktı.

Faraday, her özel durum için indüksiyon akımının yönünü belirtti. 1833'te Lenz bir general kurdu. Akımın yönünü bulma kuralı:

indüklenen akım her zaman bu akımın manyetik alanı indüklenen akıma neden olan manyetik akıdaki değişikliği önleyecek şekilde yönlendirilir. Bu ifadeye Lenz kuralı denir.

Tüm uzayın homojen bir mıknatısla doldurulması, diğer koşullar eşit olmak üzere, indüksiyonun µ kat artmasına neden olur. Bu gerçek şunu doğruluyor

indüklenen akım, yoğunluk vektörü H'nin akışından değil, manyetik indüksiyon vektörü B'nin akışındaki bir değişiklikten kaynaklanır.

11.2. İndüklenen emk'nin büyüklüğü.

Bir devrede akım oluşturmak için bir elektromotor kuvvetin mevcut olması gerekir. Bu nedenle, elektromanyetik indüksiyon olgusu, devredeki manyetik akı değiştiğinde, E i'nin elektromotor indüksiyon kuvvetinin ortaya çıktığını gösterir. Bizim

görev, enerjinin korunumu yasalarını kullanarak E i değerini bulun ve bulun

Devrenin 1 - 2 numaralı hareketli bölümünün manyetik alanda akımla hareketini düşünelim

B (Şekil 11.4).

Öncelikle B manyetik alanının olmadığını varsayalım. EMF'ye eşit bir pil 0 oluşturur

mevcut ben 0. Dt süresi boyunca pil çalışır

dA = E I0 dt(11.2.1)

– bu iş Joule-Lenz yasasına göre bulunabilecek ısıya dönüşecektir:

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

burada I 0 = E R 0, R tüm devrenin toplam direncidir.

Devreyi B indüksiyonlu düzgün bir manyetik alana yerleştirelim. ÇizgilerB ||n ve gimlet kuralına göre akımın yönü ile ilişkilidir. Devreyle ilişkili FluxF pozitiftir.r

Her kontur elemanı bir mekanik kuvvet d F'ye maruz kalır. Çerçevenin hareketli tarafı F 0 kuvvetine maruz kalacaktır. Bu kuvvetin etkisi altında bölüm 1 – 2

υ = dx dt hızıyla hareket edecektir. Bu durumda manyetik akı da değişecektir.

indüksiyon.

Daha sonra elektromanyetik indüksiyonun bir sonucu olarak devredeki akım değişecek ve

sonuçlanan). Bu kuvvet dt zamanında dA işini üretecektir: dA = Fdx = IdФ.

Çerçevenin tüm elemanlarının sabit olması durumunda işin kaynağı E 0'dır.

Sabit bir devre ile bu çalışma yalnızca ısının salınmasına indirgendi. Bizim durumumuzda ısı da açığa çıkacak, ancak akım değiştiği için farklı bir miktarda. Ayrıca mekanik işler de yapılmaktadır. dt zamanında yapılan toplam iş şuna eşittir:

Ortaya çıkan ifadeyi, E 0 kaynağına ek olarak, E i'nin aşağıdakilere eşit olduğu bir devre için Ohm yasası olarak değerlendirme hakkına sahibiz:

Bu devreden geçen indüksiyon.

Bir devrenin indüklenen emk'si için bu ifade, manyetik indüksiyon akısını değiştirme yönteminden bağımsız olarak tamamen evrenseldir ve denir.

Faraday yasası.

İmza (-) – matematiksel ifade Lenz'in indüksiyon akımının yönüne ilişkin kuralları: indüklenen akım her zaman alanı öyle yönlendirilir ki

Başlangıçtaki manyetik alandaki değişime karşı koyun.

İndüksiyon akımının yönü ve d dt Ф yönü ilişkilidir burgu kuralı(Şekil 11.5).

İndüklenen emk'nin boyutu: [ E i ] =[ Ф ] =B c =B .t c

Devre birkaç dönüşten oluşuyorsa, o zaman konsepti kullanmalıyız

akı bağlantısı (toplam manyetik akı):

Ψ = Ф·N,

burada N, dönüş sayısıdır. Yani eğer

11.3. İndüklenen emk'nin doğası.

Şu soruyu cevaplayalım: Yüklerin hareketinin nedeni nedir, indüksiyon akımının ortaya çıkmasının nedeni nedir? Şekil 11.6'yı düşünün.

1) Bir iletkeni tekdüze bir manyetik alan B'de hareket ettirirseniz, Lorentz kuvvetinin etkisi altında elektronlar aşağı doğru sapacak ve pozitif yükler yukarı doğru sapacaktır - potansiyel bir fark ortaya çıkar. Bu etki altındaki E i taraflı kuvvet olacaktır.

hangi akımın aktığı. Bildiğimiz gibi pozitif yükler için

F, = q +; elektronlar için F l = –e - .

2) İletken sabitse ve manyetik alan değişiyorsa, bu durumda indüklenen akımı hangi kuvvet harekete geçirir? Sıradan bir transformatör alalım (Şekil 11.7).

Birincil sargının devresini kapattığımız anda ikincil sargıda hemen bir akım belirir. Ancak Lorentz kuvvetinin bununla hiçbir ilgisi yok, çünkü hareketli yüklere etki ediyor ve başlangıçta hareketsizdiler (termal hareket halindeydiler - kaotik, ama burada yönlendirilmiş harekete ihtiyacımız var).

Cevap 1860 yılında J. Maxwell tarafından verildi: Herhangi bir alternatif manyetik alan, çevredeki alanda bir elektrik alanını (E") harekete geçirir.İletkende endüksiyon akımının oluşmasının nedeni budur. Yani, E" yalnızca alternatif bir manyetik alanın varlığında meydana gelir (transformatör doğru akımda çalışmaz).

Elektromanyetik indüksiyon olgusunun özü hiç indüksiyon akımı görünümünde değil (akım, yükler olduğunda ve devre kapalıyken ortaya çıkar), ve bir girdap elektrik alanının ortaya çıkmasında (yalnızca iletkende değil, aynı zamanda çevredeki boşlukta da).

Bu alan yüklerin oluşturduğu alandan tamamen farklı bir yapıya sahiptir. Yükler tarafından oluşturulmadığından kuvvet çizgileri elektrostatikte yaptığımız gibi yüklerle başlayıp bitemez. Bu alan bir girdaptır, kuvvet çizgileri kapalıdır.

Bu alan yükleri hareket ettirdiğinden dolayı kuvveti vardır. Hadi tanıştıralım

girdap elektrik alanı kuvvetinin vektörü E ". Bu alanın yüke etki ettiği kuvvet

F "= q E ".

Ancak bir yük manyetik alanda hareket ettiğinde Lorentz kuvveti ona etki eder.

H. Oersted ve A. Ampere'nin deneyleri (bkz. § 1), elektrik akımının manyetik bir alan oluşturduğunu gösterdi. Bunun tersini yapmak, yani manyetik alan kullanarak elektrik akımı elde etmek mümkün müdür? İngiliz fizikçi ve kimyager Michael Faraday, 16 binden fazla deneyin ardından 29 Ağustos 1831'de kalıcı bir mıknatısın manyetik alanını kullanarak elektrik akımı aldı. Faraday hangi deneyleri yaptı ve keşfinin önemi neydi?

Faraday'ın deneylerini yeniden üretiyoruz

Bobini galvanometreye bağlayalım ve bobinin içine kalıcı bir mıknatıs yerleştirelim. Mıknatıs hareket ederken galvanometre iğnesi sapacaktır, bu da bobinde bir elektrik akımının oluştuğu anlamına gelir (Şekil 8.1, a).

Mıknatısı ne kadar hızlı hareket ettirirseniz akım o kadar büyük olur; mıknatısın hareketi durdurulursa akım da duracaktır - ok sıfıra dönecektir (Şekil 8.1, b). Mıknatısı bobinden çıkardığımızda galvanometre iğnesinin diğer yöne saptığını (Şekil 8.1, c) ve mıknatısın hareketi durduktan sonra tekrar sıfıra döndüğünü görüyoruz.

Mıknatısı sabit bırakırsak ve bobini hareket ettirirsek (veya onu mıknatısa yaklaştırırsak veya ondan uzaklaştırırsak veya mıknatısın kutbunun yakınına çevirirsek), o zaman galvanometre iğnesinin bir kez daha saptığını gözlemleyeceğiz.

Şimdi iki bobini (A ve B) alıp bunları bir çekirdeğe koyalım (Şekil 8.2). Bobin B'yi bir reostat aracılığıyla bir akım kaynağına bağlarız ve bobin A'yı bir galvanometreye bağlarız. Reostat kaydırıcısını hareket ettirirseniz, A bobininden bir elektrik akımı akacaktır. B bobininde akım kuvvetinin hem artmasıyla hem de azalmasıyla bir akım oluşacaktır. Ancak yönü

Pirinç. 8.2. B bobininin devresini açarsanız, kapatırsanız veya içindeki akımı değiştirirseniz A bobininde bir akım oluşacaktır.

Pirinç. 8.1. Bobinde bir akımın meydana gelmesi bir galvanometre tarafından kaydedilir: a - bobine bir mıknatıs sokulursa, galvanometrenin iğnesi sağa sapar; b - mıknatıs sabitse akım oluşmaz ve iğne sapmaz; c - mıknatısı bobinden çıkarırsanız galvanometrenin iğnesi sola sapar

akım farklı olacaktır: akım arttığında galvanometrenin iğnesi bir yönde, azaldığında ise diğer yönde sapacaktır. A bobinindeki akım, B bobininin devresinin kapanması ve açılması anında da meydana gelecektir.

Bobin B'ye göre hareket ettirilirse A bobininde bir akım oluşacak mı (bkz. Şekil 8.2)?

Tartışılan tüm deneyler, Michael Faraday'ın 10 yıl boyunca yürüttüğü deneylerin modern bir versiyonudur ve bu sayede şu sonuca varmıştır: Kapalı bir iletken devrede,

konturla sınırlı yüzeye giren manyetik indüksiyon hatlarının sayısı değişirse elektrik akımı.

Pirinç. 8.3. Devreye giren manyetik endüksiyon hatlarının sayısı değiştiğinde indüklenen akımın görünümü: a - devre mıknatısa yaklaştırılır; b - devrenin bulunduğu manyetik alanı zayıflatır

Bu olguya elektromanyetik indüksiyon adı verildi ve bu durumda ortaya çıkan elektrik akımına indüksiyon (indüklenen) akım adı verildi (Şekil 8.3).

Çerçeve bir elektromıknatısın kutupları arasında öteleme yoluyla (dönmeden) hareket ettirilirse kapalı bir çerçevede indüklenen bir akım ortaya çıkar mı (Şekil 8.4)?

İndüksiyon akımının ortaya çıkmasının nedenlerini öğreniyoruz

Kapalı bir iletken devrede indüklenen akımın ne zaman oluştuğunu öğrendiniz. Buna ne sebep olur? İki durumu ele alalım.

1. İletken devre manyetik bir alanda hareket eder (Şekil 8.3, a). Bu durumda iletkenin içindeki serbest yüklü parçacıklar iletkenle birlikte belirli bir yönde hareket eder. Manyetik alan, yüklü parçacıkları belirli bir kuvvetle hareket ettirmeye etki eder ve bu kuvvetin etkisi altında parçacıklar iletken boyunca yönlendirilmiş harekete başlar - iletkende endüktif bir elektrik akımı ortaya çıkar.

2. Alternatif bir manyetik alanda sabit bir iletken devre bulunur (Şekil 8.3, b). Bu durumda manyetik alandan etki eden kuvvetler iletken içindeki yüklü parçacıkların kaotik hareketini yönlendiremez. Devrede neden indüklenen bir akım görünüyor? Gerçek şu ki, alternatif bir manyetik alana her zaman çevredeki alanda bir girdap elektrik alanının ortaya çıkması eşlik eder (böyle bir alanın alan çizgileri kapalıdır). Böylece, bir iletkendeki serbest yüklü parçacıklara etki eden manyetik değil, elektrik alanı onlara yönsel bir hareket verir ve böylece indüklenmiş bir akım yaratır.

İndüksiyon akımının yönünün belirlenmesi

İndüksiyon akımının yönünü belirlemek için kapalı bir bobin kullanıyoruz. Bobine giren manyetik alanı değiştirirseniz (örneğin, mıknatısı yaklaştırın veya uzaklaştırın), o zaman bobinde indüklenen bir akım belirir ve kendisi bir mıknatıs haline gelir. Deneyler şunları göstermektedir: 1) mıknatıs bobine yaklaştırılırsa bobin mıknatıstan itilecektir; 2) Mıknatıs bobinden çıkarılırsa bobin mıknatısa çekilecektir.

Şu anlama gelir:

Pirinç. 8.5. Kapalı bir bobindeki endüksiyon akımının yönü: a - mıknatıs bobine yaklaştırılır; b - mıknatıs bobinden çıkarılır

Pirinç. 8.6. Çerçeveyi manyetik bir alanda döndürürseniz çerçevede indüklenen bir akım belirir

1) bobini delen manyetik indüksiyon hatlarının sayısı artarsa ​​(bobin içindeki manyetik alan yoğunlaşır), o zaman bobinde, bobin aynı kutuptaki mıknatısa bakacak yönde indüklenen bir akım belirir (Şekil 1). 8.5, a).

2) bobini delen manyetik indüksiyon hatlarının sayısı azalırsa, bobinde, bobin mıknatısa zıt kutupla bakacak şekilde indüklenen bir akım belirir (Şekil 8.5, b).

Bobinin kutuplarını bilerek ve sağ elinizi kullanarak (bkz. § 3), endüksiyon akımının yönünü belirleyebilirsiniz. Aynı durum, iki bobinin ortak bir çekirdeğe yerleştirilmesi durumunda da yapılır (bkz. paragraf 5 § 8).

Endüstriyel elektrik enerjisi kaynaklarını tanıyalım

Elektromekanik indüksiyon olgusu, elektromekanik jeneratörlerde kullanılır; bu olmadan modern elektrik enerjisi endüstrisini hayal etmek imkansızdır.

Elektromekanik jeneratör, mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü bir cihazdır.

Elektromekanik bir jeneratörün çalışma prensibini öğrenelim. Birkaç tel dönüşünden oluşan bir çerçeve alalım ve onu manyetik bir alanda döndürelim (Şekil 8.6). Çerçeve döndükçe içinden geçen manyetik çizgilerin sayısı artar veya azalır. Sonuç olarak, çerçevede varlığı lambanın parıltısıyla kanıtlanan bir akım belirir.

Endüstriyel elektrik akımı jeneratörleri elektrik motorlarıyla hemen hemen aynı şekilde tasarlanmıştır, ancak çalışma prensibine göre jeneratör "ters" bir elektrik motorudur. Bir elektrik motoru gibi, bir jeneratör de bir stator ve bir rotordan oluşur (Şekil 8.7). Masif sabit stator (1), iç yüzeyinde kalın bir tabaka bulunan içi boş bir silindirdir.

bakır yalıtımlı tel - stator sargısı (2). Rotor (3) statorun içinde dönmektedir. Bir elektrik motorunun rotoru gibi, rotor sargısının (4) yerleştirildiği oluklara büyük bir silindirdir. Bu sargı bir DC kaynağı tarafından çalıştırılır. Akım, rotor sargısından geçerek stator sargısına nüfuz eden bir manyetik alan oluşturur.

Buharın (termik ve nükleer santrallerde) veya yüksekten düşen suyun (hidroelektrik santrallerde) etkisi altında jeneratör rotoru hızla dönmeye başlar. Sonuç olarak, stator sargısının dönüşlerine giren manyetik endüksiyon hatlarının sayısı değişir ve sargıda indüklenen bir akım ortaya çıkar. Bir dizi dönüşümden sonra bu akım elektrik enerjisi tüketicilerine sağlanır.

Sorunları çözmeyi öğrenme Sorun. Bobin ve alüminyum halka ortak bir çekirdek üzerine yerleştirilmiştir (Şekil 1). Anahtar kapatıldığında halkadaki endüksiyon akımının yönünü belirleyin. Anahtar kapatıldığında yüzük nasıl davranacak? anahtar kapatıldıktan bir süre sonra mı? anahtarı açtığınız anda mı?

Fiziksel problem analizi, çözümü

1) Bobindeki akım ön duvarı boyunca yukarıya doğru yönlendirilir (“+”dan “-”ye). Sağ elimizi kullanarak bobinin kutuplarını (bobin içindeki manyetik çizgilerin yönü) belirliyoruz: bobinin güney kutbu halkaya daha yakın olacaktır (Şekil 2).

2) Anahtar kapatıldığı anda bobindeki akım artar, dolayısıyla halkanın içindeki manyetik alan yoğunlaşır.

3) Halkada, halka aynı kutuptaki (güney) bobine bakacak ve ondan itilecek yönde bir indüklenen akım ortaya çıkar.

4) Sağ elinizi kullanarak halkadaki endüksiyon akımının yönünü belirleyin (bobindeki akımın yönünün tersi olacaktır).

Anahtar kapatıldıktan hemen sonra bobindeki akım sabit olacak, halkanın içindeki manyetik alan değişmeyecek ve halkada indüksiyon akımı oluşmayacaktır. Halka manyetik açıdan zayıf bir malzemeden yapılmıştır, bu nedenle bobinle pek etkileşime girmez.

Anahtarın açıldığı anda bobindeki akım hızla azalır ve bobinin oluşturduğu manyetik alan zayıflar. Halkada, halkanın karşı kutuptaki bobine bakacağı ve kısa bir süre için ona çekileceği yönde bir indüklenen akım ortaya çıkar (Şekil 3).

İndüksiyon akımının yönü nasıl belirlenir (algoritma)

1. Dış manyetik alanın (B) manyetik indüksiyonunun yönünü belirleyin.

2. Dış manyetik alanın güçlenip güçlenmediğini veya zayıfladığını öğrenin (devreye giren manyetik indüksiyon hatlarının sayısı artar veya azalır).

3. İndüksiyon akımının (B) oluşturduğu manyetik alanın yönünü belirleyin.

4. İndüksiyon akımının yönünü belirleyin.

Özetleyelim

Kapalı bir iletken devrede, devreye giren manyetik indüksiyon hatlarının sayısı değiştiğinde bir elektrik akımı ortaya çıkar. Böyle bir akıma indüksiyon denir ve akımın meydana gelmesi olayına elektromanyetik indüksiyon denir.

İndüklenen akımın ortaya çıkmasının nedenlerinden biri, alternatif bir manyetik alana her zaman çevredeki alanda bir elektrik alanın ortaya çıkmasının eşlik etmesidir. Elektrik alanı iletkendeki serbest yüklü parçacıklara etki eder ve bunlar yönde hareket etmeye başlar - indüklenen bir akım oluşur.

Güvenlik soruları

1. M. Faraday'ın deneylerini anlatınız. 2. Elektromanyetik indüksiyon olgusu nedir? 3. Hangi akıma endüksiyon akımı denir? 4. İndüklenen akımın nedenleri nelerdir? 5. Hangi cihazların çalışması elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır? İçlerinde hangi enerji dönüşümleri meydana geliyor? 6. Elektrik akımı jeneratörlerinin yapısını ve çalışma prensibini açıklar.

Egzersiz No. 8

1. İki sabit bobin Şekil 2'de gösterildiği gibi düzenlenmiştir. 1. Bobinlerden birine bağlı bir miliampermetre akımın varlığını kaydeder. Bu hangi koşullar altında mümkündür?

2. Şek. Şekil 2'de "Lenz halkaları" adı verilen bir cihaz gösterilmektedir. Cihaz iki alüminyum halkadan (sağlam ve kesilmiş) oluşur.

Dikey bir eksen etrafında kolayca dönebilen alüminyum bir külbütör üzerine monte edilmiştir.

1) Aşağıdaki durumlarda cihazın katı halkası nasıl davranacaktır: a) ona bir mıknatıs yaklaştırılırsa? b) mıknatısı ondan çıkarmak mı istiyorsunuz? c) Mıknatısı güney kutbuna yaklaştıralım mı?

2) 1 noktasındaki her a-c durumu için katı bir halkada indüklenen akımın yönünü ve bu akımın oluşturduğu manyetik alanın yönünü belirleyin.

3) Mıknatıs kesilen alüminyum halkaya yaklaştırılırsa ne olur?

3. Bir çekirdek üzerine iki bobin konur (Şek. 3). Aşağıdaki durumlarda A bobinindeki endüksiyon akımının yönünü belirleyin: 1) devre kapalıysa; 2) devreyi açın; 3) reostat kaydırıcısını sola hareket ettirin; 4) reostat kaydırıcısını sağa hareket ettirin.

4. § 8'in 5. paragrafında ele alınan sorunun tersini oluşturun. Derlenen sorunu çözün.

2 Nolu LABORATUAR ÇALIŞMASI

Ders. Elektromanyetik indüksiyon olgusunun gözlemlenmesi.

Amaç: Kapalı bir bobinde endüksiyon akımının oluşma koşullarını araştırmak; İndüksiyon akımının gücünün ve yönünün bağlı olduğu faktörleri öğrenin.

Ekipman: miliampermetre, iki şerit veya iki at nalı mıknatısı, çerçeve üzerinde bir tel bobini, bir işaretleyici.

çalışma talimatları

deney için hazırlık

1. İşi yapmadan önce şunları unutmayın:

1) elektrik devreleriyle çalışırken güvenlik gereklilikleri;

2) bir ampermetre ile akımı ölçerken uyulması gereken kurallar;

3) indüksiyon akımının gücünün manyetik alanın değişim hızına nasıl bağlı olduğu;

4) indüksiyon akımının yönünü ne belirler?

2. Görevi tamamlayın. Şek. Şekil 1-4'te bir şerit mıknatıs, bir miliammetreye bağlı bir bobin-bobin gösteriliyor ve mıknatısın hareket hızının yönü belirtiliyor. Çizimleri not defterinize aktarın ve her durum için: 1) bobinin manyetik kutuplarını belirtin; 2) Bobindeki endüksiyon akımının yönünü belirler ve gösterir.

3. Bobin kablolarını miliampermetre terminallerine bağlayarak bir elektrik devresi kurun.

4. Makaranın uçlarından birine bir kalemle işaret koyun.

Güvenlik talimatlarına kesinlikle uyun (bkz. ön sayfa). Deney 1

Kapalı bir iletkende endüksiyon akımının oluşma koşullarının ve endüksiyon akımının yönünün bağlı olduğu faktörlerin açıklığa kavuşturulması.

Bobini ve mıknatısı elinizde tutarak tabloda listelenen deneyleri sırayla gerçekleştirin. 1. Tabloyu doldurun. 1.

Dikkat etmek! Mıknatıs, bobinin içine ve dışına yalnızca işaretin yerleştirildiği bobin ucunun yanından yerleştirilmelidir.

Tablo 1

Deney 1 sonuçlarının analizi

Tabloyu analiz edin. 1 ve şunları belirttiğiniz bir sonuç formüle edin:

1) kapalı bir bobinde hangi koşullar altında indüklenen akım ortaya çıkar;

2) mıknatısın hareket yönü değiştiğinde endüksiyon akımının yönünün nasıl değiştiği;

3) bobine yaklaştırılan veya uzaklaştırılan mıknatısın kutbu değiştiğinde endüksiyon akımının yönünün nasıl değiştiği.

Deney 2

İndüksiyon akımının değerinin bağlı olduğu faktörlerin bulunması. Bobini ve mıknatısı elinizde tutarak tabloda listelenen deneyleri sırayla gerçekleştirin. 2. Her seferinde miliampermetre okumalarını alın ve bunları tabloya girin. 2.

Tablo 2

Deney 2 sonuçlarının analizi

Tabloyu analiz edin. 2 ve şunları belirttiğiniz bir sonuç formüle edin:

1) endüksiyon akımının gücünün mıknatıs ve bobinin göreceli hareket hızına nasıl bağlı olduğu;

2) indüksiyon akımının gücünün, bobinde akımın ortaya çıkmasına neden olan değişiklik olan dış manyetik alanın indüksiyon değerine nasıl bağlı olduğu.

Yaratıcı görev

İki bobinin ortak bir çekirdeğe yerleştirildiği durumlar için kapalı bir bobinde indüklenen akımın oluşma koşullarını incelemek için deneysel bir plan düşünün ve yazın (bkz. Şekil 5-7). Mümkün olduğunda deneyler yapın. Sonuçlarınızı formüle edin. Her bobin için akımın kutuplarını ve yönünü belirtin.

BÖLÜM I “Manyetik Alan” Özeti

1. Bölüm I'i incelerken, bir kişinin önce kalıcı mıknatısları öğrendiğini ve kullanmaya başladığını; Çok daha sonra elektromıknatıslar yaratıldı.

2. Mıknatıslanmış bir cismin yakınında manyetik bir alan, hareket eden yüklü bir parçacık ve akım taşıyan bir iletken olduğunu öğrendiniz.

manyetik alan

Mıknatıslanmış cisimlerin, akım taşıyan iletkenlerin ve hareketli yüklü cisimlerin veya parçacıkların yakınında bulunan ve bu alanda bulunan diğer mıknatıslanmış cisimler, akım taşıyan iletkenler ve hareketli yüklü cisimler veya parçacıklar üzerinde etkili olan bir madde biçimi

3. Manyetik alanda tüm maddelerin farklı şekillerde mıknatıslandığını öğrendiniz.

MADDELERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ

4. Manyetik alana yerleştirilen akım taşıyan bir iletkene Amper kuvvetinin etki ettiğini buldunuz.

AMP GÜCÜ

Amper kuvvetinin pratik uygulaması

5. M. Faraday'ın deneylerini tekrarladınız ve elektromanyetik indüksiyon olgusuna aşina oldunuz.

ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON OLAYI

Faraday'ın deneyleri

Endüstriyel akım nesli

Kapalı bir bobini delen manyetik indüksiyon hatlarının sayısı değiştiğinde, bobinde indüklenen bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Elektromekanik jeneratör -

elektromanyetik indüksiyon sayesinde mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü bir cihaz

BÖLÜM I “Manyetik Alan” İÇİN KENDİ KENDİNİ TEST GÖREVLERİ

Görev 1, 2, 5-7 yalnızca bir doğru cevap içerir.

1. (1 puan) Pusula iğnesinin güney manyetik kutbu genellikle şunu gösterir:

a) Dünyanın kuzey coğrafi kutbuna;

b) Dünyanın güney manyetik kutbu;

c) Dünyanın güney coğrafi kutbu;

d) Dünyanın ekvatoru.

2. (1 puan) Akımlı bir bobinin manyetik alanı şu durumlarda zayıflar:

a) bobine bir demir çekirdek yerleştirin; c) akımı azaltın;

b) sarımdaki dönüş sayısını arttırın; d) akımı arttırın.

A A. ​​Ampere Deneyleri B V. Hilbert Deneyleri C H. Oersted Deneyleri D C. Coulomb Deneyleri E M. Faraday Deneyleri

3. (2 puan) Bilimsel bir gerçek ile bu gerçeğin ortaya çıkarıldığı deneyler arasında bağlantı kurun.

1 Akım taşıyan bir iletkenin yakınında manyetik bir alan vardır

2 Dünya gezegeninin yakınında bir manyetik alan var

3 Akım taşıyan iki iletken etkileşime giriyor

4 Alternatif bir manyetik alan bir elektrik alanı yaratır

4. (2 puan) Tüm doğru ifadeleri listeleyin.

a) Mıknatısın kutbu, mıknatısın yüzeyinde manyetik etkinin en güçlü olduğu alandır.

b) Düzgün bir manyetik alanın indüksiyon çizgileri kavisli olabilir.

c) Manyetik indüksiyonun SI birimi Tesla'dır.

d) Rotor, motorun sabit kısmıdır.

5. (2 puan) Hangi durumda (Şekil 1) akım geçen düz bir iletkenin manyetik alan çizgilerinin yönü doğru olarak gösterilmiştir?

Sağ?

7. (2 puan) 0,6 m uzunluğunda düz bir iletken, alanın manyetik indüksiyon çizgilerine 30° açıyla 1,2 mT indüksiyonlu düzgün bir manyetik alan içine yerleştirilmiştir. İçindeki akım 5 A ise iletkene etki eden Amper kuvvetini belirleyin.

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

8. (2 puan) Tahıl, değirmenin değirmen taşlarına ulaşmadan önce güçlü bir elektromıknatısın kutupları arasından geçirilir. Bunu neden yapıyorlar?

9. (3 puan) Manyetik iğne, bobinin akımlı manyetik alanına yerleştirilir (Şekil 3). Akım kaynağının kutuplarını belirleyiniz.

10. (3 puan) Çerçeve, kalıcı bir mıknatısın manyetik alanında dönmektedir (Şek. 4). Çerçevenin bağlı olduğu akım kaynağının kutuplarını belirleyiniz.

11. (3 puan) At nalı mıknatısın manyetik alanında akım taşıyan bir iletken bulunmaktadır (Şekil 5). Mıknatısın kutuplarını belirleyiniz.

12. (3 puan) Manyetik iğne, üzerine demir çubuk getirildiğinde kuzey-güney yönünden sapacak mı? bakır çubuk mu?

13. (4 puan) Şekil 2’deki elektromıknatısın kutuplarını belirleyiniz. 6. Reosta kaydırıcısı sola hareket ettirilirse elektromıknatısın kaldırma kuvveti nasıl değişecektir?

14. (4 puan) Anahtar kapatıldığı anda kapalı bir iletken halkadaki endüksiyon akımının yönünü belirleyin (Şek. 7).

15. (4 puan) 40 cm uzunluğunda ve 50 g ağırlığında çelik bir çubuk yatay raylara dik olarak uzanmaktadır (Şekil 8). Raylar boyunca 0,25 Tesla indüksiyonlu düzgün bir manyetik alan yönlendirilir. Çubuktan 2 A elektrik akımı geçmektedir. Çubuk raylara hangi kuvvetle baskı yapmaktadır?

Cevaplarınızı ders kitabının sonunda verilenlerle kontrol edin. Tamamladığınız görevleri doğru bir şekilde işaretleyin ve toplam puanları hesaplayın. Daha sonra bu miktarı üçe bölün. Elde edilen sonuç, eğitim başarılarınızın düzeyine karşılık gelecektir.

Elektronik eğitim kaynağı “Etkileşimli Öğrenme”de bilgisayar doğrulamalı eğitim testi görevlerini bulacaksınız.

Yıldızlardan “uçan” kurbağalara veya Süper güçlü mıknatıslara neden ihtiyaç duyulur?

Çoğu insan mıknatısları pusulayla ilişkilendirir. Mühendisler bunların elektrik motorları ve elektrik akımı jeneratörlerindeki kullanımlarını hatırlayacaktır. Ancak tüm bu tasarımlar uzun zamandır biliniyor. Bu, manyetik olaylarla ilgili daha fazla çalışmanın artık gerekli olmadığı anlamına mı geliyor?

Cevap vermek için acele etmeyin, örneğin “sürtünmesiz” trenleri hatırlayın. Bu tür trenlerin rayları manyetik bir alandır. Biri desteklerde, ikincisi ise trenin kendisinde bulunan iki mıknatıs, benzer kutuplarla birbirine bakar, yani iterler. Sonuç olarak tren yol üzerinde “uçuyor” gibi görünüyor. Böyle bir teknik çözümün avantajları, 7. sınıf ders kitabının “Ansiklopedik Sayfasında” ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Trenleri "sürtünmeden" hareket ettirmek için ağır hizmet mıknatısları kullanılır. Hangi mıknatıslara süper güçlü denir ve başka nerede kullanılırlar?

Öncelikle çeşitli nesnelerin yarattığı manyetik alanların indüksiyonunu karşılaştıralım. Aşağıdaki tablo, belirli bir nesnenin manyetik alanının indüksiyonunun B, Dünya'nın manyetik alanının indüksiyonundan B3 ne kadar farklı olduğunu göstermektedir. Dünyanın manyetik alanı nispeten zayıftır, ancak yine de bir dizi deneyin doğruluğunu etkileyebilir ve bilim adamları, onu özel donanımlı odalarda, yani manyetik olarak korunan odalarda korumayı (azaltmayı) öğrendiler. Böyle bir odadaki manyetik alan indüksiyonu, Dünya yüzeyinden 10 milyon kat daha azdır.

Tablodan da görülebileceği gibi, manyetik alan indüksiyonu, Dünya'nın manyetik alanından 200.000 kat daha büyük bir mıknatıs yaratılmıştır. Neden bu kadar güçlü mıknatıslara ihtiyaç var?

Manyetik alanların bağıl büyüklükleri

Her şeyden önce, hızlandırıcılarda yüklü parçacık ışınlarını tutmak için süper güçlü mıknatıslara ihtiyaç vardır. Şek. Şekil 1 dünyanın en büyük hızlandırıcılarından birini göstermektedir. Yüklü parçacıklar birkaç kilometre çapındaki dev bir halka boyunca hareket eder. Parçacıkların duvarlara "sıçramasını" önlemek için süper güçlü mıknatıslara ihtiyaç vardır (Şekil 2).

Süper güçlü mıknatısların tıpta kullanımı yaygın olarak bilinmektedir: onların yardımıyla insan iç organlarının görüntüleri elde edilir (Şekil 3, 4). X ışınlarını kullanan teşhislerin aksine, manyetik rezonans yöntemi çok daha güvenlidir.

Ve son olarak süper güçlü mıknatısların kullanımına bir örnek daha verelim. Mühendisler zaten ağır trenlerin “uçmasını” sağladılar ama bir insana veya hayvana uçmayı öğretmek mümkün mü?

Her şeyin malzemelerle ilgili olduğu ortaya çıktı. Bir trenin tasarımında manyetik alanı arttırmak için ferromıknatıslar kullanılabilir, ancak gövdeyi oluşturan maddeler bu tür özelliklere sahip değildir. Vücuda “bezler” yerleştirmeyin!

Süper güçlü mıknatıslar havaya yükselme konusunda ustalaşmaya giden yolda yardımcı oldu. Çok güçlü manyetik alanların varlığında, vücudun zayıf manyetizmasının bile gerekli itme kuvvetini sağlamak için yeterli olduğu ortaya çıktı. Bilim insanları deney sırasında kurbağayı süper güçlü bir mıknatısın üzerine yerleştirerek "uçmayı" başardılar (Şekil 5). Araştırmacılara göre, uçuştan sonra testi yapan kişi kendini iyi hissetti. Bu bir "küçük şeyler" meselesidir: manyetik alanı 10-100 kat artırmanız gerekir - ve kişi baş döndürücü bir uçuş hissini deneyimleyecektir.

Gösterge proje konuları

1. Manyetik malzemeler ve kullanımları.

2. Bilginin manyetik kaydı.

3. Doğada ve teknolojide manyetik etkileşimlerin tezahürü ve uygulanması.

4. Dünyanın jeomanyetik alanı.

5. Manyetik fırtınalar ve insan sağlığına etkileri.

6. Çeşitli elektromanyetik cihazlar.

7. Elektrik akımı jeneratörleri.

Özetlerin ve mesajların konuları

1. Manyetik alanın tohum çimlenmesinin kalitesi ve hızı üzerindeki etkisi.

2. Manyetik alanın insan yaşamı ve sağlığı üzerindeki etkisi.

3. Lorentz kuvveti. Lorentz kuvvetinin doğadaki tezahürleri, teknolojideki uygulamaları.

4. Manyetizma çalışmalarının tarihçesi.

5. Atomun ve onu oluşturan parçaların manyetik momentleri.

6. Antimanyetik maddeler ve uygulamaları.

7. Ukraynalı bilim adamlarının manyetizma çalışmalarına katkısı.

8. M. Faraday ve J. Maxwell - elektromanyetik alan teorisinin kurucuları.

9. Dev gezegenler Satürn ve Uranüs'ün atmosferindeki manyetik fırtınalar.

10. Nikola Tesla zamanının ilerisinde bir adamdır.

11. Yüklü parçacık hızlandırıcıları nasıl çalışır?

12. Manyetik ayırıcı nedir ve ne işe yarar?

13. MHD üreteci: ne üretir ve nasıl çalışır.

14. Histerezis döngüsü nedir ve mıknatıslanma ve mıknatıslanmanın tersine çevrilmesiyle nasıl ilişkilidir?

15. Manyetik sıvı: benzersiz özellikler, uygulama örnekleri.

deneysel araştırma konuları

1. Kalıcı mıknatısların özelliklerinin incelenmesi.

2. Dünyanın manyetik alanının incelenmesi.

3. Bir bobinin manyetik alanının akımla manyetik indüksiyonunun ölçülmesi; At nalı mıknatısının manyetik alanı.

4. Elektrik akımı jeneratörü imalatı.

5. Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi.

6. Manyetik akışkanın üretimi, özelliklerinin incelenmesi.

7. Elektrik motorunun imalatı.

Bu ders kitabı materyali

Elektromanyetik indüksiyon sonucu elektrik akımının ortaya çıkışının gözlemlendiği bazı basit deneyleri hatırlayalım.

Bu deneylerden biri Şekil 2'de gösterilmektedir. 253. Çok sayıda tel dönüşünden oluşan bir bobin hızlı bir şekilde mıknatısın üzerine konursa veya çekilirse (Şekil 253, a), içinde atışla tespit edilebilecek kısa süreli bir endüksiyon akımı ortaya çıkar. bobinin uçlarına bağlı bir galvanometrenin iğnesinin. Aynı şey, mıknatıs hızlı bir şekilde bobine itildiğinde veya bobinden çekildiğinde de olur (Şekil 253, b). Açıkçası, yalnızca bobinin ve manyetik alanın göreceli hareketi önemlidir. Bu hareket durduğunda akım da durur.

Pirinç. 253. Bobin ve mıknatısın göreceli hareketi ile bobinde indüklenen bir akım ortaya çıkar: a) bobin mıknatısın üzerine yerleştirilir; b) mıknatıs bobinin içine doğru hareket eder

Şimdi bir indüksiyon akımının oluşma koşullarını daha genel bir biçimde formüle etmemizi sağlayacak birkaç ek deneyi ele alalım.

İlk deney dizisi: indüksiyon döngüsünün (bobin veya çerçeve) bulunduğu alanın manyetik indüksiyonunun değiştirilmesi.

Bobin, örneğin bir solenoidin içine (Şekil 254, a) veya bir elektromıknatısın kutupları arasına (Şekil 254, b) manyetik bir alana yerleştirilir. Bobini, dönüşlerinin düzlemi solenoidin veya elektromıknatısın manyetik alan çizgilerine dik olacak şekilde yerleştirelim. Sargıdaki akım gücünü hızlı bir şekilde değiştirerek (bir reostat kullanarak) veya basitçe akımı kapatıp açarak (bir anahtarla) alanın manyetik indüksiyonunu değiştireceğiz. Manyetik alandaki her değişiklikte galvanometrenin iğnesi keskin bir geri tepme sağlar; bu, bobin devresinde bir endüksiyon elektrik akımının oluştuğunu gösterir. Manyetik alan güçlendiğinde (veya göründüğünde), bir yönde bir akım ortaya çıkacak ve zayıfladığında (veya kaybolduğunda) ters yönde bir akım görünecektir. Şimdi aynı deneyi, bobini dönüşlerinin düzlemi manyetik alan çizgilerinin yönüne paralel olacak şekilde yerleştirerek gerçekleştirelim (Şekil 255). Deney olumsuz bir sonuç verecektir: Alanın manyetik indüksiyonunu nasıl değiştirirsek değiştirelim, bobin devresinde bir indüksiyon akımı tespit etmeyeceğiz.

Pirinç. 254. Dönüş düzlemi manyetik alan çizgilerine dik ise, manyetik indüksiyon değiştiğinde bobinde indüklenen bir akım ortaya çıkar: a) solenoid alanındaki bobin; b) bir elektromıknatıs alanındaki bir bobin. Anahtar kapatılıp açıldığında veya devredeki akım değiştiğinde manyetik indüksiyon değişir.

Pirinç. 255. Bobin dönüşlerinin düzlemi manyetik alan çizgilerine paralel ise endüksiyon akımı oluşmaz.

İkinci deney dizisi: Sabit bir manyetik alanda bulunan bir bobinin konumunun değiştirilmesi.

Bobini, manyetik alanın düzgün olduğu solenoidin içine yerleştirelim ve alanın yönüne dik bir eksen etrafında belirli bir açıyla hızla döndürelim (Şekil 256). Böyle bir dönüşte, bobine bağlı galvanometre, yönü bobinin başlangıç ​​konumuna ve dönüş yönüne bağlı olan bir indüklenen akımı tespit eder. Bobin tamamen 360° döndüğünde, indüksiyon akımının yönü iki kez değişir: bobin, düzleminin manyetik alanın yönüne dik olduğu bir konumdan geçtiğinde. Tabii ki, bobini çok hızlı döndürürseniz, indüklenen akım yönünü o kadar sık ​​​​değiştirecektir ki, geleneksel bir galvanometrenin iğnesinin bu değişiklikleri takip edecek zamanı olmayacak ve farklı, daha "itaatkar" bir cihaza ihtiyaç duyulacaktır.

Pirinç. 256. Bir bobin manyetik alanda döndüğünde, içinde indüklenen bir akım ortaya çıkar.

Bununla birlikte, bobin alanın yönüne göre dönmeyecek şekilde hareket ettirilirse ve yalnızca alan boyunca herhangi bir yönde, alan boyunca veya alan yönüne herhangi bir açıda kendisine paralel hareket ederse, o zaman indüklenmiş akım ortaya çıkmayacaktır. Bir kez daha vurgulayalım: Bobini hareket ettirme deneyi düzgün bir alanda (örneğin uzun bir solenoidin içinde veya Dünyanın manyetik alanında) gerçekleştirilir. Alan düzgün değilse (örneğin, bir mıknatısın veya elektromıknatısın kutbunun yakınında), o zaman bobinin herhangi bir hareketine, bir durum dışında, bir endüksiyon akımının ortaya çıkması eşlik edebilir: endüksiyon akımı Bobin, düzlemi her zaman alanın yönüne paralel kalacak şekilde hareket ederse (yani bobinden hiçbir manyetik alan çizgisi geçmezse) ortaya çıkar.

Üçüncü deney dizisi: sabit bir manyetik alanda bulunan bir devrenin alanının değiştirilmesi.

Benzer bir deney aşağıdaki şemaya göre yapılabilir (Şekil 257). Örneğin manyetik bir alanda, büyük bir elektromıknatısın kutupları arasına esnek telden yapılmış bir devre yerleştiririz. Konturun başlangıçta daire şeklinde olmasına izin verin (Şekil 257a). Elinizi hızlı bir şekilde hareket ettirerek konturu dar bir ilmek halinde sıkabilirsiniz, böylece kapladığı alanı önemli ölçüde azaltabilirsiniz (Şekil 257, b). Galvanometre bir endüksiyon akımının oluşumunu gösterecektir.

Pirinç. 257. Sabit bir manyetik alanda bulunan ve manyetik alan çizgilerine dik olarak yerleştirilmiş devresinin alanı değişirse (manyetik alan gözlemciden uzağa yönlendirilirse) bobinde indüklenen bir akım ortaya çıkar.

Şekil 2'de gösterilen şemaya göre kontur alanını değiştirerek bir deney yapmak daha da uygundur. 258. Bir manyetik alanda, yanlarından biri (Şekil 258'de) hareketli hale getirilmiş bir devre vardır. Galvanometre her hareket ettiğinde devrede bir endüksiyon akımının varlığını tespit eder. Ayrıca, sola doğru hareket ederken (artan alan), indüksiyon akımının bir yönü vardır ve sağa doğru hareket ederken (alan azalmaktadır) - ters yönde. Ancak bu durumda bile devrenin alanının değiştirilmesi, devrenin düzlemi manyetik alan yönüne paralel ise herhangi bir indüklenen akım üretmez.

Pirinç. 258. Çubuk hareket ettiğinde ve bunun sonucunda manyetik alanda bulunan devrenin alanı değiştiğinde devrede bir akım ortaya çıkar.

Açıklanan tüm deneyleri karşılaştırarak, indüklenen akımın ortaya çıkması için koşulları genel bir biçimde formüle edebiliriz. Ele alınan tüm durumlarda, manyetik alana yerleştirilmiş bir devremiz vardı ve devrenin düzlemi, manyetik indüksiyon yönüyle şu veya bu açıyı yapabiliyordu. Kontur tarafından sınırlanan alanı ile, alanın manyetik indüksiyonunu ve manyetik indüksiyonun yönü ile kontur düzlemi arasındaki açıyı ile gösterelim. Bu durumda, devre düzlemine dik manyetik indüksiyon bileşeni büyüklük olarak eşit olacaktır (Şekil 259).

Pirinç. 259. Manyetik indüksiyonun, indüksiyon döngüsünün düzlemine dik bir bileşene ve bu düzleme paralel bir bileşene ayrıştırılması

Ürüne manyetik indüksiyon akısı veya kısaca devreden geçen manyetik akı adını vereceğiz; Bu miktarı harfle göstereceğiz. Böylece,

. (138.1) bu kontur boyunca değişmeden kalır. Bu yüzden:

İletken bir devredeki manyetik akıda bir değişiklik olduğunda, bu devrede bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Bu, doğanın en önemli yasalarından biridir - Faraday tarafından 1831'de keşfedilen elektromanyetik indüksiyon yasası.

138.1. Bobin I ve II iç içe yerleştirilmiştir (Şekil 260). İlk devre bir pil içerir, ikinci devre ise bir galvanometre içerir. Birinci bobinin içine veya dışına bir demir çubuk itilirse, galvanometre ikinci bobinde bir endüksiyon akımının meydana geldiğini tespit edecektir. Bu deneyimi açıklayın.

Pirinç. 260. Alıştırma 138.1 için

138.2. Tel çerçeve, manyetik indüksiyona paralel bir eksen etrafında düzgün bir manyetik alan içinde döner. İçinde indüklenmiş bir akım görünecek mi?

138.3. E mi? d.s. Hareket halindeyken bir arabanın çelik aksının uçlarında indüksiyon var mı? Araba hangi yönde hareket ediyor? d.s. en büyüğü ve hangi noktada en küçüğüdür? Buna bağlı mı? d.s. araba hızından kaynaklanan indüksiyon?

138.4. Araç şasisi iki aksıyla birlikte kapalı bir iletken devre oluşturur. Araba hareket ettiğinde akım indükleniyor mu? Bu sorunun cevabı Problem 138.3'ün sonuçlarıyla nasıl bağdaştırılabilir?

138.5. Neden yıldırım çarpması bazen darbe noktasından birkaç metre uzaktaki hassas elektrikli ölçüm cihazlarına zarar veriyor ve aydınlatma ağındaki sigortaları eritiyor?

İNDÜKSİYON AKIMI, kapalı bir iletken devrede manyetik indüksiyon akısı değiştiğinde ortaya çıkan bir elektrik akımıdır. Bu olaya elektromanyetik indüksiyon denir. İndüksiyon akımının hangi yönde olduğunu bilmek ister misiniz? Rosinductor, güncel bilgiler bulabileceğiniz bir ticari bilgi portalıdır.

İndüksiyon akımının yönünü belirleyen kural şu ​​şekildedir: “İndüksiyon akımı, kendisine neden olan manyetik akıdaki değişime kendi manyetik alanıyla karşı koyacak şekilde yönlendirilir.” Sağ el, avuç içi manyetik kuvvet çizgilerine doğru döndürülür, başparmak iletkenin hareketine doğru yönlendirilir ve dört parmak, indüklenen akımın hangi yönde akacağını gösterir. Bir iletkeni hareket ettirerek, içindeki tüm elektronları iletkenle birlikte hareket ettiririz ve elektrik yüklerini manyetik bir alanda hareket ettirirken, onlara sol el kuralına göre bir kuvvet etki edecektir.

İndüksiyon akımının yönü ve büyüklüğü, indüksiyon akımının yönünün her zaman akımı uyaran faktörün etkisini zayıflattığını belirten Lenz kuralı ile belirlenir. Devredeki manyetik alan akışı değiştiğinde, indüklenen akımın yönü bu değişiklikleri telafi edecek şekilde olacaktır. Bir devrede bir akımı tetikleyen bir manyetik alan başka bir devrede oluşturulduğunda, endüksiyon akımının yönü değişikliklerin niteliğine bağlıdır: dış akım arttığında, endüksiyon akımı azaldığında ters yöne sahiptir; Aynı yöne yönlendirilir ve akışı artırma eğilimindedir.

Bir endüksiyon akımı bobininin, akımın yönüne bağlı olarak belirlenen iki kutbu (kuzey ve güney) vardır: endüksiyon hatları kuzey kutbundan çıkar. Bir mıknatısın bobine yaklaşması, mıknatısı itecek yönde bir akımın ortaya çıkmasına neden olur. Mıknatıs çıkarıldığında, bobindeki akım mıknatısın çekimini destekleyen bir yöne sahip olur.

İndüksiyon akımı, alternatif bir manyetik alanda bulunan kapalı bir devrede meydana gelir. Devre sabit (değişen bir manyetik indüksiyon akışına yerleştirilmiş) veya hareketli (devrenin hareketi manyetik akıda bir değişikliğe neden olur) olabilir. Bir indüksiyon akımının oluşması, manyetik alanın etkisi altında uyarılan bir girdap elektrik alanına neden olur.

Kısa süreli indüklenmiş akımın nasıl oluşturulacağını okuldaki fizik dersinden öğrenebilirsiniz.

Bunu yapmanın birkaç yolu vardır:

• - kalıcı bir mıknatısın veya elektromıknatısın bobine göre hareketi,
• - çekirdeğin bobine yerleştirilen elektromıknatısa göre hareketi,
• - devrenin kapatılması ve açılması,
• - devredeki akımın düzenlenmesi.

Elektrodinamiğin temel yasası (Faraday yasası), herhangi bir devre için indüklenen akımın gücünün, devreden geçen manyetik akının eksi işaretiyle alınan değişim hızına eşit olduğunu belirtir. İndüksiyon akımının gücüne elektromotor kuvvet denir.