İlk deneysel gösterimde elektromanyetik indüksiyon(Ağustos 1831) Faraday, demir bir torusun karşılıklı kenarlarına iki tel sardı (tasarım modern bir transformatöre benzer). Bir elektromıknatısın yakın zamanda keşfedilen bir özelliğine ilişkin değerlendirmesine dayanarak, bir telden akım açıldığında, özel bir tür dalganın torustan geçeceğini ve bir miktar dalgaya neden olacağını beklemişti. elektriksel etki karşı tarafında. Bir kabloyu galvanometreye bağladı ve diğer kabloyu aküye bağlarken ona baktı. Gerçekten de, kabloyu aküye bağladığında kısa bir akım dalgalanması ("elektrik dalgası" adını verdiği) ve kabloyu çıkardığında da benzer bir dalgalanma gördü. İki ay içinde Faraday, elektromanyetik indüksiyonun başka belirtilerini de buldu. Örneğin, bir mıknatısı hızla bir bobine yerleştirip geri çektiğinde akım artışları gördü. DC kayan bir elektrik teli ("Faraday diski") ile bir mıknatısın yakınında dönen bir bakır diskin içinde.

Faraday, elektromanyetik indüksiyonu sözde kuvvet çizgileri kavramını kullanarak açıkladı. Ancak zamanın çoğu bilim insanı onun teorik fikirlerini, esas olarak matematiksel olarak formüle edilmedikleri için reddetti. Faraday'ın fikirlerini niceliksel araştırmalarının temeli olarak kullanan Maxwell bir istisnaydı. elektromanyetik teori. Maxwell'in çalışmalarında elektromanyetik indüksiyonun zamanla değişen yönü diferansiyel denklemler biçiminde ifade edilir. Oliver Heaviside bu yasayı Faraday yasası olarak adlandırdı, ancak bu, Faraday yasasının orijinal versiyonundan şekil olarak biraz farklıydı ve emk'nin hareket yoluyla indüksiyonunu hesaba katmıyordu. Heaviside'ın versiyonu, Maxwell denklemleri olarak bilinen, bugün tanınan denklem grubunun bir biçimidir.

İki farklı olgu olarak Faraday yasası

Bazı fizikçiler Faraday yasasının iki farklı olguyu tek bir denklemde tanımladığını belirtiyor: motorlu EMF Hareketli bir tel üzerindeki manyetik kuvvetin etkisiyle oluşturulan ve trafo EMF'si değişikliklerden dolayı elektrik kuvvetinin etkisiyle üretilir manyetik alan. James Clerk Maxwell çalışmasında bu gerçeğe dikkat çekmiştir. Fiziksel kuvvet çizgileri hakkında 1861'de. Bu çalışmanın II. Kısmının ikinci yarısında Maxwell bu iki olgunun her biri için ayrı bir fiziksel açıklama veriyor. Elektromanyetik indüksiyonun bu iki yönüne referanslar bazı modern ders kitaplarında mevcuttur. Richard Feynman'ın yazdığı gibi:

Dolayısıyla "akı kuralı" bir devredeki emk'nin değişim oranına eşit olduğunu belirtir. manyetik akı devre boyunca, akıdaki değişimin nedeni ne olursa olsun uygulanır: ya alan değiştiği için, ya da devre hareket ettiği için (ya da her ikisi).... Kuralı açıklamamızda tamamen ikisini kullandık. çeşitli kanunlar iki durum için  –    v × B (\displaystyle (\stackrel (\mathbf (v\times B) )()))  "hareketli zincir" için ve   ∇ x E = − ∂ t B (\displaystyle (\stackrel (\mathbf (\nabla \ x\ E\ =\ -\kısmi _(\ t)B) )()))  "değişen bir alan" için.

Fizikte bu kadar basit ve kesin genel ilkelerin uygulanmasını gerektiren benzer bir durum bilmiyoruz. gerçek anlayış iki farklı olgunun bakış açısından analiz.

Bu belirgin ikilemi yansıtmak, Einstein'ı özel görelilik teorisini geliştirmeye yönlendiren ana yollardan biriydi:

Maxwell'in elektrodinamiğinin - günümüzde genellikle anlaşıldığı şekliyle - hareketli cisimlere uygulandığında, bu olgunun doğasında var gibi görünmeyen bir asimetriye yol açtığı bilinmektedir. Örneğin bir mıknatıs ile bir iletkenin elektrodinamik etkileşimini ele alalım. Gözlemlenen fenomen yalnızca şunlara bağlıdır: bağıl hareket iletken ve mıknatıs ise ortak görüş Bir cismin ya da diğerinin hareket halinde olduğu bu iki durum arasında keskin bir fark var. Çünkü mıknatıs hareket halinde ve iletken hareketsiz ise, mıknatısın yakınında belirli bir enerji yoğunluğuna sahip bir elektrik alanı oluşmakta ve iletkenin bulunduğu yerde bir akım meydana gelmektedir. Ancak mıknatıs hareketsizse ve iletken hareket ediyorsa mıknatısın yakınında elektrik alanı oluşmaz. Ancak bir iletkende, kendisinde karşılık gelen enerjinin bulunmadığı, ancak -tartışılan iki durumda göreli hareketin eşitliğini varsayarak- aynı yönde ve aynı şiddette elektrik akımları üreten bir elektromotor kuvvet buluruz. ilk vaka.

Bu tür örneklerle birlikte başarısız girişim Dünyanın "ışıltılı ortama" göre herhangi bir hareketini tespit etmek, mekanik gibi elektrodinamik olgularının da mutlak dinlenme fikrine karşılık gelen özelliklere sahip olmadığını gösterir.

- Albert Einstein, Hareketli cisimlerin elektrodinamiği üzerine

Yüzeyden geçen akı ve devredeki EMF

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası manyetik akı Φ kavramını kullanır B yüzey integrali aracılığıyla tanımlanan kapalı yüzey Σ boyunca:

Nerede D S - yüzey elemanının alanı Σ( T), B- manyetik alan ve B· DS- skaler çarpım B Ve DS. Yüzeyin ∂Σ( ile gösterilen kapalı bir eğri ile tanımlanan bir “ağız”a sahip olduğu varsayılmaktadır. T). Faraday'ın indüksiyon yasası, akış değiştiğinde, birim pozitif test yükünü kapalı ∂Σ eğrisi boyunca hareket ettirirken iş yapıldığını belirtir. E (\ displaystyle (\ mathcal (E))) değeri aşağıdaki formülle belirlenir:

Nerede E |= | B d Φ d t |

, (\displaystyle |(\mathcal (E))|=\left|((d\Phi ) \over dt)\right|\ ,)

|

E |

elektromotor kuvvetin (EMF) volt cinsinden büyüklüğüdür ve Φ

- weberlerde manyetik akı. Elektromotor kuvvetin yönü Lenz yasasıyla belirlenir.

Lorentz kuvveti

Burada B'yi veri olarak kullandık, aslında yapının kenarlarının geometrik boyutlarına bağlıdır ve bu değer Biot-Savart-Laplace Yasası kullanılarak hesaplanabilir. Bu efekt aynı zamanda Railgun adı verilen başka bir cihazda da kullanılıyor.

Faraday yasası

Akış kuralını kullanmaya yönelik sezgisel ancak hatalı bir yaklaşım devredeki akışı Φ B = formülünü kullanarak ifade eder siyahℓ, nerede w- hareketli döngünün genişliği.

Bu yaklaşımın yanılgısı, bunun kelimenin alışılagelmiş anlamında bir çerçeve olmamasıdır. şekildeki dikdörtgen, bir kenara kapatılmış bireysel iletkenlerden oluşturulmuştur. Şekilde görüldüğü gibi akım her iki iletkenden de aynı yönde akar. burada bir kavram yok "kapalı döngü"

En basit ve net açıklama Bu etki amper kuvveti kavramıyla verilmektedir. Onlar. yanıltıcı olmamak için yalnızca tek bir dikey iletken olabilir. Veya bir orkestra şefi son kalınlık jantları bağlayan eksen üzerinde bulunabilir. Amper kuvvetinin momentinin sıfır olmaması için iletkenin çapının sonlu ve sıfırdan farklı olması gerekir.

Faraday-Maxwell denklemi

Alternatif bir manyetik alan, Faraday-Maxwell denklemiyle tanımlanan bir elektrik alanı yaratır:

Bu denklem, genellikle Faraday yasası olarak adlandırılan modern Maxwell denklemleri sisteminde mevcuttur. Ancak zamana göre yalnızca kısmi türevler içerdiğinden kullanımı, yükün zamanla değişen bir manyetik alanda hareketsiz olduğu durumlarla sınırlıdır. Bu dikkate alınmıyor [ ] yüklü bir parçacığın manyetik alanda hareket ettiği durumlarda elektromanyetik indüksiyon.

Başka bir biçimde Faraday yasası şu şekilde yazılabilir: integral formu Kelvin-Stokes teoremi:

Entegrasyonu gerçekleştirmek için zamandan bağımsız bir yüzey gereklidir Σ (bkz. bu bağlamda kısmi türevlerin yorumlanmasının bir parçası olarak). Şekil 2'de gösterildiği gibi. 6:

Elemanlar d ℓ ve d A belirsiz işaretleri vardır. Yüklemek için doğru işaretler, Kelvin-Stokes teoremi hakkındaki makalede açıklandığı gibi sağ el kuralı kullanılır. İçin düz yüzeyΣ yol elemanının pozitif yönü Dℓ ∂Σ eğrisi kuralla belirlenir sağ el, sağ elin dört parmağı bu yönü gösterirken baş parmak normalin yönünde noktalar NΣ yüzeyine.

integral bitti ∂Σ isminde yol integrali veya eğrisel integral. Faraday-Maxwell denkleminin sağ tarafındaki yüzey integrali, Φ B'den manyetik akı için açık bir ifadedir. Σ . Sıfır olmayan yol integralinin e elektrik alanının davranışından farklıdır, masraflar tarafından oluşturulan. Oluşturulan ücret e-alan, Poisson denkleminin çözümü olan ve sıfır yol integraline sahip olan skaler alanın gradyanı olarak ifade edilebilir.

İntegral denklemi için geçerlidir herhangi yollar ∂Σ uzayda ve herhangi bir yüzeyde Σ , bu yol onun için sınırdır.

D d t ∫ A B d A = ∫ A (∂ B ∂ t + v div B + rot (B × v)) d A (\displaystyle (\frac (\text(d))((\text(d))t ))\int \limits _(A)(\mathbf (B) )(\text( d))\mathbf (A) =\int \limits _(A)(\left((\frac (\partial \mathbf) (B) )(\partial t))+\mathbf (v) \ (\text(div))\ \mathbf (B) +(\text(rot))\;(\mathbf (B) \times \mathbf (v))\right)\;(\text(d)))\mathbf (A)) )

ve dikkate alarak div B = 0 (\displaystyle (\text(div))\mathbf (B) =0)(Gauss serisi), B × v = − v × B (\displaystyle \mathbf (B) \times \mathbf (v) =-\mathbf (v) \times \mathbf (B))(çapraz çarpım) ve ∫ Bir çürük X d A = ∮ ∂ A ⁡ X d ℓ (\displaystyle \int _(A)(\text(çürük))\;\mathbf (X) \;\mathrm (d) \mathbf (A) = \oint _(\partial A)\mathbf (X) \;(\text(d))(\boldsymbol (\ell )))(Kelvin-Stokes teoremi), manyetik akının toplam türevinin ifade edilebileceğini buluyoruz

Üye Ekleme ∮ ⁡ v × B d ℓ (\displaystyle \oint \mathbf (v) \times \mathbf (B) \mathrm (d) \mathbf (\ell ) ) Faraday-Maxwell denkleminin her iki tarafına da yukarıdaki denklemi eklersek şunu elde ederiz:

bu Faraday yasasıdır. Dolayısıyla Faraday yasası ve Faraday-Maxwell denklemleri fiziksel olarak eşdeğerdir.

Pirinç. Şekil 7 denklemin sol tarafında manyetik kuvvetin emk'ye katkısının yorumunu göstermektedir. Segmente göre taranan alan Dℓ çarpık ∂Σ zamanla dt hızla hareket ederken v, şuna eşittir:

yani yüzeyin sınırlı kısmı boyunca manyetik akıdaki değişiklik ΔΦ B ∂Σ zamanla dt, eşittir:

ve eğer bu ΔΦ B katkılarını tüm bölümler için döngü etrafında toplarsak Dℓ manyetik kuvvetin Faraday yasasına toplam katkısını elde ederiz. Yani, bu terim ile ilişkilidir motor EMF.

Örnek 3: Gözlemcinin Bakış Açısını Hareket Ettirmek

Şekil 2'deki örneğe dönersek. Şekil 3'te hareketli bir referans çerçevesinde ortaya çıkar yakın bağlantı arasında e- Ve B-alanların yanı sıra arasında motor Ve uyarılmış EMF. Döngüyle birlikte hareket eden bir gözlemciyi hayal edin. Gözlemci döngüdeki emk'yi hem Lorentz yasasını hem de Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasını kullanarak hesaplar. Bu gözlemci döngü ile birlikte hareket ettiği için döngünün herhangi bir hareketini yani sıfır değerini görmez. v×B. Ancak sahadan bu yana B bir noktada değişir X hareket eden bir gözlemci zamanla değişen bir manyetik alan görür:

Nerede k - birim vektör yönde z.

Lorentz yasası

Faraday-Maxwell denklemi, hareket eden bir gözlemcinin bir elektrik alanı gördüğünü söylüyor e y eksen yönünde sen, aşağıdaki formülle belirlenir:

(\displaystyle (\frac (dB)(dt))=(\frac (dB)(d(x+vt)))(\frac (d(x+vt))(dt))=(\frac (dB) )(dx))v\ .) eÇözüm

E y (x , t) = - B (x + v t) v . T(\displaystyle E_(y)(x,\ t)=-B(x+vt)\ v\ .)

E = − ℓ [ E y (x C + w / 2 , t) − E y (x C − w / 2 , t) ] (\displaystyle (\mathcal (E))=-\ell ) X= v ℓ [ B (x C + w / 2 + v t) − B (x C − w / 2 + v t) ] , (\displaystyle =v\ell \ ,) X ve kütle merkezini gören sabit bir gözlemci için de tamamen aynı sonucun bulunduğunu görüyoruz. C miktar kadar taşındı C+ v t . Ancak hareket eden gözlemci, sonucu Lorentz yasasında yalnızca elektrik sabit gözlemci onun yalnızca hareket ettiğini düşünürken

manyetik

bileşen. X Faraday'ın İndüksiyon Yasası X Faraday'ın tümevarım yasasını uygulamak için, bir noktayla hareket eden bir gözlemciyi düşünün.

C sabittir çünkü gözlemci döngüyle birlikte hareket eder. Daha sonra akış: BΦ B = − ∫ 0 ℓ d y ∫ x C − w / 2 x C + w / 2 B (x + v t) d x , (\displaystyle \Phi _(B)=-\int _(0)^(\ell )dy\int _(x_(C)-w/2)^(x_(C)+w/2)B(x+vt)dx\ ,)

ve aynı sonucu görüyoruz. İntegralde zaman türevi kullanılır çünkü integralin sınırları zamana bağlı değildir. Yine zamana göre türevi türevine dönüştürmek için X Karmaşık fonksiyonların türevini almak için yöntemler kullanılır.

Sabit bir gözlemci EMF'yi şu şekilde görür: motor Hareket eden gözlemci öyle olduğunu düşünürken uyarılmış EMF.

Elektrik jeneratörü

Faraday'ın indüksiyon yasasına göre devrenin ve manyetik alanın göreceli hareketi nedeniyle üretilen EMF'nin ortaya çıkması olgusu, elektrik jeneratörlerinin çalışmasının temelini oluşturur. Kalıcı bir mıknatıs iletkene göre hareket ederse veya tam tersi, iletken mıknatısa göre hareket ederse, o zaman bir elektromotor kuvveti oluşur. Bir iletken bir elektrik yüküne bağlanırsa, içinden akım akacak ve bu nedenle hareketin mekanik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülecektir. Örneğin, disk oluşturucuŞekil 2'de gösterilenle aynı prensip üzerine inşa edilmiştir. 4. Bu fikrin bir başka uygulaması, Şekil 2'de basitleştirilmiş bir biçimde gösterilen Faraday diskidir. 8. Lütfen Şekil 2'deki analize dikkat edin. Şekil 5 ve Lorentz kuvveti yasasının doğrudan uygulanması şunu göstermektedir: sağlam iletken disk de aynı şekilde çalışır.

Faraday diski örneğinde disk, diske dik olan düzgün bir manyetik alanda dönerek Lorentz kuvveti nedeniyle radyal kolda bir akım oluşmasına neden olur. Bu akımı kontrol etmek için mekanik çalışmanın nasıl gerekli olduğunu anlamak ilginçtir. Ampere yasasına göre üretilen akım iletken kenar boyunca aktığında, bu akım bir manyetik alan yaratır (Şekil 8'de “İndüklenen B” olarak etiketlenmiştir). Böylece jant, diskin dönmesine direnen bir elektromıknatıs haline gelir (Lenz kuralının bir örneği). Resmin uzak kısmında, dönen koldan jantın uzak tarafından alt fırçaya doğru ters akım akmaktadır. Bu ters akımın oluşturduğu B alanı, uygulanan alanın karşısındadır ve bu durum kesinti aksine zincirin uzak tarafından akıyor arttırmak dönmeden kaynaklanan akış. Resmin yakın tarafında, ters akım, dönen koldan jantın yakın tarafından alt fırçaya doğru akar. İndüklenen alan B artar aksine zincirin bu tarafındaki akış kesinti dönmeden kaynaklanan akış. Böylece devrenin her iki tarafı da dönüşü engelleyen bir emk üretir. Buna karşı diskin hareketini sürdürmek için gereken enerji reaktif kuvvet, oluşturulana tam olarak eşit elektrik enerjisi(artı Joule ısı salınımı vb. nedeniyle sürtünmeden kaynaklanan kayıpları telafi etmek için enerji). Bu davranış, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren tüm jeneratörlerde ortaktır.

Faraday yasası tüm elektrik jeneratörlerinin çalışmasını açıklasa da ayrıntılı mekanizma durumdan duruma farklılık gösterebilir. Bir mıknatıs sabit bir iletkenin etrafında döndüğünde, değişen manyetik alan Maxwell-Faraday denkleminde açıklandığı gibi bir elektrik alanı oluşturur ve bu elektrik alanı yükleri iletken boyunca iter. Bu davaya denir uyarılmış EMF. Öte yandan, mıknatıs sabitken ve iletken dönerken, hareketli yükler manyetik bir kuvvete (Lorentz yasasında tanımlandığı gibi) maruz kalır ve bu manyetik kuvvet, yükleri iletken boyunca iter. Bu davaya denir motor EMF.

Elektrik motoru

Elektrik jeneratörü“ters yönde” çalışıp motor haline gelebilir. Örneğin Faraday diskini düşünün. Bir miktar voltajdan iletken bir radyal koldan doğru akımın aktığını varsayalım. Daha sonra Lorentz kuvvet kanununa göre bu hareketli yük, manyetik alandaki bir kuvvetten etkilenir. B diski yönünde döndürecek olan belli bir kural sol el. Sürtünme veya Joule ısısı gibi enerji tüketen kayıplara neden olan etkilerin yokluğunda disk öyle bir hızda dönecektir ki dΦB/dt akıma neden olan gerilime eşitti.

Elektrik trafosu

Faraday yasasının öngördüğü emk aynı zamanda elektrik transformatörlerinin çalışmasının da nedenidir. Bir tel döngüsündeki elektrik akımı değiştiğinde, değişen akım alternatif bir manyetik alan yaratır. Kullanabileceği manyetik alandaki ikinci bir tel, manyetik alandaki bu değişiklikleri, kendisiyle ilişkili manyetik akıdaki değişiklikler olarak deneyimleyecektir. DΦB/ d t. İkinci döngüde ortaya çıkan elektromotor kuvvete denir. indüklenen emk veya Trafo EMF'si. Bu döngünün iki ucu bir elektrik yüküyle bağlanırsa, içinden akım akacaktır.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası.

Elektromanyetik indüksiyon olgusunun ilk bakışta üç farklı çeşidini yeterince ayrıntılı olarak inceledik. elektrik akımı manyetik alanın etkisi altındaki iletken bir devrede: bir iletken sabit bir manyetik alanda hareket ettiğinde; manyetik alan kaynağı hareket ettiğinde; Manyetik alan zamanla değiştiğinde. Bütün bu durumlarda elektromanyetik indüksiyon yasası aynıdır:
  Devredeki elektromanyetik indüksiyonun emk'si, ters işaretle alınan devre boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir.

Bu akışta değişikliğe yol açan sebepler ne olursa olsun.
  Yukarıdaki formülasyonun bazı ayrıntılarını açıklayalım.
 Birinci. Devredeki manyetik akı herhangi bir şekilde değişebilir, yani fonksiyon F(t) her zaman doğrusal olmak zorunda değildir ancak herhangi bir şey olabilir. Manyetik akı aşağıdakilere göre değişirse doğrusal yasa, O indüklenen emk devrede sabittir, bu durumda zaman aralığının değeri Δt keyfi olabilir, bu durumda (1) ilişkisinin değeri bu aralığın değerine bağlı değildir. Akış daha karmaşık bir şekilde değişiyorsa, emk'nin büyüklüğü sabit değildir, zamana bağlıdır. Bu durumda, söz konusu zaman aralığının sonsuz küçük olduğu düşünülmeli, o zaman (1) ile ilişki matematiksel nokta görme, manyetik akı fonksiyonunun zamana göre türevine dönüşür. Matematiksel olarak bu geçiş, ortalamadan ortalamaya geçişe tamamen benzerdir. anlık hız kinematikte.
 Saniye. Akış kavramı vektör alanı yalnızca yüzeye uygulanır, bu nedenle hangi yüzeyin kullanılacağını açıklığa kavuşturmak gerekir. hakkında konuşuyoruz kanunun lafzında. Ancak herhangi bir kapalı yüzeyden geçen manyetik alan akısı sıfırdır. Bu nedenle kontur üzerinde duran iki farklı yüzey için manyetik akı aynıdır. Bir delikten dışarı akan bir sıvı akışını hayal edin. Sınırı deliğin sınırları olan hangi yüzeyi seçerseniz seçin, bunların içinden geçen akışlar aynı olacaktır. Burada başka bir benzetme uygundur: Kapalı bir kontur boyunca bir kuvvetin işi sıfırsa, o zaman bu kuvvetin işi yörüngenin şekline bağlı değildir, yalnızca başlangıçtaki ve bitiş noktaları.
 Üçüncü. Kanun metnindeki eksi işareti derin fiziksel anlam aslında bu olaylarda enerjinin korunumu kanununun gerçekleşmesini sağlar. Bu işaret Lenz kuralının bir ifadesidir. Belki de fizikte bir işaretin verildiği tek durum budur kendi adı.
  Gösterdiğimiz gibi her durumda fiziksel varlık Elektromanyetik indüksiyon olgusu aynıdır ve kısaca aşağıdaki şekilde formüle edilir: alternatif bir manyetik alan girdap elektrik alanı oluşturur. Bu alan açısından bakıldığında, elektromanyetik indüksiyon yasası şu özelliklerle ifade edilir: elektromanyetik alan: herhangi bir devre boyunca elektrik alan kuvveti vektörünün dolaşımı, bu devre boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir

Olayın bu yorumunda, akımın oluştuğu gerçek bir kapalı iletken (devre) olup olmadığına bakılmaksızın, manyetik alan değiştiğinde girdap elektrik alanının ortaya çıkması esastır. Bu gerçek devre, indüklenen alanı tespit edecek bir cihazın rolünü oynayabilir.
  Son olarak, elektrik ve manyetik alanların göreceli olduğunu, yani özelliklerinin, tanımlarının verildiği referans sisteminin seçimine bağlı olduğunu bir kez daha vurguluyoruz. Ancak referans sistemi seçiminde, açıklama yöntemi seçiminde bu keyfilik herhangi bir çelişkiye yol açmaz. Ölçülen fiziksel büyüklükler değişmezdir ve referans sisteminin seçimine bağlı değildir. Örneğin, yüklü bir cisme elektromanyetik alandan etki eden kuvvet, referans çerçevesi seçimine bağlı değildir. Ancak bazı sistemlerde bunu tanımlarken Lorentz kuvveti olarak yorumlanabilir, bazılarında ise ona “eklenebilir” elektrik kuvveti. Benzer şekilde (sonuç olarak bile), devrede indüklenen emk (indüklenen akımın gücü, açığa çıkan ısı miktarı, devrenin olası deformasyonu vb.) referans sisteminin seçimine bağlı değildir.
  Her zaman olduğu gibi, sağlanan seçim özgürlüğü kullanılabilir ve kullanılmalıdır - en sevdiğiniz açıklama yöntemini en basit, en görsel, en tanıdık vb. olarak seçme fırsatı her zaman vardır.

fenomen elektromanyetik indüksiyon seçkin bir İngiliz fizikçi tarafından keşfedildi M. Faraday 1831'de. Zamanla değiştiğinde kapalı bir iletken devrede elektrik akımının oluşmasından oluşur. manyetik akı konturu delmek.

Alan boyunca manyetik akı Φ S kontura değer denir

Nerede B– modül manyetik indüksiyon vektörüα, vektör ile kontur düzleminin normali arasındaki açıdır (Şekil 1.20.1).

Manyetik akı tanımının, düzgün olmayan bir manyetik alan ve düzlemsel olmayan bir devre durumuna genelleştirilmesi kolaydır. Manyetik akının SI birimine denir Weber (Wb). 1 Wb'ye eşit bir manyetik akı, 1 T indüksiyonlu bir manyetik alan tarafından oluşturulur ve normal yönde 1 m2 alana sahip düz bir kontura nüfuz eder:

Faraday deneysel olarak, iletken bir devrede manyetik akı değiştiğinde, devre tarafından sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının eksi işaretiyle alınan değişim hızına eşit indüklenmiş bir emf'nin ortaya çıktığını tespit etti:

Bu formül denir Faraday yasası .

Tecrübe şunu gösteriyor indüklenen akım Manyetik akı değiştiğinde kapalı bir döngüde uyarılan manyetik akı daima, oluşturduğu manyetik alan, indüklenen akıma neden olan manyetik akıdaki değişikliği önleyecek şekilde yönlendirilir. 1833'te formüle edilen bu ifadeye denir. Lenz'in kuralı .

Pirinç. 1.20.2, indüksiyon modülünün zamanla arttığı, düzgün bir manyetik alan içindeki sabit bir iletken devre örneğini kullanarak Lenz kuralını göstermektedir.

Lenz kuralı, ind ve her zaman sahip olduğumuz deneysel gerçeğini yansıtmaktadır. zıt işaretler(Faraday formülünde eksi işareti). Lenz kuralının derin bir fiziksel anlamı vardır; enerjinin korunumu yasasını ifade eder.

Kapalı bir devreye giren manyetik akıdaki değişiklik iki nedenden dolayı meydana gelebilir.

1. Devrenin veya parçalarının zamanla sabit bir manyetik alan içindeki hareketine bağlı olarak manyetik akı değişir. Bu, iletkenlerin ve onlarla birlikte serbest yük taşıyıcılarının manyetik bir alanda hareket ettiği durumdur. İndüklenen emk'nin oluşumu Lorentz kuvvetinin etkisi ile açıklanmaktadır. ücretsiz masraflar hareketli iletkenlerde. | bu durumda bir dış gücün rolünü oynar.

Örnek olarak, düzgün bir manyetik alana yerleştirilmiş dikdörtgen bir devrede indüklenen emk'nin oluşumunu ele alalım. düzleme dik kontur. Konturun kenarlarından birinin uzunluğu olsun ben diğer iki taraf boyunca hızla kayar (Şekil 1.20.3).

Lorentz kuvveti devrenin bu bölümündeki serbest yüklere etki eder. Bu kuvvetin ilişkili bileşenlerinden biri taşınabilir iletken boyunca yönlendirilen yüklerin hızı. Bu bileşen Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.20.3. Dış güç rolünü oynuyor. Modülü eşittir

EMF tanımına göre

Ind ve 'yi bağlayan formülde işareti oluşturmak için, Şekil 1'de yapıldığı gibi, sağ burgu kuralına göre birbirleriyle tutarlı olan kontur boyunca normal ve pozitif geçiş yönünün seçilmesi gerekir. . 1.20.1 ve 1.20.2. Eğer bu yapılırsa Faraday formülüne ulaşmak kolaydır.

Tüm devrenin direnci eşitse R o zaman indüklenen bir akım içinden eşit olarak akacaktır BEN ind = ind / R. Δ süresi boyunca T direnç üzerine Röne çıkacak Joule ısısı

Şu soru ortaya çıkıyor: Lorentz kuvveti iş yapmadığına göre bu enerji nereden geliyor? Bu paradoks, Lorentz kuvvetinin yalnızca bir bileşeninin işini hesaba kattığımız için ortaya çıktı. Bir indüksiyon akımı manyetik alanda bulunan bir iletkenden aktığında, Lorentz kuvvetinin başka bir bileşeni de bununla ilişkilidir. akraba yüklerin bir iletken boyunca hareket hızı. Bu bileşen görünümden sorumludur Amper kuvvetleri. Şekil 2'de gösterilen durum için. 1.20.3, Amper kuvvet modülü şuna eşittir: F bir= ben B l. Ampere'nin kuvveti iletkenin hareketine yöneliktir; bu nedenle olumsuz bir davranışta bulunur mekanik iş. Δ süresi boyunca T bu iş A kürk eşittir

İçinden indüklenen akımın aktığı bir manyetik alanda hareket eden bir iletken manyetik frenleme . Tam çalışma Lorentz kuvveti sıfırdır. Devredeki joule ısısı iş nedeniyle açığa çıkar dış kuvvetİletkenin hızını değiştirmeden koruyan veya iletkenin kinetik enerjisini azaltarak.

2. Devreye giren manyetik akıdaki değişikliğin ikinci nedeni, devre sabitken manyetik alanın zamanındaki değişikliktir. Bu durumda indüklenen emk'nin oluşumu artık Lorentz kuvvetinin etkisiyle açıklanamaz. Sabit bir iletkendeki elektronlar yalnızca bir elektrik alanı tarafından tahrik edilebilir. Bu elektrik alanı zamanla değişen bir manyetik alan tarafından üretilir. Tek bir nesneyi hareket ettirirken bu alanın çalışması pozitif yük kapalı bir döngüde sabit bir iletkende indüklenen emk'ye eşittir. Bu nedenle değişen manyetik alanın oluşturduğu elektrik alanı değil potansiyel . Onu aradılar girdap elektrik alanı . Girdap elektrik alanı kavramı, büyük İngiliz fizikçi tarafından fiziğe tanıtıldı. J.Maxwell 1861'de

Çevredeki manyetik alan değiştiğinde ortaya çıkan sabit iletkenlerdeki elektromanyetik indüksiyon olgusu da Faraday formülüyle açıklanmaktadır. Böylece hareketli ve sabit iletkenlerde indüksiyon olgusu aynı şekilde devam et ancak indüklenen akımın ortaya çıkmasının fiziksel nedeni bu iki durumda farklı çıkıyor: hareketli iletkenler durumunda indüklenen emk, Lorentz kuvvetinden kaynaklanmaktadır; sabit iletkenler durumunda, indüklenen emk, manyetik alan değiştiğinde meydana gelen girdap elektrik alanının serbest yükleri üzerindeki etkisinin bir sonucudur.

1831'de İngilizce bilim adamı fizikçi M. Faraday deneylerinde bu fenomeni keşfetti elektromanyetik indüksiyon. Daha sonra Rus bilim adamı E.Kh. Lenz ve B. S. Jacobi.

Şu anda birçok cihaz, örneğin bir motorda veya elektrik akımı jeneratöründe, transformatörlerde, radyo alıcılarında ve diğer birçok cihazda elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır.

Elektromanyetik indüksiyon- bu, içinden manyetik bir akı geçtiğinde kapalı bir iletkende akımın ortaya çıkması olgusudur. Yani bu fenomen sayesinde dönüşebiliriz mekanik enerji elektriğe - ve bu harika. Sonuçta, bu fenomenin keşfedilmesinden önce insanlar, galvanizleme dışında elektrik akımı üretme yöntemlerini bilmiyorlardı.

Bir iletken manyetik alana maruz kaldığında, içinde elektromanyetik indüksiyon yasasıyla niceliksel olarak ifade edilebilen bir emf ortaya çıkar.

Elektromanyetik İndüksiyon Yasası

İletken bir devrede indüklenen elektromotor kuvvet, o devreye manyetik akı bağlantısının değişim hızına eşittir.

Birkaç sarımı olan bir bobinde toplam emk, sarım sayısına n bağlıdır:

Ama içinde genel durum, uygula EMF formülü ortak akı bağlantısıyla:

Devrede uyarılan EMF bir akım yaratır. En basit örnek Bir iletkendeki akımın görünümü, içinden kalıcı bir mıknatısın geçtiği bir bobindir. İndüklenen akımın yönü kullanılarak belirlenebilir. Lenz'in kuralları.

Lenz'in kuralı

Devreden geçen manyetik alan değiştiğinde indüklenen akım, manyetik alanı bu değişimi engeller.

Bobine bir mıknatıs soktuğumuz durumda devredeki manyetik akı artar, bu da Lenz kuralına göre indüklenen akımın oluşturduğu manyetik alanın mıknatısın alanındaki artışa karşı yönlendirildiği anlamına gelir. Akımın yönünü belirlemek için mıknatısa kuzey kutbundan bakmanız gerekir. Bu konumdan itibaren jileti akımın manyetik alanı yönünde, yani yönüne doğru vidalayacağız. kuzey kutbu. Akım, jiletin dönme yönünde, yani saat yönünde hareket edecektir.

Mıknatısı bobinden çıkarmamız durumunda devredeki manyetik akı azalır, yani indüklenen akımın oluşturduğu manyetik alan, mıknatısın alanındaki azalmaya karşı yönlendirilir. Akımın yönünü belirlemek için, jileti sökmeniz gerekir; jiletin dönme yönü, iletkendeki akımın yönünü - saat yönünün tersine - gösterecektir.

Kapalı bir iletken sistem alırsanız ve içinde manyetik akının manyetik alanda değişmesi için koşullar yaratırsanız, bu hareketlerin bir sonucu olarak bir elektrik akımı ortaya çıkacaktır. Bu durum Deneyler sırasında manyetik enerjinin elektriğe dönüşmesini sağlayan İngiliz bilim adamı Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasını anlatıyor. Tümevarımsal olarak adlandırıldı çünkü o zamana kadar yalnızca araçlarla yaratılabiliyordu.

Keşif tarihi

Elektromanyetik indüksiyon olgusu iki bilim adamı tarafından aynı anda keşfedildi. Keşfi 1831'de Michael Faraday ve Joseph Henry yaptı. Faraday'ın deneylerinin sonuçlarını yayınlaması meslektaşından önce yapılmıştı, dolayısıyla tümevarım bu bilim adamıyla ilişkilendiriliyordu. Bu konsept daha sonra GHS sistemine dahil edildi.

Bu fenomeni göstermek için, modern bir transformatörün konfigürasyonunu anımsatan bir demir simit kullanıldı. Elektromanyetik özelliklerden yararlanmak için karşıt tarafları iki iletkenle sarılmıştır.

Tellerden birine bir akım bağlandı, torusun içinden geçerken bir tür elektrik dalgasına ve bir miktar elektrik dalgalanmasına neden oldu. karşı taraf. Akımın varlığı bir galvanometre ile tespit edildi. Telin bağlantısı kesildiği anda tam olarak aynı elektrik dalgalanması gözlemlendi.

Yavaş yavaş, elektromanyetik indüksiyonun diğer tezahür biçimleri keşfedildi. Mıknatısın yakınında dönen bir bakır disk üzerinde, elektrik üretimi sırasında kısa süreli bir akım oluşumu gözlendi. Diskin üzerine kayan bir elektrik teli takıldı.

Endüktansın ne olduğuna dair en büyük fikir, iki bobinle yapılan bir deneyle verildi. Bunlardan daha küçük boyutlara sahip olan biri, şekilde yer alan bir sıvı pile bağlanmaktadır. sağ taraf. Böylece, etkisi altında manyetik alanın ortaya çıktığı bu bobinden bir elektrik akımı akmaya başlar.

Her iki bobin birbirine göre sabit konumda olduğunda hiçbir olay meydana gelmez. Küçük bir bobin hareket etmeye başladığında, yani büyük bir bobinden ayrılmaya veya girmeye başladığında, manyetik akıda bir değişiklik meydana gelir. Sonuç olarak, büyük bir bobinde bir elektromotor kuvvet ortaya çıkar.

Faraday'ın keşfi başka bir bilim adamı olan Maxwell tarafından daha da geliştirildi ve Maxwell bunu matematiksel olarak kanıtladı. fiziksel olay diferansiyel denklemler. Başka bir fizikçi, elektromanyetik indüksiyonun etkisi altında elde edilen elektrik akımının ve emf'nin yönünü belirlemeyi başardı.

Elektromanyetik indüksiyon yasaları

Elektromanyetik indüksiyonun özü, alanı değişen bir manyetik akının içinden geçmesine izin veren, elektrik iletkenliğine sahip kapalı bir döngü tarafından belirlenir. Şu anda, manyetik akının etkisi altında, bir elektromotor kuvvet Ei ortaya çıkıyor ve devrede bir elektrik akımı akmaya başlıyor.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası, emk ve hızın doğru orantılı olmasıdır. Bu hız, manyetik akının değişime uğradığı süreyi temsil eder.

Bu yasa Ei = - ∆Ф/∆t formülüyle ifade edilir; burada Ei devrede ortaya çıkan elektromotor kuvvetin değeridir ve ∆Ф/∆t manyetik akının değişim hızıdır. Bu formülde eksi işareti tam olarak net değil ama onun da kendi açıklaması var. Faraday'ın keşiflerini inceleyen Rus bilim adamı Lenz'in kuralına göre bu işaret, devrede ortaya çıkan EMF'nin yönünü yansıtıyor. Yani indüksiyon akımının yönü, devrenin sınırladığı alanda oluşturduğu manyetik akı, bu akımın neden olduğu değişiklikleri önleyecek şekilde gerçekleşir.

Faraday'ın keşifleri, elektromanyetik alan teorisine yeni yönler veren Maxwell tarafından daha da geliştirildi. Sonuç olarak, aşağıdaki formüllerle ifade edilen Faraday ve Maxwell yasası ortaya çıktı:

• Edl = -∆Ф/∆t - elektromotor kuvvetini gösterir.
• Hdl = -∆N/∆t - manyetomotor kuvvetini gösterir.

Bu formüllerde E belirli bir alandaki elektrik alan kuvvetine karşılık gelir dl, H aynı bölgedeki manyetik alan kuvvetidir, N elektrik indüksiyon akıdır, t ise zaman periyodudur.

Her iki denklem de simetrik olup, manyetik ve elektriksel olaylar birbirine bağlı. İLE fiziksel nokta Bir perspektiften bakıldığında bu formüller aşağıdakileri tanımlar:

• Elektrik alanındaki değişikliklere her zaman bir manyetik alan oluşumu eşlik eder.
• Manyetik alandaki değişiklikler her zaman bir elektrik alanının oluşumuyla aynı anda meydana gelir.

İletken bir devrenin kapalı bir konfigürasyonundan geçen değişen bir manyetik akı, o devrede bir elektrik akımının oluşmasına neden olur. Bu, Faraday yasasının temel formülasyonudur. Tel bir çerçeve yapıp onu dönen bir mıknatısın içine yerleştirirseniz, çerçevenin kendisinde elektrik görünecektir.

Bu, Michael Faraday'ın teorisine ve yasasına tam uygun olarak indüklenen akım olacaktır. Devreden geçen manyetik akıdaki değişiklikler keyfi olabilir. Sonuç olarak, ∆Ф/∆t formülü yalnızca doğrusal değildir, aynı zamanda belirli koşullar altında herhangi bir konfigürasyona sahip olabilir. Değişiklikler doğrusal olarak meydana gelirse, devrede ortaya çıkan elektromanyetik indüksiyon emk'si sabit olacaktır. t zaman aralığı istediğiniz gibi olur ve ∆Ф/∆t oranı onun süresine bağlı olmayacaktır.

Daha fazlasını alırlarsa karmaşık şekil bu durumda indüklenen emk artık sabit olmayacak, belirli bir süreye bağlı olacaktır. Bu durumda zaman aralığı sonsuz küçük bir değer olarak kabul edilir ve matematik açısından ∆Ф/∆t oranı değişen manyetik akının bir türevi haline gelecektir.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasını yorumlayan başka bir seçenek daha var. Kısa formülasyonu, alternatif bir manyetik alanın hareketinin bir girdap elektrik alanının ortaya çıkmasına neden olduğunu açıklamaktadır. Aynı yasa, elektromanyetik alanın özelliklerinden biri olarak yorumlanabilir: alan kuvveti vektörü, herhangi bir devre boyunca, bir veya başka bir devreden geçen manyetik akının değişim hızına eşit bir hızda dolaşabilir.

Dünyamızda her türlü mevcut kuvvetler Yerçekimi kuvvetleri hariç, elektromanyetik etkileşimlerle temsil edilir. Evrende, bedenlerin birbirleri üzerindeki şaşırtıcı etkilerine rağmen, herhangi bir maddede veya canlı organizmada her zaman bir tezahür vardır. elektromanyetik kuvvetler. Aşağıda elektromanyetik indüksiyonun (EI) keşfinin nasıl gerçekleştiğini anlatacağız.

EI'yi açma

Oersted'in deneylerinde manyetik bir iğnenin akım taşıyan bir iletkenin yakınında dönmesi, elektrik ve manyetik olaylar arasındaki bağlantıyı gösteren ilk olaydı. Açıkça: Elektrik akımı kendisini manyetik bir alanla “çevreler”.

Peki bunun oluşumunu manyetik alan aracılığıyla sağlamak mümkün müdür? benzer görev Michael Faraday'ın yönettiği. 1821 yılında manyetizmanın .

Başarı bilim adamına hemen gelmedi. Yalnızca doğal güçlerin birliğine olan derin güven ve sıkı çalışma, onu on yıl sonra yeni bir büyük keşfe götürdü.

Faraday ve diğer meslektaşları uzun süre sorunun çözümünü bulamadılar çünkü sabit bir manyetik alanın hareketini kullanarak sabit bir bobinde elektrik üretmeye çalıştılar. Bu arada daha sonra netleşti: Telleri geçen elektrik hatlarının sayısı değişiyor ve elektrik ortaya çıkıyor.

EI fenomeni

Manyetik alandaki bir değişikliğin sonucu olarak bir bobinde elektriğin ortaya çıkma süreci, elektromanyetik indüksiyonun karakteristiğidir ve bu kavramı tanımlar. Bu dönemde ortaya çıkan çeşitliliğin olması oldukça doğaldır. bu süreç indüksiyon denir. Bobinin kendisi hareketsiz bırakılırsa ancak mıknatıs hareket ettirilirse etki devam edecektir. İkinci bir bobin kullanarak mıknatıssız da yapabilirsiniz.

Bobinlerden birinden elektrik geçirirseniz, karşılıklı olarak hareket ettiklerinde ikincisinde indüklenen bir akım olacak. Anahtarı kapatıp açarak bir bobini diğerinin üzerine koyabilir ve birinin voltajını değiştirebilirsiniz. Bu durumda anahtarın etki ettiği bobine giren manyetik alan değişir ve bu da ikincide bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.

Kanun

Deneyler sırasında, bobini delen kuvvet çizgisi sayısının arttığını keşfetmek kolaydır - kullanılan cihazın iğnesi (galvanometre) bir yönde kayar ve diğer yönde azalır. Daha kapsamlı bir çalışma, endüksiyon akımının gücünün, elektrik hatlarının sayısındaki değişim oranıyla doğru orantılı olduğunu göstermektedir. Bu elektromanyetik indüksiyonun temel yasasıdır.

Bu yasa aşağıdaki formülle ifade edilir:

Manyetik akının değişim hızı Ф/t sabit olduğunda, belirli bir t süresi boyunca manyetik akı aynı miktarda değişirse uygulanır.

Önemli!İndüklenen akımlar için Ohm kanunu geçerlidir: I=/R, burada EI kanununa göre bulunan indüklenen emk bulunur.

Ünlü İngiliz fizikçinin bir zamanlar gerçekleştirdiği ve keşfettiği yasanın temeli haline gelen olağanüstü deneyleri bugün herhangi bir okul çocuğu fazla zorluk çekmeden yapabilir. Bu amaçlar için aşağıdakiler kullanılır:

• mıknatıs,
• iki tel makara,
• elektrik kaynağı,
• galvanometre.

Mıknatısı standın üzerine sabitleyelim ve uçları galvanometreye bağlı olan bobini ona getirelim.

Onu döndürerek, eğerek ve yukarı aşağı hareket ettirerek dönüşlerine giren manyetik alan çizgilerinin sayısını değiştiriyoruz.

Galvanometre kayıtları deney sırasında büyüklüğü ve yönü sürekli değişen elektriğin ortaya çıkışı.

Bobin ve mıknatıs birbirine göre hareketsizse elektrik üretimi için koşullar yaratmazlar.

Diğer Faraday yasaları

Yapılan araştırmalara dayanarak aynı isimde iki yasa daha oluşturuldu:

1. İlkinin özü aşağıdaki kalıptır: m maddesinin kütlesi Elektrottaki elektrik voltajı tarafından salınan Q, elektrolitten geçen elektrik miktarı (Q) ile orantılıdır.
2. Faraday'ın ikinci yasasının tanımı veya elektrokimyasal eşdeğerin bir elementin atom ağırlığına ve değerliliğine bağımlılığı şu şekilde formüle edilir: Bir maddenin elektrokimyasal eşdeğeri atom ağırlığıyla orantılıdır ve ayrıca değerlik ile ters orantılıdır.

hepsinden mevcut türler tümevarım büyük önem sahip olmak yalıtılmış görünüm Bu fenomen kendi kendine indüksiyondur. Çok sayıda dönüşe sahip bir bobin alırsak devre kapatıldığında ampul hemen yanmaz.

Bu işlem birkaç saniye sürebilir. İlk bakışta çok şaşırtıcı bir gerçek. Burada neler olduğunu anlamak için içeride neler olduğunu anlamalısınız. devre kapanma anı. Kapalı devre, telin dönüşleri boyunca hareketini başlatan elektrik akımını "uyandırıyor" gibi görünüyor. Aynı zamanda etrafındaki boşlukta anında artan bir manyetik alan yaratılır.

Bobin dönüşleri, çekirdek tarafından yoğunlaştırılan değişen bir elektromanyetik alan tarafından delinir. Manyetik alan arttığında (devre kapatıldığı anda) bobin dönüşlerinde uyarılan endüksiyon akımı ana akıma karşı koyar. Onun anlık başarısı maksimum değer devre kapandığı anda bu imkansızdır; yavaş yavaş "büyür". İşte ampulün neden hemen yanmadığının açıklaması. Devre açıldığında, kendi kendine indüksiyon olgusunun bir sonucu olarak ana akım indüksiyonla güçlendirilir ve ampul parlak bir şekilde yanıp söner.

Önemli! Kendi kendine indüksiyon olarak adlandırılan olgunun özü, elektromanyetik alanın endüksiyon akımını heyecanlandıran değişikliğin, devreden akan elektrik akımının gücündeki değişime bağımlılığı ile karakterize edilir.

Kendi kendine indüksiyon akımının yönü Lenz kuralına göre belirlenir. Kendi kendine indüksiyon, mekanik alanındaki ataletle kolayca karşılaştırılabilir, çünkü her iki olay da benzer özelliklere sahiptir. Ve gerçekten de eylemsizlik sonucu kuvvetin etkisi altında vücut, anında değil, yavaş yavaş belirli bir hız kazanır. Hemen değil - kendi kendine indüksiyonun etkisi altında - pil devreye bağlandığında elektrik ortaya çıkar. Hızla karşılaştırmaya devam edersek, onun da anında kaybolma yeteneğine sahip olmadığını not ediyoruz.

Girdap akımları

Kullanılabilirlik girdap akımları masif iletkenlerdeki elektromanyetik indüksiyonun başka bir örneği olabilir.

Uzmanlar, metal trafo çekirdeklerinin, jeneratör ve elektrik motoru armatürlerinin hiçbir zaman sağlam olmadığını biliyor. İmalatları sırasında, oluştukları tek tek ince tabakalara, bir tabakayı diğerinden izole edecek şekilde bir vernik tabakası uygulanır.

Anlamak zor değil Bir kişiyi böyle bir cihaz yaratmaya hangi güç zorlar?. Alternatif bir manyetik alanda elektromanyetik indüksiyonun etkisi altında, çekirdeğe girdap elektrik alanının kuvvet çizgileri nüfuz eder.

Çekirdeğin katı metalden yapıldığını hayal edelim. O zamandan beri elektrik direnci küçük, endüktif voltajın oluşması büyük boy tamamen anlaşılabilir olacaktır. Çekirdek sonunda ısınacak ve elektrik enerjisinin önemli bir kısmı gereksiz yere kaybolacaktı. Ayrıca soğutma için özel önlemlerin alınması gerekecektir. Ve yalıtım katmanları izin vermiyor büyük değerlere ulaşmak.

Büyük iletkenlerin doğasında bulunan endüksiyon akımlarına bir nedenden ötürü girdap akımları denmektedir; hatları şu şekilde kapalıdır: elektrik hatları ortaya çıktıkları elektrik alanları. Daha sık girdap akımları metallerin eritilmesi için indüksiyon metalurji fırınlarının çalıştırılmasında kullanılır. Kendilerini doğuran manyetik alanla etkileşime girerek bazen ilginç olayların nedeni haline gelirler.

Güçlü bir elektromıknatıs alalım ve örneğin dikey olarak yerleştirilmiş kutupların arasına beş kopeklik bir madeni para yerleştirin. Beklentilerin aksine düşmeyecek, yavaş yavaş inecek. Birkaç santimetrelik mesafeyi kat etmesi saniyeler sürecektir.

Örneğin güçlü bir elektromıknatısın dikey olarak yerleştirilmiş kutupları arasına beş kopeklik bir madeni para yerleştirip bırakalım.

Beklentinin aksine, düşmeyecek ama yavaş yavaş inecek. Birkaç santimetrelik mesafeyi kat etmesi saniyeler sürecektir. Bir madeni paranın hareketi, bir cismin viskoz bir ortamdaki hareketine benzer. Bu neden oluyor?

Lenz kuralına göre, bir madeni para düzgün olmayan bir manyetik alanda hareket ettiğinde ortaya çıkan girdap akımlarının yönleri, mıknatıs alanının madeni parayı yukarı doğru iteceği şekildedir. Bu özellik ölçüm cihazlarında iğneyi "sakinleştirmek" için kullanılır. Arasına yerleştirilen alüminyum levha manyetik kutuplar, oka bağlanır ve içinde ortaya çıkan girdap akımları, salınımların hızlı zayıflamasına katkıda bulunur.

Şaşırtıcı güzelliğe sahip elektromanyetik indüksiyon olgusunun gösterilmesi Moskova Üniversitesi profesörü V.K. tarafından önerildi. Arkadyev. Süperiletken özelliklere sahip bir kurşun kase alalım ve üzerine bir mıknatıs düşürmeye çalışalım. Düşmeyecek, ancak kasenin üzerinde "havada duruyor" gibi görünecek. Buradaki açıklama basit: sıfıra eşit bir süper iletkenin elektrik direnci, içinde uzun süre dayanabilen ve mıknatısı kasenin üzerinde "tutabilen" büyük miktarda elektriğin üretilmesine katkıda bulunur. Lenz kuralına göre manyetik alanların yönü, mıknatısı itecek ve düşmesini önleyecek şekildedir.

Fizik çalışıyoruz - elektromanyetik indüksiyon yasası

Faraday yasasının doğru formülasyonu

Çözüm

Elektromanyetik kuvvetler insanların görmesini sağlayan kuvvetlerdir. etrafımızdaki dünya ve doğada diğerlerinden daha sık bulunur; örneğin ışık da buna bir örnektir elektromanyetik olaylar. Bu fenomen olmadan insanlığın yaşamını hayal etmek imkansızdır.