Білім беру бағдарламасы 6В01505 Физика-информатика
жүктеу/скачать 2.12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс мазмұны: Электромагниттік индукция құбылысы
| Әдебиет[1-11]
№19дәріс Тақырып: Электромагниттік индукция Дәріс мақсаты: Электромагнетизмнің маңызды заңы: электромагниттік индукция заңымен және оның қолданылу мысалдарымен таныстыру Дәріс мазмұны: Электромагниттік индукция құбылысы Бізге белгілі электр тогы өзінің айналасында магнит өрісін тудырады. Магнит өрісі мен электр тоғының арасындағы байланыс осы магнит өрісінің көмегімен контурда ток пайда бола ма деген сұрақтың шешімін 1831ж ағылшын физигі Фарадей шешті. Оның тәжірибесінде гальванометрге жалғанған катушканың (соленоид) ішіне, тұрақты магнит салсақ, гальванометр стрелкасының қозғалысын байқаймыз. Магнитті қайтадан суырып алсақ, стрелка басқа бағытқа ауытқиды. Магнитті неғұрлым тезірек қозғалтса, стрелка соғұрлым көбірек ауытқиды. Демек, магнит өрісінің күш сызықтары тұйық контурды қиып өткенде ток пайда болады, ол токты индукциялық ток деп атайды. Магниттің полюсін өзгертсек, стрелканың бұрылу бағыты өзгереді. Магнитті тұрақты қойып, соленоидты қозғауға да болады. Әрі осы пайда болған индукциялық ток, магнит ағынының өзгеру түріне байланыссыз, ол тек өзгеріс жылдамдығына байланысты. Магнит өрісі арқылы өндіріп алған индукциялық ток осы тізбекте ЭҚК бар екенін көрсетеді. Бұл ЭҚК электромагниттік индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Яғни магнит өрісі арқылы индукциялық ток өндіріп алу құбылысын электромагниттік индукция құбылысы деп атайды. Индукциялық токтың мәні және электромагниттік индукцияның ЭҚК тек қана магнит ағынының өзгеру жылдамдығымен анықталады: ～ . Енді пайда болған таңбасын анықтау керек. Магнит ағынының таңбасы контурдағы оң нормальдің бағытына байланысты, ал оң нормальдің таңбасы токтың оң бұранда ережесімен анықталады. Бұдан оң нормальдің белгілі бір бағытын таңдай отырып, біз магнит индукция ағынының таңбасын және контурдағы ЭҚК мен индукциялық ток бағытын анықтаймыз. Осындай қортындыларды ескере отырып, Фарадей электромагниттік индукция заңын қорытып шығарды: өткізгіш контурында пайда болатын индукциялық ЭҚК шама жағынан сол контурмен шектелген бет арқылы өтетін магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тура пропорционал да, бағыты жағынан оған қарама-қарсы (1.19) Бұл электромагниттік индукция құбылысының негізгі заңы немесе Фарадей заңы деп аталады, әрі бұл универсиалды заң. Мұндағы минус таңбасы магнит ағынының өзгерісінің өсуі , контурдағы ЭҚК азаюын туғызады, яғни индукциялық тоқтың өрісі магнит ағынына қарсы бағытталады; ал ағынның кемуі , ЭҚК туғызады, ағынының бағыты индукциялық тоқтың өріс бағытымен бағыттас болады. Бұл минус таңбасы орыс ғалымы Ленц ережесінің математикалық өрнегі. Ленц ережесі электромагниттік индукция нәтижесінде пайда болған индукциялық тоқтың бағытын анықтауға арналған негізгі ереже: тұйықталған контурда пайда болған индукциялық тоқтың бағыты, контур арқылы өтетін осы тоқты тудырған магнит ағынының өзгерісіне кедергі келтіре бағытталады. Гельмгольц бірінші рет Фарадей заңы энергияның сақталу заңынан шықты деп қорытынды жасады. Ол АС бөлігі жылжымалы тұйық контур алды. Контурға ЭҚК -ге тең ток күші жалғансын. уақыт ішінде ЭҚК орындайтын жұмысы: (1.20) Мынадай екі жағдайды қарастырайық: 1. Тұйық контурға магнит өрісі әсер етпейді, сонда ЭҚК-нің жұмысы түгелімен жылу бөлуге жұмсалады: 2. Тұйық контур біртекті магнит өрісінде орналасып, оның күш сызықтары контур жазықтығына перпендикуляр бағытталсын. Сонда магнит өрісі тарапынан тоғы бар тұйық өткізгішке күш әсер етеді де соның нәтижесінде тұйық контурдың жылжымалы АС бөлігі қозғалысқа келеді. Осы кезде механикалық жұмыс істелінеді: мұндағы бұдан , себебі Сонымен тұйық контурдағы ток көзінің ЭҚК жұмысы жылу бөліп шығаруға және контурдың жылжымалы АС бөлігін қозғалтуға қажетті механикалық жұмыс атқаруға жұмсалады: , яғни теңдіктің екі жағын да -ге қысқартамыз. уақыт ішінде ток өзгеріп отырады, сондықтан уақытты өте аз етіп алсақ, ток күші өзгеріп үлгере алмайды: осыдан , (1.21) мұндағы электромагниттік индукция құбылысы үшін Фарадей заңы. Магнит өрісіндегі рамканың айналуы. Электромагниттік индукция құбылысы механикалық энергияны электр тоғының энергиясына айналдыру үшін генераторларда пайдаланылады. Генератордың жұмыс істеу принципін рамканың біртекті магнит өрісінде айналуын мысалға ала қарастыруға болады. Жазық рамка біртекті магнит өрісінде бірқалыпты бұрыштық жылдамдықпен айналсын. Кез-келген уақыттағы рамканың магнит ағыны: мұндағы уақыттың моментіндегі раманың бұрылуы. Рамканың айналуы кезінде мұнда айнымалы индукцияның ЭҚК пайда болады: (1.22) гармониялық заң бойынша өзгереді. болғанда, ең үлкен мәніне ие болады: (1.23) (1.22) және (1.23) ескере былай жазуға болады: . Егер біртекті магнит өрісінде жазық рамка бірқалыпты айналса, онда рамкада айнымалы ЭҚК пайда болады, айнымалы ЭҚК гармониялық заңмен өзгереді. Электродвигательдердің жұмыс істеу принципі осыған негізделген. Электродвигательдер арқылы механикалық энергияларды, электр энергиясына айналдырады. Қазіргі өндірістегі айнымалы электр тогының жиілігі . Өзін - өзі тексеру сұрақтары: Фарадей тәжірибелері: электр тогын магнит өрісінің туғызуы Ленц ережесі Магниттік ағын Индукция электр қозғаушы күші Электромагниттік индукцияның әртүрлері Магнит ағынының өзгеру жылдамдығының маңызы жүктеу/скачать 2.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|