Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Электромагниттік индукция үшін Ленц заңы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| 3.3.8. Электромагниттік индукция үшін Ленц заңы.
Диамагниттік құбылыстарға түсініктеме. Индукциялық тоқ өзінің меншікті магнит өрісін тудырады. Контурдағы индукциялық тоқтың бағытымен индукциялаушы магнит өрісінің арасындағы байланысты Ленц тағайындады. 3.74-суретте өрнектелген тәжірибеде соленоидтағы индукциялық тоқ полюстері суретте белгіленгендей магнит өрісін тудырады. Соленоидтың магниттік полюстерінің және магниттің өзара әрекеттесуін суретте көрсетілген төрт жағдайларда да қарастырып және оларды магниттің қозғалыс бағытымен салыстырып, мынаны көруге болар еді: полюстердің арасындағы өзара әрекеттесулер әрқашанда магниттің қозғалысына кедергі жасайды. Ленц осы заңдылықты электромагниттік индукцияның барлық жағдайларына жалпылай алды. Ол тапқан заңдылықты (байланысты) электромагниттік индукция үшін Ленц заңы (ережесі) деп атайды: индукцияның ЭҚК-і тұйық контурде өзінің магнит өрісімен осы ЭҰК-тің пайда болуына себепке қарсы бағытталған индукциялық тоқ тудырады. Ленц заңын пайдалана отырып, индукциялық тоқтың бағытын табу үшін былай жасау керек: а) индукциялық тоқтың пайда болу себебін табу керек; б) индукциялық тоқ осы себепке қарсы әсер етеді деп алып, оның магнит өрісінің бағытын табу керек; в) магнит өрісінің бағыты бойынша индукциялық тоқтың бағытын табу керек. Мысалы, бірінші катушканың тізбегін ажыратқан кезде екінші катушкада индукциялық тоқтың пайда болу себебі бірінші катушканың өрісінің жоғалуы болып табылады (3.85-сурет). Осыған қарсы тұру үшін екінші катушкадағы индукциялық тоққа бағыты бірінші катушкадағы магнит өрісінің бағытындай болатын магнит өрісін тудыру керек болады. Демек, екінші катушкадағы индукциялық тоқтың бағыты ажыратылғанға дейін бірінші катушкадағы өтіп жатқан тоқтың бағытымен бірдей болады. Ленц заңына сүйене отырып, өткізгіштегі индукциялық тоқтың энергиясының индукциялық тоқтың магнит өрісінің қарсы әсерін жеңуге жұмсалатын энергия есебінен болатындығын тағайындауға болады. Мысалы, 3.83-суретте өрнектелген катушканың тізбегін ажыратып және оған магнитті бірнеше рет кіргізіп және шығару үшін қажетті жұмысты есептейтін болсақ, сосын осы тәжірибені тұйықталған тізбек кезінде қайталайтын болсақ, онда жұмыс екінші жағдайда бірінші жағдайға қарағанда артығырақ жасалады. Бұл, бірінші жағдайда катушканың төңірегінде оның меншікті өрісінің жоқ болатындығымен, өйткені онда индукциялық тоқ жоқ, ал екінші жағдайда онда өрістің болатындығымен түсіндіріледі. Екінші жағдайдағы басы артық жұмыс бұл өрістің қарсы әсерін жеңуге кетеді және катушкадағы индукциялық тоқтың энергиясына тең болады. Электромагиттік индукцияның көмегімен механикалық энергияны электр энергиясына айналдыруға болады және де электр энергиясын бір тізбектен екінші тізбекке беруге болады. Индукциялық тоқ қайсы-бір мехникалық қозғалыстың әсерінен пайда болатын болса, онда электр энергиясы механикалық энергия есебінен пайда болады. Энергияның мұндай түрленулері электрстанцияларындағы индукциялық генераторларда өтіп жатады. Ал индукциялық тоқ механикалық қозғалыс жоқ кезде пайда болатын болса, онда электр энергиясы бір тізбектен екінші тізбекке беріледі. Энергияның мұндай түрленулері трансформаторларда өтіп жатады. Электромагниттік индукция құбылысы диамагниттік эффектіде түсіндіреді. Зат магнит өрісіне тап болған кезде орбитада қозғалып жүрген әрбір электронға Лоренц күші әсер ете бастайды, ол әрбір электронға түсірілген центрге тартқыш күшті арттырады, не кемітеді (бұл электронның айналыс бағытына тәуелді болады). Бұл дегеніміз орбитаны және электронның айналыс жиілігін өзгертеді, ал ол электронның орбиталық қозғалысқа сәйкес келетін дөңгелек тоғын кеміту немесе арттыру дегенмен тең, әрі электрондардың дөңгелек тоғы, егер олардың магнит өрісі сыртқы өріске қарсы бағытталса, күшейеді де, ал өріс бойымен бағытталса, онда кемиді. Сонымен, сыртқы өріс жоқ кезде диамагниттің молекуласындағы электрондардың дөңгелек тоқтары бір-бірін теңгеріп, молекуланың магнит моменті болмайтын болса, сыртқы өрісте бұл тепе-теңдік бұзылады да, молекуланың сыртқы өріске қарсы бағытталған қорытқы моменті пайда болады. Бұл нәтижені Ленц заңынан тікелей шығады деуге болады: молекуладағы дөңгелек тоқтың өзгерісі индукциялық тоқ болып табылады және оның магнит өрісі оны тудырған сыртқы өріске қарсы бағытталған болуы тиіс. Диамагниттік эффект барлық заттарда да пайда болады, бірақ, зат молекулаларының сыртқы магнит өрісі бойымен бағдарланған және күшейтетін меншікті магнит моменттері болса, онда диамагниттік эффект одан күштірек болатын парамагниттік эффектпен қамтылады да, зат парамагнетик болып шығады. Күшті диамагниттік эффект асқын өткізгіштік кезінде бақыланады. Асқын өткізгіш магнит өрісіне түскен кезде онда жай өткізгіштегі тәрізді индукциялық тоқтар пайда болады, бірақ олардың молекулалық индукциялық тоқтан бір айырмашылығы, бұл тоқтарды еркін электрондар тудырады. Асқын өткізгіштерде бұл индукциялық тоқтарға кедергі жоқ және сыртқы магнит өрісі бар кезде де олар бола береді, ол өрістің асқын өткізгіштің ішіне енуіне кедергі жасайды. Асқын өткізгіштер, барлық диамагнетиктер тәрізді магнит өрісінен итеріліп шығарылады. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|