Е. Т. Акимбеков физика пәнінен дәрістер курсы нұр-Сұлтан 2020
жүктеу/скачать 3.65 Mb.
|
| Ленц ережесі: Индукциялық токтың бағыты өзінің тудырған магнит өрісі индукциялық токты тудырған магнит ағынының өзгерісін болдырмауға тырысатындай бағытта болады.
және Яғни, индукциялық ток әрқашан да өзін тудыратын себептерге қарама-қарсы болатындай бағытталады. Энергияның сақталу заңына сәйкес, ток көзінің жұмысы джоулдық жылу жұмысы мен Ампер күшінің жұмысының қосындысына тең: (16.2) Осыдан: (16.3) Егер тұйық контур N тізбектей жалғасқан орамнан құралған болса, (мысалы, соленоид), ЭҚК барлық ораммен шектелген беттен өтетін толық магниттік ағынның өзгеру жылдамдығымен анықталады: (16.4) Магнит өрісінде рамкада магнит ағынының өзгерісі индукциялық ток тудырса, оның э.қ.к.- і мынандай болады: (16.5) яғни индукцияның э.қ.к.-і рамканың бұрылу бұрышымен пропорционал түрде өзгереді. Сондықтан рамкада пайда болған осындай айнымалы токты синусоидалы ток деп атайды. Рамканың айналу бұрышы ·t, мұндағы - рамканың айналу кезіндегі бұрыштық жылдамдығы. Сонда индукциялық э.қ.к. мына түрде жазылады: i=BS sin t (16.6) мұндағы BS=Ф-рамкадағы магнит ағыны. Осы формуладағы sin·t=1 max=BS тербелетін э.қ.к.-нің максимал мәнін анықтайды. Енді осы өрнектерден: i=maxsin·t. (16.7) Сонымен, егер біртекті магнит өрісінде рамка бірқалыпты айналатын болса, онда рамкада гармониялық заң бойынша өзгеретін айнымалы э.қ.к.-і пайда болады. Рамка бір текті магнит өрісінде бірқалыпты бұрыштық жылдамдықпен айналады деп қарастырсақ =const, онда рамканың S ауданы арқылы өтетін магнит ағыны кез-келген уақытта мынаған тең болады: Ф=BnS=BS cos =BS cos t (16.8) Тұйық контурда өтетін электр тогы өзінің маңайында индукциясы Био-Савар-Лаплас заңы бойынша токқа пропорционал болатын магнит өрісін тудырады. Контурмен байланысты магнит ағыны осы контурдағы ток шамасына пропорционал болады: Ф=LI (16.9) мұндағы L-пропорционалдық коэффициент, контур индуктивтігі деп аталады. Өлшем бірлігі генри. Бұл коэффициент өткізгіштің немесе катушканың пішініне және өлшеміне тәуелді, сонымен қатар ортаның магниттік қасиетіне де тәуелді болады. Айнымалы ток жүргенде магнит индукциясы ағыны өзгереді. Магнит индукциясының өзгерісі контурда э.қ.к.–ін тудырады. Сөйтіп контурдағы токтың өзгерісі осы контурдың индукция э.қ.к.-нің тууына себеп болады. Осы құбылысты өздік индукция құбылысы деп атайды. Өздік индукция құбылысына Фарадей заңын қолдансақ, онда өздік индукцияның э.қ.к.-і мына түрде жазылады: (16.10) Егер де индуктивтік L=const десек, онда осы өрнек келесі түрде жазылады: , мұндағы минус таңбасы Ленц заңына сәйкес, ток өзгерісінің кемитінін көрсетеді. Соленоидтың контуры арқылы өтетін магнит ағыны Ф=BS, ал магнит индукциясы B=0I·n (16.11) сонда Ф=0InS (16.12) болады. Соленоидтың барлық орам санын ескерсек, онда магнит ағыны Ф=0 n2lI·S=0 n2I·V болады. Сөйтіп соленоидтың индуктивтігі L=0 n2V (16.13) Кез келген контурдағы электр тогы өзгергенде осы токтың айнымалы магнит өрісі көрші контурда э.қ.к.-ін индукциялайды (39-сурет). Осы екі контурдың біріншісіндегі ток (I1) шамасы (Ф1) магнит ағынын тудырады да осы магнит ағынының әсерінен екінші контурда индукциялық (I2) тогы пайда болады, оны гальванометр көрсетеді. Сонда 2-контурды тесіп өтетін магнит ағынын Ф21 десек, онда ол: Ф21=L21I1. болады. Сөйтіп 1-контурдағы I1 тогы өзгергенде, 2-контурда Фарадей заңына сәйкес, 21 э.қ.к.-і пайда болып, осы контурдағы магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропорционал болады: (16.14) Дәл осы сияқты, 2-контурдағы ток I2 болып, оны 1-контурды тесіп өтетін магнит ағыны Ф1 десек, онда оны келесі формуламен жазуға болады: Ф12=L12I2. Егер де I2 өзгеретін болса, онда 1-контурда 12 пайда болып, ол осы контурдағы магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропорционал болады: (16.15) Осы теңдеулердегі L12 жәнеL21 коэффициенттері контурлардың өзара индуктивтіктері деп аталады. Тогы бар өткізгіштің маңында әрқашанда магнит өрісі болады және бұл өріс ток пайда болғанда немесе ток жоқ кезде онымен бірге пайда болып немесе жоқ болып отырады. Магнит өрісі де электр өрісі сияқты энергия тасымалдаушы болады. Магнит өрісінің энергиясы ток шығындаған жұмысқа тең болады. Индуктивтігі L контур арқылы I ток жүрген кездегі магнит ағыны Ф=LI, ток шамасы өзгергенде dI магнит ағыны да өзгереді dФ=LdI. Бірақ магнит ағыны dФ шамаға өзгеру үшін dA=I·dФ=LI·dI жұмыс жасалуы керек. Сонда магнит ағынын Ф тудыратын жұмыс мына шамаға тең болады 39-сурет (16.9) Осыдан, контурмен байланысты магнит өрісінің энергиясы шығады: (16.10) Алдыңғы формулаларды ескеріп, ұзын соленоид ішіндегі магнит өрісінің энергиясын жазуға болады (16.11) Бірлік көлемдегі энергия шамасы магнит өрісі энергиясының көлемдік тығыздығы деп аталады: (16.12) жүктеу/скачать 3.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|