Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի գործնական կիրառում. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրված է http://www.allbest.ru/

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Պատահական չէ, որ սա բացելու առաջին և ամենակարևոր քայլն է նոր կողմէլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների հիմքում դրվեց էլեկտրամագնիսական դաշտի մասին գաղափարների հիմնադիրը` աշխարհի մեծագույն գիտնականներից մեկը` Մայքլ Ֆարադեյը (1791-1867): Ֆարադեյը միանգամայն վստահ էր էլեկտրականության և մագնիսական երևույթներ. Oersted-ի բացահայտումից անմիջապես հետո նա իր օրագրում (1821) գրում է. Այդ ժամանակից ի վեր Ֆարադեյը, առանց դադարի, մտածեց այս խնդրի մասին։ Ասում են, որ նա ժիլետի գրպանում անընդհատ մագնիս է կրել, որը պետք է իրեն հիշեցներ առաջադրանքի մասին։ Տասը տարի անց՝ 1831 թվականին, քրտնաջան աշխատանքի և հաջողության հանդեպ հավատի արդյունքում խնդիրը լուծվեց։ Նա հայտնագործություն արեց, որն ընկած է աշխարհի բոլոր էլեկտրակայանների գեներատորների նախագծման հիմքում՝ մեխանիկական էներգիան էլեկտրական հոսանքի էներգիայի վերածելով: Այլ աղբյուրներ.

Էլեկտրական հոսանքը, ըստ Ֆարադեյի, ունակ է մագնիսացնել երկաթե առարկաները: Դա անելու համար պարզապես կծիկի ներսում դրեք երկաթե ձող: Արդյո՞ք մագնիսն իր հերթին կարող է առաջացնել էլեկտրական հոսանքի տեսք կամ փոխել դրա մեծությունը: Երկար ժամանակ ոչինչ հնարավոր չէր գտնել։

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Ինդուկցիայի ՖԵՆՈՄԵՆԻ ԲԱՑԱՀԱՅՏՄԱՆ ՊԱՏՄՈՒԹՅՈՒՆ.

Signors Nobili-ի և Antinori-ի ասույթները ամսագրիցԱնտոլոգիա"

« Պարոն Ֆարադեյը վերջերս հայտնաբերել է նոր դասէլեկտրադինամիկ երևույթներ. Նա այս մասին հուշագիր է ներկայացրել Լոնդոնի թագավորական ընկերությանը, սակայն այս հուշագրությունը դեռ չի հրապարակվել։ Մենք գիտենք նրա մասինմիայն մի գրություն, որը փոխանցել է պարոն ԱՓարիզի Գիտությունների ակադեմիայի գործավար26 դեկտեմբերի 1831 թ, մի նամակի հիման վրա, որը նա ստացել է անձամբ պարոն Ֆարադայից։

Այս հաղորդագրությունը դրդեց Շևալիե Անտինորիին և ինձ անմիջապես կրկնել հիմնական փորձը և ուսումնասիրել այն տարբեր տեսակետներից: Մենք ինքներս մեզ հաճոյախոսում ենք՝ հույս ունենալով, որ արդյունքները, որոնց հասել ենք, ինչ-որ նշանակություն ունեն, ուստի շտապում ենք դրանք հրապարակել՝ առանց որևէ բան ունենալու։նախորդնյութեր, բացառությամբ այն գրության, որը ելակետ է ծառայել մեր հետազոտության մեջ:»

«Պարոն Ֆարադեյի հուշագրությունը, ինչպես ասվում է գրության մեջ, «բաժանված է չորս մասի.

Առաջինում, որը վերնագրված է «Գալվանական էլեկտրականության գրգռումը», մենք գտնում ենք հետևյալ հիմնական փաստը. երկրորդ հոսանքը հակառակ է առաջինին և տևում է ընդամենը մեկ ակնթարթ: Եթե գրգռիչ հոսանքը հանվում է, նրա ազդեցության տակ գտնվող մետաղալարում հոսանք է առաջանում, հակառակ այն, ինչ առաջացել է դրա մեջ առաջին դեպքում, այսինքն. նույն ուղղությամբ, ինչ հուզիչ հոսանքը:

Հուշագրության երկրորդ մասը պատմում է մագնիսի առաջացրած էլեկտրական հոսանքների մասին։ Մոտենալով կծիկի մագնիսներին՝ պարոն Ֆարադեյը արտադրեց էլեկտրական հոսանքներ; երբ կծիկները հանվել են, հակառակ ուղղությամբ հոսանքներ են առաջացել։ Այս հոսանքները ուժեղ ազդեցություն են ունենում գալվանոմետրի վրա՝ անցնելով, թեկուզ թույլ, աղաջրի և այլ լուծույթների միջով։ Այստեղից հետևում է, որ այս գիտնականը, օգտագործելով մագնիս, գրգռել է պարոն Ամպերի հայտնաբերած էլեկտրական հոսանքները։

Հուշագրության երրորդ մասը վերաբերում է հիմնական էլեկտրական վիճակին, որը պարոն Ֆարադեյն անվանում է էլեկտրամոնիկ վիճակ։

Չորրորդ մասում խոսվում է պարոն Արագոյին պատկանող մի փորձի մասին, որը որքան հետաքրքիր, այնքան էլ անսովոր է. Ինչպես հայտնի է, այս փորձը բաղկացած է նրանից, որ մագնիսական ասեղը պտտվում է պտտվող մետաղական սկավառակի ազդեցության տակ։ Նա պարզել է, որ երբ մետաղական սկավառակը պտտվում է մագնիսի ազդեցությամբ, էլեկտրական հոսանքները կարող են հայտնվել այնքան քանակությամբ, որը բավարար է սկավառակից նոր էլեկտրական մեքենա ստեղծելու համար:

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Ինդուկցիայի ժամանակակից տեսություն

Էլեկտրական հոսանքները ստեղծում են մագնիսական դաշտ իրենց շուրջը: Կարո՞ղ է մագնիսական դաշտը առաջացնել տեսքը էլեկտրական դաշտ? Ֆարադեյը փորձնականորեն պարզել է, որ երբ փակ շղթա թափանցող մագնիսական հոսքը փոխվում է, դրա մեջ էլեկտրական հոսանք է առաջանում։ Այս երեւույթը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա։ Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի ժամանակ առաջացող հոսանքը կոչվում է ինդուկտիվ։ Խստորեն ասած, երբ շղթան շարժվում է մագնիսական դաշտում, առաջանում է ոչ թե որոշակի հոսանք, այլ որոշակի EMF: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ավելի մանրամասն ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ինդուկցիոն EMF-ը, որը տեղի է ունենում ցանկացած փակ շղթայում, հավասար է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը այս միացումով սահմանափակված մակերևույթի միջոցով՝ վերցված հակառակ նշանով:

Շղթայում էլեկտրաշարժիչ ուժը արտաքին ուժերի գործողության արդյունք է, այսինքն. ոչ էլեկտրական ծագման ուժեր. Երբ հաղորդիչը շարժվում է մագնիսական դաշտում, արտաքին ուժերի դերը խաղում է Լորենցի ուժը, որի ազդեցությամբ լիցքերը բաժանվում են, ինչի արդյունքում հաղորդիչի ծայրերում առաջանում է պոտենցիալ տարբերություն։ Հաղորդավարում ինդուկցիայի EMF-ն բնութագրում է միավորի դրական լիցքը հաղորդիչի երկայնքով տեղափոխելու աշխատանքը:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթը ընկած է էլեկտրական գեներատորների աշխատանքի հիմքում։ Եթե մետաղալարերի շրջանակը հավասարաչափ պտտվում է միատեսակ մագնիսական դաշտում, ապա առաջանում է ինդուկտիվ հոսանք՝ պարբերաբար փոխելով իր ուղղությունը: Նույնիսկ միասնական մագնիսական դաշտում պտտվող մեկ շրջանակը գեներատոր է փոփոխական հոսանք.

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Ինդուկցիայի ԵՐԵՎՈՒՅԹՆԵՐԻ ՓՈՐՁԱՐԱՐ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅՈՒՆ.

Դիտարկենք Ֆարադայի դասական փորձերը, որոնց օգնությամբ հայտնաբերվել է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենը.

Երբ մշտական մագնիսը շարժվում է, նրա ուժային գծերը հատում են կծիկի պտույտները, և առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք, ուստի գալվանոմետրի սլաքը շեղվում է։ Սարքի ցուցումները կախված են մագնիսի շարժման արագությունից և կծիկի պտույտների քանակից։

Այս փորձի ժամանակ մենք հոսանք ենք անցնում առաջին կծիկի միջով, որը ստեղծում է մագնիսական հոսքիսկ երբ երկրորդ կծիկը շարժվում է առաջինի ներսում, մագնիսական գծերը հատվում են, ուստի առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք։

Թիվ 2 փորձն անցկացնելիս արձանագրվել է, որ անջատիչի միացման պահին սարքի սլաքը շեղվել է և ցույց է տվել EMF-ի արժեքը, այնուհետև սլաքը վերադարձել է իր սկզբնական դիրքին։ Երբ անջատիչը անջատվեց, սլաքը կրկին շեղվեց, բայց մյուս ուղղությամբ և ցույց տվեց EMF-ի արժեքը, այնուհետև վերադարձավ իր սկզբնական դիրքին: Անջատիչի միացման պահին հոսանքն ավելանում է, բայց ինչ-որ ուժ է առաջանում, որը կանխում է հոսանքի ավելացումը։ Այս ուժն ինքն իրեն դրդում է, այստեղից էլ անունը EMF ինքնահոսք. Անջատման պահին նույնը տեղի է ունենում, փոխվել է միայն EMF-ի ուղղությունը, ուստի սարքի սլաքը շեղվել է հակառակ ուղղությամբ։

Այս փորձը ցույց է տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի EMF-ն առաջանում է, երբ փոփոխվում են հոսանքի մեծությունն ու ուղղությունը: Սա ապացուցում է, որ ինդուկցիայի EMF-ն, որն ինքն է ստեղծում, հոսանքի փոփոխության արագությունն է:

Մեկ ամսվա ընթացքում Ֆարադեյը փորձնականորեն բացահայտեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթի բոլոր էական հատկանիշները։ Մնում էր միայն օրենքին տալ խիստ քանակական ձև և ամբողջությամբ բացահայտել երեւույթի ֆիզիկական բնույթը։ Ինքը՝ Ֆարադեյը, արդեն հասկացել է սովորական բանը, որը որոշում է ինդուկցիոն հոսանքի տեսքը փորձերի ժամանակ, որոնք արտաքուստ տարբեր տեսք ունեն:

Փակ հաղորդիչ շղթայում հոսանք է առաջանում, երբ այս շղթայով սահմանափակված մակերեսը ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիոն գծերի թիվը փոխվում է։ Այս երեւույթը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա։

Եվ որքան արագ է փոխվում մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակը, այնքան ավելի մեծ է ստացվող հոսանքը: Այս դեպքում մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակի փոփոխության պատճառը բոլորովին անտարբեր է։

Սա կարող է լինել ֆիքսված հաղորդիչ ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակի փոփոխություն՝ հարակից կծիկի հոսանքի ուժի փոփոխության պատճառով, և գծերի քանակի փոփոխություն՝ կապված շղթայի շարժման անհամասեռ մագնիսական դաշտում: , որոնց գծերի խտությունը տատանվում է տարածության մեջ։

ԼԵՆՑԻ ԿԱՆՈՆ

Հաղորդավարում առաջացած ինդուկտիվ հոսանքն անմիջապես սկսում է փոխազդել այն առաջացրած հոսանքի կամ մագնիսի հետ: Եթե մագնիսը (կամ հոսանքով կծիկը) մոտեցվում է փակ հաղորդիչին, ապա առաջացող ինդուկցիոն հոսանքն իր մագնիսական դաշտով անպայման վանում է մագնիսը (կծիկը): Պետք է աշխատանք տարվի մագնիսն ու կծիկը իրար մոտեցնելու համար։ Երբ մագնիսը հանվում է, առաջանում է գրավչություն: Այս կանոնը խստորեն պահպանվում է. Պատկերացրեք, եթե ամեն ինչ այլ կերպ լիներ. դուք հրում եք մագնիսը դեպի կծիկը, և այն ինքն իրեն կխուժի դրա մեջ: Սա կխախտի էներգիայի պահպանման օրենքը։ Չէ՞ որ մագնիսի մեխանիկական էներգիան կմեծանար ու միաժամանակ հոսանք կառաջանար, որն ինքնին էներգիայի ծախս է պահանջում, քանի որ հոսանքն էլ կարող է աշխատանք կատարել։ Գեներատորի խարիսխում առաջացած էլեկտրական հոսանքը, փոխազդելով ստատորի մագնիսական դաշտի հետ, դանդաղեցնում է խարիսխի պտույտը։ Միայն հետևաբար, արմատուրը պտտելու համար անհրաժեշտ է աշխատանք կատարել, որքան մեծ է, այնքան մեծ է ընթացիկ ուժը: Այս աշխատանքի շնորհիվ առաջանում է ինդուկտիվ հոսանք։ Հետաքրքիր է նշել, որ եթե մեր մոլորակի մագնիսական դաշտը լիներ շատ մեծ և խիստ անհամասեռ, ապա հաղորդիչ մարմինների արագ շարժումները նրա մակերեսին և մթնոլորտում անհնարին կլինեին մարմնում առաջացող հոսանքի ինտենսիվ փոխազդեցության պատճառով: դաշտ. Մարմինները կշարժվեին ինչպես խիտ մածուցիկ միջավայրում և միևնույն ժամանակ ուժեղ տաքացվեին։ Ո՛չ ինքնաթիռները, ո՛չ հրթիռները չէին կարող թռչել։ Մարդը չէր կարող արագ շարժել ո՛չ ձեռքերը, ո՛չ ոտքերը, քանի որ մարդու մարմինը- լավ դիրիժոր:

Եթե կծիկը, որում առաջանում է հոսանքը, անշարժ է հարակից կծիկի համեմատ փոփոխական հոսանքով, ինչպես, օրինակ, տրանսֆորմատորում, ապա այս դեպքում ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը թելադրվում է էներգիայի պահպանման օրենքով: Այս հոսանքը միշտ ուղղված է այնպես, որ նրա ստեղծած մագնիսական դաշտը ձգտում է նվազեցնել հոսանքի տատանումները առաջնային:

Մագնիսի վանումը կամ ձգումը կծիկի միջոցով կախված է նրանում ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունից։ Ուստի էներգիայի պահպանման օրենքը մեզ թույլ է տալիս ձևակերպել մի կանոն, որը որոշում է ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը։ Ո՞րն է տարբերությունը երկու փորձերի միջև՝ մագնիսի մոտեցումը կծիկին և դրա հեռացումը: Առաջին դեպքում մեծանում է մագնիսական հոսքը (կամ կծիկի պտույտները ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիոն գծերի թիվը) (նկ. ա), իսկ երկրորդ դեպքում՝ նվազում (նկ. բ)։ Ընդ որում, առաջին դեպքում, ինդուկցիոն գիծ B » մագնիսական դաշտը, որը ստեղծված է կծիկի մեջ առաջացած ինդուկցիոն հոսանքով, դուրս է գալիս կծիկի վերին ծայրից, քանի որ կծիկը վանում է մագնիսը, իսկ երկրորդ դեպքում, ընդհակառակը, նրանք մտնում են այս ծայրը։ Նկարում մագնիսական ինդուկցիայի այս գծերը ցուցադրված են հարվածով:

Այժմ մենք եկել ենք հիմնական կետին. կծիկի պտույտների միջոցով մագնիսական հոսքի ավելացման դեպքում ինդուկցիոն հոսանքն ունի այնպիսի ուղղություն, որ նրա ստեղծած մագնիսական դաշտը կանխում է մագնիսական հոսքի աճը կծիկի պտույտների միջոցով: Ի վերջո, այս դաշտի ինդուկցիոն վեկտորն ուղղված է դաշտի ինդուկցիոն վեկտորի դեմ, որի փոփոխությունից առաջանում է էլեկտրական հոսանք։ Եթե կծիկի միջով մագնիսական հոսքը թուլանում է, ապա ինդուկտիվ հոսանքը ինդուկցիայի հետ ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը մեծացնում է մագնիսական հոսքը կծիկի պտույտների միջոցով։

Սա է էությունը ընդհանուր կանոնինդուկտիվ հոսանքի ուղղության որոշում, որը կիրառելի է բոլոր դեպքերում. Այս կանոնը սահմանել է ռուս ֆիզիկոս Է.Խ. Լենց (1804-1865).

Համաձայն Լենցի կանոնի՝ փակ շղթայում առաջացող ինդուկտիվ հոսանքն ունի այնպիսի ուղղություն, որ դրա կողմից ստեղծված մագնիսական հոսքը շղթայով սահմանափակված մակերևույթի միջով ձգտում է կանխել հոսքի փոփոխությունը, որն առաջացնում է այս հոսանքը: Կամ՝ ինդուկցիոն հոսանքն ունի այնպիսի ուղղություն, որ կանխում է դրա առաջացման պատճառը։

Գերհաղորդիչների դեպքում արտաքին մագնիսական հոսքի փոփոխությունների փոխհատուցումը ամբողջական կլինի։ Մագնիսական ինդուկցիայի հոսքը մակերևույթի միջով, որը սահմանափակված է գերհաղորդիչ շղթայով, ժամանակի հետ բոլորովին չի փոխվում որևէ պայմաններում:

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Ինդուկցիայի ՕՐԵՆՔ

էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա Faraday lenz

Ֆարադեյի փորձերը ցույց են տվել, որ ինդուկտիվ հոսանքի ուժը Ի i-ը հաղորդիչ շղթայում համաչափ է այս շղթայով սահմանափակված մակերեսը ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակի փոփոխության արագությանը: Ավելի ճիշտ, այս հայտարարությունը կարելի է ձևակերպել՝ օգտագործելով մագնիսական հոսք հասկացությունը։

Մագնիսական հոսքը հստակորեն մեկնաբանվում է որպես մակերես ունեցող մակերես ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակ Ս. Հետևաբար, այս թվի փոփոխության արագությունը ոչ այլ ինչ է, քան մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը: Եթե կարճ ժամանակում տմագնիսական հոսքը փոխվում է D Ֆ, ապա մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը հավասար է.

Հետևաբար, փորձից անմիջապես բխող հայտարարություն կարող է ձևակերպվել հետևյալ կերպ.

Ինդուկցիոն հոսանքի ուժգնությունը համաչափ է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը ուրվագծով սահմանափակված մակերեսով.

Հիշեցնենք, որ էլեկտրական հոսանք առաջանում է միացումում, երբ արտաքին ուժերը գործում են ազատ լիցքերի վրա: Այս ուժերի աշխատանքը փակ շղթայի երկայնքով մեկ դրական լիցք տեղափոխելիս կոչվում է էլեկտրաշարժիչ ուժ։ Հետևաբար, երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է եզրագծով սահմանափակված մակերեսով, դրանում հայտնվում են արտաքին ուժեր, որոնց գործողությունը բնութագրվում է EMF-ով, որը կոչվում է ինդուկցիոն EMF: Նշանակենք տառով Եես .

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը հատուկ ձևակերպված է EMF-ի, այլ ոչ թե ընթացիկ ուժի համար: Այս ձևակերպմամբ օրենքը արտահայտում է երևույթի էությունը, որը կախված չէ հաղորդիչների հատկություններից, որոնցում տեղի է ունենում ինդուկցիոն հոսանքը։

Համաձայն էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի (EMI) փակ հանգույցում ինդուկցիայի EMF-ն բացարձակ արժեքով հավասար է օղակով սահմանափակված մակերեսով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը.

Ինչպե՞ս հաշվի առնել ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը (կամ ինդուկցիոն EMF-ի նշանը) էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքում Լենցի կանոնին համապատասխան:

Նկարը ցույց է տալիս փակ հանգույց: Եզրագիծը ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ շրջանցելու ուղղությունը դրական կհամարենք։ Եզրագծային նորմալը շրջանցման ուղղությամբ կազմում է աջ պտուտակ: EMF-ի նշանը, այսինքն՝ կոնկրետ աշխատանքը, կախված է արտաքին ուժերի ուղղությունից՝ շղթայի շրջանցման ուղղության նկատմամբ:

Եթե այս ուղղությունները համընկնում են, ապա Ե i > 0 և, համապատասխանաբար, Ի i > 0. Հակառակ դեպքում, EMF-ը և ընթացիկ ուժը բացասական են:

Թող արտաքին մագնիսական դաշտի մագնիսական ինդուկցիան ուղղվի նորմալի երկայնքով դեպի եզրագիծը և ժամանակի ընթացքում ավելանա: Հետո Ֆ> 0 և > 0. Լենցի կանոնի համաձայն, ինդուկցիոն հոսանքը ստեղծում է մագնիսական հոսք. Ֆ" < 0. Линии индукции Բ«Ինդուկցիոն հոսանքի մագնիսական դաշտը նկարում պատկերված է գծիկով, հետևաբար, ինդուկցիոն հոսանքը. Ի i-ն ուղղված է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (դրական շրջանցման ուղղությամբ) և ինդուկցիոն emf-ը բացասական է: Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքում պետք է լինի մինուս նշան.

Միավորների միջազգային համակարգում մագնիսական հոսքի միավորը սահմանելու համար օգտագործվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը։ Այս միավորը կոչվում է վեբեր (Wb):

Ինդուկցիայի EMF-ից Ե i-ն արտահայտվում է վոլտներով, իսկ ժամանակը վայրկյաններով է, ապա Weber EMP օրենքից կարելի է որոշել հետևյալ կերպ.

մագնիսական հոսքը փակ հանգույցով սահմանափակված մակերևույթի միջով 1 Վտ է, եթե 1 վրկ-ում այս հոսքի միատեսակ նվազմամբ մինչև զրոյի, շղթայում հայտնվում է ինդուկցիոն emf, որը հավասար է 1 Վ. .

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Ինդուկցիայի ԵՐԵՎՈՒՅԹՆԵՐԻ ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ.

Հեռարձակում

Փոփոխվող մագնիսական դաշտը, որը գրգռված է փոփոխվող հոսանքից, շրջակա տարածության մեջ ստեղծում է էլեկտրական դաշտ, որն իր հերթին գրգռում է մագնիսական դաշտը և այլն։ Փոխադարձաբար գեներացնելով միմյանց՝ այս դաշտերը կազմում են մեկ փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ՝ էլեկտրամագնիսական ալիք։ Առաջանալով այն վայրում, որտեղ կա հոսանք ունեցող մետաղալար, էլեկտրամագնիսական դաշտը տարածվում է տիեզերքում լույսի -300000 կմ/վ արագությամբ։

Մագնիտոթերապիա

Հաճախականության սպեկտրում տարբեր վայրերզբաղված է ռադիոալիքներով, լույսով, ռենտգենյան ճառագայթներայլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում. Նրանք սովորաբար բնութագրվում են անընդհատ փոխկապակցված էլեկտրական և մագնիսական դաշտերով:

Սինխրոֆազոտրոններ

Ներկայումս մագնիսական դաշտը հասկացվում է որպես լիցքավորված մասնիկներից բաղկացած նյութի հատուկ ձև։ Ժամանակակից ֆիզիկայում լիցքավորված մասնիկների ճառագայթներն օգտագործվում են ատոմների մեջ խորը թափանցելու համար՝ դրանք ուսումնասիրելու համար։ Այն ուժը, որով մագնիսական դաշտը գործում է շարժվող լիցքավորված մասնիկի վրա, կոչվում է Լորենցի ուժ։

Հոսքաչափեր - մետր

Մեթոդը հիմնված է մագնիսական դաշտում հաղորդիչի համար Ֆարադեյի օրենքի կիրառման վրա. մագնիսական դաշտում շարժվող էլեկտրահաղորդիչ հեղուկի հոսքի ժամանակ հոսքի արագությանը համամասնորեն առաջանում է EMF, որը էլեկտրոնային մասի միջոցով վերածվում է. էլեկտրական անալոգային / թվային ազդանշան:

DC գեներատոր

Գեներատորի ռեժիմում մեքենայի արմատուրը պտտվում է արտաքին պահի ազդեցության տակ: Ստատորի բևեռների միջև առկա է արմատուրա թափանցող մշտական մագնիսական հոսք: Արմատուրայի ոլորուն հաղորդիչները շարժվում են մագնիսական դաշտում և, հետևաբար, դրանցում առաջանում է EMF, որի ուղղությունը կարող է որոշվել «աջ ձեռքի» կանոնով։ Այս դեպքում դրական ներուժ է առաջանում մեկ խոզանակի վրա երկրորդի համեմատ: Եթե բեռը միացված է գեներատորի տերմինալներին, ապա դրա մեջ հոսանք կհոսի:

EMR ֆենոմենը լայնորեն կիրառվում է տրանսֆորմատորներում։ Դիտարկենք այս սարքը ավելի մանրամասն:

Տրանսֆորմատորներ

Տրանսֆորմատոր (լատ. transformo - փոխակերպում) - ստատիկ էլեկտրամագնիսական սարքունենալով երկու կամ ավելի ինդուկտիվ զուգակցված ոլորուններ և նախատեսված է մեկ կամ մի քանի փոփոխական հոսանքի համակարգերի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի միջոցով փոխակերպվելու մեկ կամ մի քանի այլ փոփոխական հոսանքի համակարգերի:

Տրանսֆորմատորի գյուտարարը ռուս գիտնական Պ.Ն. Յաբլոչկով ( 1847 - 1894 )։ 1876 թվականին Յաբլոչկովը որպես տրանսֆորմատոր օգտագործեց ինդուկցիոն կծիկ երկու ոլորուններով՝ իր հորինած էլեկտրական մոմերը սնուցելու համար։ Յաբլոչկովի տրանսֆորմատորն ուներ բաց միջուկ։ Փակ միջուկով տրանսֆորմատորները, որոնք նման են այսօր օգտագործվողներին, հայտնվեցին շատ ավելի ուշ՝ 1884 թվականին։ Տրանսֆորմատորի գյուտի հետ մեկտեղ առաջացավ տեխնիկական հետաքրքրություն փոփոխական հոսանքի նկատմամբ, որը մինչ այդ չէր կիրառվել։

Տրանսֆորմատորները լայնորեն օգտագործվում են փոխանցման մեջ էլեկտրական էներգիաերկար հեռավորությունների վրա, դրա բաշխումը ստացողների միջև, ինչպես նաև տարբեր ուղղիչ, ուժեղացուցիչ, ազդանշանային և այլ սարքերում:

Տրանսֆորմատորում էներգիայի փոխակերպումն իրականացվում է փոփոխական մագնիսական դաշտի միջոցով։ Տրանսֆորմատորը միմյանցից մեկուսացված բարակ պողպատե թիթեղների միջուկ է, որի վրա տեղադրվում են մեկուսացված մետաղալարերի երկու, իսկ երբեմն էլ ավելի ոլորուններ (ոլորիկներ): Փաթաթումը, որին միացված է AC էլեկտրական էներգիայի աղբյուրը, կոչվում է առաջնային ոլորուն, մնացած ոլորունները կոչվում են երկրորդական:

Եթե տրանսֆորմատորի երկրորդական ոլորման մեջ երեք անգամ ավելի շատ պտույտներ են պտտվում, քան առաջնայինում, ապա առաջնային ոլորուն միջուկում ստեղծված մագնիսական դաշտը, հատելով երկրորդական ոլորման պտույտները, դրա մեջ երեք անգամ ավելի շատ լարում կստեղծի։

Օգտագործելով հակադարձ շրջադարձերի հարաբերակցությամբ տրանսֆորմատոր, դուք կարող եք նույնքան հեշտությամբ և պարզապես ստանալ նվազեցված լարում:

ժամըիդեալական տրանսֆորմատորային հավասարում

Իդեալական տրանսֆորմատորը տրանսֆորմատոր է, որը էներգիայի կորուստներ չունի ոլորունների և ոլորուն արտահոսքի հոսքերի տաքացման համար: Իդեալական տրանսֆորմատորում ուժի բոլոր գծերն անցնում են երկու ոլորունների բոլոր պտույտներով, և քանի որ փոփոխվող մագնիսական դաշտը յուրաքանչյուր հերթափոխում առաջացնում է նույն EMF, ոլորուն մեջ առաջացած ընդհանուր EMF-ը համաչափ է նրա պտույտների ընդհանուր թվին: Նման տրանսֆորմատորը առաջնային միացումից եկող ամբողջ էներգիան վերածում է մագնիսական դաշտի, իսկ հետո՝ երկրորդական շղթայի էներգիայի։ Այս դեպքում մուտքային էներգիան հավասար է փոխարկված էներգիային.

Որտեղ P1-ը տրանսֆորմատորին առաջնային միացումից մատակարարվող էներգիայի ակնթարթային արժեքն է,

P2-ը տրանսֆորմատորի կողմից փոխարկվող հզորության ակնթարթային արժեքն է, որը մտնում է երկրորդական միացում:

Համակցելով այս հավասարումը ոլորունների ծայրերում լարումների հարաբերակցության հետ՝ մենք ստանում ենք իդեալական տրանսֆորմատորի հավասարումը.

Այսպիսով, մենք ստանում ենք, որ U2-ի երկրորդական ոլորուն ծայրերում լարման բարձրացմամբ, I2 երկրորդական շղթայի հոսանքը նվազում է:

Մի շղթայի դիմադրությունը մյուսի դիմադրության փոխարկելու համար անհրաժեշտ է արժեքը բազմապատկել հարաբերակցության քառակուսով: Օրինակ, Z2 դիմադրությունը միացված է երկրորդական ոլորուն ծայրերին, դրա նվազեցված արժեքը առաջնային շղթայի նկատմամբ կլինի.

Այս կանոնը գործում է նաև երկրորդական սխեմայի համար.

Նշումը դիագրամների վրա

Դիագրամներում տրանսֆորմատորը նշված է հետևյալ կերպ.

Կենտրոնական հաստ գիծը համապատասխանում է միջուկին, 1-ը առաջնային ոլորուն է (սովորաբար ձախ կողմում), 2.3-ը՝ երկրորդական ոլորուն: Որոշ կոպիտ մոտավորությամբ կիսաշրջանների թիվը խորհրդանշում է ոլորման պտույտների քանակը (ավելի շատ պտույտներ՝ ավելի շատ կիսաշրջաններ, բայց առանց խիստ համաչափության):

Տրանսֆորմատորային ՀԱՅՏԵՐ

Տրանսֆորմատորները լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության և առօրյա կյանքում տարբեր նպատակներով.

1. Էլեկտրական էներգիայի փոխանցման և բաշխման համար.

Սովորաբար, էլեկտրակայաններում փոփոխական հոսանքի գեներատորները արտադրում են էլեկտրական էներգիա 6-24 կՎ լարման վրա, և շահավետ է էլեկտրաէներգիա փոխանցել մեծ հեռավորությունների վրա շատ ավելի բարձր լարումներով (110, 220, 330, 400, 500 և 750 կՎ): . Հետեւաբար, յուրաքանչյուր էլեկտրակայանում տեղադրվում են տրանսֆորմատորներ, որոնք բարձրացնում են լարումը:

Էլեկտրական էներգիայի բաշխում արդյունաբերական ձեռնարկությունների միջև, բնակավայրեր, քաղաքներում և գյուղական տարածքներ, ինչպես նաև ներսում արդյունաբերական ձեռնարկություններարտադրված օդային և մալուխային գծերով՝ 220, 110, 35, 20, 10 և 6 կՎ լարման դեպքում։ Հետևաբար, տրանսֆորմատորները պետք է տեղադրվեն բոլոր բաշխիչ հանգույցներում, որոնք նվազեցնում են լարումը մինչև 220, 380 և 660 Վ:

2. Ապահովել փոխարկիչ սարքերում փականները միացնելու համար ցանկալի շղթան և համապատասխանեցնել լարումը փոխարկիչի ելքում և մուտքում: Այդ նպատակների համար օգտագործվող տրանսֆորմատորները կոչվում են տրանսֆորմատորներ:

3. Տարբեր տեխնոլոգիական նպատակներով՝ զոդում ( եռակցման տրանսֆորմատորներ), էլեկտրաջերմային կայանքների (էլեկտրական վառարանի տրանսֆորմատորների) էլեկտրամատակարարում և այլն։

4. Ռադիոտեխնիկայի, էլեկտրոնային սարքավորումների, կապի և ավտոմատացման սարքերի, կենցաղային տեխնիկայի տարբեր սխեմաների սնուցման, այդ սարքերի տարբեր տարրերի էլեկտրական շղթաները բաժանելու, լարման համապատասխանության համար և այլն:

5. Էլեկտրական չափիչ սարքերը և որոշ սարքեր (ռելեներ և այլն) ներառել բարձր լարման էլեկտրական շղթաներում կամ մեծ հոսանքների միջով անցնող շղթաներում՝ չափման սահմաններն ընդլայնելու և էլեկտրական անվտանգությունն ապահովելու համար։ Այս նպատակների համար օգտագործվող տրանսֆորմատորները կոչվում են չափիչ:

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենը և դրա հատուկ դեպքերը լայնորեն կիրառվում են էլեկտրատեխնիկայում։ Օգտագործվում է մեխանիկական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու համար համաժամանակյա գեներատորներ. Տրանսֆորմատորները օգտագործվում են AC լարումը բարձրացնելու կամ իջեցնելու համար: Տրանսֆորմատորների օգտագործումը հնարավորություն է տալիս էլեկտրաէներգիան տնտեսապես փոխանցել էլեկտրակայաններից սպառման հանգույցներ:

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ:

1. Ֆիզիկայի դասընթաց, դասագիրք բուհերի համար. Թ.Ի. Տրոֆիմովա, 2007 թ.

2. Շղթաների տեսության հիմունքներ, Գ.Ի. Աթաբեկով, Լան, Սանկտ Պետերբուրգ, - Մ., - Կրասնոդար, 2006 թ.

3. Էլեկտրական մեքենաներ, Լ.Մ. Պիոտրովսկի, Լ., Էներգետիկա, 1972։

4. Ուժային տրանսֆորմատորներ. Տեղեկագիրք / Ed. Ս.Դ. Լիզունովա, Ա.Կ. Լոխանինը։ M.: Energoizdat 2004 թ.

5. Տրանսֆորմատորների նախագծում. Ա.Վ. Սապոժնիկով. M.: Gosenergoizdat. 1959 թ.

6. Տրանսֆորմատորների հաշվարկ: Դասագիրք բուհերի համար. Պ.Մ. Տիխոմիրով. Մոսկվա: Էներգիա, 1976 թ.

7. Ֆիզիկա -ուսուցողականտեխնիկական դպրոցների համար հեղինակ Վ.Ֆ. Դմիտրիև, հրատարակություն Մոսկվայի «Բարձրագույն դպրոց» 2004 թ.

Հյուրընկալվել է Allbest.ru կայքում

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Ընդհանուր հասկացություններ, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերման պատմությունը։ Համաչափության գործակիցը էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքում. Մագնիսական հոսքի փոփոխություն Lenz սարքի օրինակով. Էլեկտրամագնիսական ինդուկտիվություն, մագնիսական դաշտի էներգիայի խտության հաշվարկ:

դասախոսություն, ավելացվել է 10/10/2011

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի հայտնաբերման պատմությունը. Մագնիսական հոսքի կախվածության ուսումնասիրությունը մագնիսական ինդուկցիայից: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենի գործնական կիրառումը՝ հեռարձակում, մագնիսաթերապիա, սինքրոֆազոտրոններ, էլեկտրական գեներատորներ։

վերացական, ավելացվել է 15.11.2009 թ

Աշխատեք մագնիսական դաշտում հոսանք ունեցող հաղորդիչը տեղափոխելու վրա: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթի ուսումնասիրություն. Մշտական և փոփոխական մագնիսական դաշտում ինդուկցիոն հոսանքի ստացման մեթոդներ. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի էլեկտրաշարժիչ ուժի բնույթը: Ֆարադայի օրենքը.

շնորհանդես, ավելացվել է 24.09.2013թ

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա- փոփոխական մագնիսական դաշտի միջոցով պտտվող էլեկտրական դաշտ առաջացնելու երեւույթը. Մայքլ Ֆարադեյի կողմից այս երեւույթի հայտնաբերման պատմությունը. Ինդուկցիոն գեներատոր: Ինդուկցիայի էլեկտրաշարժիչ ուժի որոշման բանաձևը.

վերացական, ավելացվել է 13.12.2011թ

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա. Լենցի օրենք, էլեկտրաշարժիչ ուժ։ Մագնիսական ինդուկցիայի և մագնիսական լարման չափման մեթոդներ. Ոլորտային հոսանքներ (Ֆուկոյի հոսանքներ): Շրջանակի պտտումը մագնիսական դաշտում: Ինքնասինդուկցիա, հոսանք շղթան փակելիս և բացելիս: Փոխադարձ ինդուկցիա.

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 25.11.2013թ

Էլեկտրական մեքենաներ՝ որպես նրանք, որոնցում էներգիայի փոխակերպումը տեղի է ունենում էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի, զարգացման պատմության և հիմնական փուլերի, այս ոլորտում ձեռքբերումների արդյունքում։ Էլեկտրաշարժիչի ստեղծում՝ գործնական կիրառման հնարավորությամբ։

վերացական, ավելացվել է 21.06.2012թ

Պտտվող էլեկտրական դաշտի բնութագրերը. Փորձարարական փաստերի վերլուծական բացատրություն. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի և Օհմի օրենքները. Մագնիսական դաշտում լույսի բևեռացման հարթության պտտման երևույթները. Ինդուկցիոն հոսանքի ստացման մեթոդներ. Լենցի կանոնի կիրառում.

շնորհանդես, ավելացվել է 19.05.2014թ

Մայքլ Ֆարադեյի մանկությունն ու պատանեկությունը. Սկսել Թագավորական հաստատությունում: Մ.Ֆարադեյի առաջին անկախ ուսումնասիրությունները. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը, էլեկտրոլիզը: Ֆարադեյի հիվանդություն, վերջին փորձնական աշխատանք. Մ.Ֆարադեյի հայտնագործությունների նշանակությունը.

վերացական, ավելացվել է 07.06.2012թ

Անգլիացի մեծ ֆիզիկոս Մայքլ Ֆարադեյի կյանքի, անձնական և ստեղծագործական զարգացման համառոտ ուրվագիծը: Ֆարադեյի հետազոտությունները էլեկտրամագնիսականության բնագավառում և նրա կողմից էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենի բացահայտումը, օրենքի ձևակերպումը։ Փորձեր էլեկտրաէներգիայի հետ.

վերացական, ավելացվել է 23.04.2009 թ

Մայքլ Ֆարադեյի դպրոցական շրջանը, նրա առաջին անկախ հետազոտությունը (նիկել պարունակող պողպատների ձուլման փորձեր)։ Անգլիացի ֆիզիկոսի կողմից էլեկտրական շարժիչի առաջին մոդելի ստեղծումը, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի և էլեկտրոլիզի օրենքների հայտնաբերումը։

վերացական

«Ֆիզիկա» առարկայից

Թեմա՝ «Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի բացահայտում».

Ավարտված:

Ուսանողական խումբ 13103/1

Սանկտ Պետերբուրգ

2. Ֆարադեյի փորձերը. 3

3. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթի գործնական կիրառում. ինը

4. Օգտագործված գրականության ցանկ .. 12

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա - փակ շղթայում էլեկտրական հոսանքի առաջացման երևույթ, երբ դրա միջով անցնող մագնիսական հոսքը փոխվում է: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիան հայտնաբերել է Մայքլ Ֆարադեյը 1831 թվականի օգոստոսի 29-ին։ Նա պարզեց, որ էլեկտրաշարժիչ ուժը, որն առաջանում է փակ հաղորդիչ միացումում, համաչափ է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը, որը սահմանափակվում է այս շղթայով սահմանափակված մակերեսով: Էլեկտրաշարժիչ ուժի (EMF) մեծությունը կախված չէ նրանից, թե ինչն է առաջացնում հոսքի փոփոխություն՝ բուն մագնիսական դաշտի փոփոխություն կամ մագնիսական դաշտում շղթայի (կամ դրա մի մասի) շարժումը: Այս EMF-ով առաջացած էլեկտրական հոսանքը կոչվում է ինդուկցիոն հոսանք:

1820 թվականին Հանս Քրիստիան Էրսթեդը ցույց տվեց, որ էլեկտրական հոսանքը, որը հոսում է շղթայի միջով, առաջացնում է մագնիսական ասեղի շեղում։ Եթե էլեկտրական հոսանքը առաջացնում է մագնիսականություն, ապա էլեկտրական հոսանքի տեսքը պետք է կապված լինի մագնիսականության հետ: Այս գաղափարը գրավել է անգլիացի գիտնական Մ.Ֆարադեյը: «Մագնիսիզմը վերածեք էլեկտրականության», - գրել է նա 1822 թվականին իր օրագրում:

Մայքլ Ֆարադեյ

Մայքլ Ֆարադեյը (1791-1867) ծնվել է Լոնդոնում՝ նրա ամենաաղքատ շրջաններից մեկում։ Նրա հայրը դարբին էր, իսկ մայրը վարձակալ հողագործի դուստր էր։ Երբ Ֆարադեյը հասավ դպրոցական տարիքի, նրան ուղարկեցին տարրական դպրոց։ Այստեղ Ֆարադեյի անցկացրած դասընթացը շատ նեղ էր և սահմանափակվում էր միայն կարդալու, գրելու և հաշվելու սկզբում սովորեցնելով։

Տնից մի քանի քայլ այն կողմ, որտեղ ապրում էր Ֆարադայ ընտանիքը, կար գրախանութ, որը նաև գրքահավաքի հաստատություն էր։ Ահա թե որտեղ է Ֆարադեյը հասել՝ ավարտելով դասընթացը տարրական դպրոցերբ նրա համար մասնագիտություն ընտրելու հարցը ծագեց. Մայքլն այդ ժամանակ ընդամենը 13 տարեկան էր։ Արդեն երիտասարդ տարիներին, երբ Ֆարադեյը նոր էր սկսել իր ինքնակրթությունը, նա ջանում էր հիմնվել բացառապես փաստերի վրա և ստուգել ուրիշների հաղորդումները սեփական փորձով:

Այս ձգտումները տիրել են նրան ողջ կյանքում՝ որպես նրա հիմնական հատկանիշներ գիտական գործունեությունՖարադեյը ֆիզիկայի և քիմիայի հետ առաջին ծանոթության ժամանակ սկսել է ֆիզիկական և քիմիական փորձարկումներ անել մանուկ հասակում: Մի անգամ Մայքլը ներկա է եղել անգլիացի մեծ ֆիզիկոս Համֆրի Դեյվիի դասախոսություններից մեկին։ Ֆարադեյը մանրամասն գրառում կատարեց դասախոսության մասին, կապեց այն և ուղարկեց Դեյվիին։ Նա այնքան տպավորված էր, որ Ֆարադեյին առաջարկեց աշխատել իր հետ որպես քարտուղար։ Շուտով Դեյվին մեկնեց Եվրոպա և Ֆարադեյին տարավ իր հետ։ Երկու տարի նրանք եղել են եվրոպական խոշորագույն համալսարաններում։

1815 թվականին վերադառնալով Լոնդոն՝ Ֆարադեյը սկսեց աշխատել որպես օգնական Լոնդոնի թագավորական ինստիտուտի լաբորատորիաներից մեկում։ Այն ժամանակ դա աշխարհի լավագույն ֆիզիկայի լաբորատորիաներից մեկն էր։ 1816-1818 թվականներին Ֆարադեյը հրատարակեց մի շարք փոքրիկ նոտաներ և փոքրիկ հուշեր քիմիայի վերաբերյալ: Ֆարադեյի առաջին աշխատանքը ֆիզիկայի վերաբերյալ թվագրվում է 1818 թվականին։

1821 թվականի սեպտեմբերին Մայքլը տպագրեց «Էլեկտրամագնիսականության հաջողությունների պատմությունը»՝ հիմնվելով իր նախորդների փորձի վրա և համատեղելով իր մի քանի փորձառությունները։ Արդեն այդ ժամանակ նա միանգամայն ճիշտ հասկացություն էր կազմում հոսանքի ազդեցության տակ մագնիսական ասեղի շեղման երեւույթի էության մասին։

Հասնելով այս հաջողությանը, Ֆարադեյը թողեց իր ուսումը էլեկտրաէներգիայի ոլորտում տասը տարի՝ նվիրվելով մի շարք այլ առարկաների ուսումնասիրությանը։ 1823 թվականին Ֆարադեյը կատարեց ֆիզիկայի ոլորտում ամենակարևոր հայտնագործություններից մեկը. նա առաջին անգամ հասավ գազի հեղուկացմանը և միևնույն ժամանակ հաստատեց գազերը հեղուկի վերածելու պարզ, բայց վավեր մեթոդ: 1824 թվականին Ֆարադեյը մի քանի բացահայտումներ արեց ֆիզիկայի ոլորտում։ Ի թիվս այլ բաների, նա հաստատեց այն փաստը, որ լույսն ազդում է ապակու գույնի վրա՝ փոխելով այն։ Հաջորդ տարի Ֆարադեյը կրկին ֆիզիկայից անցնում է քիմիայի, և այս ոլորտում նրա աշխատանքի արդյունքը բենզինի և ծծմբային նաֆթալինաթթվի հայտնաբերումն է։

1831 թվականին Ֆարադեյը հրատարակեց «Օպտիկական պատրանքի հատուկ տեսակի մասին» տրակտատը, որը հիմք հանդիսացավ գեղեցիկ և հետաքրքիր օպտիկական արկի համար, որը կոչվում էր «քրոմոտրոպ»: Նույն թվականին հրատարակվում է գիտնականի մեկ այլ տրակտատ՝ «Թրթռացող թիթեղների մասին»։ Այս գործերից շատերն ինքնին կարող էին հավերժացնել իրենց հեղինակի անունը: Բայց ամենակարևորը գիտական աշխատություններՖարադեյը նրա հետազոտություններն են էլեկտրամագնիսականության և էլեկտրական ինդուկցիայի ոլորտում:

Ֆարադեյի փորձերը

Բնության ուժերի անքակտելի կապի և փոխազդեցության մասին գաղափարներով տարված՝ Ֆարադեյը փորձեց ապացուցել, որ ինչպես Ամպերը կարող է էլեկտրականությամբ մագնիսներ ստեղծել, այնպես էլ մագնիսների օգնությամբ հնարավոր է էլեկտրականություն ստեղծել։

Դրա տրամաբանությունը պարզ էր. մեխանիկական աշխատանքը հեշտությամբ վերածվում է ջերմության. Ընդհակառակը, ջերմությունը կարող է վերածվել մեխանիկական աշխատանք(ասենք ներս շոգեքարշ): Ընդհանրապես բնության ուժերի մեջ ամենից հաճախ տեղի է ունենում հետևյալ հարաբերությունը՝ եթե Ա-ն ծնում է Բ-ին, ապա Բ-ն ծնում է Ա-ին։

Եթե էլեկտրաէներգիայի միջոցով Ամպերը մագնիսներ է ստացել, ապա, ըստ երեւույթին, հնարավոր է «էլեկտրականություն ստանալ սովորական մագնիսականությունից»։ Արագոն և Ամպերը նույն խնդիրն են դրել իրենց վրա Փարիզում, Կոլադոնը՝ Ժնևում։

Խիստ ասած, ֆիզիկայի կարևոր ճյուղը, որը վերաբերում է էլեկտրամագնիսականության և ինդուկտիվ էլեկտրականության երևույթներին, և որը ներկայումս այդքան կարևոր նշանակություն ունի տեխնոլոգիայի համար, ստեղծվել է Ֆարադեյի կողմից ոչնչից: Երբ Ֆարադեյը վերջապես իրեն նվիրեց էլեկտրաէներգիայի ոլորտում հետազոտություններին, հաստատվեց, որ հետ սովորական պայմաններԷլեկտրականացված մարմնի առկայությունը բավարար է, որպեսզի դրա ազդեցությունը ցանկացած այլ մարմնում էլեկտրական հոսանք գրգռի: Միաժամանակ հայտնի էր, որ լարը, որով անցնում է հոսանքը, և որը նույնպես էլեկտրականացված մարմին է, որևէ ազդեցություն չի ունենում մոտակայքում տեղադրված մյուս լարերի վրա։

Ինչո՞վ է պայմանավորված այս բացառությունը: Սա այն հարցն է, որը հետաքրքրել է Ֆարադեյին, և որի լուծումը նրան տարել է խոշոր բացահայտումներինդուկցիոն էլեկտրաէներգիայի ոլորտում։ Ֆարադեյը շատ էքսպերիմենտներ է անում, պեդանտական գրառումներ է անում։ Նա իր լաբորատոր գրառումներում (ամբողջությամբ տպագրվել է Լոնդոնում 1931 թվականին «Ֆարադեյի օրագիրը» վերնագրով) յուրաքանչյուր փոքրիկ ուսումնասիրության մեկ պարբերություն է նվիրում։ Առնվազն այն փաստը, որ Օրագրի վերջին պարբերությունը նշված է 16041 թվով, խոսում է Ֆարադեյի արդյունավետության մասին։

Բացի երևույթների համընդհանուր կապի մեջ ինտուիտիվ համոզմունքից, ոչինչ, ըստ էության, չաջակցեց նրան «մագնիսականից էլեկտրականություն» փնտրելու հարցում։ Բացի այդ, նա, ինչպես իր ուսուցիչ Դևին, ավելի շատ ապավինում էր սեփական փորձերին, քան մտավոր կոնստրուկցիաներին։ Դեյվին սովորեցրել է նրան.

«Լավ փորձը ավելի մեծ արժեք ունի, քան Նյուտոնի նման հանճարի մտածողությունը:

Այնուամենայնիվ, Ֆարադեյն էր, ով վիճակված էր մեծ բացահայտումների։ Լինելով մեծ ռեալիստ՝ նա ինքնաբուխ պատռեց էմպիրիզմի կապանքները, որոնք ժամանակին իրեն պարտադրել էր Դևին, և այդ պահերին նրա մեջ մեծ խորաթափանցություն հայտնվեց՝ նա ձեռք բերեց ամենախորը ընդհանրացումների կարողություն։

Բախտի առաջին շողը հայտնվեց միայն 1831 թվականի օգոստոսի 29-ին։ Այս օրը Ֆարադեյը լաբորատորիայում փորձարկում էր մի պարզ սարք՝ մոտ վեց դյույմ տրամագծով երկաթե օղակ, որը փաթաթված էր երկու կտոր մեկուսացված մետաղալարով: Երբ Ֆարադեյը մարտկոցը միացրեց մի ոլորուն տերմինալներին, նրա օգնականը՝ հրետանու սերժանտ Անդերսենը, տեսավ գալվանոմետրի ասեղը, որը միացված էր մյուս ոլորուն սեղմմանը:

Նա կծկվեց և հանգստացավ, թեև ուղիղ հոսանքը շարունակում էր հոսել առաջին ոլորուն միջով: Ֆարադեյը ուշադիր վերանայեց այս պարզ տեղադրման բոլոր մանրամասները. ամեն ինչ կարգին էր:

Բայց գալվանոմետրի ասեղը համառորեն կանգնած էր զրոյի վրա։ Զայրույթից Ֆարադեյը որոշեց անջատել հոսանքը, և հետո հրաշք տեղի ունեցավ. շղթայի բացման ժամանակ գալվանոմետրի սլաքը նորից ու նորից սառեց զրոյի վրա:

Գալվանոմետրը, հոսանքի ողջ անցման ընթացքում կատարելապես անշարժ մնալով, տատանվում է շղթայի հենց փակման և բացման ժամանակ: Պարզվեց, որ այն պահին, երբ հոսանք է անցնում առաջին լարերի մեջ, ինչպես նաև, երբ այս փոխանցումը դադարում է, երկրորդ լարում նույնպես հոսանք է գրգռվում, որը առաջին դեպքում առաջին հոսանքի հետ ունի հակառակ ուղղություն և հանդիսանում է. նույնը երկրորդ դեպքում և տևում է ընդամենը մեկ ակնթարթ:

Այստեղ էր, որ Ամպերի մեծ գաղափարները՝ կապը էլեկտրական հոսանքի և մագնիսականության միջև, բացահայտվեցին Ֆարադեյին բոլորովին պարզ: Չէ՞ որ առաջին ոլորուն, որի մեջ նա հոսանք է կիրառել, անմիջապես դարձավ մագնիս: Եթե այն դիտարկենք որպես մագնիս, ապա օգոստոսի 29-ի փորձը ցույց է տվել, որ մագնիսականությունը կարծես էլեկտրաէներգիա է առաջացրել։ Միայն երկու բան մնաց այս դեպքում տարօրինակ. ինչո՞ւ էլեկտրամագնիսը միացնելու ժամանակ էլեկտրաէներգիայի ալիքն արագ մարեց: Եվ ավելին, ինչո՞ւ է ալիքն առաջանում, երբ մագնիսն անջատված է։

Հաջորդ օրը՝ օգոստոսի 30-ին, Նոր դրվագփորձարկումներ. Էֆեկտը հստակ արտահայտված է, բայց, այնուամենայնիվ, լիովին անհասկանալի։

Ֆարադեյը զգում է, որ բացումն ինչ-որ տեղ մոտ է։

«Ես հիմա նորից էլեկտրամագնիսությամբ եմ զբաղվում և կարծում եմ, որ հաջողված բան եմ հարձակվել, բայց դեռ չեմ կարող դա հաստատել։ Շատ լավ կարող է լինել, որ իմ բոլոր աշխատանքներից հետո ես ի վերջո ձկան փոխարեն ջրիմուռ հանեմ:

Հաջորդ առավոտ՝ սեպտեմբերի 24-ին, Ֆարադեյը շատ բան էր պատրաստվել տարբեր սարքեր, որում հիմնական տարրերն այլեւս էլեկտրական հոսանքով ոլորումներ չէին, այլ մշտական մագնիսներ. Եվ կար նաև ազդեցություն: Նետը շեղվեց և անմիջապես շտապեց իր տեղը: Այս աննշան շարժումը տեղի է ունեցել մագնիսի հետ ամենաանսպասելի մանիպուլյացիաների ժամանակ, երբեմն, թվում էր, պատահական։

Հաջորդ փորձը հոկտեմբերի 1-ին է։ Ֆարադեյը որոշում է վերադառնալ հենց սկզբին՝ երկու ոլորուն՝ մեկը հոսանքով, մյուսը միացված գալվանոմետրին: Առաջին փորձի տարբերությունը պողպատե օղակի բացակայությունն է՝ միջուկը։ Շաղ տալը գրեթե աննկատ է։ Արդյունքը չնչին է։ Հասկանալի է, որ առանց միջուկի մագնիսը շատ ավելի թույլ է, քան միջուկով մագնիսը: Հետեւաբար, ազդեցությունը ավելի քիչ է արտահայտված:

Ֆարադեյը հիասթափված է. Երկու շաբաթ նա չի մոտենում գործիքներին՝ մտածելով ձախողման պատճառների մասին։

«Ես վերցրեցի գլանաձև մագնիսական ձող (3/4" տրամագծով և 8 1/4" երկարությամբ) և դրա մի ծայրը մտցրեցի պարույրի մեջ: պղնձի մետաղալար(220 ոտնաչափ երկարություն) միացված գալվանոմետրին: Հետո արագ շարժումով մագնիսը հրեցի պարույրի ամբողջ երկարությամբ, և գալվանոմետրի ասեղը ցնցվեց։ Հետո ես նույնքան արագ դուրս քաշեցի մագնիսը պարույրից, և ասեղը նորից ճոճվեց, բայց հակառակ ուղղությամբ։ Ասեղի այս ճոճանակները կրկնվում էին ամեն անգամ, երբ մագնիսը ներս կամ դուրս էր մղվում»:

Գաղտնիքը մագնիսի շարժման մեջ է։ Էլեկտրաէներգիայի իմպուլսը որոշվում է ոչ թե մագնիսի դիրքով, այլ շարժումով։

Սա նշանակում է, որ «էլեկտրական ալիքն առաջանում է միայն այն ժամանակ, երբ մագնիսը շարժվում է, և ոչ թե հանգստի ժամանակ դրան բնորոշ հատկությունների պատճառով»։

Բրինձ. 2. Ֆարադեյի փորձը կծիկով

Այս գաղափարը ուշագրավ արդյունավետ է։ Եթե հաղորդիչի նկատմամբ մագնիսի շարժումը էլեկտրականություն է ստեղծում, ապա, ըստ երևույթին, հաղորդիչի շարժումը մագնիսի նկատմամբ նույնպես պետք է էլեկտրականություն առաջացնի: Ավելին, այս «էլեկտրական ալիքը» չի անհետանա այնքան ժամանակ, քանի դեռ հաղորդիչի և մագնիսի փոխադարձ շարժումը շարունակվում է։ Սա նշանակում է, որ հնարավոր է ստեղծել էլեկտրական հոսանքի գեներատոր, որը գործում է կամայականորեն երկար ժամանակ, քանի դեռ շարունակվում է լարերի և մագնիսի փոխադարձ շարժումը։

Հոկտեմբերի 28-ին Ֆարադեյը պայտային մագնիսի բևեռների միջև տեղադրեց պտտվող պղնձե սկավառակ, որից սահող կոնտակտների օգնությամբ (մեկը առանցքի, մյուսը՝ սկավառակի ծայրամասում) հնարավոր եղավ հեռացնել. էլեկտրական լարման. Դա մարդու ձեռքով ստեղծված առաջին էլեկտրական գեներատորն էր։ Այսպիսով, հայտնաբերվել է էլեկտրական էներգիայի նոր աղբյուր, ի լրումն նախկինում հայտնի (շփման և քիմիական գործընթացների), ինդուկցիա և նոր տեսակայս էներգիան ինդուկցիոն էլեկտրականությունն է:

Ֆարադեյի նման փորձեր, ինչպես արդեն նշվեց, իրականացվել են Ֆրանսիայում և Շվեյցարիայում։ Կոլադոնը՝ Ժնևի ակադեմիայի պրոֆեսորը, բարդ փորձարար էր (նա, օրինակ, արտադրում էր Ժնևի լճում ճշգրիտ չափումներձայնի արագությունը ջրի մեջ): Թերևս, վախենալով գործիքների ցնցումից, նա, ինչպես Ֆարադեյը, հեռացրել է գալվանոմետրը որքան հնարավոր է հեռու մնացած մոնտաժից։ Շատերը պնդում էին, որ Կոլադոնը նկատում էր նետի նույն անցողիկ շարժումները, ինչ Ֆարադեյը, բայց, ակնկալելով ավելի կայուն, տևական ազդեցություն, պատշաճ նշանակություն չտվեց այս «պատահական» պոռթկումներին…

Իրոք, այն ժամանակվա գիտնականների մեծամասնության կարծիքն այն էր, որ «մագնիսությունից էլեկտրաէներգիա ստեղծելու» հակառակ էֆեկտը, ըստ երևույթին, պետք է ունենա նույն անշարժ բնույթը, ինչ «ուղիղ» էֆեկտը՝ «մագնիսականության ձևավորում» էլեկտրական հոսանքի պատճառով։ Այս էֆեկտի անսպասելի «անցողիկությունը» շփոթեցրեց շատերին, ներառյալ Կոլադոնին, և այս շատերը վճարեցին իրենց նախապաշարմունքների գինը:

Շարունակելով իր փորձերը՝ Ֆարադեյը հետագայում պարզեց, որ փակ կորի մեջ ոլորված մետաղալարի պարզ մոտարկումը մյուսին, որի երկայնքով հոսում է գալվանական հոսանք, բավական է չեզոք մետաղալարի գալվանական հոսանքին հակառակ ուղղությամբ ինդուկտիվ հոսանք գրգռելու համար։ չեզոք մետաղալարի հեռացումը կրկին առաջացնում է ինդուկտիվ հոսանք դրանում: հոսանքն արդեն նույն ուղղությամբ է, ինչ գալվանական հոսանքը, որը հոսում է ֆիքսված մետաղալարի երկայնքով, և որ, վերջապես, այդ ինդուկտիվ հոսանքները գրգռվում են միայն մոտենալու և հեռացման ժամանակ: մետաղալար գալվանական հոսանքի հաղորդիչին, և առանց այդ շարժման հոսանքները չեն հուզվում, անկախ նրանից, թե որքան մոտ են լարերը միմյանց:

Այսպիսով, հայտնաբերվել է նոր երեւույթ, որը նման է գալվանական հոսանքի փակման եւ դադարեցման ժամանակ ինդուկցիայի վերը նկարագրված երեւույթին։ Այս բացահայտումներն իրենց հերթին նոր բացահայտումների տեղիք տվեցին։ Եթե հնարավոր լինի գալվանական հոսանքը փակելով և կանգնեցնելով ինդուկտիվ հոսանք առաջացնել, մի՞թե նույն արդյունքը չի ստացվի երկաթի մագնիսացումից և ապամագնիսացումից։

Oersted-ի և Ampère-ի աշխատանքն արդեն հաստատել էր կապը մագնիսականության և էլեկտրականության միջև։ Հայտնի էր, որ երկաթը մագնիս է դառնում, երբ նրա շուրջը մեկուսացված մետաղալար է փաթաթվում, և վերջինիս միջով գալվանական հոսանք է անցնում, և որ այս երկաթի մագնիսական հատկությունները դադարում են հենց հոսանքը դադարում է։

Դրա հիման վրա Ֆարադեյը հանդես եկավ այսպիսի փորձով՝ երկաթե օղակի շուրջ երկու մեկուսացված մետաղալարեր փաթաթված. ընդ որում, մի մետաղալարը պտտվել է օղակի մի կեսին, իսկ մյուսը՝ մյուսին։ Հոսանք գալվանական մարտկոցից անցնում էր մի լարով, իսկ մյուսի ծայրերը միացված էին գալվանոմետրին։ Եվ այսպես, երբ հոսանքը փակվեց կամ կանգ առավ, և, հետևաբար, երկաթե օղակը մագնիսացվեց կամ ապամագնիսացվեց, գալվանոմետրի սլաքը արագ տատանվեց և հետո արագ կանգ առավ, այսինքն, չեզոք մետաղալարում գրգռվեցին նույն ակնթարթային ինդուկտիվ հոսանքները. ժամանակը՝ արդեն մագնիսականության ազդեցության տակ։

Բրինձ. 3. Ֆարադեյի փորձը երկաթե օղակով

Այսպիսով, այստեղ առաջին անգամ մագնիսականությունը վերածվեց էլեկտրականության։ Ստանալով այս արդյունքները՝ Ֆարադեյը որոշեց դիվերսիֆիկացնել իր փորձերը։ Երկաթե մատանու փոխարեն նա սկսեց օգտագործել երկաթե ժապավեն։ Երկաթի մեջ գալվանական հոսանքով հուզիչ մագնիսականության փոխարեն, նա մագնիսացրեց երկաթը՝ դիպչելով այն մշտական պողպատե մագնիսին: Արդյունքը նույնն էր՝ երկաթի շուրջը փաթաթված մետաղալարի մեջ երկաթի մագնիսացման և ապամագնիսացման պահին միշտ հոսանք էր բորբոքվում։ Այնուհետև Ֆարադեյը մետաղալարերի պարույրի մեջ մտցրեց պողպատե մագնիս. վերջինիս մոտենալը և հեռացումը լարերի մեջ ինդուկցիոն հոսանքներ են առաջացրել: Մի խոսքով, մագնիսականությունը, ինդուկցիոն հոսանքների գրգռման իմաստով, գործել է ճիշտ այնպես, ինչպես գալվանական հոսանքը։

Այն ժամանակ ֆիզիկոսները ինտենսիվորեն զբաղված էին 1824 թվականին Արագոյի կողմից հայտնաբերված մեկ առեղծվածային երևույթով և բացատրություն չգտան, չնայած այն հանգամանքին, որ այն ժամանակվա այնպիսի նշանավոր գիտնականներ, ինչպիսիք էին ինքը՝ Արագոն, Ամպերը, Պուասոնը, Բաբաջը և Հերշելը, ինտենսիվորեն փնտրում էին դա։ բացատրություն։ Բանը հետեւյալն էր. Ազատորեն կախված մագնիսական ասեղը արագորեն հանգչում է, եթե դրա տակ դրվում է ոչ մագնիսական մետաղի շրջանակ. եթե շրջանն այնուհետև դրվի պտտվող շարժման, մագնիսական ասեղը սկսում է հետևել դրան:

Հանգիստ վիճակում անհնար էր շրջանի և նետի միջև հայտնաբերել ամենափոքր ձգողականությունը կամ վանքը, մինչդեռ նույն շրջանը, որը շարժման մեջ էր, իր հետևից քաշեց ոչ միայն թեթև նետ, այլև ծանր մագնիս։ Այս հիրավի հրաշագործ երեւույթն այն ժամանակվա գիտնականներին թվացել է առեղծվածային հանելուկ, բնականից վեր մի բան։ Ֆարադեյը, հիմնվելով իր վերը նշված տվյալների վրա, ենթադրություն արեց, որ ոչ մագնիսական մետաղի շրջանակը, մագնիսի ազդեցության տակ, պտտվում է ինդուկտիվ հոսանքների միջոցով, որոնք ազդում են մագնիսական ասեղի վրա և քաշում այն մագնիսի հետևում: Իրոք, շրջանագծի եզրը ներդնելով մեծ պայտաձև մագնիսի բևեռների միջև և մետաղալարով գալվանոմետրով շրջանագծի կենտրոնն ու եզրը միացնելով, Ֆարադեյը շրջանի պտտման ժամանակ ստացել է մշտական էլեկտրական հոսանք։

Դրանից հետո Ֆարադեյը որոշեց մեկ այլ երևույթ, որն այն ժամանակ ընդհանուր հետաքրքրասիրություն էր առաջացնում։ Ինչպես գիտեք, եթե մագնիսի վրա ցողում են երկաթի թելերը, դրանք խմբավորվում են որոշակի գծերով, որոնք կոչվում են մագնիսական կորեր։ Ֆարադեյը, ուշադրություն հրավիրելով այս երևույթի վրա, 1831 թվականին հիմք է տվել մագնիսական կորերին՝ «մագնիսական ուժի գծեր» անվանումը, որն այնուհետև մտել է ընդհանուր օգտագործման մեջ։ Այս «գծերի» ուսումնասիրությունը Ֆարադեյին բերեց նոր բացահայտման, պարզվեց, որ ինդուկտիվ հոսանքների գրգռման համար անհրաժեշտ չէ աղբյուրի մոտենալն ու հեռացումը մագնիսական բևեռից։ Հոսանքները գրգռելու համար բավական է անցնել մագնիսական ուժի գծերը հայտնի կերպով։

Բրինձ. 4. «Մագնիսական ուժի գծեր».

Հետագա աշխատանքՖարադեյը վերոհիշյալ ուղղությամբ ձեռք բերեց, ժամանակակից տեսանկյունից, բոլորովին հրաշքի կերպար։ 1832 թվականի սկզբին նա ցուցադրեց մի սարք, որտեղ ինդուկտիվ հոսանքները գրգռվում էին առանց մագնիսի կամ գալվանական հոսանքի օգնության։ Սարքը բաղկացած էր երկաթե ժապավենից, որը դրված էր մետաղալարերի կծիկի մեջ։ Այս սարքը սովորական պայմաններում չէր տալիս իր մեջ հոսանքների տեսքի նվազագույն նշան. բայց հենց որ նրան տրվեց մագնիսական ասեղի ուղղությանը համապատասխան ուղղություն, լարերի մեջ հոսանք առաջացավ։

Այնուհետև Ֆարադեյը մագնիսական ասեղի դիրքը տվեց մեկ կծիկի վրա, այնուհետև երկաթե ժապավեն մտցրեց դրա մեջ. հոսանքը կրկին հուզված էր: Այս դեպքերում հոսանքի առաջացման պատճառը երկրային մագնիսականությունն էր, որը սովորական մագնիսների կամ գալվանական հոսանքի նման ինդուկտիվ հոսանքներ էր առաջացնում: Դա ավելի պարզ ցույց տալու և ապացուցելու համար Ֆարադեյը ձեռնարկեց ևս մեկ փորձ, որը լիովին հաստատեց նրա գաղափարները։

Նա պատճառաբանեց, որ եթե ոչ մագնիսական մետաղի շրջանակը, օրինակ՝ պղինձը, պտտվելով մի դիրքում, որում հատում է հարևան մագնիսի մագնիսական ուժի գծերը, տալիս է ինդուկտիվ հոսանք, ապա նույն շրջանը պտտվում է դրա բացակայության դեպքում։ մագնիս, բայց այն դիրքում, որում շրջանը կհատի երկրային մագնիսականության գծերը, պետք է նաև ինդուկտիվ հոսանք տա: Եվ իսկապես, հորիզոնական հարթության մեջ պտտվող պղնձե շրջանակը ինդուկտիվ հոսանք է տվել, որն առաջացրել է գալվանոմետրի ասեղի նկատելի շեղում։ Ֆարադեյը ավարտեց մի շարք հետազոտություններ էլեկտրական ինդուկցիայի ոլորտում՝ 1835 թվականին կատարված «հոսանքի ինդուկտիվ ազդեցության ինքն իր վրա» բացահայտմամբ։

Նա պարզել է, որ երբ գալվանական հոսանքը փակվում կամ բացվում է, ակնթարթային ինդուկտիվ հոսանքներ են գրգռվում հենց մետաղալարի մեջ, որը ծառայում է որպես այս հոսանքի հաղորդիչ։

Ռուս ֆիզիկոս Էմիլ Խրիստոֆորովիչ Լենցը (1804-1861) տվել է ինդուկտիվ հոսանքի ուղղությունը որոշելու կանոն։ «Ինդուկցիոն հոսանքը միշտ ուղղված է այնպես, որ նրա ստեղծած մագնիսական դաշտը խանգարում կամ դանդաղեցնում է ինդուկցիա առաջացնող շարժումը», - նշում է Ա.Ա. Կորոբկո-Ստեֆանովը էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի մասին իր հոդվածում. - Օրինակ, երբ կծիկը մոտենում է մագնիսին, ստացվող ինդուկտիվ հոսանքն այնպիսի ուղղություն ունի, որ նրա կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտը հակառակ կլինի մագնիսի մագնիսական դաշտին։ Արդյունքում կծիկի և մագնիսի միջև առաջանում են վանող ուժեր։ Լենցի կանոնը բխում է էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքից։ Եթե ինդուկցիոն հոսանքները արագացնեին դրանց առաջացրած շարժումը, ապա աշխատանք կստեղծվեր ոչնչից։ Ինքը կծիկը, մի փոքր հրումից հետո, կխուժեր դեպի մագնիսը, և միևնույն ժամանակ ինդուկցիոն հոսանքը նրա մեջ ջերմություն կարձակեր։ Իրականում ինդուկցիոն հոսանքը առաջանում է մագնիսի և կծիկի իրար մոտեցնելու աշխատանքի շնորհիվ։

Բրինձ. 5. Լենցի կանոն

Ինչու կա ինդուկտիվ հոսանք: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի խորը բացատրությունը տվել է անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Քլերք Մաքսվելը՝ ավարտվածի ստեղծողը. մաթեմատիկական տեսություն էլեկտրամագնիսական դաշտ. Հարցի էությունը ավելի լավ հասկանալու համար հաշվի առեք մի շատ պարզ փորձ։ Թող կծիկը կազմված լինի մետաղալարի մեկ պտույտից և խոցվի շրջադարձի հարթությանը ուղղահայաց փոփոխական մագնիսական դաշտով: Կծիկի մեջ, իհարկե, կա ինդուկցիոն հոսանք։ Մաքսվելն այս փորձը մեկնաբանեց բացառիկ համարձակությամբ և անսպասելիությամբ։

Երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է տարածության մեջ, ըստ Մաքսվելի, առաջանում է մի գործընթաց, որի համար մետաղալարերի կծիկի առկայությունը ոչ մի նշանակություն չունի։ Այստեղ գլխավորը էլեկտրական դաշտի փակ օղակաձև գծերի տեսքն է, որը ծածկում է փոփոխվող մագնիսական դաշտը։ Առաջացող էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ էլեկտրոնները սկսում են շարժվել, և կծիկի մեջ առաջանում է էլեկտրական հոսանք։ Կծիկը պարզապես սարք է, որը թույլ է տալիս հայտնաբերել էլեկտրական դաշտը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի էությունն այն է, որ փոփոխական մագնիսական դաշտը շրջապատող տարածության մեջ միշտ առաջացնում է էլեկտրական դաշտ՝ ուժի փակ գծերով։ Նման դաշտը կոչվում է պտտվող դաշտ:

Երկրային մագնիսականության կողմից արտադրված ինդուկցիայի ոլորտում հետազոտությունները Ֆարադեյին հնարավորություն են տվել արտահայտելու հեռագրի գաղափարը դեռևս 1832 թվականին, որն այնուհետև հիմք է հանդիսացել այս գյուտի համար: Ընդհանուր առմամբ, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերումը առանց պատճառի վերագրվում է ամենաշատը ակնառու հայտնագործություններ XIX դար - ամբողջ աշխարհում միլիոնավոր էլեկտրական շարժիչների և էլեկտրական հոսանքի գեներատորների աշխատանքը հիմնված է այս երևույթի վրա ...

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի գործնական կիրառում

1. Հեռարձակում

Բրինձ. 6. Ռադիո

2. Մագնիտոթերապիա

Հաճախականության սպեկտրում տարբեր տեղեր են զբաղեցնում ռադիոալիքները, լույսը, ռենտգենյան ճառագայթները և այլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ։ Նրանք սովորաբար բնութագրվում են անընդհատ փոխկապակցված էլեկտրական և մագնիսական դաշտերով:

3. Սինխրոֆազոտրոններ

4. Հոսքաչափեր

5. DC գեներատոր

6. Տրանսֆորմատորներ

Տրանսֆորմատորները լայնորեն օգտագործվում են մեծ հեռավորությունների վրա էլեկտրական էներգիայի փոխանցման, ընդունիչների միջև դրա բաշխման, ինչպես նաև տարբեր ուղղիչ, ուժեղացուցիչ, ազդանշանային և այլ սարքերում:

Օգտագործված գրականության ցանկ

1. [Էլեկտրոնային ռեսուրս]: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա.

< https://ru.wikipedia.org/>

2. [Էլեկտրոնային ռեսուրս] Ֆարադեյ. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերում.

< http://www.e-reading.club/chapter.php/26178/78/Karcev_-_Maksvell.html >

3. [Էլեկտրոնային ռեսուրս]: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերում.

4. [Էլեկտրոնային ռեսուրս]: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի գործնական կիրառում։

Oersted-ի և Ampère-ի հայտնագործություններից հետո պարզ դարձավ, որ էլեկտրականությունն ունի մագնիսական ուժ։ Այժմ անհրաժեշտ էր հաստատել մագնիսական երևույթների ազդեցությունը էլեկտրականների վրա։ Այս խնդիրը փայլուն կերպով լուծեց Ֆարադեյը։

1821 թվականին Մ.Ֆարադեյն իր օրագրում գրառում է կատարել. 10 տարի անց այս խնդիրը լուծվեց նրա կողմից։

Այսպիսով, Մայքլ Ֆարադեյ (1791-1867) - անգլիացի ֆիզիկոս և քիմիկոս:

Քանակական էլեկտրաքիմիայի հիմնադիրներից։ Առաջին անգամ ստացվել է (1823 թ.) հեղուկ վիճակքլոր, ապա ջրածնի սուլֆիդ, ածխածնի երկօքսիդ, ամոնիակ և ազոտի երկօքսիդ: Հայտնաբերել է (1825) բենզոլը, ուսումնասիրել նրա ֆիզիկական և որոշ Քիմիական հատկություններ. Ներկայացրեց դիէլեկտրական թույլատրելիության հայեցակարգը: Ֆարադեյի անունը մտել է էլեկտրական ագրեգատների համակարգ՝ որպես էլեկտրական հզորության միավոր։

Այս գործերից շատերն ինքնին կարող էին հավերժացնել իրենց հեղինակի անունը: Բայց Ֆարադեյի գիտական աշխատանքներից ամենակարեւորը նրա հետազոտություններն են էլեկտրամագնիսականության եւ էլեկտրական ինդուկցիայի բնագավառում։ Խիստ ասած, ֆիզիկայի կարևոր ճյուղը, որը վերաբերում է էլեկտրամագնիսականության և ինդուկտիվ էլեկտրականության երևույթներին, և որը ներկայումս այդքան կարևոր նշանակություն ունի տեխնոլոգիայի համար, ստեղծվել է Ֆարադեյի կողմից ոչնչից:

Երբ Ֆարադեյը վերջապես իրեն նվիրեց էլեկտրաէներգիայի ոլորտում հետազոտություններին, պարզվեց, որ սովորական պայմաններում էլեկտրականացված մարմնի առկայությունը բավարար է, որպեսզի դրա ազդեցությունը ցանկացած այլ մարմնում էլեկտրականություն գրգռի:

Միաժամանակ հայտնի էր, որ լարը, որով անցնում է հոսանքը, և որը նույնպես էլեկտրականացված մարմին է, որևէ ազդեցություն չի ունենում մոտակայքում տեղադրված մյուս լարերի վրա։ Ինչո՞վ է պայմանավորված այս բացառությունը: Սա այն հարցն է, որը հետաքրքրում էր Ֆարադեյին, և որի լուծումը նրան հանգեցրեց ինդուկցիոն էլեկտրաէներգիայի ոլորտում կարևորագույն հայտնագործություններին։

Ֆարադեյը միևնույն փայտե գրտնակով փաթաթել է միմյանց զուգահեռ երկու մեկուսացված մետաղալարեր: Նա մի մետաղալարի ծայրերը միացրել է տասը տարրերից բաղկացած մարտկոցին, իսկ մյուսի ծայրերը՝ զգայուն գալվանոմետրին։ Երբ հոսանքն անցավ առաջին լարով, Ֆարադեյն իր ողջ ուշադրությունը դարձրեց դեպի գալվանոմետրը՝ ակնկալելով նկատել նրա տատանումներից երկրորդ լարում հոսանքի տեսքը։ Սակայն նման բան չկար. գալվանոմետրը հանգիստ մնաց։ Ֆարադեյը որոշեց մեծացնել հոսանքը և միացում մտցրեց 120 գալվանական բջիջ: Արդյունքը նույնն է. Ֆարադեյը տասնյակ անգամներ կրկնեց այս փորձը, բոլորը նույն հաջողությամբ։ Նրա փոխարեն ցանկացած ուրիշը կթողներ փորձը՝ համոզված լինելով, որ մետաղալարի միջով անցնող հոսանքը ոչ մի ազդեցություն չի ունենում հարակից լարերի վրա։ Բայց Ֆարադեյը միշտ փորձում էր իր փորձերից և դիտարկումներից հանել այն ամենը, ինչ նրանք կարող էին տալ, և, հետևաբար, ուղղակի ազդեցություն չունենալով գալվանոմետրին միացված լարերի վրա, նա սկսեց կողմնակի ազդեցություններ փնտրել:

էլեկտրամագնիսական ինդուկցիոն էլեկտրական հոսանքի դաշտ

Նա անմիջապես նկատեց, որ գալվանոմետրը, հոսանքի ողջ անցման ընթացքում մնալով միանգամայն հանգիստ, սկսեց տատանվել շղթայի հենց փակման պահին, և երբ այն բացվեց, պարզվեց, որ այն պահին, երբ հոսանքն անցավ առաջին. մետաղալար, և նաև, երբ այս փոխանցումը դադարում է, երկրորդ լարը նույնպես գրգռվում է հոսանքով, որն առաջին դեպքում առաջին հոսանքի հետ ունի հակառակ ուղղություն, իսկ երկրորդ դեպքում նույնն է նրա հետ և տևում է ընդամենը մեկ ակնթարթ։

Լինելով ակնթարթային, ակնթարթորեն անհետանալով իրենց հայտնվելուց հետո, ինդուկտիվ հոսանքները գործնական նշանակություն չէին ունենա, եթե Ֆարադեյը հնարամիտ սարքի (կոմուտատորի) օգնությամբ չգտներ միջոց՝ անընդհատ ընդհատելու և մարտկոցից եկող առաջնային հոսանքը նորից անցկացնելու մարտկոցի միջով։ առաջին մետաղալար, որի շնորհիվ երկրորդ լարը շարունակաբար գրգռվում է ավելի ու ավելի ինդուկտիվ հոսանքներով՝ այդպիսով դառնալով հաստատուն։ Այսպիսով, հայտնաբերվել է էլեկտրական էներգիայի նոր աղբյուր, ի լրումն նախկինում հայտնի (շփման և քիմիական գործընթացների)՝ ինդուկցիան, և այս էներգիայի նոր տեսակը՝ ինդուկցիոն էլեկտրաէներգիան։

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ԻԴՈՒԿՑԻԱ(լատ. inductio - ուղղորդում) - փոփոխվող մագնիսական դաշտի միջոցով պտտվող էլեկտրական դաշտ առաջացնելու երեւույթ։ Եթե փակ հաղորդիչը մտցնեք փոփոխական մագնիսական դաշտի մեջ, ապա դրա մեջ էլեկտրական հոսանք կհայտնվի։ Այս հոսանքի տեսքը կոչվում է ընթացիկ ինդուկցիա, իսկ հոսանքն ինքնին կոչվում է ինդուկտիվ:

Էլեկտրական հոսանքի առաջացման ուսումնասիրությունը միշտ անհանգստացրել է գիտնականներին։ Այն բանից հետո, երբ 19-րդ դարի սկզբին դանիացի գիտնական Օերսթեդը պարզեց, որ մագնիսական դաշտ է առաջանում էլեկտրական հոսանքի շուրջ, գիտնականներին հետաքրքրում էր, թե արդյոք մագնիսական դաշտը կարող է էլեկտրական հոսանք առաջացնել և հակառակը: Առաջին գիտնականը, ում հաջողվեց դա գիտնական Մայքլ Ֆարադեյն էր:

Ֆարադեյի փորձերը

Բազմաթիվ փորձարկումներից հետո Ֆարադեյը կարողացավ որոշակի արդյունքների հասնել։

1. Էլեկտրական հոսանքի առաջացումը

Փորձն անցկացնելու համար նա վերցրեց կծիկ հետ մեծ քանակությամբպտտվում և միացնում է միլիամետրին (հոսանքը չափող սարք): Վեր ու վար ուղղությամբ գիտնականը մագնիսը շարժեց կծիկի շուրջը։

Փորձի ընթացքում կծիկի մեջ իրականում էլեկտրական հոսանք է հայտնվել՝ դրա շուրջ մագնիսական դաշտի փոփոխության պատճառով։

Ֆարադեյի դիտարկումների համաձայն՝ միլիամմետրի սլաքը շեղվել է և ցույց է տվել, որ մագնիսի շարժումը էլեկտրական հոսանք է առաջացնում։ Երբ մագնիսը կանգ առավ, սլաքը ցույց տվեց զրոյական նշաններ, այսինքն. միացումում հոսանք չի շրջանառվում:

բրինձ. 1 Ընթացիկ ուժի փոփոխություն կծիկի մեջ՝ ռեակտատի շարժման պատճառով

Այս երևույթը, որի դեպքում հոսանքն առաջանում է հաղորդիչում փոփոխվող մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, կոչվում էր էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմեն։

2.Ինդուկցիոն հոսանքի ուղղության փոփոխություն

Իր հետագա հետազոտության ընթացքում Մայքլ Ֆարադեյը փորձեց պարզել, թե ինչն է ազդում ստացված ինդուկտիվ էլեկտրական հոսանքի ուղղության վրա։ Փորձարկումներ կատարելիս նա նկատել է, որ կծիկի վրա կծիկների թիվը կամ մագնիսների բևեռականությունը փոխելով՝ փակ ցանցում առաջացող էլեկտրական հոսանքի ուղղությունը փոխվում է։

3. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթը

Փորձն անցկացնելու համար գիտնականը վերցրել է երկու կծիկ, որոնք տեղադրել է միմյանց մոտ։ Առաջին կծիկը հետ մեծ թվովպտտվում է մետաղալարով, միացված էր հոսանքի աղբյուրին և մի բանալի, որը բացում և փակում է միացումը: Երկրորդ նույն կծիկը միացրել է միլիամմետրին՝ առանց հոսանքի աղբյուրին միանալու։

Փորձարկում անցկացնելիս Ֆարադեյը նկատել է, որ երբ էլեկտրական շղթան փակվում է, առաջանում է ինդուկտիվ հոսանք, որը երևում է միլիամմետրի սլաքի շարժումից։ Երբ շղթան բացվեց, միլիամետրը ցույց տվեց նաև, որ շղթայում էլեկտրական հոսանք կա, բայց ցուցումները ճիշտ հակառակն էին: Երբ շղթան փակված էր, իսկ հոսանքը հավասարաչափ շրջանառվում էր, ըստ միլիամետրի տվյալների էլեկտրական շղթայում հոսանք չկար։

https://youtu.be/iVYEeX5mTJ8

Եզրակացություն փորձերից

Ֆարադեյի հայտնագործության արդյունքում ապացուցվեց հետևյալ վարկածը՝ էլեկտրական հոսանքը հայտնվում է միայն մագնիսական դաշտի փոփոխության ժամանակ։ Ապացուցված է նաև, որ կծիկի պտույտների քանակի փոփոխությունը փոխում է հոսանքի արժեքը (կծիկները մեծացնելով՝ մեծացնում է հոսանքը)։ Ավելին, ինդուկտիվ էլեկտրական հոսանքը փակ շղթայում կարող է հայտնվել միայն փոփոխական մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում։

Ինչն է որոշում ինդուկտիվ էլեկտրական հոսանքը:

Ելնելով վերը նշված բոլորից՝ կարելի է նշել, որ եթե անգամ մագնիսական դաշտ լինի, այն չի հանգեցնի էլեկտրական հոսանքի, եթե այդ դաշտը փոփոխական չէ։

Այսպիսով, ինչի՞ց է կախված ինդուկցիոն դաշտի մեծությունը:

Կծիկի վրա շրջադարձերի քանակը;
Մագնիսական դաշտի փոփոխության արագությունը;
Մագնիսի արագությունը.

Մագնիսական հոսքը մեծություն է, որը բնութագրում է մագնիսական դաշտը: Փոփոխվելով, մագնիսական հոսքը հանգեցնում է ինդուկտիվ էլեկտրական հոսանքի փոփոխության:

Նկ. 2 Ընթացքի ուժի փոփոխությունը տեղափոխելիս ա) կծիկը, որի մեջ գտնվում է էլեկտրամագնիսը. բ) մշտական մագնիս՝ այն մտցնելով կծիկի մեջ

Ֆարադայի օրենքը

Փորձերի հիման վրա Մայքլ Ֆարադեյը ձևակերպեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը։ Օրենքն այն է, որ երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է, դա հանգեցնում է էլեկտրական հոսանքի առաջացմանը, մինչդեռ հոսանքը ցույց է տալիս էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի էլեկտրաշարժիչ ուժի առկայությունը (EMF):

Մագնիսական հոսանքի արագության փոփոխությունը ենթադրում է հոսանքի և EMF արագության փոփոխություն:

Ֆարադայի օրենքը. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի EMF-ը թվայինորեն հավասար է և հակառակ նշանով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը, որն անցնում է եզրագծով սահմանափակված մակերեսով։

Օղակի ինդուկտիվություն. Ինքնաներդրում.

Մագնիսական դաշտ է ստեղծվում, երբ հոսանքը հոսում է փակ շղթայում: Այս դեպքում ընթացիկ ուժը ազդում է մագնիսական հոսքի վրա և առաջացնում է EMF:

Ինքնասինդուկցիան մի երևույթ է, որի դեպքում ինդուկցիոն էմֆ-ն առաջանում է, երբ միացումում ընթացիկ ուժը փոխվում է:

Ինքնասինդուկցիան տատանվում է կախված շղթայի ձևի առանձնահատկություններից, չափերից և այն պարունակող միջավայրից:

Քանի որ էլեկտրական հոսանքը մեծանում է, հանգույցի ինքնաինդուկտիվ հոսանքը կարող է դանդաղեցնել այն: Երբ այն նվազում է, ինքնաինդուկցիոն հոսանքը, ընդհակառակը, թույլ չի տալիս, որ այն այդքան արագ նվազի։ Այսպիսով, միացումն սկսում է ունենալ իր էլեկտրական իներցիան՝ դանդաղեցնելով հոսանքի ցանկացած փոփոխություն։

Ինդուկացված էմֆ-ի կիրառում

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենը գործնական կիրառություն ունի էլեկտրաէներգիայի վրա աշխատող գեներատորների, տրանսֆորմատորների և շարժիչների մեջ։

Այս դեպքում այս նպատակների համար հոսանքը ստացվում է հետևյալ եղանակներով.

Հոսանքի փոփոխություն կծիկի մեջ;
Մագնիսական դաշտի շարժումը մշտական մագնիսների և էլեկտրամագնիսների միջոցով;
Մշտական մագնիսական դաշտում կծիկների կամ կծիկների պտույտ:

Մայքլ Ֆարադեյի կողմից էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերումը մեծ ներդրում ունեցավ գիտության և մեր առօրյա կյանքում: Այս հայտնագործությունը խթան հանդիսացավ էլեկտրամագնիսական դաշտերի ուսումնասիրության ոլորտում հետագա հայտնագործությունների համար և լայնորեն կիրառվում է. ժամանակակից կյանքմարդկանց.

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի գործնական կիրառում

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթը հիմնականում օգտագործվում է մեխանիկական էներգիան էլեկտրական հոսանքի էներգիայի վերածելու համար։ Այդ նպատակով դիմեք փոփոխիչներ(ինդուկցիոն գեներատորներ):

մեղք

ԲԱՅՑ

Հետ

Բրինձ. 4.6

Համար արդյունաբերական արտադրությունէլեկտրակայաններում օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա համաժամանակյա գեներատորներ(տուրբոգեներատորներ, եթե կայանը ջերմային կամ միջուկային է, և հիդրոգեներատորներ, եթե կայանը հիդրավլիկ է): Սինխրոն գեներատորի անշարժ մասը կոչվում է ստատորև պտտվող - ռոտոր(նկ. 4.6): Գեներատորի ռոտորն ունի DC ոլորուն (գրգռման ոլորուն) և հզոր էլեկտրամագնիս է: Դ.Կներկայացվել է
գրգռումը, որը ոլորվում է խոզանակ-շփման ապարատի միջով, մագնիսացնում է ռոտորը, և այս դեպքում ձևավորվում է հյուսիսային և հարավային բևեռներով էլեկտրամագնիս:

Գեներատորի ստատորի վրա կան երեք փոփոխական հոսանքի ոլորուններ, որոնք մեկը մյուսի նկատմամբ շեղված են 120 0-ով և փոխկապակցված են որոշակի անջատիչ սխեմայի համաձայն:

Երբ հուզված ռոտորը պտտվում է գոլորշու կամ հիդրավլիկ տուրբինի օգնությամբ, նրա բևեռներն անցնում են ստատորի ոլորունների տակով, և դրանց մեջ առաջանում է էլեկտրաշարժիչ ուժ, որը փոխվում է ներդաշնակության օրենքի համաձայն։ Հաջորդը, գեներատորը ըստ որոշակի սխեմայի էլեկտրական ցանցմիացված է էներգիայի սպառման հանգույցներին:

Եթե էլեկտրաէներգիան կայանների գեներատորներից սպառողներին փոխանցեք էլեկտրահաղորդման գծերի միջոցով ուղղակիորեն (գեներատորի լարման դեպքում, որը համեմատաբար փոքր է), ապա ցանցում էներգիայի և լարման մեծ կորուստներ կառաջանան (ուշադրություն դարձրեք գործակիցներին. , ): Հետեւաբար, էլեկտրաէներգիայի խնայողաբար փոխադրման համար անհրաժեշտ է նվազեցնել ընթացիկ ուժը: Այնուամենայնիվ, քանի որ փոխանցվող հզորությունը մնում է անփոփոխ, լարումը պետք է
աճում է նույն գործակցով, որքան ներկայիս նվազումը:

Էլեկտրաէներգիայի սպառողի մոտ, իր հերթին, լարումը պետք է իջեցվի անհրաժեշտ մակարդակի։ Կոչվում են այն էլեկտրական սարքերը, որոնցում լարումը մեծանում կամ նվազում է որոշակի քանակով տրանսֆորմատորներ. Տրանսֆորմատորի աշխատանքը նույնպես հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի վրա։

մեղք

Հետո

Հզոր տրանսֆորմատորներում կծիկի դիմադրությունները շատ փոքր են,
հետևաբար, առաջնային և երկրորդային ոլորունների տերմինալներում լարումները մոտավորապես հավասար են EMF-ին.

որտեղ k-փոխակերպման հարաբերակցությունը: ժամը կ<1 () տրանսֆորմատորն է բարձրացնելով, ժամը կ>1 () տրանսֆորմատորն է իջեցում.

Երբ միացված է բեռի տրանսֆորմատորի երկրորդական ոլորուն, հոսանքը կհոսի դրա մեջ: Օրենքով էլեկտրաէներգիայի սպառման ավելացմամբ
էներգիայի պահպանում, կայանի գեներատորների թողած էներգիան պետք է ավելանա, այսինքն

Սա նշանակում է, որ տրանսֆորմատորով լարումը մեծացնելով
մեջ կանգամ հնարավոր է նույնքանով նվազեցնել շղթայում ընթացիկ ուժը (այս դեպքում Ջոուլի կորուստները նվազում են կ 2 անգամ):

Թեմա 17. Մաքսվելի տեսության հիմունքները էլեկտրամագնիսական դաշտի համար. Էլեկտրամագնիսական ալիքներ

60-ական թթ. 19 - րդ դար Անգլիացի գիտնական Ջ. Մաքսվելը (1831-1879) ամփոփեց էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փորձարարականորեն հաստատված օրենքները և ստեղծեց ամբողջական միասնական էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսություն. Այն թույլ է տալիս որոշել էլեկտրադինամիկայի հիմնական խնդիրըԳտեք էլեկտրական լիցքերի և հոսանքների տվյալ համակարգի էլեկտրամագնիսական դաշտի բնութագրերը:

Մաքսվելը ենթադրեց, որ Ցանկացած փոփոխական մագնիսական դաշտ շրջապատող տարածության մեջ գրգռում է պտտվող էլեկտրական դաշտ, որի շրջանառությունն է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի էմֆ առաջացման պատճառը շղթայում::

(5.1)

Կանչվում է հավասարումը (5.1): Մաքսվելի երկրորդ հավասարումը. Այս հավասարման իմաստն այն է, որ փոփոխվող մագնիսական դաշտը առաջացնում է պտտվող էլեկտրական դաշտ, իսկ վերջինս, իր հերթին, առաջացնում է փոփոխվող մագնիսական դաշտ շրջակա դիէլեկտրիկում կամ վակուումում։ Քանի որ մագնիսական դաշտը ստեղծվում է էլեկտրական հոսանքի միջոցով, ապա, ըստ Մաքսվելի, պտտվող էլեկտրական դաշտը պետք է դիտարկել որպես որոշակի հոսանք,
որը հոսում է ինչպես դիէլեկտրիկում, այնպես էլ վակուումում։ Մաքսվելն անվանել է այս հոսանքը կողմնակալության հոսանքը.

Տեղաշարժման հոսանքը, ինչպես հետևում է Մաքսվելի տեսությունից
և Էյխենվալդի փորձերը, ստեղծում է նույն մագնիսական դաշտը, ինչ հաղորդման հոսանքը:

Իր տեսության մեջ Մաքսվելը ներկայացրեց հայեցակարգը ամբողջական հոսանքգումարին հավասար
հաղորդման և տեղաշարժման հոսանքներ. Հետեւաբար, ընդհանուր ընթացիկ խտությունը

Ըստ Մաքսվելի՝ շղթայում ընդհանուր հոսանքը միշտ փակ է, այսինքն՝ միայն հաղորդիչ հոսանքն է ընդհատվում հաղորդիչների ծայրերում, իսկ հաղորդիչի ծայրերի միջև ընկած դիէլեկտրիկում (վակուում) տեղաշարժի հոսանք կա, որը փակում է հաղորդման հոսանք.

Ներկայացնելով ընդհանուր հոսանքի հայեցակարգը՝ Մաքսվելն ընդհանրացրեց վեկտորի շրջանառության թեորեմը (կամ ).

(5.6)

Կանչվում է հավասարումը (5.6): Մաքսվելի առաջին հավասարումը ինտեգրալ ձևով. Այն ընդհանուր հոսանքի ընդհանրացված օրենք է և արտահայտում է էլեկտրամագնիսական տեսության հիմնական դիրքորոշումը. Տեղաշարժման հոսանքները ստեղծում են նույն մագնիսական դաշտերը, ինչ հաղորդման հոսանքները.

Մաքսվելի ստեղծած էլեկտրամագնիսական դաշտի միասնական մակրոսկոպիկ տեսությունը հնարավորություն տվեց միասնական տեսանկյունից ոչ միայն բացատրել էլեկտրական և մագնիսական երևույթները, այլ նաև կանխատեսել նորերը, որոնց գոյությունը հետագայում հաստատվեց գործնականում (օրինակ. էլեկտրամագնիսական ալիքների հայտնաբերում):

Ամփոփելով վերը քննարկված դրույթները՝ ներկայացնում ենք այն հավասարումները, որոնք հիմք են հանդիսանում Մաքսվելի էլեկտրամագնիսական տեսության համար։

1. Մագնիսական դաշտի վեկտորի շրջանառության թեորեմ.

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ մագնիսական դաշտերը կարող են ստեղծվել կամ շարժվող լիցքերի (էլեկտրական հոսանքների) կամ փոփոխական էլեկտրական դաշտերի միջոցով։

2. Էլեկտրական դաշտկարող է լինել և՛ պոտենցիալ () և՛ հորձանուտ (), այնպես որ դաշտի ընդհանուր ուժը . Քանի որ վեկտորի շրջանառությունը հավասար է զրոյի, ապա էլեկտրական դաշտի ընդհանուր ուժի վեկտորի շրջանառությունը

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ էլեկտրական դաշտի աղբյուրները կարող են լինել ոչ միայն էլեկտրական լիցքեր, այլև ժամանակի փոփոխվող մագնիսական դաշտեր։

3. ,

որտեղ է ծավալային լիցքի խտությունը փակ մակերեսի ներսում. նյութի հատուկ հաղորդունակությունն է։

Անշարժ դաշտերի համար ( E=հաստատ , B= const) Մաքսվելի հավասարումները ստանում են ձև

այսինքն՝ մագնիսական դաշտի աղբյուրներն այս դեպքում միայն
հաղորդման հոսանքները, իսկ էլեկտրական դաշտի աղբյուրները միայն էլեկտրական լիցքերն են։ Կոնկրետ այս դեպքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը միմյանցից անկախ են, ինչը հնարավորություն է տալիս առանձին ուսումնասիրել մշտականէլեկտրական և մագնիսական դաշտեր.

Օգտագործելով վեկտորային վերլուծությունից հայտնի Սթոքսի և Գաուսի թեորեմներ, կարելի է պատկերացնել Մաքսվելի հավասարումների ամբողջական համակարգը դիֆերենցիալ ձևով(բնութագրելով դաշտը տարածության յուրաքանչյուր կետում).

(5.7)

Ակնհայտ է, որ Մաքսվելի հավասարումները ոչ սիմետրիկէլեկտրական և մագնիսական դաշտերի վերաբերյալ. Դա պայմանավորված է նրանով, որ բն
Էլեկտրական լիցքեր կան, բայց մագնիսական լիցքեր չկան։

Մաքսվելի հավասարումները էլեկտրականության ամենաընդհանուր հավասարումներն են
և մագնիսական դաշտերը հանգստի վիճակում գտնվող լրատվամիջոցներում: Նրանք էլեկտրամագնիսականության տեսության մեջ խաղում են նույն դերը, ինչ Նյուտոնի օրենքները մեխանիկայի մեջ։

էլեկտրամագնիսական ալիքկոչվում է փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը տարածվում է տարածության մեջ վերջավոր արագությամբ։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների առկայությունը բխում է Մաքսվելի հավասարումներից, որոնք ձևակերպվել են 1865 թվականին էլեկտրական և մագնիսական երևույթների էմպիրիկ օրենքների ընդհանրացման հիման վրա։ Էլեկտրամագնիսական ալիքը ձևավորվում է փոփոխական էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոխկապակցման պատճառով. մի դաշտի փոփոխությունը հանգեցնում է մյուսի փոփոխության, այսինքն՝ որքան արագ է փոխվում մագնիսական դաշտի ինդուկցիան ժամանակին, այնքան մեծ է էլեկտրական դաշտի ուժը և ընդհակառակը. Այսպիսով, ինտենսիվ էլեկտրամագնիսական ալիքների ձևավորման համար անհրաժեշտ է գրգռել բավականաչափ բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական տատանումներ։ Ֆազային արագությունորոշվում են էլեկտրամագնիսական ալիքները
Միջավայրի էլեկտրական և մագնիսական հատկությունները.

Վակուումի մեջ ( ) էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը համընկնում է լույսի արագության հետ. հարցում , Ահա թե ինչու Էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը նյութում միշտ ավելի քիչ է, քան վակուումում։

Էլեկտրամագնիսական ալիքներն են կտրող ալիքներ –
վեկտորների տատանումները և տեղի են ունենում փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում, և վեկտորները և կազմում են աջակողմյան համակարգ: Մաքսվելի հավասարումներից հետևում է նաև, որ էլեկտրամագնիսական ալիքում վեկտորները և միշտ տատանվում են նույն փուլերում, իսկ ակնթարթային արժեքները. Եև Հցանկացած կետում կապված են հարաբերություններով

հարթության հավասարումներ էլեկտրամագնիսական ալիքվեկտորի տեսքով:

(6.66)

Բրինձ. 6.21

Նկ. 6.21-ը ցույց է տալիս հարթ էլեկտրամագնիսական ալիքի «պատկերը»: Դրանից երևում է, որ վեկտորները և կազմում են աջակողմյան համակարգ՝ ալիքի տարածման ուղղությամբ։ Տարածության ֆիքսված կետում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի վեկտորները փոխվում են ժամանակի հետ՝ ներդաշնակ օրենքի համաձայն։

Ֆիզիկայի ցանկացած ալիքով էներգիայի փոխանցումը բնութագրելու համար վեկտորային մեծություն կոչվում է էներգիայի հոսքի խտությունը. Այն թվայինորեն հավասար է միավոր ժամանակի ընթացքում փոխանցված էներգիայի քանակին, որն ուղղահայաց է այն ուղղությամբ, որտեղ
ալիքը տարածվում է. Վեկտորի ուղղությունը համընկնում է էներգիայի փոխանցման ուղղության հետ։ Էներգիայի հոսքի խտության արժեքը կարելի է ստանալ էներգիայի խտությունը ալիքի արագությամբ բազմապատկելով

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը էլեկտրական դաշտի էներգիայի խտության և մագնիսական դաշտի էներգիայի խտության գումարն է.

(6.67)

Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիայի խտությունը բազմապատկելով նրա փուլային արագությամբ՝ մենք ստանում ենք էներգիայի հոսքի խտությունը

(6.68)

Վեկտորները և փոխադարձ ուղղահայաց են և կազմում են աջակողմյան համակարգ՝ ալիքի տարածման ուղղությամբ։ Հետևաբար ուղղությունը
վեկտոր համընկնում է էներգիայի փոխանցման ուղղության հետ, և այս վեկտորի մոդուլը որոշվում է (6.68) հարաբերությամբ։ Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիայի հոսքի խտության վեկտորը կարող է ներկայացվել որպես վեկտորի արտադրանք

(6.69)

Վեկտորային զանգ Umov-Poynting վեկտոր.

Թրթռումներ և ալիքներ

Թեմա 18. Ազատ ներդաշնակ թրթռումներ

Այն շարժումները, որոնք ունեն որոշակի աստիճանի կրկնություն, կոչվում են տատանումներ.

Եթե շարժման գործընթացում փոփոխվող ֆիզիկական մեծությունների արժեքները կրկնվում են կանոնավոր պարբերականությամբ, ապա այդպիսի շարժումը կոչվում է. պարբերական (մոլորակների շարժումը Արեգակի շուրջը, մխոցի շարժումը ներքին այրման շարժիչի մխոցում և այլն)։ Տատանողական համակարգը, անկախ նրա ֆիզիկական բնույթից, կոչվում է oscilator. Օքսիլյատորի օրինակ է տատանվող կշիռը, որը կախված է զսպանակի կամ թելի վրա:

Ամբողջ թափովկոչվում է տատանողական շարժման մեկ ամբողջական ցիկլ, որից հետո այն կրկնվում է նույն հերթականությամբ։

Ըստ գրգռման մեթոդի, թրթռումները բաժանվում են.

· անվճար(ներքին) առաջացող համակարգում, որը ներկայացվել է իրեն հավասարակշռության դիրքի մոտ որոշ սկզբնական ազդեցությունից հետո.

· հարկադրվածտեղի է ունենում պարբերական արտաքին ազդեցության ներքո.

· պարամետրային,տեղի է ունենում տատանողական համակարգի ցանկացած պարամետր փոխելու ժամանակ.

· ինքնուրույն տատանումներառաջացող համակարգերում, որոնք ինքնուրույն կարգավորում են արտաքին ազդեցությունների հոսքը:

Ցանկացած տատանողական շարժում բնութագրվում է ամպլիտուդություն A - տատանվող կետի առավելագույն շեղումը հավասարակշռության դիրքից:

Հաստատուն ամպլիտուդով տեղի ունեցող կետի տատանումները կոչվում են չխոնավ, և աստիճանաբար նվազող ամպլիտուդով տատանումներ – մարում.

Ամբողջական տատանման համար պահանջվող ժամանակը կոչվում է ժամանակաշրջան(T).

Հաճախականություն Պարբերական տատանումները կոչվում են ամբողջական տատանումների թիվը ժամանակի միավորի վրա։Տատանումների հաճախականության միավոր - հերց(Հց): Հերցը տատանումների հաճախականությունն է, որի պարբերությունը հավասար է 1 վրկ: 1 Հց = 1 վ -1:

ցիկլայինկամ շրջանաձև հաճախականությունպարբերական տատանումները ամբողջական տատանումների քանակն է, որոնք տեղի են ունենում մի ժամանակի ընթացքում 2p հետ: . \u003d ռադ / վ.