Kaip galite pritaikyti magnetinę indukciją kasdieniame gyvenime. Elektromagnetinės srovės indukcijos reiškinys: esmė, kas atrado

Tyrinėja atsiradimą elektros srovė visada buvo susirūpinęs mokslininkams. Įėjus pradžios XIX amžiuje danų mokslininkas Oerstedas išsiaiškino, kad aplink elektros srovę susidaro magnetinis laukas, mokslininkai domėjosi, ar magnetinis laukas gali generuoti elektros srovę ir atvirkščiai.Pirmasis mokslininkas, kuriam pavyko, buvo mokslininkas Michaelas Faradėjus.

Faradėjaus eksperimentai

Po daugybės eksperimentų Faradėjus sugebėjo pasiekti tam tikrų rezultatų.

1. Elektros srovės atsiradimas

Norėdami atlikti eksperimentą, jis paėmė ritę su didelis kiekis apsisuka ir prijungė prie miliametro (prietaiso, kuris matuoja srovę). Aukštyn ir žemyn mokslininkas perkėlė magnetą aplink ritę.

Eksperimento metu ritėje iš tikrųjų atsirado elektros srovė dėl aplinkui esančio magnetinio lauko pasikeitimo.

Remiantis Faradėjaus stebėjimais, miliampermetro adata nukrypo ir parodė, kad magneto judėjimas generuoja elektros srovę. Magnetui sustojus rodyklė rodė nulio žymes, t.y. grandinėje necirkuliuoja srovė.

ryžių. 1 Srovės stiprumo pasikeitimas ritėje dėl atmetimo judėjimo

Šis reiškinys, kai srovė atsiranda veikiant kintamam magnetiniam laukui laidininke, buvo vadinamas reiškiniu. elektromagnetinė indukcija.

2.Indukcinės srovės krypties keitimas

Tolesniame savo tyrime Michaelas Faradėjus bandė išsiaiškinti, kas įtakoja susidariusios indukcinės elektros srovės kryptį. Atlikdamas eksperimentus jis pastebėjo, kad keičiant ritės skaičių ant ritės ar magnetų poliškumą, keičiasi uždarame tinkle atsirandančios elektros srovės kryptis.

3. Elektromagnetinės indukcijos reiškinys

Eksperimentui atlikti mokslininkas paėmė dvi rites, kurias pastatė arti viena kitos. Pirmoji ritė, turinti daugybę laido apsisukimų, buvo prijungta prie srovės šaltinio ir rakto, kuris uždarė ir atidarė grandinę. Antrąją tą pačią ritę jis prijungė prie miliampermetro, neprijungdamas prie srovės šaltinio.

Atlikdamas eksperimentą Faradėjus pastebėjo, kad uždarius elektros grandinę atsiranda indukcinė srovė, o tai matyti iš miliampermetro rodyklės judėjimo. Atidarius grandinę miliametras irgi rodė, kad grandinėje teka elektros srovė, tačiau rodmenys buvo visiškai priešingi. Kai grandinė buvo uždaryta ir srovė cirkuliavo tolygiai, pagal miliampermetro duomenis elektros grandinėje nebuvo srovės.

https://youtu.be/iVYEeX5mTJ8

Išvada iš eksperimentų

Faradėjaus atradimo rezultatu buvo įrodyta tokia hipotezė: elektros srovė atsiranda tik pasikeitus magnetiniam laukui. Taip pat įrodyta, kad keičiant ritės apsisukimų skaičių keičiasi srovės vertė (padidėjus ritėms, didėja srovė). Be to, indukuota elektros srovė gali atsirasti uždaroje grandinėje tik esant kintamam magnetiniam laukui.

Kas lemia indukcinę elektros srovę?

Remiantis visa tai, kas išdėstyta aukščiau, galima pastebėti, kad net esant magnetiniam laukui, jis nesukels elektros srovės, jei šis laukas nėra kintamasis.

Taigi nuo ko priklauso indukcijos lauko dydis?

1. ritės apsisukimų skaičius;
2. Magnetinio lauko kitimo greitis;
3. Magneto greitis.

Magnetinis srautas yra dydis, apibūdinantis magnetinį lauką. besikeičiantis magnetinis srautas veda prie indukuotos elektros srovės pasikeitimo.

2 pav. Srovės stiprumo pokytis judant a) ritę, kurioje yra solenoidas; b) nuolatinis magnetas, įkišant jį į ritę

Faradėjaus dėsnis

Remdamasis eksperimentais, Michaelas Faradėjus suformulavo elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Įstatymas yra tas, kad pasikeitus magnetiniam laukui atsiranda elektros srovė, o srovė rodo, kad yra elektromagnetinės indukcijos (EMF) elektrovaros jėga.

Greitis magnetinė srovė keičiant keičiasi srovės greitis ir EML.

Faradėjaus dėsnis: elektromagnetinės indukcijos EML yra skaitine prasme lygi ir priešinga ženklu magnetinio srauto, einančio per kontūro apribotą paviršių, kitimo greičiui.

Kilpos induktyvumas. Savęs indukcija.

Magnetinis laukas susidaro, kai srovė teka uždaroje grandinėje. Šiuo atveju srovės stiprumas veikia magnetinį srautą ir sukelia EML.

Saviindukcija – tai reiškinys, kai kintant srovės stiprumui grandinėje atsiranda indukcijos emf.

Saviindukcija skiriasi priklausomai nuo grandinės formos ypatybių, jos matmenų ir aplinkos, kurioje ji yra.

Didėjant elektros srovei, savaime indukcinė kilpos srovė gali ją sulėtinti. Kai jis mažėja, savaiminės indukcijos srovė, priešingai, neleidžia jai taip greitai mažėti. Taigi grandinė pradeda turėti savo elektrinę inerciją, sulėtindama bet kokius srovės pokyčius.

Sukeltos emf taikymas

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys praktiškai taikomas generatoriuose, transformatoriuose ir varikliuose, veikiančiuose elektra.

Šiuo atveju srovė šiems tikslams gaunama šiais būdais:

1. Srovės pasikeitimas ritėje;
2. Magnetinio lauko judėjimas per nuolatinius magnetus ir elektromagnetus;
3. Ričių ar ritinių sukimasis pastoviame magnetiniame lauke.

Michaelo Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos atradimas padarė didelį indėlį į mokslą ir mūsų kasdienį gyvenimą. Šis atradimas buvo postūmis tolesniems atradimams elektromagnetinių laukų tyrimo srityje ir yra plačiai naudojamas šiuolaikinis gyvenimasžmonių.

Po Oerstedo ir Ampère'o atradimų paaiškėjo, kad elektra turi magnetinę jėgą. Dabar reikėjo patvirtinti įtaką magnetiniai reiškiniai prie elektrinio. Šią problemą puikiai išsprendė Faradėjus.

1821 metais M. Faradėjus savo dienoraštyje padarė įrašą: „Paversk magnetizmą elektra“. Po 10 metų šią problemą jis išsprendė.

Taigi, Michael Faraday (1791-1867) - anglų fizikas ir chemikas.

Vienas iš kiekybinės elektrochemijos pradininkų. Pirmą kartą gautas (1823 m.) m skysta būsena chloras, vėliau vandenilio sulfidas, anglies dioksidas, amoniakas ir azoto dioksidas. Atrado (1825) benzeną, ištyrė jo fizinę ir kai kuriuos Cheminės savybės. Supažindino su dielektrinio laidumo samprata. Faradėjaus vardas pateko į elektros vienetų sistemą kaip elektros talpos vienetas.

Daugelis šių kūrinių patys savaime galėtų įamžinti jų autoriaus vardą. Tačiau svarbiausia iš mokslo darbai Faradėjus yra jo tyrinėjimai elektromagnetizmo ir elektrinės indukcijos srityje. Griežtai kalbant, svarbią fizikos šaką, nagrinėjančią elektromagnetizmo ir indukcinės elektros reiškinius ir kuri šiuo metu turi tokią didelę reikšmę technologijoms, Faradėjus sukūrė iš nieko.

Kai Faradėjus pagaliau atsidėjo tyrimams elektros srityje, buvo nustatyta, kad su įprastomis sąlygomis elektrifikuoto kūno buvimo pakanka, kad jo įtaka sužadintų elektrą kiekviename kitame kūne.

Tuo pačiu metu buvo žinoma, kad laidas, kuriuo teka srovė ir kuris kartu yra elektrifikuotas korpusas, neturi jokios įtakos kitiems šalia esantiems laidams. Kas lėmė šią išimtį? Tai klausimas, kuris sudomino Faradėjų ir kurio sprendimas jį paskatino pagrindiniai atradimai indukcinės elektros srityje.

Faradėjus ant to paties medinio kočėlo suvyniojo du izoliuotus laidus lygiagrečiai vienas kitam. Vieno laido galus jis sujungė su dešimties elementų baterija, o kito – prie jautraus galvanometro. Kai srovė buvo praleista per pirmąjį laidą, Faradėjus visą savo dėmesį nukreipė į galvanometrą, tikėdamasis iš jo svyravimų pastebėti srovės atsiradimą antrajame laide. Tačiau nieko panašaus nebuvo: galvanometras išliko ramus. Faradėjus nusprendė padidinti srovę ir į grandinę įvedė 120 galvaninių elementų. Rezultatas toks pat. Faradėjus pakartojo šį eksperimentą dešimtis kartų, visi vienodai sėkmingai. Bet kuris kitas jo vietoje būtų palikęs eksperimentą, įsitikinęs, kad srovė, einanti per laidą, neturi jokios įtakos gretimam laidui. Tačiau Faradėjus visada stengėsi iš savo eksperimentų ir stebėjimų išgauti viską, ką jie galėjo duoti, todėl, negavęs tiesioginio poveikio laidui, prijungtam prie galvanometro, pradėjo ieškoti šalutinių poveikių.

elektromagnetinės indukcijos elektros srovės laukas

Jis iš karto pastebėjo, kad galvanometras, išlikęs visiškai ramus per visą srovės tekėjimą, pradėjo svyruoti pačioje grandinės uždarymo metu, o jį atidarius paaiškėjo, kad tuo metu, kai srovė buvo nukreipta į pirmąją. laidas, o taip pat kai šis perdavimas nutrūksta, antrojo laido metu taip pat sužadinama srove, kuri pirmuoju atveju turi priešingą kryptį su pirmąja srove, o antruoju atveju yra tokia pati ir trunka tik vieną akimirką.

Būdamos momentinės, iškart išnykusios po atsiradimo, indukcinės srovės neturėtų praktinės reikšmės, jei Faradėjus nebūtų radęs būdo, pasitelkus išradingą įrenginį (komutatorių), nuolat nutraukti ir vėl vesti iš akumuliatoriaus ateinančią pirminę srovę per pirmasis laidas, dėl kurio antrajame laide nuolat žadinamas vis daugiau indukcinių srovių, todėl tampa pastovus. Taigi buvo rastas naujas šaltinis elektros energija, be anksčiau žinomų (trinties ir cheminių procesų), - indukcija ir naujos rūšiesšios energijos sudaro indukcinė elektra.

ELEKTROMAGNETINĖ INDUKCIJA(lot. inductio – nukreipimas) – sūkurio generavimo reiškinys elektrinis laukas kintamieji magnetinis laukas. Jei į kintamąjį magnetinį lauką įvesite uždarą laidininką, jame atsiras elektros srovė. Šios srovės atsiradimas vadinamas srovės indukcija, o pati srovė vadinama indukcine.

Tema: elektromagnetinės indukcijos naudojimas

Pamokos tikslai:

Švietimas:

1. Tęsti darbą kuriant elektromagnetinio lauko, kaip materijos formos, sampratą ir jos tikrojo egzistavimo įrodymą.
2. Tobulinti kokybinių ir skaičiavimo problemų sprendimo įgūdžius.

Kuriama: Tęskite darbą su studentais...

1. idėjų apie šiuolaikinę fizinę formavimas pasaulio paveikslas,
2. gebėjimas atskleisti ryšį tarp tiriamos medžiagos ir gyvenimo reiškiniai,
3. plečiant mokinių akiratį

Švietimas: Išmokite įžvelgti tiriamų modelių apraiškas aplinkiniame gyvenime

Demonstracijos

1. Transformatorius
2. CD-ROM fragmentai „Fizikos 7-11 kl. biblioteka vaizdinės priemonės»

1) "Energijos generavimas"
2) „Informacijos įrašymas ir skaitymas magnetinėje juostoje“

3. Pristatymai

1) „Elektromagnetinės indukcijos bandymai“ (I ir II dalys)
2) "Transformatorius"

Per užsiėmimus

1. Atnaujinimas:

Prieš svarstant nauja medžiaga prašome atsakyti į šiuos klausimus:

2. Problemų sprendimas ant kortelių žr. pristatymą (1 priedas) (atsakymai: 1 B, 2 B, 3 C, 4 A, 5 C) - 5 min.

3. Nauja medžiaga.

Elektromagnetinės indukcijos naudojimas

1) Praeityje mokslo metai studijuodami informatikos temą „Informacijos nešėjai“ kalbėjome apie diskus, diskelius ir kt. Pasirodo, informacijos įrašymas ir skaitymas naudojant magnetinę juostą yra pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškinio taikymu.
Informacijos įrašymas ir atkūrimas naudojant magnetinę juostelę (CD-ROM fragmentai „Fizikos 7-11 kl. Vaizdo priemonių biblioteka“, „Informacijos įrašymas ir skaitymas magnetinėje juostoje“ – 3 min.) (2 priedas)

2) Apsvarstykite įrenginį ir pagrindinį tokio įrenginio, kaip TRANSFORMATO, veikimą. (Žr. pristatymo 3 priedą)
Transformatoriaus veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

TRANSFORMAVIMAS – įrenginys, kuris pastovaus dažnio vienos įtampos kintamąją srovę paverčia kitos įtampos kintamąja srove.

3) Paprasčiausiu atveju transformatorius susideda iš uždaros plieninės šerdies, ant kurios uždedamos dvi ritės su vielos apvijomis. Apvijos, kurios yra prijungtos prie kintamosios įtampos šaltinio, vadinamos pirminėmis, o apvijos, prie kurių prijungta „apkrova“, tai yra, elektros energiją vartojantys įrenginiai, vadinama antrine.

a) pakopinis transformatorius

b) nuleisti transformatorių

Perduodant energiją dideliu atstumu - žeminančių ir aukštinančių transformatorių naudojimas.

4) Transformatoriaus darbas (eksperimentas).

Antrinėje ritėje esančios lemputės apšvietimas ( šios patirties paaiškinimas);
- veikimo principas suvirinimo aparatas (Kodėl žeminamojo transformatoriaus antrinės ritės posūkiai yra storesni?);
- krosnies veikimo principas ( Galia abiejose ritėse vienoda, bet srovė?)

5) Praktinis naudojimas elektromagnetinė indukcija

Pavyzdžiai techniniam naudojimui elektromagnetinė indukcija: transformatorius, elektros srovės generatorius – pagrindinis elektros energijos šaltinis.
Dėl elektromagnetinės indukcijos atradimo tapo įmanoma gaminti pigią elektros energiją. Šiuolaikinių elektrinių (taip pat ir atominių) veikimo pagrindas yra indukcinis generatorius.
Generatorius kintamoji srovė(CD fragmentas CD-ROM fragmentai „Fizikos 7-11 kl. Vaizdo priemonių biblioteka“, „Elektros generavimas“ - 2 min.) (4 priedas)

Indukcinis generatorius susideda iš dviejų dalių: judamojo rotoriaus ir fiksuoto statoriaus. Dažniausiai statorius yra magnetas (nuolatinis arba elektrinis), kuris sukuria pradinį magnetinį lauką (jis vadinamas induktoriumi). Rotorius susideda iš vienos ar kelių apvijų, kuriose, veikiant kintančiam magnetiniam laukui, indukcijos srovė. (Kitas tokio rotoriaus pavadinimas yra inkaras).

- metalinių daiktų aptikimas – specialūs detektoriai;
- treniruotis ant magnetinių pagalvėlių(žr. vadovėlio V. A. Kasjanovo „Fizika – 11“ 129 p.)
Foucault srovės (sūkurinės srovės;)
– uždaros indukcijos srovės, kylančios masyviuose laidžiuose kūnuose.

Jie atsiranda arba pasikeitus magnetiniam laukui, kuriame yra laidus kūnas, arba dėl tokio kūno judėjimo, kai keičiasi į šį kūną (ar bet kurią jo dalį) prasiskverbiantis magnetinis srautas.
Kaip ir bet kurios kitos srovės, sūkurinės srovės turi šiluminį poveikį laidininkui: kūnai, kuriuose tokios srovės atsiranda, įkaista.

Pavyzdys: elektrinių metalų lydymo krosnių ir mikrobangų krosnelių montavimas.

4. Išvados, vertinimai.

1) Elektromagnetinė indukcija, pateikite praktinio elektromagnetinės indukcijos taikymo pavyzdžių.
2) Elektromagnetinės bangos yra labiausiai paplitusi materijos rūšis, o elektromagnetinė indukcija yra ypatinga byla elektromagnetinių bangų apraiškos.

5. Užduočių sprendimas kortelėse, žr. pristatymą(5 priedas) (atsakymai - 1B, 2A, 3A, 4B).

6. Namo užduotis: P.35,36 (Fizikos vadovėlis, redagavo V.A.Kasjanovas 11 kl.)

Žodis „indukcija“ rusų kalba reiškia sužadinimo, vadovavimo, kažko kūrimo procesus. Elektrotechnikoje šis terminas vartojamas daugiau nei du šimtmečius.

Susipažinęs su 1821 m. publikacijomis, kuriose aprašomi danų mokslininko Oerstedo eksperimentai dėl magnetinės adatos nukrypimų šalia laidininko su elektros srove, Michaelas Faradėjus iškėlė sau užduotį: paverčia magnetizmą elektra.

Po 10 metų trukusių tyrimų jis suformulavo pagrindinį elektromagnetinės indukcijos dėsnį, tai paaiškindamas bet kurios uždaros grandinės viduje indukuojama elektrovaros jėga. Jo vertė nustatoma pagal magnetinio srauto, prasiskverbiančio į nagrinėjamą grandinę, kitimo greitį, bet paimtą su minuso ženklu.

Elektromagnetinių bangų perdavimas per atstumą

Pirmasis mokslininko smegenyse išaiškėjęs spėjimas nebuvo vainikuotas praktine sėkme.

Jis padėjo du uždarus laidininkus vienas šalia kito. Prie vieno įtaisiau magnetinę adatą kaip einančios srovės indikatorių, o kitame laide įvedžiau impulsą iš galingo to meto galvaninio šaltinio: voltų kolonėlės.

Tyrėjas manė, kad esant srovės impulsui pirmoje grandinėje, joje besikeičiantis magnetinis laukas sukels srovę antrajame laidininke, kuri nukreiptų magnetinę adatą. Tačiau rezultatas buvo neigiamas – indikatorius neveikė. O tiksliau, jam trūko jautrumo.

Mokslininko smegenys numatė sukurti ir per atstumą perduoti elektromagnetines bangas, kurios dabar naudojamos radijo, televizijos, belaidžio valdymo, Wi-Fi technologijose ir panašių įrenginių. Jį tiesiog nuvylė netobulas elementarus pagrindas matavimo prietaisai tą kartą.

Energijos gamyba

Po nesėkmingo eksperimento Michaelas Faradėjus pakeitė eksperimento sąlygas.

Eksperimentui Faradėjus panaudojo dvi rites su uždaromis grandinėmis. Pirmoje grandinėje jis tiekė elektros srovę iš šaltinio, o antroje stebėjo EML atsiradimą. Srovė, einanti per apvijos Nr.1 ​​vijas, aplink ritę sukūrė magnetinį srautą, prasiskverbdamas į apviją Nr. 2 ir suformuodamas joje elektrovaros jėgą.

Faradėjaus eksperimento metu:

• įjungtas impulsinis įtampos tiekimas į grandinę su stacionariomis ritėmis;
• paleidus srovę, jis suleido viršutinę į apatinę ritę;
• stacionariai pritvirtinta apvija Nr. 1 ir įvesta į ją apvija Nr. 2;
• keisti ritinių judėjimo greitį vienas kito atžvilgiu.

Visais šiais atvejais jis stebėjo indukcinio emf pasireiškimą antroje ritėje. Ir tik praeinant nuolatinė srovė apvijos Nr.1 ​​ir fiksuotų ritių elektrovaros jėgos nebuvo.

Mokslininkas tai nustatė antroje ritėje sukeltas EML priklauso nuo magnetinio srauto pasikeitimo greičio. Jis yra proporcingas jo dydžiui.

Tas pats modelis visiškai pasireiškia, kai praeina uždara kilpa.Veikiant EMF, laidoje susidaro elektros srovė.

Magnetinis srautas nagrinėjamu atveju keičiasi grandinėje Sk, kurią sukuria uždara grandinė.

Tokiu būdu Faradėjaus sukurta plėtra leido į magnetinį lauką patalpinti besisukantį laidų rėmą.

Tada ji buvo pagaminta iš didelis skaičius posūkiai, pritvirtinti sukamuosiuose guoliuose. Apvijos galuose buvo sumontuoti slydimo žiedai ir išilgai jais slystantys šepečiai, o korpuse esančiais laidais prijungta apkrova. Tai paaiškėjo modernus generatorius kintamoji srovė.

Viskas baigta paprastas dizainas buvo sukurta, kai apvija buvo pritvirtinta prie stacionaraus korpuso, o magnetinė sistema pradėjo suktis. Šiuo atveju srovių generavimo sąskaita būdas niekaip nebuvo pažeistas.

Elektros variklių veikimo principas

Elektromagnetinės indukcijos dėsnis, kurį pagrindė Michaelas Faradėjus, leido sukurti įvairaus dizaino elektros varikliai. Jie turi panašų įrenginį su generatoriais: judančiu rotoriumi ir statoriumi, kurie tarpusavyje sąveikauja dėl besisukančių elektromagnetinių laukų.

Elektros transformacija

Michaelas Faradėjus nustatė indukuotos elektrovaros jėgos ir indukcijos srovės atsiradimą šalia esančioje apvijoje, kai pasikeičia magnetinis laukas gretimoje ritėje.

Srovė šalia esančios apvijos viduje indukuojama perjungiant jungiklio grandinę 1 ritėje ir visada yra generatoriaus veikimo metu ant 3 apvijos.

Šia savybe, vadinama abipuse indukcija, yra pagrįstas visų šiuolaikinių transformatorių įrenginių veikimas.

Siekiant pagerinti magnetinio srauto praėjimą, jie turi izoliuotas apvijas, uždėtas ant bendros šerdies, kuri turi minimalų magnetinį pasipriešinimą. Jis pagamintas iš specialios veislės plieno ir formų rinkimas ploni lakštai tam tikros formos sekcijų, vadinamų magnetine grandine, pavidalu.

Transformatoriai dėl abipusės indukcijos perduoda kintamo elektromagnetinio lauko energiją iš vienos apvijos į kitą taip, kad įvyktų pasikeitimas, įtampos vertės transformacija jos įėjimo ir išėjimo gnybtuose.

Apvijų apsisukimų skaičiaus santykis lemia transformacijos koeficientas, o laido storis, šerdies medžiagos konstrukcija ir tūris – perduodamos galios kiekis, darbinė srovė.

Induktorių darbas

Elektromagnetinės indukcijos pasireiškimas pastebimas ritėje keičiantis joje tekančios srovės dydžiui. Šis procesas vadinamas saviindukcija.

Kai jungiklis įjungiamas aukščiau pateiktoje diagramoje, indukcinė srovė keičia tiesinio veikimo srovės padidėjimo grandinėje pobūdį, taip pat išjungimo metu.

Kai laidininkui, suvyniotam į ritę, taikoma kintamoji, o ne pastovi įtampa, per jį teka srovės vertė, sumažinta indukcine varža. Saviindukcijos energija keičia srovės fazę taikomos įtampos atžvilgiu.

Šis reiškinys naudojamas droseliuose, kurie skirti sumažinti dideles sroves, atsirandančias tam tikromis įrangos veikimo sąlygomis. Tokie įrenginiai ypač naudojami.

Dizaino funkcija magnetinės grandinės ties induktoriumi - plokščių pjūvis, kuris sukuriamas siekiant dar labiau padidinti magnetinį atsparumą magnetiniam srautui dėl oro tarpo susidarymo.

Droseliai su padalijama ir reguliuojama magnetinės grandinės padėtimi naudojami daugelyje radijo inžinerijos ir elektros prietaisai. Gana dažnai juos galima rasti dizainuose suvirinimo transformatoriai. Jie sumažina dydį elektros lankas praėjo per elektrodą iki optimalios vertės.

Indukcinės krosnys

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys pasireiškia ne tik laiduose ir apvijose, bet ir bet kokių masyvių metalinių objektų viduje. Juose sukeltos srovės vadinamos sūkurinėmis srovėmis. Transformatorių ir droselių veikimo metu jie sukelia magnetinės grandinės ir visos konstrukcijos kaitinimą.

Siekiant išvengti šio reiškinio, šerdys yra pagamintos iš plonos metalo lakštai ir izoliuokite vienas kitą lako sluoksniu, kuris neleidžia praeiti indukuotoms srovėms.

Šildymo konstrukcijose sūkurinės srovės ne riboja, o sukuria daugiausia palankiomis sąlygomis. plačiai naudojamas pramoninės gamybos sukurti aukštą temperatūrą.

Elektriniai matavimo prietaisai

Energetikos sektoriuje ir toliau veikia didelė indukcinių prietaisų klasė. Elektros skaitikliai su besisukančiu aliuminio disku, panašiai kaip galios relės konstrukcija, jungiklio poilsio sistemos matavimo prietaisai veikia elektromagnetinės indukcijos principu.

Dujų magnetiniai generatoriai

Jei vietoj uždaro rėmo magneto lauke juda laidžios dujos, skystis ar plazma, tai elektros krūviai, veikiant magnetinio lauko linijoms, nukryps griežtai apibrėžtomis kryptimis, sudarydami elektros srovę. Jo magnetinis laukas ant sumontuotų elektrodų kontaktinių plokščių sukelia elektrovaros jėgą. Jo veikimo metu prie MHD generatoriaus prijungtoje grandinėje sukuriama elektros srovė.

Taip MHD generatoriuose pasireiškia elektromagnetinės indukcijos dėsnis.

Nėra tokių sudėtingų besisukančių dalių kaip rotorius. Tai supaprastina dizainą, leidžia žymiai padidinti temperatūrą darbo aplinka ir kartu energijos gamybos efektyvumą. MHD generatoriai veikia kaip atsarginiai arba avariniai šaltiniai, galintys per trumpą laiką generuoti didelius elektros srautus.

Taigi elektromagnetinės indukcijos dėsnis, kurį kažkada pateisino Michaelas Faradėjus, ir šiandien tebegalioja.

abstrakčiai

disciplinoje „Fizika“

Tema: „Elektromagnetinės indukcijos reiškinio atradimas“

Užbaigta:

Mokinių grupė 13103/1

Sankt Peterburgas

2. Faradėjaus eksperimentai. 3

3. Elektromagnetinės indukcijos reiškinio praktinis pritaikymas. devynios

4. Naudotos literatūros sąrašas .. 12

Elektromagnetinė indukcija – elektros srovės atsiradimo uždaroje grandinėje reiškinys, kai keičiasi per ją einantis magnetinis srautas. Elektromagnetinę indukciją 1831 m. rugpjūčio 29 d. atrado Michaelas Faradėjus. Jis nustatė, kad elektrovaros jėga, atsirandanti uždaroje laidžioje grandinėje, yra proporcinga magnetinio srauto per paviršių, kurį riboja ši grandinė, kitimo greičiui. Elektrovaros jėgos (EMF) dydis nepriklauso nuo to, kas sukelia srauto pokytį – paties magnetinio lauko pasikeitimą ar grandinės (ar jo dalies) judėjimą magnetiniame lauke. Šio EML sukeliama elektros srovė vadinama indukcine srove.

1820 m. Hansas Christianas Oerstedas parodė, kad elektros srovė, tekanti per grandinę, priverčia magnetinę adatą nukreipti. Jei elektros srovė generuoja magnetizmą, tai elektros srovės atsiradimas turi būti siejamas su magnetizmu. Ši idėja patraukė anglų mokslininką M. Faraday. „Paversk magnetizmą elektra“, – rašė jis 1822 m. savo dienoraštyje.

Michaelas Faradėjus

Michaelas Faradėjus (1791–1867) gimė Londone, vienoje skurdžiausių jo vietovių. Jo tėvas buvo kalvis, o mama – nuomininko duktė. Kai Faradėjus pasiekė mokyklinį amžių, jis buvo išsiųstas į pradinę mokyklą. Faradėjaus kursas čia buvo labai siauras ir apsiribojo tik skaitymo, rašymo ir skaičiavimo pradžia.

Už kelių žingsnių nuo namo, kuriame gyveno Faradėjų šeima, buvo knygynas, kuris taip pat buvo knygų įrišimo įstaiga. Štai kur Faradėjus pateko, baigęs kursą pradinė mokykla kai iškilo klausimas dėl profesijos pasirinkimo jam. Tuo metu Michaelui buvo tik 13 metų. Jau jaunystėje, kai Faradėjus buvo tik pradėjęs saviugdą, jis stengėsi pasikliauti vien faktais ir savo patirtimi patikrinti kitų pranešimus.

Šie siekiai dominavo visą gyvenimą kaip pagrindiniai jo bruožai mokslinę veiklą Fizinės ir cheminiai eksperimentai Faradėjus pradėjo tai daryti būdamas berniukas, pirmą kartą susipažinęs su fizika ir chemija. Kartą Michaelas lankė vieną iš Humphry Davy, didžiojo anglų fiziko, paskaitų. Faradėjus išsamiai užrašė paskaitą, surišo ir nusiuntė Deiviui. Jis buvo toks sužavėtas, kad pasiūlė Faraday dirbti su juo sekretore. Netrukus Davy išvyko į kelionę po Europą ir pasiėmė Faradėjų su savimi. Dvejus metus jie lankėsi didžiausiuose Europos universitetuose.

1815 m. grįžęs į Londoną Faradėjus pradėjo dirbti asistentu vienoje iš Londono karališkosios institucijos laboratorijų. Tuo metu tai buvo viena geriausių fizikos laboratorijų pasaulyje. 1816–1818 m. Faradėjus paskelbė keletą nedidelių užrašų ir nedidelių atsiminimų apie chemiją. Pirmasis Faradėjaus darbas apie fiziką datuojamas 1818 m.

Remiantis savo pirmtakų patirtimi ir derinant keletą savų išgyvenimų 1821 m. rugsėjo mėn. Michaelas išspausdino „Elektromagnetizmo sėkmės istoriją“. Jau tuo metu jis sukūrė visiškai teisingą magnetinės adatos nukreipimo veikiant srovei reiškinio esmės sampratą.

Pasiekęs šią sėkmę, Faradėjus dešimčiai metų paliko studijas elektros srityje, atsidavęs keletui kitokio pobūdžio dalykų. 1823 metais Faradėjus padarė vieną svarbiausių atradimų fizikos srityje – pirmiausia jis pasiekė dujų suskystinimą, o kartu sukūrė paprastą, bet pagrįstą metodą, kaip dujas paversti skysčiu. 1824 m. Faradėjus padarė keletą atradimų fizikos srityje. Be kita ko, jis nustatė faktą, kad šviesa veikia stiklo spalvą, ją keičia. AT kitais metais Faradėjus vėl pasuka nuo fizikos prie chemijos, o jo darbo šioje srityje rezultatas – benzino ir sieros naftaleno rūgšties atradimas.

1831 m. Faradėjus paskelbė traktatą „Apie ypatingą optinės iliuzijos tipą“, kuriuo buvo sukurtas gražus ir smalsus optinis sviedinys, vadinamas „chromotropu“. Tais pačiais metais buvo išleistas kitas mokslininko traktatas „Apie vibruojančias plokštes“. Daugelis šių kūrinių savaime galėtų įamžinti jų autoriaus vardą. Tačiau svarbiausi iš Faradėjaus mokslinių darbų yra jo tyrimai elektromagnetizmo ir elektrinės indukcijos srityje.

Faradėjaus eksperimentai

Apsėstas idėjų apie neatsiejamą gamtos jėgų ryšį ir sąveiką, Faradėjus bandė įrodyti, kad kaip Ampère'as gali sukurti magnetus su elektra, taip ir magnetų pagalba galima sukurti elektrą.

Jo logika buvo paprasta: mechaninis darbas lengvai virsta šiluma; Priešingai, šilumą galima paversti mechaninis darbas(tarkime, kad garų variklis). Apskritai tarp gamtos jėgų dažniausiai pasitaiko toks santykis: jei A pagimdo B, tai B pagimdo A.

Jei naudojant elektrą Amperas gavo magnetus, tai, matyt, galima „gauti elektrą iš įprasto magnetizmo“. Arago ir Ampère išsikėlė tą pačią užduotį Paryžiuje, Koladone – Ženevoje.

Griežtai kalbant, svarbią fizikos šaką, nagrinėjančią elektromagnetizmo ir indukcinės elektros reiškinius ir kuri šiuo metu turi tokią didelę reikšmę technologijoms, Faradėjus sukūrė iš nieko. Kai Faradėjus pagaliau atsidavė tyrimams elektros srityje, buvo nustatyta, kad įprastomis sąlygomis elektrifikuoto kūno pakanka, kad jo įtaka sužadintų elektrą bet kuriame kitame kūne. Tuo pačiu metu buvo žinoma, kad laidas, kuriuo teka srovė ir kuris kartu yra elektrifikuotas korpusas, neturi jokios įtakos kitiems šalia esantiems laidams.

Kas lėmė šią išimtį? Tai yra klausimas, kuris sudomino Faradėjų ir kurio sprendimas atvedė jį prie svarbiausių atradimų indukcinės elektros srityje. Faradėjus atlieka daug eksperimentų, išlaiko pedantiškas pastabas. Kiekvienam nedideliam savo laboratorinių užrašų tyrimui jis skiria po pastraipą (1931 m. visas išleistas Londone pavadinimu „Faradėjaus dienoraštis“). Bent jau tai, kad paskutinė Dienoraščio pastraipa pažymėta skaičiumi 16041, byloja apie Faradėjaus efektyvumą.

Be intuityvaus įsitikinimo visuotiniu reiškinių ryšiu, niekas iš tikrųjų nepalaikė jo ieškant „elektros iš magnetizmo“. Be to, jis, kaip ir jo mokytojas Devi, labiau rėmėsi savo eksperimentais, o ne psichikos konstrukcijomis. Davy jį išmokė:

„Geras eksperimentas yra vertingesnis nei tokio genijaus kaip Niutonas mąstymas.

Nepaisant to, būtent Faradėjus buvo lemtas dideliems atradimams. Puikus realistas, jis spontaniškai suplėšė empirizmo pančius, kažkada jam uždėtus Devi, ir tomis akimirkomis jam išryškėjo puiki įžvalga – jis įgijo giliausių apibendrinimų gebėjimą.

Pirmasis laimės prošvaistė pasirodė tik 1831 metų rugpjūčio 29 dieną. Šią dieną Faradėjus laboratorijoje išbandė paprastą prietaisą: maždaug šešių colių skersmens geležinį žiedą, apvyniotą aplink du izoliuotos vielos gabalus. Kai Faradėjus prie vienos apvijos gnybtų prijungė akumuliatorių, jo padėjėjas artilerijos seržantas Andersenas pamatė galvanometro, prijungto prie kitos apvijos, adatą.

Ji trūkčiojo ir nurimo, nors nuolatinė srovė ir toliau tekėjo per pirmąją apviją. Faradėjus atidžiai peržiūrėjo visas šio paprasto įrengimo detales – viskas buvo tvarkoje.

Bet galvanometro adata atkakliai stovėjo ties nuliu. Iš susierzinimo Faradėjus nusprendė išjungti srovę, o tada įvyko stebuklas - grandinės atidarymo metu galvanometro adata vėl siūbavo ir vėl užšalo ties nuliu!

Galvanometras, visiškai nejudėdamas per visą srovės eigą, svyruoja pačioje grandinės uždarymo ir jos atidarymo metu. Paaiškėjo, kad tuo metu, kai srovė patenka į pirmąjį laidą, taip pat kai šis perdavimas sustoja, srovė taip pat sužadinama antrajame laide, kuris pirmuoju atveju yra priešinga pirmajai srovei ir yra tas pats ir antruoju atveju ir trunka tik vieną akimirką.

Būtent čia Faraday buvo visiškai aiškiai atskleistos puikios Ampère'o idėjos, elektros srovės ir magnetizmo ryšys. Juk pirmoji apvija, į kurią jis paleido srovę, iškart tapo magnetu. Jei laikysime jį magnetu, tai rugpjūčio 29 d. eksperimentas parodė, kad magnetizmas tarsi sukelia elektros energiją. Keisti šiuo atveju išliko tik du dalykai: kodėl elektros srovės antplūdis įjungus elektromagnetą greitai išnyko? Be to, kodėl išjungus magnetą atsiranda viršįtampis?

Kitą dieną, rugpjūčio 30 d. Nauja serija eksperimentai. Poveikis aiškiai išreikštas, bet vis dėlto visiškai nesuprantamas.

Faradėjus jaučia, kad anga yra kažkur netoliese.

„Dabar vėl užsiimu elektromagnetizmu ir manau, kad pasikėsinau į sėkmingą dalyką, bet dar negaliu to patvirtinti. Labai gali būti, kad po visų savo triūso galų gale vietoj žuvies ištrauksiu jūros dumblius.

Kitą rytą, rugsėjo 24 d., Faradėjus buvo daug pasiruošęs įvairių įrenginių, kuriame pagrindiniai elementai buvo nebe apvijos su elektros srove, o nuolatiniai magnetai. Ir buvo efektas! Rodyklė nukrypo ir iškart puolė į vietą. Šis nedidelis judesys įvyko netikėčiausių manipuliacijų su magnetu metu, kartais, atrodė, atsitiktinai.

Kitas eksperimentas – spalio 1 d. Faradėjus nusprendžia grįžti į pačią pradžią – prie dviejų apvijų: vienos su srove, kitos prijungtos prie galvanometro. Skirtumas nuo pirmojo eksperimento yra plieninio žiedo - šerdies nebuvimas. Aptaškymas beveik nepastebimas. Rezultatas yra trivialus. Akivaizdu, kad magnetas be šerdies yra daug silpnesnis nei magnetas su šerdimi. Todėl poveikis yra ne toks ryškus.

Faradėjus nusivylęs. Dvi savaites jis nesiartina prie instrumentų, galvodamas apie gedimo priežastis.

„Paėmiau cilindrinį magnetinį strypą (3/4 colio skersmens ir 8 1/4 colio ilgio) ir vieną jo galą įkišau į spiralę Varinė viela(220 pėdų ilgio), prijungtas prie galvanometro. Tada greitu judesiu įspaudžiau magnetą į visą spiralės ilgį ir galvanometro adata patyrė smūgį. Tada lygiai taip pat greitai ištraukiau magnetą iš spiralės, ir adata vėl pasisuko, bet priešinga kryptimi. Šie adatos svyravimai kartojosi kiekvieną kartą, kai magnetas buvo įstumiamas arba išstumiamas.

Paslaptis slypi magneto judėjime! Elektros impulsą lemia ne magneto padėtis, o judėjimas!

Tai reiškia, kad „elektrinė banga kyla tik magnetui judant, o ne dėl jam būdingų savybių ramybės būsenoje“.

Ryžiai. 2. Faradėjaus eksperimentas su ritė

Ši idėja yra nepaprastai vaisinga. Jei magneto judėjimas laidininko atžvilgiu sukuria elektrą, tai, matyt, ir laidininko judėjimas magneto atžvilgiu turi generuoti elektrą! Be to, ši „elektros banga“ neišnyks tol, kol tęsis laidininko ir magneto tarpusavio judėjimas. Tai reiškia, kad galima sukurti savavališkai ilgą laiką veikiantį elektros srovės generatorių, jei tik tęsiasi abipusis laido ir magneto judėjimas!

Spalio 28 dieną Faradėjus tarp pasagos magneto polių įtaisė besisukantį varinį diską, iš kurio slankiojančiais kontaktais (vienas ant ašies, kitas – disko periferijoje) buvo galima pašalinti elektros įtampą. Tai buvo pirmasis elektros generatorius, sukurtas žmogaus rankomis. Taip, be anksčiau žinomų (trinties ir cheminių procesų), buvo rastas naujas elektros energijos šaltinis – indukcija ir naujas šios energijos tipas – indukcinė elektra.

Panašūs į Faradėjaus eksperimentai, kaip jau minėta, buvo atliekami Prancūzijoje ir Šveicarijoje. Colladonas, Ženevos akademijos profesorius, buvo įmantrus eksperimentuotojas (jis, pavyzdžiui, gamino ant Ženevos ežero tikslūs matavimai garso greitis vandenyje). Galbūt, bijodamas instrumentų drebėjimo, jis, kaip ir Faradėjus, nuėmė galvanometrą kuo toliau nuo likusios instaliacijos. Daugelis teigė, kad Colladon stebėjo tuos pačius trumpalaikius strėlės judesius kaip ir Faradėjus, tačiau, tikėdamasis stabilesnio, ilgalaikio efekto, šiems „atsitiktiniams“ sprogimams neskyrė reikiamos reikšmės ...

Iš tiesų, daugumos to meto mokslininkų nuomonė buvo tokia, kad atvirkštinis „elektros kūrimo iš magnetizmo“ efektas, matyt, turėtų turėti tokį patį stacionarų pobūdį kaip „tiesioginis“ efektas – „suformuojantis magnetizmą“ dėl elektros srovės. Netikėtas šio efekto „laikinumas“ suglumino daugelį, įskaitant Colladoną, ir daugelis sumokėjo kainą už savo išankstinį nusistatymą.

Tęsdamas eksperimentus, Faradėjus taip pat išsiaiškino, kad paprasto laido, susukto į uždarą kreivę su kita, kuria teka galvaninė srovė, aproksimavimo pakanka, kad sužadintų indukcinę srovę priešinga nei galvaninei srovei neutraliame laide. nuėmus nulinį laidą, jame vėl sužadinama indukcinė srovė. Srovė jau yra tos pačios krypties kaip galvaninė srovė, tekanti išilgai fiksuoto laido, ir kad galiausiai šios indukcinės srovės sužadinamos tik artėjant ir pašalinant laidą su galvaninės srovės laidininku, o be šio judėjimo srovės nesužadinamos, kad ir kaip arti laidai būtų vienas nuo kito.

Taigi buvo atrastas naujas reiškinys, panašus į aukščiau aprašytą indukcijos reiškinį galvaninės srovės uždarymo ir nutraukimo metu. Šie atradimai savo ruožtu davė pradžią naujiems. Jei uždarant ir sustabdant galvaninę srovę įmanoma sukurti indukcinę srovę, ar įmagnetinant ir išmagnetinant geležį nebūtų gautas toks pat rezultatas?

Oerstedo ir Ampère'o darbai jau nustatė ryšį tarp magnetizmo ir elektros. Buvo žinoma, kad geležis tampa magnetu, kai aplink ją yra apvyniotas izoliuotas laidas ir per jį teka galvaninė srovė, ir kad magnetines savybesšios geležies nutrūksta, kai tik sustoja srovė.

Remdamasis tuo, Faradėjus sugalvojo tokį eksperimentą: aplink geležinį žiedą buvo apvynioti du izoliuoti laidai; be to, viena viela buvo apvyniota aplink vieną žiedo pusę, o kita – apie kitą. Per vieną laidą buvo praleidžiama galvaninio akumuliatoriaus srovė, o kito galai buvo prijungti prie galvanometro. Taigi, kai srovė užsidarė arba sustojo, o dėl to geležies žiedas buvo įmagnetintas arba išmagnetintas, galvanometro adata greitai svyravo ir greitai sustojo, tai yra, visos tos pačios momentinės indukcinės srovės buvo sužadintos neutralioje laidoje - tai laikas: jau veikiamas magnetizmo.

Ryžiai. 3. Faradėjaus eksperimentas su geležiniu žiedu

Taigi čia pirmą kartą magnetizmas buvo paverstas elektra. Gavęs šiuos rezultatus, Faradėjus nusprendė paįvairinti savo eksperimentus. Vietoj geležinio žiedo jis pradėjo naudoti geležinę juostą. Užuot jaudinęs geležies magnetizmą galvanine srove, jis įmagnetino geležį, paliesdamas ją prie nuolatinio plieno magneto. Rezultatas buvo tas pats: aplink lygintuvą apvyniotoje vieloje srovė visada buvo sužadinta lygintuvo įmagnetinimo ir išmagnetinimo momentu. Tada Faradėjus į vielos spiralę įvedė plieninį magnetą – pastarojo priartėjimas ir pašalinimas sukėlė indukcijos sroves laide. Žodžiu, magnetizmas, indukuotų srovių sužadinimo prasme, veikė lygiai taip pat, kaip galvaninė srovė.

Tuo metu fizikai buvo intensyviai užsiėmę vienu paslaptingu reiškiniu, kurį 1824 m. atrado Arago, ir nerado paaiškinimo, nepaisant to, kad to intensyviai ieškojo tokie iškilūs to meto mokslininkai kaip pats Arago, Ampère'as, Puasonas, Babajus ir Herschelis. paaiškinimas. Reikalas buvo toks. Magnetinė adata, laisvai kabanti, greitai sustoja, jei po ja yra nemagnetinio metalo apskritimas; jei tada apskritimas pradedamas suktis, magnetinė adata pradeda jį sekti.

Ramioje būsenoje tarp apskritimo ir rodyklės nebuvo įmanoma atrasti menkiausios traukos ar atstūmimo, tuo tarpu tas pats judantis ratas už savęs traukė ne tik lengvą strėlę, bet ir sunkų magnetą. Šis išties stebuklingas reiškinys to meto mokslininkams atrodė paslaptinga mįslė, kažkas už gamtos ribų. Faradėjus, remdamasis aukščiau pateiktais duomenimis, padarė prielaidą, kad nemagnetinio metalo apskritimas, veikiamas magneto, sukimosi metu cirkuliuoja indukcinėmis srovėmis, kurios veikia magnetinę adatą ir traukia ją už magneto. Iš tiesų, įkišęs apskritimo kraštą tarp didelio pasagos formos magneto polių ir sujungęs apskritimo centrą bei kraštą galvanometru su viela, Faradėjus apskritimo sukimosi metu gavo nuolatinę elektros srovę.

Po to Faradėjus apsisprendė ties kitu reiškiniu, kuris tuomet sukėlė bendrą smalsumą. Kaip žinote, jei ant magneto užbarstomos geležinės drožlės, jos sugrupuojamos pagal tam tikras linijas, vadinamas magnetinėmis kreivėmis. Faradėjus, atkreipdamas dėmesį į šį reiškinį, 1831 m. suteikė pagrindą magnetinėms kreivėms, pavadintoms „magnetinės jėgos linijomis“, kurios vėliau buvo plačiai naudojamos. Šių „linijų“ tyrimas paskatino Faradėjų padaryti naują atradimą, paaiškėjo, kad indukcinėms srovėms sužadinti šaltinio priartėjimas ir pašalinimas iš magnetinio poliaus nėra būtinas. Norint sužadinti sroves, pakanka žinomu būdu kirsti magnetinės jėgos linijas.

Ryžiai. 4. „Magnetinės jėgos linijos“

Tolesnis darbas Faradėjus minėta kryptimi įgijo, žiūrint iš šiuolaikinio taško, kažko visiškai stebuklingo pobūdį. 1832 metų pradžioje jis pademonstravo aparatą, kuriame indukcinės srovės buvo sužadinamos be magneto ar galvaninės srovės pagalbos. Prietaisą sudarė geležinė juostelė, įdėta į vielos ritę. Šis prietaisas įprastomis sąlygomis nedavė nė menkiausio ženklo, kad jame atsirado srovių; bet kai tik jam buvo suteikta kryptis, atitinkanti magnetinės adatos kryptį, laidoje buvo sužadinta srovė.

Tada Faradėjus vienai ritei suteikė magnetinės adatos padėtį ir įvedė į ją geležinę juostelę: srovė vėl buvo sužadinta. Priežastis, sukėlusi srovę šiais atvejais, buvo antžeminis magnetizmas, kuris sukėlė indukcines sroves kaip įprastas magnetas arba galvaninė srovė. Norėdamas tai aiškiau parodyti ir įrodyti, Faradėjus ėmėsi dar vieno eksperimento, kuris visiškai patvirtino jo idėjas.

Jis samprotavo, kad jei nemagnetinio metalo, pavyzdžiui, vario, apskritimas, besisukantis tokioje padėtyje, kurioje jis kerta gretimo magneto magnetinės jėgos linijas, suteikia indukcinę srovę, tai tas pats apskritimas, besisukantis, kai jo nėra. magnetas, bet tokioje padėtyje, kurioje apskritimas kirs antžeminio magnetizmo linijas, taip pat turi duoti indukcinę srovę. Ir iš tiesų, varinis apskritimas, sukamas horizontalioje plokštumoje, davė indukcinę srovę, dėl kurios galvanometro adatos nukrypimas buvo pastebimas. Faradėjus baigė elektrinės indukcijos srities tyrimus, 1835 m. atradęs „indukcinį srovės poveikį pačiai“.

Jis išsiaiškino, kad uždarius ar atidarius galvaninę srovę, momentinės indukcinės srovės sužadinamos pačiame laide, kuris tarnauja kaip šios srovės laidininkas.

Rusų fizikas Emilis Christoforovičius Lencas (1804-1861) pateikė taisyklę, kaip nustatyti indukuotos srovės kryptį. „Indukcijos srovė visada nukreipta taip, kad jos sukuriamas magnetinis laukas trukdytų arba sulėtintų judėjimą, sukeliantį indukciją“, – pažymi A.A. Korobko-Stefanov savo straipsnyje apie elektromagnetinę indukciją. - Pavyzdžiui, kai ritė artėja prie magneto, susidaranti indukcinė srovė turi tokią kryptį, kad jos sukurtas magnetinis laukas bus priešingas magneto magnetiniam laukui. Dėl to tarp ritės ir magneto atsiranda atstumiančios jėgos. Lenco taisyklė išplaukia iš energijos tvermės ir transformacijos dėsnio. Jei indukcijos srovės pagreitintų jas sukėlusį judėjimą, tada darbas būtų sukurtas iš nieko. Pati ritė po nedidelio stūmimo veržtųsi link magneto, o tuo pačiu indukcinė srovė išleistų joje šilumą. Tiesą sakant, indukcinė srovė susidaro dėl magneto ir ritės suartinimo.

Ryžiai. 5. Lenco taisyklė

Kodėl yra indukuota srovė? Gilų elektromagnetinės indukcijos reiškinio paaiškinimą pateikė anglų fizikas Jamesas Clerkas Maxwellas, pilnos matematinės elektromagnetinio lauko teorijos kūrėjas. Norėdami geriau suprasti reikalo esmę, apsvarstykite labai paprastą eksperimentą. Tegul ritė susideda iš vieno laido posūkio ir yra perverta kintamo magnetinio lauko, statmeno posūkio plokštumai. Ritėje, žinoma, yra indukcinė srovė. Maxwellas šį eksperimentą interpretavo itin drąsiai ir netikėtai.

Kai magnetinis laukas keičiasi erdvėje, pasak Maxwello, atsiranda procesas, kuriam vielos ritės buvimas neturi jokios reikšmės. Svarbiausia čia yra uždarų elektrinio lauko žiedinių linijų, dengiančių kintantį magnetinį lauką, atsiradimas. Veikiant atsirandančiam elektriniam laukui, elektronai pradeda judėti, o ritėje atsiranda elektros srovė. Ritė yra tik prietaisas, leidžiantis aptikti elektrinis laukas. Elektromagnetinės indukcijos reiškinio esmė yra ta, kad kintamasis magnetinis laukas aplinkinėje erdvėje visada sukuria uždarą elektrinį lauką. jėgos linijos. Toks laukas vadinamas sūkuriu.

Žemės magnetizmo sukeliamos indukcijos tyrinėjimai suteikė Faradėjaus galimybę jau 1832 m. išreikšti telegrafo idėją, kuri tada buvo šio išradimo pagrindas. Apskritai elektromagnetinės indukcijos atradimas ne be reikalo priskiriamas daugumai išskirtiniai atradimai XIX amžius – šiuo reiškiniu paremtas milijonų elektros variklių ir elektros srovės generatorių darbas visame pasaulyje...

Elektromagnetinės indukcijos reiškinio praktinis pritaikymas

1. Transliacija

Kintamasis magnetinis laukas, sužadintas kintančios srovės, supančioje erdvėje sukuria elektrinį lauką, kuris savo ruožtu sužadina magnetinį lauką ir pan. Šie laukai, generuodami vienas kitą, sudaro vieną kintamą elektromagnetinį lauką - elektromagnetinė banga. Atsiradęs toje vietoje, kur yra laidas su srove, elektromagnetinis laukas sklinda erdvėje šviesos greičiu -300 000 km/s.

Ryžiai. 6. Radijas

2. Magnetoterapija

Dažnių spektre skirtingos vietos užimtas radijo bangų, šviesos, rentgeno spinduliai ir kiti elektromagnetinė radiacija. Paprastai jiems būdingi nuolat sujungti elektriniai ir magnetiniai laukai.

3. Sinchrofasotronai

Šiuo metu magnetinis laukas suprantamas kaip ypatinga materijos forma, susidedanti iš įkrautų dalelių. Šiuolaikinėje fizikoje įkrautų dalelių pluoštai naudojami giliai prasiskverbti į atomus, siekiant juos ištirti. Jėga, kuria magnetinis laukas veikia judančią įkrautą dalelę, vadinama Lorenco jėga.

4. Srauto matuokliai

Metodas pagrįstas Faradėjaus dėsnio taikymu laidininkui magnetiniame lauke: magnetiniame lauke judančio elektrai laidžio skysčio sraute proporcingas srauto greičiui sukeliamas EML, kurį elektroninė dalis paverčia į elektrinis analoginis / skaitmeninis signalas.

5. Nuolatinės srovės generatorius

Generatoriaus režimu mašinos armatūra sukasi veikiama išorinio momento. Tarp statoriaus polių yra nuolatinis magnetinis srautas, prasiskverbiantis į armatūrą. Armatūros apvijų laidininkai juda magnetiniame lauke, todėl juose sukeliamas EML, kurio kryptį galima nustatyti pagal taisyklę " dešinė ranka". Tokiu atveju ant vieno šepečio antrojo atžvilgiu atsiranda teigiamas potencialas. Jei prie generatoriaus gnybtų prijungiama apkrova, tada jame tekės srovė.

6. Transformatoriai

Transformatoriai plačiai naudojami perduodant elektros energiją dideliais atstumais, paskirstant ją tarp imtuvų, taip pat įvairiuose lyginimo, stiprinimo, signalizacijos ir kituose įrenginiuose.

Energijos transformacija transformatoriuje vykdoma kintamu magnetiniu lauku. Transformatorius yra viena nuo kitos izoliuotų plonų plieninių plokščių šerdis, ant kurios dedamos dvi, o kartais ir daugiau izoliuotos vielos apvijų (ritės). Apvija, prie kurios prijungtas kintamosios srovės elektros energijos šaltinis, vadinama pirmine, likusios – antrine.

Jeigu transformatoriaus antrinėje apvijoje apvyniojama tris kartus daugiau vijų nei pirminėje, tai pirminės apvijos šerdyje sukurtas magnetinis laukas, kertantis antrinės apvijos posūkius, sukurs joje tris kartus didesnę įtampą.

Naudodami transformatorių su atvirkštiniu posūkių santykiu, galite taip pat lengvai ir paprastai sumažinti įtampą.

Naudotos literatūros sąrašas

1. [Elektroninis išteklius]. Elektromagnetinė indukcija.

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

2. [Elektroninis išteklius] Faradėjus. Elektromagnetinės indukcijos atradimas.

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

3. [Elektroninis išteklius]. Elektromagnetinės indukcijos atradimas.

4. [Elektroninis išteklius]. Elektromagnetinės indukcijos reiškinio praktinis pritaikymas.