Elektromagnetinės indukcijos reiškinys. Praktinis elektromagnetinės indukcijos pritaikymas

Transliavimas

Supančioje erdvėje susidaro kintamasis magnetinis laukas, sužadintas kintančios srovės elektrinis laukas, kuris savo ruožtu sužadina magnetinį lauką ir pan. Abipusiai generuodami vienas kitą, šie laukai sudaro vieną kintamą elektromagnetinį lauką – elektromagnetinę bangą. Atsiradęs toje vietoje, kur yra laidas su srove, elektromagnetinis laukas sklinda erdvėje šviesos greičiu -300 000 km/s.

Magnetoterapija

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

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.

Srauto matuokliai - metrai

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.

Generatorius nuolatinė srovė

Generatoriaus režimu mašinos armatūra sukasi veikiama išorinio momento. Tarp statoriaus polių yra konstanta magnetinis srautas veriantis inkaras. 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.

transformatoriai

Transformatoriai plačiai naudojami perdavimui elektros energija dideliais atstumais, jo paskirstymas 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 elektros energijos šaltinis kintamoji srovė, vadinama pirmine apvija, likusios apvijos vadinamos 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.

Khudoley Andrey, Chnykovas Igoris

Elektromagnetinės indukcijos reiškinio praktinis pritaikymas.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Norėdami naudoti pristatymų peržiūrą, susikurkite paskyrą ( sąskaitą) Google ir prisijunkite: https://accounts.google.com

Skaidrių antraštės:

Elektromagnetinė indukcija in moderni technologija Atlieka Suvorovo miesto 11 "A" klasės MOUSOSH Nr. 2 mokiniai Khnykov Igor, Khudoley Andrey

Elektromagnetinės indukcijos reiškinį 1831 m. rugpjūčio 29 d. atrado Michaelas Faradėjus. Elektromagnetinės indukcijos reiškinys yra įvykis elektros srovė laidžioje grandinėje, kuri arba ramybės būsenoje kintančiame laike magnetiniame lauke, arba juda pastoviame magnetiniame lauke taip, kad keičiasi į grandinę prasiskverbiančių magnetinės indukcijos linijų skaičius.

Elektromagnetinės indukcijos EML uždaroje kilpoje yra skaitiniu požiūriu lygi ir priešinga ženklu magnetinio srauto per paviršių, kurį riboja ši kilpa, kitimo greičiui. Indukcinės srovės kryptis (taip pat ir EMF dydis) laikoma teigiama, jei ji sutampa su pasirinkta grandinės apėjimo kryptimi.

Faradėjaus eksperimentas Nuolatinis magnetas įkišamas arba išimamas iš ritės, sujungtos su galvanometru. Magnetui judant grandinėje atsiranda elektros srovė.Per vieną mėnesį Faradėjus eksperimentiškai atrado visas esmines elektromagnetinės indukcijos reiškinio ypatybes. Šiuo metu Faradėjaus eksperimentus gali atlikti bet kas.

pagrindiniai šaltiniai elektro magnetinis laukas Kaip pagrindinius elektromagnetinio lauko šaltinius galima išskirti: Elektros linijas. Laidų instaliacija (pastatų ir konstrukcijų viduje). Buitiniai elektros prietaisai. Asmeniniai kompiuteriai. TV ir radijo stotys. Palydovinis ir korinis ryšys (prietaisai, kartotuvai). Elektrinis transportas. radarų įrenginiai.

Elektros linijos Veikiančios elektros linijos laidai gretimoje erdvėje (dešimčių metrų atstumu nuo laido) sukuria pramoninio dažnio (50 Hz) elektromagnetinį lauką. Be to, lauko stiprumas šalia linijos gali skirtis plačiame diapazone, priklausomai nuo jos elektros apkrovos. Tiesą sakant, sienos sanitarinės apsaugos zona yra sumontuoti išilgai didžiausio įtempimo ribinės linijos, toliausiai nuo laidų elektrinis laukas lygus 1 kV/m.

Elektros instaliacija Elektros instaliacija apima: maitinimo kabelius, skirtus pastato gyvybės palaikymo sistemoms, elektros paskirstymo laidus, taip pat atšakas, maitinimo dėžutes ir transformatorius. Elektros laidai yra pagrindinis pramoninio dažnio elektromagnetinio lauko šaltinis gyvenamosiose patalpose. Šiuo atveju šaltinio skleidžiamo elektrinio lauko stiprumo lygis dažnai būna santykinai žemas (neviršija 500 V/m).

Buitinė technika Elektromagnetinių laukų šaltiniai yra visi Prietaisai veikiantis naudojant elektros srovę. Tuo pačiu metu radiacijos lygis skiriasi plačiausiame diapazone, priklausomai nuo modelio, įrenginio įrenginio ir konkretaus veikimo režimo. Taip pat radiacijos lygis stipriai priklauso nuo įrenginio energijos suvartojimo – kuo didesnė galia, tuo didesnis elektromagnetinio lauko lygis įrenginio veikimo metu. Elektrinio lauko stipris prie buitinių prietaisų neviršija dešimčių V/m.

Asmeniniai kompiuteriai Pagrindinis neigiamo poveikio kompiuterio naudotojo sveikatai šaltinis yra monitoriaus vaizdo rodymo įrenginys (VOD). Be monitoriaus ir sisteminio bloko, asmeniniame kompiuteryje taip pat gali būti daug kitų įrenginių (pvz., spausdintuvų, skaitytuvų, tinklo filtrų ir kt.). Visi šie įrenginiai veikia naudojant elektros srovę, o tai reiškia, kad jie yra elektromagnetinio lauko šaltiniai.

Asmeninių kompiuterių elektromagnetinis laukas turi sudėtingiausią bangų ir spektrinę sudėtį, todėl jį sunku išmatuoti ir kiekybiškai įvertinti. Jame yra magnetinių, elektrostatinių ir spinduliavimo komponentų (ypač prieš monitorių sėdinčio žmogaus elektrostatinis potencialas gali svyruoti nuo -3 iki +5 V). Atsižvelgiant į sąlygą, kad asmeniniai kompiuteriai dabar plačiai naudojamas visose pramonės šakose žmogaus veikla, jų poveikis žmonių sveikatai turi būti kruopščiai tiriamas ir kontroliuojamas

Televizijos ir radijo stotys Šiuo metu Rusijos teritorijoje yra nemažai radijo transliavimo stočių ir įvairių grandžių centrų. Perdavimo stotys ir centrai yra specialiai jiems skirtose vietose ir gali užimti pakankamai daug vietos didelės teritorijos(iki 1000 ha). Pagal savo struktūrą jie apima vieną ar kelis techninius pastatus, kuriuose yra radijo siųstuvai, ir antenų laukus, kuriuose yra iki kelių dešimčių antenų tiekimo sistemų (AFS). Kiekvienoje sistemoje yra spinduliavimo antena ir tiekimo linija, perduodanti transliacijos signalą.

Palydovinis ryšys Palydovinio ryšio sistemas sudaro Žemėje esanti siuntimo stotis ir orbitoje esantys palydovai – kartotuvai. Perduodančios palydovinio ryšio stotys skleidžia siaurai nukreiptą bangų spindulį, kurio energijos srauto tankis siekia šimtus W/m. Palydovinės komunikacijos sistemos sukuria didelį elektromagnetinio lauko stiprumą dideliais atstumais nuo antenų. Pavyzdžiui, 225 kW galios stotis, veikianti 2,38 GHz dažniu, 100 km atstumu sukuria 2,8 W/m2 energijos srauto tankį. Energijos sklaida pagrindinio pluošto atžvilgiu yra labai maža ir dažniausiai atsiranda tiesioginio antenos išdėstymo srityje.

Korinis ryšys Mobilioji radijo telefonija šiandien yra viena iš intensyviausiai besivystančių telekomunikacijų sistemų. Pagrindiniai sistemos elementai korinio ryšio yra bazinės stotys ir mobilieji radijo telefonai. Bazinės stotys palaiko radijo ryšį su mobiliaisiais įrenginiais, todėl jos yra elektromagnetinio lauko šaltiniai. Sistema naudoja principą, kad aprėpties sritis padalijama į zonas, arba vadinamąsias "ląsteles", kurių spindulys yra km.

Bazinės stoties spinduliuotės intensyvumą lemia apkrova, tai yra savininkų buvimas Mobilieji telefonai konkrečios bazinės stoties aptarnavimo zonoje ir noras naudotis telefonu pokalbiui, o tai savo ruožtu iš esmės priklauso nuo paros laiko, stoties vietos, savaitės dienos ir kitų veiksnių. Naktį stočių apkrova beveik lygi nuliui. Mobiliųjų įrenginių spinduliavimo intensyvumas labai priklauso nuo ryšio kanalo „mobilusis radiotelefonas – bazinė stotis“ būsenos (kuo didesnis atstumas nuo bazinės stoties, tuo didesnis įrenginio spinduliavimo intensyvumas).

Elektrinis transportas Elektrinis transportas (troleibusai, tramvajai, metro traukiniai ir kt.) yra galingas Hz dažnių diapazono elektromagnetinio lauko šaltinis. Tuo pačiu didžiąja dauguma atvejų traukos elektros variklis veikia kaip pagrindinis skleidėjas (troleibusuose ir tramvajų oro srovės rinktuvai konkuruoja su elektros varikliu pagal spinduliuojamo elektrinio lauko stiprumą).

Radaro įrenginiai Radarai ir radiolokaciniai įrenginiai dažniausiai turi reflektoriaus tipo antenas („lėkštes“) ir skleidžia siaurai nukreiptą radijo spindulį. Periodiškas antenos judėjimas erdvėje lemia erdvinį spinduliuotės pertrūkį. Taip pat laikinai nutrūksta spinduliuotė dėl cikliško radiacijos radaro veikimo. Jie veikia nuo 500 MHz iki 15 GHz dažniais, tačiau kai kurie specialūs įrenginiai gali veikti iki 100 GHz ar didesniais dažniais. Dėl ypatingo spinduliuotės pobūdžio jie gali sukurti zonas su dideliu energijos srauto tankiu (100 W/m2 ar daugiau) ant žemės.

Metalo detektoriai Technologiškai metalo detektoriaus veikimo principas pagrįstas elektromagnetinio lauko registravimo reiškiniu, kuris susidaro aplink bet kurį metalinį objektą, kai jis patenka į elektromagnetinį lauką. Šis antrinis elektromagnetinis laukas skiriasi tiek intensyvumu (lauko stiprumu), tiek kitais parametrais. Šie parametrai priklauso nuo objekto dydžio ir jo laidumo (aukso ir sidabro laidumas daug geresnis nei, pavyzdžiui, švino) ir, žinoma, nuo atstumo tarp metalo detektoriaus antenos ir paties objekto (atsiradimo gylio).

Minėta technologija lėmė metalo detektoriaus sudėtį: susideda iš keturių pagrindinių blokų: antenos (kartais skleidžiančios ir priimančios antenos skiriasi, o kartais tai yra ta pati antena), elektroninio apdorojimo bloko, informacijos išvesties bloko (vaizdo). - LCD ekranas arba rodyklės indikatorius ir garso - garsiakalbio arba ausinių lizdas) ir maitinimo šaltinis.

Metalo detektoriai yra: Paieška Patikra Statybos tikslais

Paieška Šis metalo detektorius skirtas visų rūšių metalinių objektų paieškai. Paprastai jie yra didžiausi pagal dydį, kainą ir, žinoma, modelio funkcijas. Taip yra dėl to, kad kartais žemės storyje reikia rasti objektus iki kelių metrų gylyje. Galinga antena gali sukurti aukšto lygio elektromagnetinį lauką ir dideliu jautrumu aptikti net menkiausias sroves dideliame gylyje. Pavyzdžiui, paieškos metalo detektorius 2-3 metrų gylyje žemėje aptinka metalinę monetą, kurioje gali būti net geležinių geologinių junginių.

Patikrinimas Jį naudoja specialiosios tarnybos, muitinės ir įvairių organizacijų apsaugos pareigūnai, ieškodami metalinių daiktų (ginklų, tauriųjų metalų, sprogstamųjų įtaisų laidų ir kt.), paslėptų ant žmogaus kūno ir drabužių. Šie metalo detektoriai išsiskiria kompaktiškumu, naudojimo paprastumu, tokių režimų buvimu kaip tyli rankenos vibracija (kad ieškomas asmuo nežinotų, kad paieškos pareigūnas kažką rado). Rublio monetos aptikimo diapazonas (gylis) tokiuose metalo detektoriuose siekia 10-15 cm.

Taip pat platus naudojimas gavo arkinius metalo ieškiklius, kurie atrodo kaip arka ir reikalauja, kad pro ją praeitų žmogus. Išilgai jų vertikalios sienos buvo padėtos itin jautrios antenos, aptinkančios metalinius objektus visais žmogaus augimo lygiais. Dažniausiai jie įrengiami prieš kultūrinių pramogų vietas, bankuose, įstaigose ir kt. Pagrindinis bruožas arkiniai metalo detektoriai – didelis jautrumas (reguliuojamas) ir didelis žmonių srauto apdorojimo greitis.

Statybos reikmėms Ši klasė metalo detektoriai garso ir šviesos signalizacijos pagalba statybininkams padeda rasti metaliniai vamzdžiai, konstrukciniai ar pavaros elementai, esantys tiek sienų storyje, tiek už pertvarų ir netikrų plokščių. Kai kurie statybiniai metalo detektoriai dažnai sujungiami į vieną įrenginį su detektoriais medinė konstrukcija, įtampos detektoriai ant srovės laidų, nuotėkio detektoriai ir kt.

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 panaudojau 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 panašius įrenginius. 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 posūkius, aplink ritę sukūrė magnetinį srautą, prasiskverbdamas pro 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 tekant nuolatinei srovei per apviją Nr. 1 ir fiksuotas nukreipimo rites, nebuvo elektrovaros jėgos.

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 pokytis, 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, panašaus dizaino galios relės, iešmų slopinimo sistemos matavimo prietaisai veikia elektromagnetinės indukcijos principu.

Dujų magnetiniai generatoriai

Jei vietoj uždaro rėmo magneto lauke juda laidžios dujos, skystis ar plazma, tada elektros krūviai veikiami magneto. jėgos linijos nukryps griežtai apibrėžtomis kryptimis, sudarydamos 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.

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys yra reiškinys, kurį sudaro elektrovaros jėgos arba įtampos atsiradimas kūne, kuris yra nuolat kintančiame magnetiniame lauke. Elektrovaros jėga dėl elektromagnetinės indukcijos taip pat atsiranda, jei kūnas juda statiniame ir nehomogeniškame magnetiniame lauke arba sukasi magnetiniame lauke taip, kad jo linijos, kertančios uždarą kontūrą, pasikeičia.

Indukuota elektros srovė

Sąvoka „indukcijos“ reiškia proceso atsiradimą dėl kito proceso įtakos. Pavyzdžiui, elektros srovė gali būti indukuota, tai yra, ji gali atsirasti dėl ypatingu būdu veikiant laidininką magnetiniam laukui. Tokia elektros srovė vadinama indukuota. Elektros srovės susidarymo dėl elektromagnetinės indukcijos reiškinio sąlygos aptariamos vėliau straipsnyje.

Magnetinio lauko samprata

Prieš pradedant tirti elektromagnetinės indukcijos reiškinį, būtina suprasti, kas yra magnetinis laukas. kalbantis paprastais žodžiais, magnetinis laukas yra erdvės sritis, kurioje magnetinė medžiaga demonstruoja savo magnetinius efektus ir savybes. Šią erdvės sritį galima pavaizduoti naudojant linijas, vadinamas magnetinio lauko linijomis. Šių eilučių skaičius reiškia fizinis kiekis kuris vadinamas magnetiniu srautu. Magnetinio lauko linijos yra uždaros, jos prasideda šiauriniame magneto poliuje ir baigiasi pietuose.

Magnetinis laukas gali veikti bet kokias medžiagas, turinčias magnetinių savybių, pavyzdžiui, geležinius elektros srovės laidininkus. Šiam laukui būdinga magnetinė indukcija, kuri žymima B ir matuojama teslomis (T). 1 T magnetinė indukcija yra labai stiprus magnetinis laukas, veikiantis 1 niutono jėga taškinį 1 kulono krūvį, kuris skrieja statmenai magnetinio lauko linijoms 1 m/s greičiu, tai yra 1 T. = 1 N*s/ (m*Cl).

Kas atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį?

Elektromagnetinė indukcija, kurios veikimo principu remiasi daugelis šiuolaikinių prietaisų, buvo atrasta XIX amžiaus 30-ųjų pradžioje. Indukcijos atradimas dažniausiai priskiriamas Michaelui Faraday'ui (atradimo data – 1831 m. rugpjūčio 29 d.). Mokslininkas rėmėsi danų fiziko ir chemiko Hanso Oerstedo eksperimentų rezultatais, kurie atrado, kad laidininkas, kuriuo teka elektros srovė, sukuria aplink save magnetinį lauką, tai yra, pradeda rodyti magnetines savybes.

Faradėjus savo ruožtu atrado Oerstedo atrasto reiškinio priešingybę. Jis pastebėjo, kad besikeičiantis magnetinis laukas, kurį galima sukurti keičiant laidininko elektros srovės parametrus, bet kurio srovės laidininko galuose sukelia potencialų skirtumą. Jei šie galai yra sujungti, pavyzdžiui, per elektros lempą, tada tokia grandine tekės elektros srovė.

Dėl to Faradėjus atrado fizinis procesas, ko pasekoje dėl magnetinio lauko pasikeitimo laidininke atsiranda elektros srovė, tai yra elektromagnetinės indukcijos reiškinys. Tuo pačiu metu, formuojant indukuotą srovę, nesvarbu, kas juda: magnetinį lauką ar patį save galima nesunkiai parodyti, jei bus atliktas atitinkamas elektromagnetinės indukcijos reiškinio eksperimentas. Taigi, įdėję magnetą į metalinę spiralę, pradedame jį judinti. Jei spiralės galus sujungsite per bet kurį elektros srovės indikatorių į grandinę, pamatysite srovės išvaizdą. Dabar turėtumėte palikti magnetą ramybėje ir perkelti spiralę aukštyn ir žemyn magneto atžvilgiu. Indikatorius taip pat parodys srovės buvimą grandinėje.

Faradėjaus eksperimentas

Faradėjaus eksperimentus sudarė darbas su laidininku ir nuolatiniu magnetu. Michaelas Faradėjus pirmą kartą atrado, kad laidininkui judant magnetinio lauko viduje, jo galuose atsiranda potencialų skirtumas. Judantis laidininkas pradeda kirsti magnetinio lauko linijas, o tai imituoja šio lauko keitimo poveikį.

Mokslininkas nustatė, kad teigiamas ir neigiami ženklai susidaręs potencialų skirtumas priklauso nuo laidininko judėjimo krypties. Pavyzdžiui, jei laidininkas pakeltas magnetiniame lauke, tai susidaręs potencialų skirtumas turės +- poliškumą, bet jei šis laidininkas bus nuleistas, tada jau gausime -+ poliškumą. Šie potencialų ženklo pokyčiai, kurių skirtumas vadinamas elektrovaros jėga (EMF), uždaroje grandinėje atsiranda kintamoji srovė, tai yra srovė, kuri nuolat keičia savo kryptį į priešingą.

Faradėjaus atrastos elektromagnetinės indukcijos ypatybės

Žinodami, kas atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį ir kodėl atsiranda indukuota srovė, paaiškinsime kai kuriuos šio reiškinio ypatumus. Taigi, kuo greičiau judėsite laidininką magnetiniame lauke, tuo didesnė bus indukuotos srovės grandinėje vertė. Kita reiškinio ypatybė yra tokia: kuo didesnė lauko magnetinė indukcija, tai yra, kuo stipresnis šis laukas, tuo didesnį potencialų skirtumą jis gali sukurti, judindamas laidininką lauke. Jei laidininkas yra ramybės būsenoje magnetiniame lauke, jame EML neatsiranda, nes magnetinės indukcijos linijos, kertančios laidininką, nesikeičia.

Elektros srovės kryptis ir kairės rankos taisyklė

Norėdami nustatyti elektros srovės, susidariusios dėl elektromagnetinės indukcijos reiškinio, kryptį, galite naudoti vadinamąją kairiosios rankos taisyklę. Jį galima suformuluoti taip: jeigu kairiarankis padėkite taip, kad magnetinės indukcijos linijos, prasidedančios nuo šiaurinio magneto poliaus, patektų į delną ir išsikištų nykštys nukreipti laidininko judėjimo kryptimi magneto lauke, tada likę keturi kairės rankos pirštai parodys indukuotos srovės judėjimo kryptį laidininke.

Yra ir kita šios taisyklės versija, ji yra tokia: jei smiliumi nukreipkite kairiąją ranką išilgai magnetinės indukcijos linijų, o išsikišusiu nykščiu nukreipkite laidininko kryptimi, tada vidurinis pirštas, pasuktas 90 laipsnių į delną, parodys srovės, atsiradusios laidininke, kryptį.

Savęs indukcijos reiškinys

Hansas Christianas Oerstedas atrado magnetinio lauko egzistavimą aplink srovę nešantį laidininką arba ritę. Mokslininkas taip pat nustatė, kad šio lauko charakteristikos yra tiesiogiai susijusios su srovės stiprumu ir jos kryptimi. Jei srovė ritėje ar laidininke yra kintama, tada jis sukurs magnetinį lauką, kuris nebus stacionarus, tai yra, jis keisis. Savo ruožtu šis kintamasis laukas sukels indukuotos srovės atsiradimą (elektromagnetinės indukcijos reiškinys). Indukcinės srovės judėjimas visada bus priešingas kintamajai srovei, cirkuliuojančiai per laidininką, tai yra, ji priešinsis kiekvienam srovės krypties pokyčiui laidininke ar ritėje. Šis procesas vadinamas saviindukcija. Gautas skirtumas elektriniai potencialai vadinamas saviindukcija emf.

Atkreipkite dėmesį, kad savaiminės indukcijos reiškinys atsiranda ne tik pasikeitus srovės krypčiai, bet ir su bet kokiu jos pasikeitimu, pavyzdžiui, padidėjus dėl grandinės varžos sumažėjimo.

Dėl fizinis aprašymas Atsparumas, kurį sukelia bet koks srovės pasikeitimas grandinėje dėl savaiminės indukcijos, įvedė induktyvumo sąvoką, kuri matuojama Henry (amerikiečių fiziko Josepho Henry garbei). Vienas henris yra toks induktyvumas, kurio srovei pasikeitus 1 amperu per 1 sekundę, savaiminės indukcijos procese atsiranda EML, lygus 1 voltui.

Kintamoji srovė

Kai induktorius pradeda suktis magnetiniame lauke, dėl elektromagnetinės indukcijos reiškinio jis sukuria indukuotą srovę. Ši elektros srovė yra kintama, tai yra, ji sistemingai keičia savo kryptį.

Kintamoji srovė yra labiau paplitusi nei nuolatinė. Taigi, daugelis įrenginių, kurie veikia iš centrinio elektros tinklas, naudokite šio tipo srovę. Kintamąją srovę lengviau sukelti ir transportuoti nei nuolatinę. Paprastai buitinės kintamosios srovės dažnis yra 50–60 Hz, tai yra, per 1 sekundę jos kryptis pasikeičia 50–60 kartų.

Kintamosios srovės geometrinis vaizdas yra sinusinė kreivė, nusakanti įtampos priklausomybę nuo laiko. Visas laikotarpis sinusoidinė buitinės srovės kreivė yra maždaug lygi 20 milisekundžių. Pagal šiluminį efektą kintamoji srovė yra panaši į nuolatinę srovę, kurios įtampa yra U max /√2, kur U max - maksimali įtampa ant sinusinės kintamosios srovės kreivės.

Elektromagnetinės indukcijos panaudojimas technologijoje

Elektromagnetinės indukcijos reiškinio atradimas sukėlė tikrą technologijų plėtros bumą. Iki šio atradimo žmonės galėjo gaminti elektros energiją tik ribotais kiekiais naudodami elektros baterijas.

Šiuo metu šis fizinis reiškinys naudojamas elektros transformatoriai, šildytuvuose, kurie indukuotą srovę paverčia šiluma, taip pat į elektros varikliai ir automobilių generatoriai.

Tema: elektromagnetinės indukcijos naudojimas

Pamokos tikslai:

Švietimas:

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

Kuriama: Tęskite darbą su studentais...

idėjų apie šiuolaikinę fizinę formavimas pasaulio paveikslas,
gebėjimas atskleisti ryšį tarp tiriamos medžiagos ir gyvenimo reiškiniai,
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 elektromagnetinės indukcijos pritaikymas

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.
Kintamosios srovės generatorius (disko fragmentas CD-ROM „Fizika 7-11 kl.. Vaizdinių priemonių biblioteka“, „Elektros generavimas“ – 2 min.) (4 priedas) fragmentai

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 besikeičiančiam magnetiniam laukui, sukuriama indukcinė 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;)
– uždaryta indukcijos srovės atsirandančios 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- labiausiai paplitusi medžiagos rūšis ir elektromagnetinė indukcija - 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.)