Kā ikdienā var pielietot magnētisko indukciju. Elektromagnētiskās strāvas indukcijas fenomens: būtība, kurš atklāja

Izpētīt rašanos elektriskā strāva zinātniekus vienmēr ir satraucis. Pēc iekšā XIX sākums gadsimtā dāņu zinātnieks Oersteds uzzināja, ka ap elektrisko strāvu rodas magnētiskais lauks, zinātnieki domāja, vai magnētiskais lauks var radīt elektrisko strāvu un otrādi.Pirmais zinātnieks, kuram tas izdevās, bija zinātnieks Maikls Faradejs.

Faradeja eksperimenti

Pēc daudziem eksperimentiem Faradejs spēja sasniegt dažus rezultātus.

1. Elektriskās strāvas rašanās

Lai veiktu eksperimentu, viņš paņēma spoli ar liels daudzums pagriežas un pievienoja to miliammeteram (ierīcei, kas mēra strāvu). Virzienā uz augšu un uz leju zinātnieks pārvietoja magnētu ap spoli.

Eksperimenta laikā spolē faktiski parādījās elektriskā strāva, jo ap to mainījās magnētiskais lauks.

Saskaņā ar Faradeja novērojumiem miliammetra adata novirzījās un norādīja, ka magnēta kustība rada elektrisko strāvu. Kad magnēts apstājās, bultiņa rādīja nulles atzīmes, t.i. ķēdē necirkulē strāva.

rīsi. 1 Strāvas stipruma izmaiņas spolē, ko izraisa rejctāta kustība

Šo parādību, kurā strāva rodas mainīga magnētiskā lauka ietekmē vadītājā, sauca par fenomenu elektromagnētiskā indukcija.

2. Indukcijas strāvas virziena maiņa

Savos turpmākajos pētījumos Maikls Faradejs mēģināja noskaidrot, kas ietekmē iegūtās induktīvās elektriskās strāvas virzienu. Veicot eksperimentus, viņš pamanīja, ka, mainot spoļu skaitu uz spoles vai magnētu polaritāti, mainās elektriskās strāvas virziens, kas rodas slēgtā tīklā.

3. Elektromagnētiskās indukcijas parādība

Lai veiktu eksperimentu, zinātnieks paņēma divas spoles, kuras novietoja tuvu viena otrai. Pirmā spole ar lielu vadu apgriezienu skaitu tika savienota ar strāvas avotu un atslēgu, kas aizvēra un atvēra ķēdi. Viņš savienoja otru to pašu spoli ar miliammetru, nepievienojot to strāvas avotam.

Veicot eksperimentu, Faradejs pamanīja, ka, aizverot elektrisko ķēdi, rodas inducēta strāva, ko var redzēt no miliammetera bultiņas kustības. Atverot ķēdi, arī miliammetrs rādīja, ka ķēdē ir elektriskā strāva, taču rādījumi bija tieši pretēji. Kad ķēde bija slēgta un strāva cirkulēja vienmērīgi, pēc miliammetra datiem elektriskā ķēdē nebija strāvas.

https://youtu.be/iVYEeX5mTJ8

Secinājums no eksperimentiem

Faradeja atklājuma rezultātā tika pierādīta šāda hipotēze: elektriskā strāva parādās tikai tad, kad mainās magnētiskais lauks. Ir arī pierādīts, ka, mainot apgriezienu skaitu spolē, mainās strāvas vērtība (palielinot spoles, palielinās strāva). Turklāt inducēta elektriskā strāva slēgtā ķēdē var parādīties tikai mainīga magnētiskā lauka klātbūtnē.

Kas nosaka induktīvo elektrisko strāvu?

Pamatojoties uz visu iepriekš minēto, var atzīmēt, ka pat ja ir magnētiskais lauks, tas neizraisīs elektriskās strāvas parādīšanos, ja šis lauks nav mainīgs.

Tātad, no kā ir atkarīgs indukcijas lauka lielums?

1. Spoles apgriezienu skaits;
2. Magnētiskā lauka izmaiņu ātrums;
3. Magnēta ātrums.

Magnētiskā plūsma ir lielums, kas raksturo magnētisko lauku. mainās magnētiskā plūsma noved pie inducētās elektriskās strāvas izmaiņām.

2. att. Strāvas stipruma izmaiņas, pārvietojot a) spoli, kurā atrodas solenoīds; b) pastāvīgo magnētu, ievietojot to spolē

Faradeja likums

Pamatojoties uz eksperimentiem, Maikls Faradejs formulēja elektromagnētiskās indukcijas likumu. Likums ir tāds, ka, mainoties magnētiskajam laukam, tas izraisa elektriskās strāvas parādīšanos, savukārt strāva norāda uz elektromagnētiskās indukcijas (EMF) elektromotora spēku.

Ātrums magnētiskā strāva mainīšana nozīmē strāvas un EML ātruma izmaiņas.

Faradeja likums: elektromagnētiskās indukcijas EML ir skaitliski vienāds un pēc zīmes ir pretējs magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam, kas iet caur virsmu, ko ierobežo kontūra

Cilpas induktivitāte. Pašindukcija.

Magnētiskais lauks rodas, kad strāva plūst slēgtā ķēdē. Šajā gadījumā strāvas stiprums ietekmē magnētisko plūsmu un izraisa EML.

Pašindukcija ir parādība, kurā indukcijas emf rodas, mainoties strāvas stiprumam ķēdē.

Pašindukcija mainās atkarībā no ķēdes formas, tās izmēriem un vides, kurā tā atrodas.

Palielinoties elektriskās strāvas stiprumam, cilpas pašinduktīvā strāva to var palēnināt. Kad tas samazinās, pašindukcijas strāva, gluži pretēji, neļauj tai tik ātri samazināties. Tādējādi ķēde sāk darboties ar savu elektrisko inerci, palēninot visas strāvas izmaiņas.

Inducētās emf pielietojums

Elektromagnētiskās indukcijas fenomenam ir praktisks pielietojums ģeneratoros, transformatoros un motoros, kas darbojas ar elektrību.

Šajā gadījumā strāva šiem nolūkiem tiek iegūta šādos veidos:

1. Strāvas maiņa spolē;
2. Magnētiskā lauka kustība caur pastāvīgajiem magnētiem un elektromagnētiem;
3. Spolu vai spoļu rotācija pastāvīgā magnētiskajā laukā.

Maikla Faradeja elektromagnētiskās indukcijas atklājums sniedza lielu ieguldījumu zinātnē un mūsu ikdienas dzīvē. Šis atklājums kalpoja par stimulu turpmākiem atklājumiem elektromagnētisko lauku izpētes jomā un tiek plaši izmantots mūsdienu dzīve cilvēku.

Pēc Oersted un Ampère atklājumiem kļuva skaidrs, ka elektrībai ir magnētisks spēks. Tagad bija nepieciešams apstiprināt ietekmi magnētiskās parādības uz elektrisko. Šo problēmu lieliski atrisināja Faradejs.

1821. gadā M. Faradejs izdarīja ierakstu savā dienasgrāmatā: "Pārvērtiet magnētismu elektrībā." Pēc 10 gadiem viņš šo problēmu atrisināja.

Tātad, Maikls Faradejs (1791-1867) - angļu fiziķis un ķīmiķis.

Viens no kvantitatīvās elektroķīmijas pamatlicējiem. Pirmo reizi saņemts (1823) gadā šķidrs stāvoklis hlors, pēc tam sērūdeņradis, oglekļa dioksīds, amonjaks un slāpekļa dioksīds. Atklāja (1825) benzolu, pētīja tā fizikālo un dažus Ķīmiskās īpašības. Ieviesa dielektriskās caurlaidības jēdzienu. Faradeja vārds elektrisko vienību sistēmā ienāca kā elektriskās kapacitātes vienība.

Daudzi no šiem darbiem paši par sevi varētu iemūžināt sava autora vārdu. Bet vissvarīgākais no zinātniskie darbi Faraday ir viņa pētījumi elektromagnētisma un elektriskās indukcijas jomā. Stingri sakot, svarīgo fizikas nozari, kas apstrādā elektromagnētisma un induktīvās elektrības parādības un kurai šobrīd ir tik liela nozīme tehnoloģijās, Faradejs radīja no nekā.

Kad Faradejs beidzot nodevās pētniecībai elektrības jomā, tika konstatēts, ka ar parastos apstākļos elektrificēta ķermeņa klātbūtne ir pietiekama, lai tā ietekme ierosinātu elektrību katrā citā ķermenī.

Tajā pašā laikā bija zināms, ka vads, pa kuru iet strāva un kas vienlaikus ir arī elektrificēts korpuss, nekādi neietekmē citus tuvumā novietotus vadus. Kas izraisīja šo izņēmumu? Šis ir jautājums, kas Faradeju interesēja un pie kura atrisinājums viņu noveda galvenie atklājumi indukcijas elektrības jomā.

Faradejs uztīja divus izolētus vadus paralēli viens otram uz vienas koka velmēšanas tapas. Viņš savienoja viena vada galus ar desmit elementu akumulatoru, bet otra galus ar jutīgu galvanometru. Kad strāva tika izlaista caur pirmo vadu, Faradejs visu savu uzmanību pievērsa galvanometram, cerot, ka no tā svārstībām pamanīs strāvas parādīšanos otrajā vadā. Tomēr nekas tamlīdzīgs nebija: galvanometrs palika mierīgs. Faradejs nolēma palielināt strāvu un ķēdē ieviesa 120 galvaniskās šūnas. Rezultāts ir tāds pats. Faradejs atkārtoja šo eksperimentu desmitiem reižu, un visas ar vienādiem panākumiem. Jebkurš cits viņa vietā būtu pametis eksperimentu, būdams pārliecināts, ka strāva, kas iet caur vadu, neietekmē blakus esošo vadu. Bet Faradejs vienmēr centās no saviem eksperimentiem un novērojumiem iegūt visu, ko tie varēja dot, un tāpēc, nesaņēmis tiešu ietekmi uz galvanometram pievienoto vadu, viņš sāka meklēt blakusparādības.

elektromagnētiskās indukcijas elektriskās strāvas lauks

Viņš uzreiz pamanīja, ka galvanometrs, paliekot pilnīgi mierīgs visā strāvas pārejas laikā, sāka svārstīties pie pašas ķēdes aizvēršanas, un, kad tas tika atvērts, izrādījās, ka tajā brīdī, kad strāva tika ievadīta pirmajā vadu, un arī tad, kad šī pārraide beidzas, otrā vada laikā arī tiek ierosināta strāva, kurai pirmajā gadījumā ir pretējs virziens ar pirmo strāvu un ir tāds pats ar to otrajā gadījumā un ilgst tikai vienu momentu.

Tā kā induktīvām strāvām ir momentānas, uzreiz pazūdot pēc to parādīšanās, tām nebūtu praktiskas nozīmes, ja Faradejs nebūtu atradis veidu, kā ar ģeniālas ierīces (komutatora) palīdzību pastāvīgi pārtraukt un atkal vadīt primāro strāvu, kas nāk no akumulatora caur pirmais vads, kura dēļ otrajā vadā tiek nepārtraukti ierosināts ar arvien vairāk induktīvo strāvu, tādējādi kļūstot nemainīgs. Tātad tika atrasts jauns avots elektriskā enerģija, papildus iepriekš zināmajiem (berzes un ķīmiskie procesi), - indukcija, un jaunais veidsšīs enerģijas ir indukcijas elektrība.

ELEKTROMAGNĒTISKĀ INDUKCIJA(lat. inductio — virzība) — virpuļa ģenerēšanas parādība elektriskais lauks mainīgie magnētiskais lauks. Ja mainīgā magnētiskajā laukā ievadāt slēgtu vadītāju, tajā parādīsies elektriskā strāva. Šīs strāvas izskatu sauc par strāvas indukciju, un pašu strāvu sauc par induktīvu.

Priekšmets: elektromagnētiskās indukcijas izmantošana

Nodarbības mērķi:

Izglītības:

1. Turpināt darbu pie elektromagnētiskā lauka kā matērijas formas jēdziena veidošanas un tās reālās eksistences pierādījuma.
2. Pilnveidot prasmes kvalitatīvu un skaitļošanas problēmu risināšanā.

Attīstās: Turpiniet strādāt ar studentiem...

1. priekšstatu veidošana par mūsdienu fizisko pasaules attēlu,
2. spēja atklāt attiecības starp pētāmo materiālu un dzīves parādības,
3. paplašinot studentu redzesloku

Izglītības: Iemācīties saskatīt pētīto modeļu izpausmes apkārtējā dzīvē

Demonstrācijas

1. Transformators
2. CD-ROM fragmenti “Fizikas 7.-11.kl. Bibliotēka uzskates līdzekļi»

1) "Enerģijas ražošana"
2) "Informācijas ierakstīšana un nolasīšana magnētiskajā lentē"

3. Prezentācijas

1) "Elektromagnētiskā indukcija - testi" (I un II daļa)
2) "Transformators"

Nodarbību laikā

1. Atjauninājums:

Pirms apsvērt jauns materiāls lūdzu, atbildiet uz šādiem jautājumiem:

2. Problēmu risināšana uz kartītēm skatīt prezentāciju (1.pielikums) (atbildes: 1B, 2B, 3C, 4A, 5C) - 5 min

3. Jauns materiāls.

Elektromagnētiskās indukcijas izmantošana

1) pagātnē akadēmiskais gads pētot tēmu “Informācijas nesēji” datorzinātnēs, runājām par diskiem, disketēm u.c. Izrādās, ka informācijas ierakstīšana un nolasīšana, izmantojot magnētisko lenti, balstās uz elektromagnētiskās indukcijas fenomena pielietojumu.
Informācijas ierakstīšana un atskaņošana, izmantojot magnētisko lenti (CD-ROM fragmenti "Fizikas 7.-11.klase. Uzskates līdzekļu bibliotēka", "Informācijas ierakstīšana un nolasīšana magnētiskajā lentē" - 3 min) (2.pielikums)

2) Apsveriet ierīci un šādas ierīces kā TRANSFORMĀJA darbības pamatprincipus. (Skatīt prezentācijas 3. pielikumu)
Transformatora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas parādība.

TRANSFORMERS - ierīce, kas pārveido viena sprieguma maiņstrāvu par cita sprieguma maiņstrāvu nemainīgā frekvencē.

3) Vienkāršākajā gadījumā transformators sastāv no slēgtas tērauda serdes, uz kuras ir uzliktas divas spoles ar stiepļu tinumiem. To tinumu, kas ir savienots ar maiņstrāvas avotu, sauc par primāro, un to, kuram ir pievienota "slodze", tas ir, ierīces, kas patērē elektroenerģiju, sauc par sekundāro.

a) paaugstināšanas transformators

b) pazemināts transformators

Pārraidot enerģiju lielā attālumā - pazeminošu un paaugstinošu transformatoru izmantošana.

4) Transformatora darbs (eksperiments).

Spuldzes apgaismojums sekundārajā spolē ( šīs pieredzes skaidrojums);
- darbības princips metināšanas mašīna (Kāpēc pakāpju transformatora sekundārās spoles pagriezieni ir biezāki?);
- krāsns darbības princips ( Abās spoles jauda ir vienāda, bet strāva?)

5) Praktiska lietošana elektromagnētiskā indukcija

Piemēri tehniskais lietojums elektromagnētiskā indukcija: transformators, elektriskās strāvas ģenerators - galvenais elektroenerģijas avots.
Pateicoties elektromagnētiskās indukcijas atklāšanai, kļuva iespējams ražot lētu elektroenerģiju. Mūsdienu spēkstaciju (arī atomelektrostaciju) darbības pamats ir indukcijas ģenerators.
Ģenerators maiņstrāva(CD fragments CD-ROM fragmenti "Fizikas 7.-11.klase. Uzskates līdzekļu bibliotēka", "Elektroenerģija" - 2 min) (4.pielikums)

Indukcijas ģenerators sastāv no divām daļām: kustīga rotora un fiksēta statora. Visbiežāk stators ir magnēts (pastāvīgs vai elektrisks), kas rada sākotnējo magnētisko lauku (to sauc par induktors). Rotors sastāv no viena vai vairākiem tinumiem, kuros mainīga magnētiskā lauka ietekmē indukcijas strāva. (Cits šāda rotora nosaukums ir enkurs).

- metāla priekšmetu noteikšana - speciālie detektori;
- trenēties uz magnētiskajiem spilveniem(sk. mācību grāmatas V. A. Kasjanova "Fizika - 11" 129. lpp.)
Fuko strāvas (virpuļstrāvas;)
– slēgtas indukcijas strāvas, kas rodas masīvos vadošos ķermeņos.

Tie parādās vai nu mainoties magnētiskajam laukam, kurā atrodas vadošais ķermenis, vai arī šādas ķermeņa kustības rezultātā, kad mainās magnētiskā plūsma, kas iekļūst šajā ķermenī (vai jebkurā tā daļā).
Tāpat kā jebkura cita strāva, virpuļstrāvai ir termiska ietekme uz vadītāju: ķermeņi, kuros rodas šādas strāvas, uzsilst.

Piemērs: elektrisko krāšņu uzstādīšana metālu kausēšanai un mikroviļņu krāsnis.

4. Secinājumi, vērtējumi.

1) Elektromagnētiskā indukcija, sniedziet elektromagnētiskās indukcijas praktiskas pielietošanas piemērus.
2) Elektromagnētiskie viļņi ir visizplatītākais vielas veids, un elektromagnētiskā indukcija ir īpašs gadījums elektromagnētisko viļņu izpausmes.

5. Problēmu risināšana uz kartēm, skatīt prezentāciju(5.pielikums) (atbildes - 1B, 2A, 3A, 4B).

6. Mājas uzdevums: P.35,36 (Fizikas mācību grāmata, V.A.Kasjanova 11. klase red.)

Vārds "indukcija" krievu valodā nozīmē ierosināšanas, vadīšanas, kaut kā radīšanas procesus. Elektrotehnikā šis termins ir lietots vairāk nekā divus gadsimtus.

Iepazīstoties ar 1821. gada publikācijām, aprakstot dāņu zinātnieka Orsteda eksperimentus par magnētiskās adatas novirzēm pie vadītāja ar elektrisko strāvu, Maikls Faradejs izvirzīja sev uzdevumu: pārveidot magnētismu elektrībā.

Pēc 10 gadu pētījumiem viņš formulēja elektromagnētiskās indukcijas pamatlikumu, paskaidrojot to jebkurā slēgtā ķēdē tiek inducēts elektromotora spēks. Tās vērtību nosaka magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrums, kas iekļūst aplūkojamā ķēdē, bet tiek ņemts ar mīnusa zīmi.

Elektromagnētisko viļņu pārraide attālumā

Pirmais minējums, kas parādījās zinātnieka smadzenēs, nebija vainagojies praktiskiem panākumiem.

Viņš novietoja divus slēgtus vadītājus blakus. Pie viena es uzstādīju magnētisko adatu kā plūstošās strāvas indikatoru, bet otrā vadā pieliku impulsu no tā laika spēcīga galvaniskā avota: voltu kolonnas.

Pētnieks pieļāva, ka ar strāvas impulsu pirmajā ķēdē tajā mainīgais magnētiskais lauks inducētu strāvu otrajā vadītājā, kas novirzītu magnētisko adatu. Bet rezultāts bija negatīvs - indikators nedarbojās. Pareizāk sakot, viņam pietrūka jūtīguma.

Zinātnieka smadzenes paredzēja elektromagnētisko viļņu radīšanu un pārraidi no attāluma, ko tagad izmanto radio apraidē, televīzijā, bezvadu kontrolē, Wi-Fi tehnoloģijās un līdzīgas ierīces. Viņu vienkārši pievīla nepilnīgā elementārā bāze mērierīces tajā laikā.

Enerģijas ražošana

Pēc neveiksmīga eksperimenta Maikls Faradejs mainīja eksperimenta nosacījumus.

Eksperimentā Faradejs izmantoja divas spoles ar slēgtām ķēdēm. Pirmajā ķēdē viņš piegādāja elektrisko strāvu no avota, bet otrajā viņš novēroja EML parādīšanos. Strāva, kas iet caur tinuma Nr.1 ​​pagriezieniem, radīja magnētisko plūsmu ap spoli, iekļūstot tinumā Nr.2 un veidojot tajā elektromotora spēku.

Faradeja eksperimenta laikā:

• ieslēdza sprieguma impulsu padevi ķēdei ar stacionārām spolēm;
• kad tika pielietota strāva, viņš injicēja augšējo apakšējā spolē;
• pastāvīgi nostiprināts tinums Nr.1 ​​un ievadīts tajā tinums Nr.2;
• mainīt spoļu kustības ātrumu attiecībā pret otru.

Visos šajos gadījumos viņš novēroja indukcijas emf izpausmi otrajā spolē. Un tikai garāmejot līdzstrāva uz tinumu Nr.1 ​​un fiksētajām spolēm nebija elektromotora spēka.

Zinātnieks to noteica otrajā spolē inducētais EML ir atkarīgs no magnētiskās plūsmas maiņas ātruma. Tas ir proporcionāls tā izmēram.

Tas pats modelis pilnībā izpaužas, kad cauri iet slēgtā cilpa.EMF iedarbībā vadā veidojas elektriskā strāva.

Magnētiskā plūsma aplūkotajā gadījumā mainās ķēdē Sk, ko rada slēgta ķēde.

Tādā veidā Faradeja radītā attīstība ļāva novietot rotējošu vadošu rāmi magnētiskajā laukā.

Pēc tam viņa tika izgatavota no liels skaits pagriezieni, fiksēti rotācijas gultņos. Tinuma galos tika uzstādīti slīdošie gredzeni un birstes, kas slīd pa tiem, un caur korpusa vadiem tika pievienota slodze. Tas izslēdzās moderns ģenerators maiņstrāva.

Tas ir beidzies vienkāršs dizains tika izveidots, kad tinums tika fiksēts uz stacionāra korpusa, un magnētiskā sistēma sāka griezties. Šajā gadījumā strāvu ģenerēšanas metode uz rēķina nekādā veidā netika pārkāpta.

Elektromotoru darbības princips

Elektromagnētiskās indukcijas likums, kuru pamatoja Maikls Faradejs, ļāva radīt dažādi dizaini elektromotori. Viņiem ir līdzīga ierīce ar ģeneratoriem: kustīgs rotors un stators, kas mijiedarbojas viens ar otru rotējošu elektromagnētisko lauku dēļ.

Elektrības transformācija

Maikls Faradejs noteica inducēta elektromotora spēka un indukcijas strāvas rašanos tuvējā tinumā, kad mainās magnētiskais lauks blakus esošajā spolē.

Strāva tuvumā esošajā tinumā tiek inducēta, pārslēdzot slēdža ķēdi spolē 1, un tā vienmēr ir ģeneratora darbības laikā uz 3. tinuma.

Uz šo īpašību, ko sauc par savstarpēju indukciju, balstās visu mūsdienu transformatoru ierīču darbība.

Lai uzlabotu magnētiskās plūsmas caurlaidību, tiem ir izolēti tinumi, kas uzlikti uz kopēja serdeņa, kurai ir minimāla magnētiskā pretestība. Tas ir izgatavots no īpašas šķirnes tērauda un formu salikšana plānas loksnes noteiktas formas sekciju veidā, ko sauc par magnētisko ķēdi.

Transformatori savstarpējas indukcijas dēļ pārraida mainīga elektromagnētiskā lauka enerģiju no viena tinuma uz otru tā, ka notiek izmaiņas, sprieguma vērtības transformācija tā ieejas un izejas spailēs.

Nosaka apgriezienu skaita attiecība tinumos transformācijas koeficients, un stieples biezums, serdes materiāla konstrukcija un tilpums - pārraidītās jaudas daudzums, darba strāva.

Induktoru darbs

Elektromagnētiskās indukcijas izpausme tiek novērota spolē, mainoties tajā plūstošās strāvas stiprumam. Šo procesu sauc par pašindukciju.

Kad slēdzis ir ieslēgts iepriekš minētajā diagrammā, induktīvā strāva maina darbības strāvas taisnā pieauguma raksturu ķēdē, kā arī brauciena laikā.

Kad spolē ietītajam vadītājam tiek pielikts maiņspriegums, nevis konstants spriegums, caur to plūst strāvas vērtība, kas samazināta ar induktīvo pretestību. Pašindukcijas enerģija novirza strāvas fāzi attiecībā pret pielietoto spriegumu.

Šo parādību izmanto droseļos, kas paredzēti, lai samazinātu lielās strāvas, kas rodas noteiktos iekārtas darbības apstākļos. Šādas ierīces jo īpaši tiek izmantotas.

Dizaina iezīme magnētiskās ķēdes pie induktora - plākšņu griezums, kas izveidots, lai vēl vairāk palielinātu magnētisko pretestību pret magnētisko plūsmu gaisa spraugas veidošanās dēļ.

Droseles ar sadalītu un regulējamu magnētiskās ķēdes stāvokli tiek izmantotas daudzās radiotehnikas un elektriskās ierīces. Diezgan bieži tos var atrast dizainā metināšanas transformatori. Tie samazina izmēru elektriskā loka izvadīts caur elektrodu līdz optimālajai vērtībai.

Indukcijas krāsnis

Elektromagnētiskās indukcijas parādība izpaužas ne tikai vados un tinumos, bet arī jebkuru masīvu metāla priekšmetu iekšpusē. Tajos inducētās strāvas sauc par virpuļstrāvām. Transformatoru un droseles darbības laikā tie izraisa magnētiskās ķēdes un visas konstrukcijas sildīšanu.

Lai novērstu šo parādību, serdeņi ir izgatavoti no plānas metāla loksnes un izolē viens otru ar lakas slāni, kas novērš inducēto strāvu pāreju.

Apkures konstrukcijās virpuļstrāvas neierobežo, bet rada visvairāk labvēlīgi apstākļi. gadā plaši izmantots rūpnieciskā ražošana lai radītu augstu temperatūru.

Elektriskās mērierīces

Enerģētikas sektorā turpina darboties liela indukcijas ierīču klase. Elektriskie skaitītāji ar rotējošu alumīnija disku, līdzīgi jaudas releja konstrukcijai, slēdža atpūtas sistēmas mērinstrumenti darbojas pēc elektromagnētiskās indukcijas principa.

Gāzes magnētiskie ģeneratori

Ja slēgta rāmja vietā magnēta laukā tiek pārvietota vadoša gāze, šķidrums vai plazma, tad elektroenerģijas lādiņi magnētiskā lauka līniju iedarbībā novirzīsies stingri noteiktos virzienos, veidojot elektrisko strāvu. Tā magnētiskais lauks uz uzstādītajām elektrodu kontaktplāksnēm inducē elektromotora spēku. Tās darbības rezultātā MHD ģeneratoram pievienotajā ķēdē tiek izveidota elektriskā strāva.

Tā izpaužas elektromagnētiskās indukcijas likums MHD ģeneratoros.

Nav tik sarežģītu rotējošu daļu kā rotors. Tas vienkāršo dizainu, ļauj ievērojami palielināt temperatūru darba vidi un tajā pašā laikā elektroenerģijas ražošanas efektivitāte. MHD ģeneratori darbojas kā rezerves vai avārijas avoti, kas spēj radīt ievērojamas elektroenerģijas plūsmas īsā laika periodā.

Tādējādi elektromagnētiskās indukcijas likums, kuru savulaik pamatoja Maikls Faradejs, joprojām ir aktuāls arī mūsdienās.

abstrakts

disciplīnā "Fizika"

Tēma: "Elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšana"

Pabeigts:

Studentu grupa 13103/1

Sanktpēterburga

2. Faradeja eksperimenti. 3

3. Elektromagnētiskās indukcijas fenomena praktiskā pielietošana. deviņi

4. Izmantotās literatūras saraksts .. 12

Elektromagnētiskā indukcija - elektriskās strāvas parādība slēgtā ķēdē, kad mainās magnētiskā plūsma, kas iet caur to. Elektromagnētisko indukciju 1831. gada 29. augustā atklāja Maikls Faradejs. Viņš atklāja, ka elektromotora spēks, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. Elektromotora spēka (EMF) lielums nav atkarīgs no tā, kas izraisa plūsmas izmaiņas - izmaiņas pašā magnētiskajā laukā vai ķēdes (vai tā daļas) pārvietošanos magnētiskajā laukā. Šī EML radīto elektrisko strāvu sauc par indukcijas strāvu.

1820. gadā Hanss Kristians Oersteds parādīja, ka elektriskā strāva, kas plūst caur ķēdi, izraisa magnētiskās adatas novirzi. Ja elektriskā strāva rada magnētismu, tad elektriskās strāvas parādīšanās ir jāsaista ar magnētismu. Šī ideja aizrāva angļu zinātnieku M. Faradeju. "Pārvērtiet magnētismu elektrībā," viņš rakstīja savā dienasgrāmatā 1822.

Maikls Faradejs

Maikls Faradejs (1791-1867) dzimis Londonā, vienā no tās nabadzīgākajām vietām. Viņa tēvs bija kalējs, bet māte bija īrnieka meita. Kad Faradejs sasniedza skolas vecumu, viņš tika nosūtīts uz pamatskolu. Faradeja šeit apgūtais kurss bija ļoti šaurs un aprobežojās tikai ar lasīšanas, rakstīšanas un skaitīšanas sākšanu.

Dažus soļus no mājas, kurā dzīvoja Faradeju ģimene, atradās grāmatnīca, kas vienlaikus bija arī grāmatu iesiešanas iestāde. Šeit nonāca Faradejs, pabeidzis kursu pamatskola kad radās jautājums par profesijas izvēli viņam. Maikls tajā laikā bija tikai 13 gadus vecs. Jau jaunībā, kad Faradejs bija tikko sācis pašizglītību, viņš centās paļauties tikai uz faktiem un pārbaudīt citu ziņojumus ar savu pieredzi.

Šīs tiekšanās dominēja viņā visu mūžu kā galvenās viņa iezīmes zinātniskā darbība Fiziskā un ķīmiskie eksperimenti Faradejs ar to sāka nodarboties bērnībā, kad pirmoreiz iepazinās ar fiziku un ķīmiju. Reiz Maikls apmeklēja vienu no izcilā angļu fiziķa Hamfrija Deivija lekcijām. Faradejs detalizēti pierakstīja lekciju, sasēja to un nosūtīja Deivijam. Viņš bija tik pārsteigts, ka piedāvāja Faradejam strādāt kopā ar viņu par sekretāru. Drīz Deivijs devās ceļojumā uz Eiropu un paņēma līdzi Faradeju. Divus gadus viņi apmeklēja lielākās Eiropas universitātes.

1815. gadā atgriežoties Londonā, Faradejs sāka strādāt par asistentu vienā no Londonas Karaliskās institūcijas laboratorijām. Tajā laikā tā bija viena no labākajām fizikas laboratorijām pasaulē. No 1816. līdz 1818. gadam Faradejs publicēja vairākas nelielas piezīmes un nelielus memuārus par ķīmiju. Faradeja pirmais darbs par fiziku ir datēts ar 1818. gadu.

Pamatojoties uz savu priekšgājēju pieredzi un apvienojot vairākus pašu pieredze, līdz 1821. gada septembrim Maikls bija izdrukājis "Elektromagnētisma veiksmes stāstu". Jau tajā laikā viņš izveidoja pilnīgi pareizu koncepciju par magnētiskās adatas novirzes fenomena būtību strāvas iedarbībā.

Sasniedzis šos panākumus, Faradejs pameta studijas elektrības jomā uz desmit gadiem, veltot sevi vairāku dažāda veida priekšmetu apguvei. 1823. gadā Faradejs veica vienu no svarīgākajiem atklājumiem fizikas jomā - viņš vispirms panāca gāzes sašķidrināšanu un vienlaikus izveidoja vienkāršu, bet derīgu metodi gāzu pārvēršanai šķidrumā. 1824. gadā Faradejs veica vairākus atklājumus fizikas jomā. Cita starpā viņš konstatēja faktu, ka gaisma ietekmē stikla krāsu, mainot to. AT nākamgad Faradejs atkal pāriet no fizikas uz ķīmiju, un viņa darba rezultāts šajā jomā ir benzīna un sērskābes naftalīna skābes atklāšana.

1831. gadā Faradejs publicēja traktātu Par īpašu optiskās ilūzijas veidu, kas kalpoja par pamatu skaistam un dīvainam optiskajam šāviņam, ko sauca par "hromotropu". Tajā pašā gadā tika publicēts vēl viens zinātnieka traktāts "Par vibrējošām plāksnēm". Daudzi no šiem darbiem paši par sevi varētu iemūžināt sava autora vārdu. Bet svarīgākie no Faradeja zinātniskajiem darbiem ir viņa pētījumi elektromagnētisma un elektriskās indukcijas jomā.

Faradeja eksperimenti

Apsēsts ar idejām par dabas spēku nedalāmu saistību un mijiedarbību, Faradejs mēģināja pierādīt, ka tāpat kā Ampērs spēj radīt magnētus ar elektrību, tā ir iespējams radīt elektrību ar magnētu palīdzību.

Tās loģika bija vienkārša: mehāniskais darbs viegli pārvēršas siltumā; Un otrādi, siltumu var pārvērst par mehāniskais darbs(teiksim iekšā tvaika dzinējs). Kopumā starp dabas spēkiem visbiežāk sastopamas šādas attiecības: ja A dzemdē B, tad B dzemdē A.

Ja ar elektrības palīdzību Ampère ieguva magnētus, tad acīmredzot ir iespējams "iegūt elektrību no parastā magnētisma". Arago un Ampère izvirzīja sev tādu pašu uzdevumu Parīzē, Koladonā Ženēvā.

Stingri sakot, svarīgo fizikas nozari, kas apstrādā elektromagnētisma un induktīvās elektrības parādības un kurai šobrīd ir tik liela nozīme tehnoloģijās, Faradejs radīja no nekā. Līdz brīdim, kad Faradejs beidzot nodeva sevi pētniecībai elektrības jomā, tika noskaidrots, ka parastos apstākļos elektrificēta ķermeņa klātbūtne ir pietiekama, lai tā ietekme ierosinātu elektrību jebkurā citā ķermenī. Tajā pašā laikā bija zināms, ka vads, pa kuru iet strāva un kas vienlaikus ir arī elektrificēts korpuss, nekādi neietekmē citus tuvumā novietotus vadus.

Kas izraisīja šo izņēmumu? Šis ir jautājums, kas Faradeju interesēja un kura risinājums noveda pie svarīgākajiem atklājumiem indukcijas elektrības jomā. Faradejs veic daudz eksperimentu, saglabā pedantiskas notis. Viņš velta rindkopu katram nelielam pētījumam savos laboratorijas piezīmēs (pilnībā publicēts Londonā 1931. gadā ar nosaukumu "Faraday's Diary"). Par Faradeja efektivitāti liecina vismaz fakts, ka Dienasgrāmatas pēdējā rindkopa atzīmēta ar skaitli 16041.

Papildus intuitīvai pārliecībai par parādību universālo saistību, patiesībā nekas neatbalstīja viņu "elektrības no magnētisma" meklējumos. Turklāt viņš, tāpat kā viņa skolotājs Devi, vairāk paļāvās uz saviem eksperimentiem, nevis uz mentālām konstrukcijām. Dāvijs viņam mācīja:

“Labam eksperimentam ir lielāka vērtība nekā tāda ģēnija kā Ņūtona pārdomātībai.

Tomēr tieši Faradejam bija lemts lieli atklājumi. Lielisks reālists, viņš spontāni saplēsa empīrisma važas, kuras viņam savulaik uzspieda Devi, un tajos brīžos viņam pavērās lielisks ieskats - viņš ieguva spēju uz visdziļākajiem vispārinājumiem.

Pirmais veiksmes stars parādījās tikai 1831. gada 29. augustā. Šajā dienā Faradejs laboratorijā testēja vienkāršu ierīci: apmēram sešu collu diametru dzelzs gredzenu, kas bija aptīts ap diviem izolētas stieples gabaliem. Kad Faradejs pieslēdza akumulatoru viena tinuma spailēm, viņa palīgs artilērijas seržants Andersens ieraudzīja galvanometra adatu, kas savienota ar otru tinumu.

Viņa raustījās un nomierinājās, lai gan līdzstrāva turpināja plūst pa pirmo tinumu. Faradejs rūpīgi pārskatīja visas šīs vienkāršās instalācijas detaļas - viss bija kārtībā.

Bet galvanometra adata spītīgi stāvēja uz nulles. Aiz īgnuma Faradejs nolēma atslēgt strāvu, un tad notika brīnums - ķēdes atvēršanas laikā galvanometra adata atkal šūpojās un atkal sastinga uz nulles!

Galvanometrs, paliekot pilnīgi nekustīgs visā strāvas pārejas laikā, svārstās ķēdes pašā aizvēršanas un atvēršanas brīdī. Izrādījās, ka brīdī, kad strāva tiek ievadīta pirmajā vadā un arī tad, kad šī pārraide apstājas, strāva tiek ierosināta arī otrajā vadā, kuram pirmajā gadījumā ir pretējs virziens ar pirmo strāvu un ir tas pats ar to otrajā gadījumā un ilgst tikai vienu acumirkli.

Tieši šeit Faradejam pilnīgā skaidrībā atklājās Ampera lieliskās idejas, saikne starp elektrisko strāvu un magnētismu. Galu galā pirmais tinums, kurā viņš pielika strāvu, nekavējoties kļuva par magnētu. Ja mēs to uzskatām par magnētu, tad 29. augusta eksperiments parādīja, ka magnētisms, šķiet, rada elektrību. Šajā gadījumā dīvainas palika tikai divas lietas: kāpēc elektrības pieplūdums, ieslēdzot elektromagnētu, ātri izgaisa? Un turklāt kāpēc pārspriegums parādās, kad magnēts ir izslēgts?

Nākamajā dienā, 30. augustā, - jauna sērija eksperimentiem. Efekts ir skaidri izteikts, bet tomēr pilnīgi nesaprotams.

Faradejam šķiet, ka atvērums ir kaut kur tuvumā.

“Es tagad atkal nodarbojos ar elektromagnētismu un domāju, ka esmu uzbrukusi veiksmīgai lietai, bet vēl nevaru to apstiprināt. Ļoti iespējams, ka pēc visiem maniem pūliņiem es galu galā izvilkšu jūraszāles, nevis zivis.

Nākamajā rītā, 24. septembrī, Faradejs bija daudz sagatavojies dažādas ierīces, kurā galvenie elementi vairs nebija tinumi ar elektrisko strāvu, bet pastāvīgie magnēti. Un bija arī efekts! Bulta novirzījās un nekavējoties metās vietā. Šī nelielā kustība notika visnegaidītākajās manipulācijās ar magnētu, dažreiz, šķiet, nejauši.

Nākamais eksperiments ir 1. oktobrī. Faradejs nolemj atgriezties pie paša sākuma – pie diviem tinumiem: viens ar strāvu, otrs savienots ar galvanometru. Atšķirība no pirmā eksperimenta ir tērauda gredzena - serdes - trūkums. Šļakatas ir gandrīz nemanāmas. Rezultāts ir triviāls. Ir skaidrs, ka magnēts bez serdes ir daudz vājāks nekā magnēts ar serdi. Tāpēc efekts ir mazāk izteikts.

Faradejs ir vīlies. Divas nedēļas viņš netuvojas instrumentiem, domājot par neveiksmes cēloņiem.

"Es paņēmu cilindrisku magnētisko stieni (3/4" diametrā un 8 1/4" garš) un ievietoju vienu tā galu spirālē vara stieple(220 pēdas garš), kas savienots ar galvanometru. Tad ar ātru kustību iespiedu magnētu visā spirāles garumā, un galvanometra adata piedzīvoja triecienu. Tad es tikpat ātri izvilku magnētu no spirāles, un adata atkal šūpojās, bet pretējā virzienā. Šīs adatas svārstības atkārtojās katru reizi, kad magnēts tika iespiests vai ārā."

Noslēpums ir magnēta kustībā! Elektrības impulsu nosaka nevis magnēta novietojums, bet gan kustība!

Tas nozīmē, ka "elektriskais vilnis rodas tikai tad, kad magnēts kustas, nevis tam raksturīgo īpašību dēļ miera stāvoklī".

Rīsi. 2. Faradeja eksperiments ar spoli

Šī ideja ir ārkārtīgi auglīga. Ja magnēta kustība attiecībā pret vadītāju rada elektrību, tad acīmredzot arī vadītāja kustībai attiecībā pret magnētu ir jārada elektrība! Turklāt šis "elektriskais vilnis" nepazudīs, kamēr turpināsies vadītāja un magnēta savstarpējā kustība. Tas nozīmē, ka ir iespējams izveidot patvaļīgi ilgu laiku strādājošu elektriskās strāvas ģeneratoru, ja vien turpinās stieples un magnēta savstarpējā kustība!

28. oktobrī Faradejs starp pakava magnēta poliem uzstādīja rotējošu vara disku, no kura, izmantojot bīdāmos kontaktus (vienu uz ass, otru diska perifērijā), varēja noņemt elektrisko spriegumu. Tas bija pirmais cilvēka roku radītais elektriskais ģenerators. Līdz ar to papildus jau zināmajiem (berzes un ķīmiskajiem procesiem) tika atrasts jauns elektriskās enerģijas avots - indukcija un jauns šīs enerģijas veids - indukcijas elektrība.

Faradejam līdzīgi eksperimenti, kā jau minēts, tika veikti Francijā un Šveicē. Koladons, Ženēvas akadēmijas profesors, bija izsmalcināts eksperimentētājs (viņš, piemēram, ražoja Ženēvas ezerā precīzi mērījumi skaņas ātrums ūdenī). Varbūt, baidoties no instrumentu kratīšanas, viņš, tāpat kā Faradejs, noņēma galvanometru pēc iespējas tālāk no pārējās instalācijas. Daudzi apgalvoja, ka Koladons novērojis tādas pašas īslaicīgas bultas kustības kā Faradejs, taču, gaidot stabilāku, ilgstošāku efektu, nepiešķīra šiem “nejaušajiem” sprādzieniem pienācīgu nozīmi ...

Patiešām, lielākā daļa tā laika zinātnieku uzskatīja, ka "elektrības radīšanas no magnētisma" reversajam efektam acīmredzot vajadzētu būt tādam pašam stacionāram kā "tiešajam" efektam - "veidojot magnētismu" elektriskās strāvas dēļ. Šī efekta negaidītā "pārejamība" samulsināja daudzus, tostarp Koladonu, un viņi maksāja cenu par saviem aizspriedumiem.

Turpinot eksperimentus, Faradejs atklāja, ka ar vienkāršu aproksimāciju stieplei, kas savīta slēgtā līknē citai, pa kuru plūst galvaniskā strāva, pietiek, lai ierosinātu induktīvo strāvu virzienā, kas ir pretējs galvaniskajai strāvai neitrālā vadā. noņemot neitrālu vadu, tajā atkal ierosina induktīvo strāvu. strāva jau ir tādā pašā virzienā kā galvaniskā strāva, kas plūst pa fiksētu vadu, un, visbeidzot, šīs induktīvās strāvas tiek ierosinātas tikai tuvošanās un noņemšanas laikā. vadu pie galvaniskās strāvas vadītāja, un bez šīs kustības strāvas netiek ierosinātas neatkarīgi no tā, cik tuvu vadi atrodas viens otram.

Tādējādi tika atklāta jauna parādība, līdzīga iepriekš aprakstītajai indukcijas parādībai galvaniskās strāvas slēgšanas un izbeigšanās laikā. Šie atklājumi savukārt radīja jaunus. Ja ir iespējams radīt induktīvo strāvu, aizverot un apturot galvanisko strāvu, vai tas pats rezultāts nebūtu iegūts ar dzelzs magnetizāciju un demagnetizāciju?

Orsteda un Ampēra darbi jau bija izveidojuši attiecības starp magnētismu un elektrību. Bija zināms, ka dzelzs kļūst par magnētu, kad ap to ir uztīts izolēts vads un caur to iet galvaniskā strāva, un ka magnētiskās īpašībasšī dzelzs beidzas, tiklīdz strāva apstājas.

Pamatojoties uz to, Faradejs nāca klajā ar šāda veida eksperimentu: divi izolēti vadi tika apvilkti ap dzelzs gredzenu; turklāt viens vads bija aptīts ap vienu gredzena pusi, bet otrs ap otru. Pa vienu vadu tika izvadīta strāva no galvaniskā akumulatora, bet otra gali tika savienoti ar galvanometru. Un tā, kad strāva slēdzās vai apstājās, un līdz ar to dzelzs gredzens tika magnetizēts vai demagnetizēts, galvanometra adata strauji svārstījās un pēc tam ātri apstājās, tas ir, visas tās pašas momentānās induktīvās strāvas tika ierosinātas neitrālajā vadā - tas laiks: jau magnētisma ietekmē.

Rīsi. 3. Faradeja eksperiments ar dzelzs gredzenu

Tādējādi šeit pirmo reizi magnētisms tika pārvērsts elektrībā. Saņēmis šos rezultātus, Faradejs nolēma dažādot savus eksperimentus. Dzelzs gredzena vietā viņš sāka izmantot dzelzs lenti. Tā vietā, lai magnētisma dzelzi ierosinātu ar galvanisko strāvu, viņš magnetizēja dzelzi, pieskaroties pastāvīgajam tērauda magnētam. Rezultāts bija tāds pats: ap dzelzi aptītajā stieplē vienmēr tika ierosināta strāva gludekļa magnetizācijas un demagnetizācijas brīdī. Tad Faradejs stieples spirālē ieviesa tērauda magnētu - pēdējā tuvošanās un noņemšana izraisīja indukcijas strāvas vadā. Vārdu sakot, magnētisms induktīvo strāvu ierosināšanas nozīmē darbojās tieši tāpat kā galvaniskā strāva.

Toreiz fiziķus intensīvi nodarbināja viena mistiska parādība, ko 1824. gadā atklāja Arago un neatrada izskaidrojumu, neskatoties uz to, ka to intensīvi meklēja tādi izcili tā laika zinātnieki kā pats Arago, Ampērs, Puasons, Babajs un Heršels. skaidrojums. Lieta bija sekojoša. Magnētiskā adata, kas brīvi karājas, ātri atslābina, ja zem tās tiek nogādāts nemagnētiska metāla aplis; ja aplis pēc tam tiek nodots rotācijas kustībai, magnētiskā adata sāk tam sekot.

Mierīgā stāvoklī starp apli un bultu nebija iespējams atklāt kaut mazāko pievilcību vai atgrūšanos, kamēr tas pats aplis, kas bija kustībā, aiz sevis vilka ne tikai vieglu bultu, bet arī smagu magnētu. Šī patiesi brīnumainā parādība tā laika zinātniekiem šķita noslēpumaina mīkla, kaut kas pāri dabiskajam. Faradejs, pamatojoties uz saviem iepriekš minētajiem datiem, izdarīja pieņēmumu, ka nemagnētiska metāla aplis magnēta ietekmē rotācijas laikā tiek cirkulēts ar induktīvām strāvām, kas ietekmē magnētisko adatu un velk to aiz magnēta. Patiešām, ieviešot apļa malu starp liela pakavveida magnēta poliem un savienojot apļa centru un malu ar galvanometru ar vadu, Faradejs apļa griešanās laikā saņēma pastāvīgu elektrisko strāvu.

Pēc tam Faradejs pievērsās citai parādībai, kas toreiz izraisīja vispārēju zinātkāri. Kā zināms, ja dzelzs vīles tiek uzkaisītas uz magnēta, tās tiek sagrupētas pa noteiktām līnijām, ko sauc par magnētiskajām līknēm. Faradejs, pievēršot uzmanību šai parādībai, 1831. gadā deva pamatus magnētiskajām līknēm, nosaukumu "magnētiskā spēka līnijas", kas pēc tam tika plaši izmantotas. Šo "līniju" izpēte Faradeju noveda pie jauna atklājuma, izrādījās, ka induktīvo strāvu ierosināšanai avota pieeja un noņemšana no magnētiskā pola nav nepieciešama. Lai ierosinātu strāvas, pietiek zināmā veidā šķērsot magnētiskā spēka līnijas.

Rīsi. 4. "Magnētiskā spēka līnijas"

Tālākais darbs Faradejs iepriekš minētajā virzienā ieguva no mūsdienu viedokļa kaut kā pilnīgi brīnumaina raksturu. 1832. gada sākumā viņš demonstrēja aparātu, kurā induktīvās strāvas ierosināja bez magnēta vai galvaniskās strāvas palīdzības. Ierīce sastāvēja no dzelzs sloksnes, kas ievietota stieples spolē. Šī ierīce parastos apstākļos nedeva ne mazākās pazīmes par strāvu parādīšanos tajā; bet tiklīdz viņam tika dots magnētiskās adatas virzienam atbilstošs virziens, vadā tika ierosināta strāva.

Tad Faradejs iedeva magnētiskās adatas pozīciju vienai spolei un pēc tam ievietoja tajā dzelzs sloksni: strāva atkal tika satraukta. Iemesls, kas izraisīja strāvu šajos gadījumos, bija zemes magnētisms, kas izraisīja induktīvās strāvas kā parasts magnēts vai galvaniskā strāva. Lai to skaidrāk parādītu un pierādītu, Faradejs veica vēl vienu eksperimentu, kas pilnībā apstiprināja viņa idejas.

Viņš sprieda, ka, ja nemagnētiska metāla, piemēram, vara aplis, kas rotē stāvoklī, kurā tas šķērso blakus esošā magnēta magnētiskā spēka līnijas, dod induktīvo strāvu, tad tas pats aplis, kas rotē, ja nav magnēts, bet pozīcijā, kurā aplis šķērsos zemes magnētisma līnijas, jādod arī induktīvā strāva. Un patiešām, vara aplis, pagriezts horizontālā plaknē, deva induktīvo strāvu, kas radīja ievērojamu galvanometra adatas novirzi. Faradejs pabeidza virkni pētījumu elektriskās indukcijas jomā, atklājot 1835. gadā "strāvas induktīvo ietekmi uz sevi".

Viņš noskaidroja, ka galvanisko strāvu aizverot vai atverot, pašā vadā tiek ierosinātas momentānas induktīvās strāvas, kas kalpo kā šīs strāvas vadītājs.

Krievu fiziķis Emīls Khristoforovičs Lencs (1804-1861) sniedza noteikumu inducētās strāvas virziena noteikšanai. "Indukcijas strāva vienmēr tiek virzīta tā, ka tās radītais magnētiskais lauks kavē vai palēnina kustību, kas izraisa indukciju," atzīmē A.A. Korobko-Stefanovs savā rakstā par elektromagnētisko indukciju. - Piemēram, spolei tuvojoties magnētam, iegūtajai induktīvajai strāvai ir tāds virziens, ka tās radītais magnētiskais lauks būs pretējs magnēta magnētiskajam laukam. Rezultātā starp spoli un magnētu rodas atgrūšanas spēki. Lenca noteikums izriet no enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likuma. Ja indukcijas strāvas paātrinātu kustību, kas tās izraisīja, tad darbs tiktu radīts no nekā. Pati spole pēc neliela grūdiena steigtos pretī magnētam, un tajā pašā laikā indukcijas strāva atbrīvotu tajā siltumu. Patiesībā indukcijas strāva rodas magnēta un spoles tuvināšanas rezultātā.

Rīsi. 5. Lenca likums

Kāpēc ir inducēta strāva? Dziļu elektromagnētiskās indukcijas fenomena skaidrojumu sniedza angļu fiziķis Džeimss Klerks Maksvels, pilnīgas matemātiskās elektromagnētiskā lauka teorijas radītājs. Lai labāk izprastu lietas būtību, apsveriet ļoti vienkāršu eksperimentu. Ļaujiet, lai spole sastāv no viena stieples pagrieziena un to caurdur mainīgs magnētiskais lauks, kas ir perpendikulārs pagrieziena plaknei. Spolē, protams, ir indukcijas strāva. Maksvels interpretēja šo eksperimentu ārkārtīgi drosmīgi un negaidīti.

Kad magnētiskais lauks mainās telpā, pēc Maksvela domām, rodas process, kuram stieples spoles klātbūtnei nav nozīmes. Galvenais šeit ir elektriskā lauka slēgtu gredzenu līniju parādīšanās, kas aptver mainīgo magnētisko lauku. Jaunā elektriskā lauka ietekmē elektroni sāk kustēties, un spolē rodas elektriskā strāva. Spole ir tikai ierīce, kas ļauj noteikt elektriskais lauks. Elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtība ir tāda, ka mainīgs magnētiskais lauks vienmēr ģenerē apkārtējā telpā elektrisko lauku ar slēgtu spēka līnijas. Šādu lauku sauc par virpuļlauku.

Pētījumi zemes magnētisma radītās indukcijas jomā deva Faradejam iespēju jau 1832. gadā izteikt ideju par telegrāfu, kas pēc tam bija šī izgudrojuma pamatā. Kopumā elektromagnētiskās indukcijas atklāšanu ne velti piedēvē visvairāk izcili atklājumi XIX gadsimts - miljoniem elektromotoru un elektriskās strāvas ģeneratoru darbs visā pasaulē ir balstīts uz šo fenomenu ...

Elektromagnētiskās indukcijas fenomena praktiskais pielietojums

1. Apraide

Mainīgs magnētiskais lauks, ko ierosina mainīga strāva, apkārtējā telpā rada elektrisko lauku, kas savukārt ierosina magnētisko lauku utt. Savstarpēji ģenerējot viens otru, šie lauki veido vienu mainīgu elektromagnētisko lauku - elektromagnētiskais vilnis. Radies vietā, kur ir vads ar strāvu, elektromagnētiskais lauks izplatās telpā ar gaismas ātrumu -300 000 km/s.

Rīsi. 6. Radio

2. Magnetoterapija

Frekvenču spektrā dažādas vietas aizņem radio viļņi, gaisma, rentgenstari cits elektromagnētiskā radiācija. Tos parasti raksturo nepārtraukti savstarpēji savienoti elektriskie un magnētiskie lauki.

3. Sinhrofasotroni

Šobrīd ar magnētisko lauku saprot īpašu matērijas formu, kas sastāv no lādētām daļiņām. Mūsdienu fizikā lādētu daļiņu starus izmanto, lai dziļi iekļūtu atomos, lai tos izpētītu. Spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz kustīgu lādētu daļiņu, sauc par Lorenca spēku.

4. Plūsmas mērītāji

Metodes pamatā ir Faradeja likuma pielietojums vadītājam magnētiskajā laukā: elektriski vadoša šķidruma plūsmā, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, plūsmas ātrumam proporcionāli tiek inducēts EML, ko elektroniskā daļa pārvērš elektriskais analogais / digitālais signāls.

5. Līdzstrāvas ģenerators

Ģeneratora režīmā mašīnas armatūra griežas ārēja momenta ietekmē. Starp statora poliem ir pastāvīga magnētiskā plūsma, kas iekļūst armatūrā. Armatūras tinumu vadītāji pārvietojas magnētiskajā laukā, un tāpēc tajos tiek inducēts EML, kura virzienu var noteikt ar noteikumu " labā roka". Šajā gadījumā uz vienas otas rodas pozitīvs potenciāls attiecībā pret otro. Ja ģeneratora spailēm ir pievienota slodze, tad tajā plūdīs strāva.

6. Transformatori

Transformatori tiek plaši izmantoti elektriskās enerģijas pārvadē lielos attālumos, tās sadalē starp uztvērējiem, kā arī dažādās taisnošanas, pastiprināšanas, signalizācijas un citās ierīcēs.

Enerģijas pārveidošanu transformatorā veic mainīgs magnētiskais lauks. Transformators ir plānu tērauda plākšņu serde, kas izolētas viena no otras, uz kurām ir uzlikti divi un dažreiz vairāk izolētas stieples tinumi (spoles). Tinumu, kuram ir pievienots maiņstrāvas elektriskās enerģijas avots, sauc par primāro tinumu, pārējos tinumus sauc par sekundārajiem.

Ja transformatora sekundārajā tinumā ir uztīts trīs reizes vairāk apgriezienu nekā primārajā, tad primārā tinuma serdē radītais magnētiskais lauks, šķērsojot sekundārā tinuma vijumus, radīs tajā trīs reizes lielāku spriegumu.

Izmantojot transformatoru ar apgrieztu pagriezienu attiecību, jūs varat tikpat viegli un vienkārši iegūt samazinātu spriegumu.

Izmantotās literatūras saraksts

1. [Elektroniskais resurss]. Elektromagnētiskā indukcija.

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

2. [Elektroniskais resurss] Faradejs. Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana.

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

3. [Elektroniskais resurss]. Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana.

4. [Elektroniskais resurss]. Elektromagnētiskās indukcijas fenomena praktiskais pielietojums.