Harakatlanuvchi o'tkazgichlarda induksiya emf uchun formulani olish. Harakatlanuvchi o'tkazgichlarda induksiya emf. Magnit maydonda aylanadigan tekis lasandagi induksiyaning EMF

To'g'ri chiziqli o'tkazgich AB galvanometrga yopiq bo'lgan o'tkazuvchi shinalar bo'ylab induksiya B bilan magnit maydonda harakat qiladi.

Magnit maydonda o'tkazgich bilan harakatlanadigan elektr zaryadlariga Lorents kuchi ta'sir qiladi:

Fl \u003d / q / vB sin a

Uning yo'nalishi chap qo'lning qoidasi bilan aniqlanishi mumkin.

Supero'tkazuvchilar ichidagi Lorents kuchi ta'sirida musbat va manfiy zaryadlar o'tkazgichning butun uzunligi bo'ylab taqsimlanadi l.
Lorentz kuchi bu holda uchinchi tomon kuchi bo'lib, o'tkazgichda induksiyaning EMF paydo bo'ladi va AB o'tkazgichning uchlarida potentsial farq paydo bo'ladi.

Harakatlanuvchi o'tkazgichdagi induksion EMFning sababi Lorents kuchining erkin zaryadlarga ta'siri bilan izohlanadi.

Sinovga tayyorlanmoqda!

1. Zanjirning magnit maydonda harakatlanishning qaysi yo‘nalishi bo‘yicha zanjirda induksion tok paydo bo‘ladi?

2. Bir xil magnit maydonga kiritilganda zanjirdagi induksion tokning yo’nalishini ko’rsating.

3. Ramka 1-pozitsiyadan 2-holatga qadar 90 gradusga aylantirilsa, ramkadagi magnit oqimi qanday o'zgaradi?

4. Agar o'tkazgichlar rasmda ko'rsatilganidek harakat qilsa, ularda induksion oqim bo'ladimi?

5. Yagona magnit maydonda harakatlanuvchi AB o'tkazgichdagi induksion tokning yo'nalishini aniqlang.

6. Zanjirlardagi induksion oqimning to'g'ri yo'nalishini ko'rsating.

Elektromagnit maydon - ajoyib fizika

Yoki, aksincha, harakatlanuvchi magnit maydon sobit o'tkazgichni kesib o'tadi; yoki kosmosda harakatlanuvchi o'tkazgich va magnit maydon bir-biriga nisbatan harakat qilganda;

Shunday qilib, yopiq pastadirga (lasan, ramka) kirib boradigan qiymatning vaqtdagi har qanday o'zgarishi o'tkazgichda induktsiyalangan emf paydo bo'lishi bilan birga keladi.

A = U × I × t = I² × r × t(J) .

Iste'mol qilinadigan quvvat quyidagilarga teng bo'ladi:

P elektron pochta = U × I = I² × r(W),

bu erda biz zanjirdagi oqimni aniqlaymiz:

Biroq, biz bilamizki, magnit maydonga joylashtirilgan oqim o'tkazgich chap qo'l qoidasi bilan belgilangan yo'nalishda harakat qilishga intiluvchi maydondan kuchni boshdan kechiradi. Harakati paytida o'tkazgich maydonning magnit maydon chiziqlarini kesib o'tadi va elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra, unda indüksiyalangan emf paydo bo'ladi. O'ng qo'l qoidasi bilan aniqlangan ushbu EMFning yo'nalishi oqimning teskarisi bo'ladi I. Keling, uni orqa EMF deb ataymiz E arr. Qiymat E elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra arr quyidagilarga teng bo'ladi:

E arr = B × l × v(DA) .

Yopiq zanjir uchun bizda:

U - E arr = I × r

zanjirdagi oqim qayerda

(1) va (3) iboralarni taqqoslab, biz magnit maydonda harakatlanuvchi o'tkazgichda bir xil qiymatlar uchun ekanligini ko'ramiz. U va r oqim qattiq o'tkazgichga qaraganda kamroq bo'ladi.

Olingan ifodani (2) ga ko'paytirish I, biz olamiz:

U × I = E arr × I + I² × r .

Sifatida E arr = B × l × v, keyin

U × I = B × l × v × I + I² × r .

Sharti bilan; inobatga olgan holda B × l × I = F va F × v = P mo'yna, bizda:

U × I = F × v + I² × r

P = P mo'yna + P Em.

Oxirgi ifoda shuni ko'rsatadiki, oqim o'tkazuvchi o'tkazgich magnit maydonda harakat qilganda, kuchlanish manbasining kuchi issiqlik va mexanik kuchlarga aylanadi.

EMF induksiyasining o'tkazgichida paydo bo'lishi

Agar joylashtirilgan bo'lsa dirijyor va uni shunday harakatlantiringki, uning harakati davomida u kuchning maydon chiziqlarini kesib o'tadi, keyin a, induksiyaning EMF deb ataladi.

O'tkazgichning o'zi harakatsiz qolsa va magnit maydon o'tkazgichni kuch chiziqlari bilan kesib o'tib harakatlansa ham, induksiya EMF o'tkazgichda sodir bo'ladi.

Agar induksiya EMF induktsiya qilingan o'tkazgich har qanday tashqi kontaktlarning zanglashiga olib yopilgan bo'lsa, u holda ushbu EMF ta'sirida zanjir orqali oqim o'tadi induksion oqim.

EMF induksiya hodisasi o'tkazgichda magnit maydon chiziqlari bilan kesishganda deyiladi elektromagnit induksiya.

Elektromagnit induktsiya - bu teskari jarayon, ya'ni mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantirish.

Elektromagnit induktsiya hodisasi eng keng tarqalgan qo'llanilishini topdi. Har xil elektr mashinalarining qurilmasi uni ishlatishga asoslangan.

Induksiya emfning kattaligi va yo'nalishi

Keling, o'tkazgichda induktsiya qilingan EMFning kattaligi va yo'nalishi qanday bo'lishini ko'rib chiqaylik.

Induksiya EMF ning kattaligi vaqt birligida o'tkazgichni kesib o'tadigan kuch maydon chiziqlari soniga, ya'ni o'tkazgichning maydondagi tezligiga bog'liq.

Induktsiyalangan emfning kattaligi to'g'ridan-to'g'ri magnit maydondagi o'tkazgichning tezligiga bog'liq.

Induktsiyalangan emfning kattaligi, shuningdek, o'tkazgichning maydon chiziqlari bilan kesishgan qismining uzunligiga bog'liq. Supero'tkazuvchilarning katta qismi maydon chiziqlari bilan kesishsa, o'tkazgichda EMF shunchalik katta bo'ladi. Va, nihoyat, magnit maydon qanchalik kuchli bo'lsa, ya'ni uning induksiyasi qanchalik katta bo'lsa, bu maydonni kesib o'tuvchi o'tkazgichda EMF qanchalik katta bo'ladi.

Shunday qilib, magnit maydonda harakat qilganda o'tkazgichda paydo bo'ladigan induksiya EMF ning kattaligi magnit maydon induksiyasiga, o'tkazgichning uzunligiga va uning harakat tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Bu bog'liqlik E = Blv formulasi bilan ifodalanadi,

bu erda E - induksion emf; B - magnit induksiya; I - o'tkazgich uzunligi; v - o'tkazgichning tezligi.

Buni qat'iy eslash kerak magnit maydonda harakatlanuvchi o'tkazgichda induksiyaning EMF faqat bu o'tkazgich magnit maydon chiziqlari bilan kesishgan taqdirdagina paydo bo'ladi. Agar o'tkazgich kuchning maydon chiziqlari bo'ylab harakat qilsa, ya'ni kesib o'tmasa, lekin ular bo'ylab sirpanib ketsa, unda EMF paydo bo'lmaydi. Shuning uchun yuqoridagi formula faqat o'tkazgich magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar harakat qilganda amal qiladi.

Induktsiyalangan emfning yo'nalishi (shuningdek, o'tkazgichdagi oqim) o'tkazgichning qaysi yo'nalishda harakatlanishiga bog'liq. Induktsiyalangan emfning yo'nalishini aniqlash uchun o'ng qo'l qoidasi mavjud.

Agar siz o'ng qo'lingizning kaftini magnit maydon chiziqlari ichiga kirishi uchun ushlab tursangiz va egilgan bosh barmog'ingiz o'tkazgichning harakat yo'nalishini ko'rsatsa, kengaytirilgan to'rtta barmoq induksiyalangan EMF yo'nalishini va oqim yo'nalishini ko'rsatadi. dirijyor.

O'ng qo'l qoidasi

Bobindagi induksiyaning EMF

O'tkazgichda EMF induksiyasini yaratish uchun magnit maydonda o'tkazgichning o'zini yoki magnit maydonini harakatlantirish kerakligini yuqorida aytdik. Ikkala holatda ham o'tkazgichni magnit maydon chiziqlari kesib o'tishi kerak, aks holda EMF induktsiya qilinmaydi. Induktsiyalangan EMF va demak, induksiyalangan tok nafaqat to'g'ri o'tkazgichda, balki lasanga o'ralgan o'tkazgichda ham olinishi mumkin.

Doimiy magnit ichida harakatlanayotganda, magnitning magnit oqimi g'altakning burilishlarini kesib o'tganligi sababli, unda EMF paydo bo'ladi, ya'ni to'g'ridan-to'g'ri o'tkazgich maydonda harakat qilganda bo'lgani kabi. magnit.

Agar magnit asta-sekin bobinga tushirilsa, unda paydo bo'ladigan emf shunchalik kichik bo'ladiki, qurilma o'qi ham chetga chiqmasligi mumkin. Agar, aksincha, magnit tezda lasan ichiga kiritilsa, u holda o'qning burilishi katta bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, induktsiyalangan EMF ning kattaligi va shuning uchun g'altakdagi oqim kuchi magnitning tezligiga, ya'ni maydon chiziqlari g'altakning burilishlarini qanchalik tez kesib o'tishiga bog'liq. Agar biz navbatma-navbat bobinga bir xil tezlikda kuchli magnitni, keyin esa kuchsizni kiritsak, unda kuchli magnit bilan qurilmaning o'qi kattaroq burchakka og'ishini ko'rishimiz mumkin. Ma'nosi, induksiyalangan emfning kattaligi va shuning uchun bobindagi oqim kuchi magnitning magnit oqimining kattaligiga bog'liq.

Va nihoyat, agar bir xil magnit bir xil tezlikda, birinchi navbatda ko'p sonli burilishlari bo'lgan lasanga kiritilsa, keyin esa ancha kichikroq bo'lsa, birinchi holda qurilmaning o'qi kattaroq burchakka og'adi. ikkinchisiga qaraganda. Bu shuni anglatadiki, induktsiyalangan EMF ning kattaligi va shuning uchun bobindagi oqim kuchi uning burilish soniga bog'liq. Doimiy magnit o'rniga elektromagnit ishlatilsa, xuddi shunday natijalarga erishish mumkin.

Bobindagi induksiyaning EMF yo'nalishi magnitning harakat yo'nalishiga bog'liq. Induksiyaning EMF yo'nalishini qanday aniqlash mumkin, deydi E. X. Lenz tomonidan o'rnatilgan qonun.

Elektromagnit induksiya uchun Lenz qonuni

Bobin ichidagi magnit oqimning har qanday o'zgarishi undagi induksion EMF paydo bo'lishi bilan birga keladi va bobinga kirib boradigan magnit oqim qanchalik tez o'zgarsa, unda EMF shunchalik katta bo'ladi.

Agar induksion EMF yaratilgan bobin tashqi kontaktlarning zanglashiga olib yopiq bo'lsa, u holda induksion oqim uning burilishlari orqali o'tadi va o'tkazgich atrofida magnit maydon hosil qiladi, buning natijasida bobin solenoidga aylanadi. Ma'lum bo'lishicha, o'zgaruvchan tashqi magnit maydon g'altakda induksion oqimni keltirib chiqaradi, bu esa, o'z navbatida, bobin atrofida o'zining magnit maydonini - oqim maydonini yaratadi.

Ushbu hodisani o'rganib, E. X. Lenz g'altakdagi induksiya oqimining yo'nalishini va shuning uchun induksiya EMF yo'nalishini aniqlaydigan qonunni o'rnatdi. G'altakning magnit oqimi o'zgarganda paydo bo'ladigan induksion emf g'altakda shunday yo'nalishda oqim hosil qiladi, bu oqim tomonidan yaratilgan bobinning magnit oqimi begona magnit oqimning o'zgarishiga to'sqinlik qiladi.

Lenz qonuni o'tkazgichlar shaklidan va tashqi magnit maydonning o'zgarishiga qanday erishilganidan qat'i nazar, o'tkazgichlarda oqim induksiyasining barcha holatlari uchun amal qiladi.

Doimiy magnit galvanometrning klemenslariga biriktirilgan simli lasanga nisbatan harakat qilganda yoki lasan magnitga nisbatan harakat qilganda induksion oqim paydo bo'ladi.

Massiv o'tkazgichlarda induksion oqimlar

O'zgaruvchan magnit oqim nafaqat lasan burilishlarida, balki massiv metall o'tkazgichlarda ham EMFni keltirib chiqarishi mumkin. Massiv o'tkazgichning qalinligiga kirib, magnit oqim undagi EMF ni keltirib chiqaradi, bu esa indüksiyon oqimlarini hosil qiladi. Bu deb ataladiganlar massiv o'tkazgich bo'ylab tarqaladi va unda qisqa tutashgan.

Transformatorlarning yadrolari, turli xil elektr mashinalari va apparatlarining magnit yadrolari faqat ularda paydo bo'ladigan indüksiyon oqimlari bilan isitiladigan massiv o'tkazgichlardir. Ushbu hodisa istalmagan, shuning uchun indüksiyon oqimlarining kattaligini kamaytirish uchun elektr mashinalarining qismlari va transformator yadrolari massiv emas, balki qog'oz yoki izolyatsion lak qatlami bilan bir-biridan ajratilgan nozik varaqlardan iborat. Shu sababli, o'tkazgichning massasi bo'ylab girdap oqimlarining tarqalish yo'li bloklanadi.

Ammo ba'zida amalda girdobli oqimlar foydali oqim sifatida ham qo'llaniladi. Ushbu oqimlardan foydalanish, masalan, elektr o'lchash asboblarining harakatlanuvchi qismlarining magnit amortizatorlari deb ataladigan ishiga asoslanadi.

To'g'ri chiziqli o'tkazgich magnit maydonda harakat qilganda, o'tkazgichning uchlarida e paydo bo'ladi. d.s. induksiya. Uni faqat formula bo'yicha emas, balki e formulasi bilan ham hisoblash mumkin. d.s.

to'g'ri o'tkazgichdagi induksiya. Bu shunday chiqadi. 97-§ (1) va (2) formulalarni tenglashtiring:

BIls = EIIt, bu yerdan

qayerda s/Dt=v- o'tkazgichning tezligi. Shuning uchun e. d.s. o'tkazgich magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar harakat qilganda induksiya

E = Blv.

Agar o'tkazgich induksiya chiziqlariga a burchak ostida yo'naltirilgan v tezlikda harakat qilsa (148-rasm, a), u holda v tezligi v 1 va v 2 komponentlarga ajraladi. Komponent induksiya chiziqlari bo'ylab yo'naltiriladi va o'tkazgich harakatlanayotganda unda e ni keltirib chiqarmaydi. d.s. induksiya. Dirijyorda e. d.s. faqat komponent tomonidan induktsiya qilinadi v 2 \u003d v sin a induksiya chiziqlariga perpendikulyar yo'naltirilgan. Bunday holda e. d.s. induksiya irodasi

E \u003d Blv sin a.

Bu formula e. d.s. to'g'ri o'tkazgichdagi induksiya.

Shunday qilib, to'g'ri o'tkazgich magnit maydonda harakat qilganda, unda e induktsiya qilinadi. d.s., uning qiymati o'tkazgichning faol uzunligiga va uning harakat tezligining normal komponentiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Agar bitta to'g'ri o'tkazgich o'rniga biz ramka olsak, u bir xil magnit maydonda aylanganda, e. d.s. uning ikki tomonida (138-rasmga qarang). Bunday holda e. d.s. induksiya irodasi E \u003d 2 Blv sin a. Bu erda l - ramkaning bir faol tomonining uzunligi. Agar ikkinchisi n burilishdan iborat bo'lsa, unda e paydo bo'ladi. d.s. induksiya

E = 2nBlv sin a.

Bu e. d.s. induktsiya ramkaning aylanish tezligi v ga va magnit maydonning B induksiyasiga bog'liqligini bunday tajribada ko'rish mumkin (148-rasm, b). Oqim generatorining armaturasi sekin aylanganda, chiroq zaif yonadi: kichik e. d.s. induksiya. Armatura aylanish tezligining oshishi bilan chiroq yorqinroq yonadi: katta e. d.s. induksiya. Xuddi shu armatura aylanish tezligida biz magnitlardan birini olib tashlaymiz, shu bilan magnit maydon induksiyasini kamaytiramiz. Chiroq zaif yonadi: e. d.s. induksiya kamaydi.

35-topshiriq. To'g'ri o'tkazgich uzunligi 0,6 m oqim manbaiga biriktirilgan moslashuvchan o'tkazgichlar, e. d.s. kim 24 dyuym va ichki qarshilik 0,5 ohm. Supero'tkazuvchilar induksiya bilan bir xil magnit maydonda joylashgan 0,8 tl, induksiya satrlari o'quvchi tomon yo'naltirilgan (149-rasm). Butun tashqi zanjirning qarshiligi 2,5 ohm. O'tkazgichdagi oqim kuchini aniqlang, agar u induksiya chiziqlariga perpendikulyar tezlik bilan harakat qilsa. 10 m/s Ruxsat etilgan o'tkazgichdagi oqim kuchi qanday?

Metall o'tkazgichda tasodifiy harakatlanadigan juda ko'p miqdordagi erkin elektronlar mavjud. Agar o'tkazgichni magnit maydonda kuch chiziqlariga perpendikulyar harakatlantirsangiz, u holda maydon o'tkazgich bilan birga harakatlanadigan elektronlarni og'diradi va ular harakatlana boshlaydi, ya'ni u erda bo'ladi. elektromotor kuch (EMF). U deyiladi elektromagnit induksiya(induktsiya - induktsiya).

EMF ta'sirida elektronlar o'tkazgichning bir uchida harakatlanadi va to'planadi, ikkinchisida esa elektronlar etishmaydi, ya'ni musbat zaryad paydo bo'ladi. potentsial farq, yoki elektr kuchlanish.

Agar siz bunday o'tkazgichni tashqi kontaktlarning zanglashiga olib qo'ysangiz (yo'lni yoping), keyin potentsial farqning ta'siri ostida oqim oqadi.

Agar o'tkazgich kuch chiziqlari bo'ylab harakatlansa, u holda maydon zaryadlarga ta'sir qilmaydi, EMF, kuchlanish paydo bo'lmaydi, oqim oqmaydi.

Ushbu EMF deyiladi EMF induksiyasi. tomonidan belgilanadi Faraday qonuni:

· EMF induksiyasi o'tkazgich tezligining mahsulotiga teng V, magnit induksiya DA va faol o'tkazgich uzunligi L

Uning yo'nalishi tomonidan belgilanadi o'ng qo'l qoidasi:

·
Agar o'ng qo'l magnit maydonga joylashtirilsa, kuch chiziqlari kaftga kiradi va egilgan bosh barmog'i o'tkazgichning harakat yo'nalishini ko'rsatadi, keyin to'rtta kengaytirilgan barmoq EMF yo'nalishini ko'rsatadi.

EMF o'tkazgich va magnit maydonning har qanday kesishmasida induktsiya qilinadi. Ya'ni, siz o'tkazgichni ko'chirishingiz mumkin, siz maydonni o'tkazishingiz va magnit maydonni o'zgartirishingiz mumkin.

Keyin EMF aniqlanadi Maksvellga ko'ra:

O'zgaruvchan magnit oqim bilan kesishishi natijasida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan emf bu oqimning o'zgarish tezligiga teng.

e= - DF/Dt

Bu erda DF \u003d F 1 - F 2 magnit oqimining o'zgarishi, Wb

Dt - magnit oqimining o'zgargan vaqti, sek.

Lenz qoidasi: Induktsiyalangan emf shunday yo'nalishda bo'ladiki, u yaratadigan oqim magnit oqimning o'zgarishiga qarshi turadi.

O'z-o'zini induktsiyaning EMF.

Agar o'tkazgichdagi oqim o'zgarsa, u tomonidan yaratilgan magnit oqim ham o'zgaradi. Kosmosda tarqaladigan bu magnit oqim nafaqat qo'shni o'tkazgichlarni, balki o'zini ham kesib o'tadi, ya'ni EMF o'z o'tkazgichida induktsiya qilinadi. U deyiladi EMF o'z-o'zini induktsiyasi.

EMF o'z-o'zini induktsiyasi- bu o'tkazgichda o'z oqimi va magnit oqimining o'zgarishi bilan yuzaga keladigan EMF.

U oqimning har bir o'zgarishi bilan sodir bo'ladi va uning o'zgarishiga yo'l qo'ymaslik uchun yo'naltiriladi. Oqim kamaysa, u bilan birga yo'naltiriladi va oqimni qo'llab-quvvatlaydi, oqim kuchayganda, unga qarshi yo'naltiriladi va zaiflashadi.

Supero'tkazuvchilar (lasan) o'z-o'zidan induksiyaning EMF yaratish qobiliyati deyiladi induktivlik L.

Bu quyidagilarga bog'liq:

Bobinning burilishlar sonining kvadrati w

magnit o'tkazuvchanligi mk

g'altakning S qismi

lasan uzunligi l

L=(w 2 mS)/l , Hn(Genri)

O'z-o'zini induktsiya EMF:

e L \u003d -Di / Dt, V

Bu erda Di/Dt - joriy o'zgarish tezligi.

Ushbu EMF, oqimning o'zgarishini oldini oladi, uning oqishiga to'sqinlik qiladi va shuning uchun o'zgaruvchan oqimga qarshilik ko'rsatadi.

Kommutatsiya kuchlanishlari.

Bu yuqori kommutatsiya indüktansına ega bo'lgan davrlarda haddan tashqari kuchlanishdir. Natijada, elektr yoyi yoki uchqun paydo bo'lishi mumkin, kontaktlar eriydi. Shuning uchun yoyni o'chirish choralari qo'llaniladi.

O'zaro induktsiya.

O'zaro indüksiyon emf- bu boshqa lasanning o'zgaruvchan magnit oqimi bilan kesishganda bobinda paydo bo'ladigan EMF.

Transformator ushbu printsip asosida ishlaydi.

Induktsiyalangan kuchlanish - bu metall konstruktsiyalarda o'zgaruvchan tok tomonidan yaratilgan o'zgaruvchan magnit maydon bilan kesishishi natijasida yuzaga keladigan kuchlanish.

Shunday qilib, magnit maydon tufayli uch turdagi EMF paydo bo'ladi:

1. EMF induksiyasi. Supero'tkazuvchilar doimiy magnit maydonda harakat qilganda yoki maydon o'tkazgichga nisbatan harakat qilganda paydo bo'ladi.

2. EMF o'z-o'zini induktsiyasi. Supero'tkazuvchilar o'zining o'zgaruvchan magnit maydoni bilan kesishishi tufayli yuzaga keladi.

3. O'zaro indüksiyon emf. O'tkazgichni boshqa birovning o'zgaruvchan magnit maydoni kesib o'tganda paydo bo'ladi.

Eddy oqimlari.

Boshqa yo'l bilan: Foucault oqimlari, indüksiyon oqimlari.

Bu elektr inshootlarining massiv po'lat qismlarida (yadrolar, korpuslar) o'zgaruvchan magnit oqim bilan kesishishi va EMF induksiyasi tufayli yuzaga keladigan oqimlardir. Kam qarshilik natijasida qisqa tutashuvli oqimlar mashinalarni kuchli isitadi.

Eddy oqimi yo'qotishlari isitish uchun ketadigan quvvat yo'qotishlaridir.

Yo'qotishlarni kamaytirish uchun girdab oqimlarini quyidagicha kamaytiring:

1. Elektr mashinalarining yadrolari laminatlangan, ya'ni ular lak bilan izolyatsiyalangan elektr po'latdan yasalgan varaqlardan yig'iladi. Shunday qilib, kesma qisqaradi, ya'ni oqimga qarshilik kuchayadi.

2. Katta qarshilikka ega bo'lgan kremniy po'latga qo'shiladi.