Di dunia kita, semua jenis daya yang ada, kecuali daya graviti, diwakili oleh interaksi elektromagnet. Di Alam Semesta, walaupun pelbagai kesan badan yang menakjubkan antara satu sama lain, dalam mana-mana bahan, organisma hidup, sentiasa ada manifestasi. daya elektromagnet. Bagaimana penemuan aruhan elektromagnet (EI) berlaku, kami akan menerangkan di bawah.

Bersentuhan dengan

Penemuan EI

Putaran jarum magnet berhampiran konduktor pembawa arus dalam eksperimen Oersted adalah yang pertama menunjukkan hubungan antara fenomena elektrik dan magnet. Jelas sekali: arus elektrik "mengepung" dirinya dengan medan magnet.

Jadi adakah mungkin untuk mencapai kejadiannya melalui medan magnet - tugas yang sama telah ditetapkan oleh Michael Faraday. Pada tahun 1821, beliau mencatatkan harta ini dalam diarinya mengenai transformasi kemagnetan menjadi.

Kejayaan tidak datang kepada saintis dengan serta-merta. Hanya keyakinan yang mendalam dalam perpaduan kuasa semula jadi dan kerja keras membawanya sepuluh tahun kemudian kepada penemuan hebat baru.

Penyelesaian kepada masalah itu tidak diberikan kepada Faraday dan rakan-rakannya yang lain untuk masa yang lama, kerana mereka cuba mendapatkan elektrik dalam gegelung tetap menggunakan tindakan medan magnet yang berterusan. Sementara itu, kemudian ternyata: bilangan talian kuasa yang menembusi wayar berubah, dan elektrik muncul.

fenomena EI

Proses penampilan elektrik dalam gegelung akibat perubahan dalam medan magnet adalah ciri aruhan elektromagnet dan mentakrifkan konsep ini. Adalah wajar bahawa pelbagai yang timbul semasa proses ini dipanggil induksi. Kesannya akan dikekalkan jika gegelung itu sendiri dibiarkan tanpa pergerakan, tetapi magnet digerakkan. Dengan penggunaan gegelung kedua, anda boleh melakukannya tanpa magnet sama sekali.

Jika elektrik disalurkan melalui salah satu gegelung, maka dengan pergerakan bersama mereka dalam kedua akan ada arus aruhan. Anda boleh meletakkan satu gegelung pada yang lain dan menukar nilai voltan salah satu daripadanya dengan menutup dan membuka kunci. Dalam kes ini, medan magnet yang menembusi gegelung, yang dipengaruhi oleh kunci, berubah, dan ini menyebabkan arus aruhan berlaku pada yang kedua.

Undang-undang

Semasa eksperimen, mudah untuk mengesan bahawa bilangan garis daya yang menembusi gegelung meningkat - penunjuk peranti yang digunakan (galvanometer) bergerak ke satu arah, berkurangan ke arah yang lain. Pemeriksaan yang lebih dekat menunjukkan bahawa kekuatan arus aruhan adalah berkadar terus dengan kadar perubahan dalam bilangan garis daya. Ini adalah undang-undang asas aruhan elektromagnet.

Undang-undang ini dinyatakan dengan formula:

Ia digunakan jika fluks magnet berubah dengan jumlah yang sama sepanjang tempoh masa t, apabila kadar perubahan fluks magnet f/t adalah malar.

Penting! Untuk arus aruhan, hukum Ohm adalah sah: I \u003d / R, di manakah EMF aruhan, yang ditemui mengikut undang-undang EI.

Eksperimen luar biasa yang dilakukan sekali oleh ahli fizik Inggeris terkenal dan yang menjadi asas undang-undang yang ditemuinya, hari ini mana-mana pelajar sekolah mampu melakukannya tanpa banyak kesukaran. Untuk tujuan ini digunakan:

• magnet,
• dua kili dawai
• sumber kuasa,
• galvanometer.

Kami memasang magnet pada pendirian dan membawa gegelung kepadanya dengan hujungnya dipasang pada galvanometer.

Memusing, mencondongkan dan menggerakkannya ke atas dan ke bawah, kami menukar bilangan garis medan magnet yang menembusi gegelungnya.

Daftar galvanometer kemunculan tenaga elektrik dengan magnitud dan arah yang sentiasa berubah dalam perjalanan eksperimen.

Gegelung dan magnet yang berada dalam keadaan rehat relatif antara satu sama lain tidak akan mewujudkan keadaan untuk kemunculan elektrik.

Undang-undang Faraday yang lain

Berdasarkan penyelidikan, dua lagi undang-undang dengan nama yang sama telah dibentuk:

1. Intipati yang pertama adalah seperti berikut: jisim jirim m, yang dikeluarkan oleh voltan elektrik pada elektrod, adalah berkadar dengan jumlah elektrik Q yang telah melalui elektrolit.
2. Takrif hukum kedua Faraday, atau kebergantungan setara elektrokimia pada berat atom unsur dan valensinya, dirumuskan seperti berikut: kesetaraan elektrokimia suatu bahan adalah berkadar dengan berat atomnya, dan juga berkadar songsang dengan valensi.

Daripada semua jenis induksi yang sedia ada, jenis yang berasingan bagi fenomena ini, induksi kendiri, adalah sangat penting. Jika kita mengambil gegelung yang mempunyai bilangan lilitan yang banyak, maka apabila litar ditutup, mentol lampu tidak menyala dengan segera.

Proses ini mungkin mengambil masa beberapa saat. Fakta yang sangat mengejutkan pada pandangan pertama. Untuk memahami apa yang dipertaruhkan di sini, adalah perlu untuk memahami apa yang berlaku momen penutupan litar. Litar tertutup nampaknya "membangkitkan" arus elektrik, yang memulakan pergerakannya di sepanjang lilitan wayar. Pada masa yang sama, medan magnet yang semakin meningkat serta-merta dicipta dalam ruang di sekelilingnya.

Giliran gegelung ditembusi oleh medan elektromagnet yang berubah-ubah, menumpukan teras. Teruja dalam lilitan gegelung, arus aruhan, dengan peningkatan dalam medan magnet (pada masa ini litar ditutup), menentang yang utama. Adalah mustahil untuk ia mencapai nilai maksimumnya dengan serta-merta pada saat menutup litar, ia "berkembang" secara beransur-ansur. Berikut adalah penjelasan mengapa mentol lampu tidak berkelip serta merta. Apabila litar dibuka, arus utama dikuatkan oleh aruhan akibat daripada fenomena aruhan diri, dan mentol lampu berkelip terang.

Penting! Intipati fenomena, dipanggil aruhan diri, dicirikan oleh pergantungan perubahan yang merangsang arus aruhan medan elektromagnet pada perubahan kekuatan arus elektrik yang mengalir melalui litar.

Arah arus aruhan sendiri ditentukan oleh peraturan Lenz. Induksi kendiri mudah dibandingkan dengan inersia dalam bidang mekanik, kerana kedua-dua fenomena mempunyai ciri yang sama. Dan sesungguhnya, dalam hasil inersia di bawah pengaruh daya, badan memperoleh kelajuan tertentu secara beransur-ansur, dan bukan seketika. Tidak serta-merta - di bawah tindakan induksi diri - apabila bateri disambungkan ke litar, elektrik juga muncul. Meneruskan perbandingan dengan kelajuan, kami perhatikan bahawa ia juga tidak dapat hilang serta-merta.

Arus pusar

Kehadiran arus pusar dalam konduktor besar boleh berfungsi sebagai satu lagi contoh aruhan elektromagnet.

Pakar tahu bahawa teras pengubah logam, penjana dan angker motor tidak pernah pepejal. Semasa pembuatannya, lapisan varnis digunakan pada kepingan nipis individu yang mana ia terdiri, mengasingkan satu helaian dari yang lain.

Ia mudah difahami kekuatan apa yang membuatkan seseorang mencipta peranti sedemikian. Di bawah tindakan aruhan elektromagnet dalam medan magnet berselang-seli, teras ditembusi oleh garis-garis daya medan elektrik pusaran.

Bayangkan terasnya diperbuat daripada logam pepejal. Oleh kerana rintangan elektriknya adalah kecil, kejadian voltan induktif yang besar akan dapat difahami. Teras akhirnya akan menjadi panas, dan sebahagian besar tenaga elektrik akan terbuang sia-sia. Di samping itu, perlu mengambil langkah khas untuk penyejukan. Dan lapisan penebat tidak membenarkan mencapai tahap yang tinggi.

Arus aruhan yang wujud dalam konduktor besar dipanggil arus pusar bukan secara kebetulan - garisannya ditutup seperti garisan daya medan elektrik, di mana ia timbul. Selalunya, arus pusar digunakan dalam pengendalian relau metalurgi aruhan untuk peleburan logam. Berinteraksi dengan medan magnet yang menimbulkannya, mereka kadang-kadang menyebabkan fenomena yang menarik.

Ambil elektromagnet yang kuat dan letakkan di antara tiangnya yang tersusun menegak, contohnya, syiling lima kopeck. Bertentangan dengan jangkaan, ia tidak akan jatuh, tetapi perlahan-lahan akan tenggelam. Ia mengambil masa beberapa saat untuk melakukan perjalanan beberapa sentimeter.

Mari kita letakkan, sebagai contoh, syiling lima kopeck di antara kutub elektromagnet berkuasa yang terletak secara menegak dan lepaskannya.

Bertentangan dengan jangkaan ia tidak akan jatuh, tetapi perlahan-lahan akan tenggelam. Ia mengambil masa beberapa saat untuk melakukan perjalanan beberapa sentimeter. Pergerakan syiling menyerupai pergerakan jasad dalam medium likat. Kenapa ini terjadi.

Mengikut peraturan Lenz, arah arus pusar yang timbul semasa pergerakan syiling dalam medan magnet tidak seragam adalah sedemikian rupa sehingga medan magnet menolak syiling ke atas. Ciri ini digunakan untuk "menenangkan" anak panah dalam alat pengukur. Plat aluminium, yang terletak di antara kutub magnet, dilekatkan pada anak panah, dan arus pusar yang timbul di dalamnya menyumbang kepada redaman cepat ayunan.

Demonstrasi fenomena induksi elektromagnet kecantikan yang menakjubkan dicadangkan oleh Profesor Universiti Moscow V.K. Arkadiev. Mari kita ambil mangkuk utama, yang mempunyai keupayaan superkonduktor, dan cuba jatuhkan magnet di atasnya. Dia tidak akan jatuh, tetapi akan kelihatan "berlegar" di atas mangkuk. Penjelasan di sini adalah mudah: rintangan elektrik superkonduktor, sama dengan sifar, menyumbang kepada kemunculan elektrik di dalamnya dengan magnitud yang besar, mampu bertahan untuk masa yang lama dan "memegang" magnet di atas mangkuk. Mengikut peraturan Lenz, arah medan magnet mereka adalah sedemikian rupa sehingga ia menolak magnet dan menghalangnya daripada jatuh.

Kami belajar fizik - undang-undang aruhan elektromagnet

Perumusan hukum Faraday yang betul

Pengeluaran

Daya elektromagnet adalah daya yang membolehkan orang melihat dunia di sekeliling mereka dan lebih biasa dalam alam semula jadi, contohnya, cahaya juga merupakan contoh fenomena elektromagnet. Kehidupan manusia tidak dapat dibayangkan tanpa fenomena ini.

Rajah menunjukkan arah arus aruhan yang berlaku dalam gegelung wayar litar pintas apabila gegelung digerakkan berbanding dengannya.

magnet.Tandakan yang mana antara pernyataan berikut adalah betul dan yang mana salah.
A. Magnet dan gegelung tertarik antara satu sama lain.
B. Di dalam gegelung, medan magnet arus aruhan diarahkan ke atas.
B. Di dalam gegelung, garis aruhan magnet medan magnet diarahkan ke atas.
D. Magnet dikeluarkan daripada gegelung.

1. Hukum pertama Newton?

2. Apakah kerangka rujukan inersia dan bukan inersia? Beri contoh.
3. Apakah sifat jasad yang dipanggil inersia? Apakah nilai inersia?
4. Apakah hubungan antara jisim jasad dan modul pecutan yang mereka terima semasa interaksi?
5. Apakah kekuatan dan bagaimana ia dicirikan?
6. Pernyataan hukum ke-2 Newton? Apakah tatatanda matematiknya?
7. Bagaimanakah hukum ke-2 Newton dirumuskan dalam bentuk impulsif? notasi matematiknya?
8. Apakah 1 Newton?
9. Bagaimanakah jasad bergerak jika daya dikenakan ke atasnya yang tetap dalam magnitud dan arah? Apakah arah pecutan yang disebabkan oleh daya yang bertindak ke atasnya?
10. Bagaimanakah paduan daya ditentukan?
11. Bagaimanakah undang-undang ke-3 Newton dirumus dan ditulis?
12. Bagaimanakah pecutan badan yang berinteraksi diarahkan?
13. Berikan contoh manifestasi hukum ke-3 Newton.
14. Apakah had kebolehgunaan semua undang-undang Newton?
15. Mengapakah kita boleh menganggap Bumi sebagai kerangka rujukan inersia jika ia bergerak dengan pecutan sentripetal?
16. Apakah ubah bentuk, apakah jenis ubah bentuk yang anda tahu?
17. Apakah daya yang dipanggil daya keanjalan? Apakah sifat kuasa ini?
18. Apakah ciri-ciri daya kenyal?
19. Bagaimanakah daya keanjalan diarahkan (daya tindak balas sokongan, daya tegangan benang?)
20. Bagaimanakah undang-undang Hooke digubal dan ditulis? Apakah had kebolehgunaannya? Plot graf yang menggambarkan hukum Hooke.
21. Bagaimanakah hukum graviti sejagat dirumus dan ditulis, bilakah ia boleh digunakan?
22. Huraikan eksperimen untuk menentukan nilai pemalar graviti?
23. Apakah pemalar graviti, apakah maksud fizikalnya?
24. Adakah kerja daya graviti bergantung kepada bentuk trajektori? Apakah kerja yang dilakukan oleh graviti dalam gelung tertutup?
25. Adakah kerja daya kenyal bergantung kepada bentuk trajektori?
26. Apakah yang anda tahu tentang graviti?
27. Bagaimanakah pecutan jatuh bebas dikira di Bumi dan planet lain?
28. Apakah kelajuan kosmik pertama? Bagaimana ia dikira?
29. Apakah yang dipanggil jatuh bebas? Adakah pecutan jatuh bebas bergantung kepada jisim badan?
30. Huraikan pengalaman Galileo Galilei, membuktikan bahawa semua jasad dalam vakum jatuh dengan pecutan yang sama.
31. Apakah daya yang dipanggil daya geseran? Jenis daya geseran?
32. Bagaimanakah daya gelongsor dan geseran bergolek dikira?
33. Bilakah daya geseran statik timbul? Apakah persamaannya?
34. Adakah daya geseran gelongsor bergantung pada luas permukaan sentuhan?
35. Pada parameter apakah daya geseran gelongsor bergantung?
36. Apakah yang menentukan daya rintangan terhadap pergerakan jasad dalam cecair dan gas?
37. Apakah yang dipanggil berat badan? Apakah perbezaan antara berat jasad dan daya graviti yang bertindak ke atas jasad?
38. Dalam kes apakah berat badan secara berangka sama dengan modulus graviti?
39. Apakah itu tanpa berat? Apakah beban berlebihan?
40. Bagaimana untuk mengira berat badan semasa pergerakannya dipercepatkan? Adakah berat badan berubah jika ia bergerak di sepanjang satah mengufuk tetap dengan pecutan?
41. Bagaimanakah berat badan berubah apabila ia bergerak di sepanjang bahagian cembung dan cekung bulatan?
42. Apakah algoritma untuk menyelesaikan masalah apabila jasad bergerak di bawah tindakan beberapa daya?
43. Apakah daya yang dipanggil Pasukan Archimedes atau daya apung? Pada parameter apakah daya ini bergantung?
44. Apakah formula yang boleh digunakan untuk mengira daya Archimedes?
45. Dalam keadaan apakah jasad dalam cecair terapung, tenggelam, terapung?
46. ​​​​Bagaimanakah kedalaman rendaman dalam cecair jasad terapung bergantung kepada ketumpatannya?
47. Mengapakah belon diisi dengan hidrogen, helium atau udara panas?
48. Terangkan pengaruh putaran Bumi mengelilingi paksinya terhadap nilai pecutan jatuh bebas.
49. Bagaimanakah nilai graviti berubah apabila: a) penyingkiran jasad dari permukaan Bumi, B) apabila jasad bergerak di sepanjang meridian, selari

litar elektrik?

3. Apakah maksud fizikal EMF? Takrifkan volt.

4. Sambungkan voltmeter untuk masa yang singkat kepada sumber tenaga elektrik, memerhatikan kekutuban. Bandingkan bacaannya dengan pengiraan berdasarkan keputusan eksperimen.

5. Apakah yang menentukan voltan pada terminal punca arus?

6. Dengan menggunakan hasil pengukuran, tentukan voltan pada litar luaran (jika kerja dilakukan dengan kaedah I), rintangan litar luaran (jika kerja dilakukan dengan kaedah II).

6 soalan dalam pengiraan bersarang

Tolong saya!

1. Dalam keadaan apakah daya geseran muncul?
2. Apakah yang menentukan modulus dan arah daya geseran statik?
3. Dalam had apakah daya geseran statik boleh berubah?
4. Apakah daya yang memberikan pecutan kepada kereta atau lokomotif?
5. Bolehkah daya geseran gelongsor meningkatkan kelajuan jasad?
6. Apakah perbezaan utama antara daya rintangan dalam cecair dan gas dan daya geseran antara dua jasad pepejal?
7. Berikan contoh kesan berfaedah dan memudaratkan daya geseran semua jenis

ARUS ARAHAN ialah arus elektrik yang berlaku apabila fluks aruhan magnet berubah dalam litar pengalir tertutup. Fenomena ini dipanggil aruhan elektromagnet. Adakah anda ingin tahu arah mana arus aruhan? Rosinductor ialah portal maklumat perdagangan di mana anda akan menemui maklumat tentang semasa.

Peraturan yang menentukan arah arus aruhan adalah seperti berikut: "Arus aruhan diarahkan supaya medan magnetnya menentang perubahan fluks magnet yang disebabkannya." Tangan kanan dipusingkan dengan tapak tangan ke arah garis daya magnet, manakala ibu jari dihalakan ke arah pergerakan konduktor, dan empat jari menunjukkan ke arah mana arus aruhan akan mengalir. Dengan menggerakkan konduktor, kita bergerak bersama-sama dengan konduktor semua elektron yang disertakan di dalamnya, dan apabila bergerak dalam medan magnet cas elektrik, daya akan bertindak ke atasnya mengikut peraturan tangan kiri.

Arah arus aruhan, serta magnitudnya, ditentukan oleh peraturan Lenz, yang menyatakan bahawa arah arus aruhan sentiasa melemahkan kesan faktor yang mengujakan arus. Apabila menukar aliran medan magnet melalui litar, arah arus aruhan akan menjadi seperti untuk mengimbangi perubahan ini. Apabila medan magnet yang mengujakan arus dalam litar dicipta dalam litar lain, arah arus aruhan bergantung kepada sifat perubahan: apabila arus luaran meningkat, arus aruhan mempunyai arah yang bertentangan, apabila ia berkurangan, ia adalah diarahkan ke arah yang sama dan cenderung untuk meningkatkan aliran.

Gegelung dengan arus aruhan mempunyai dua kutub (utara dan selatan), yang ditentukan bergantung pada arah arus: garis aruhan keluar dari kutub utara. Pendekatan magnet kepada gegelung menyebabkan kemunculan arus dengan arah yang menolak magnet. Apabila magnet dikeluarkan, arus dalam gegelung mempunyai arah yang memihak kepada tarikan magnet.

Arus aruhan berlaku dalam litar tertutup dalam medan magnet berselang-seli. Litar boleh sama ada pegun (diletakkan dalam fluks aruhan magnet yang berubah) atau bergerak (pergerakan litar menyebabkan perubahan dalam fluks magnet). Kejadian arus aruhan menyebabkan medan elektrik pusaran, yang teruja di bawah pengaruh medan magnet.

Anda boleh belajar cara mencipta arus aruhan jangka pendek daripada kursus fizik sekolah.

Terdapat beberapa cara untuk melakukan ini:

• - pergerakan magnet kekal atau elektromagnet berbanding dengan gegelung,
• - pergerakan teras berbanding dengan elektromagnet yang dimasukkan ke dalam gegelung,
• - penutupan dan pembukaan litar,
• - peraturan arus dalam litar.

Undang-undang asas elektrodinamik (hukum Faraday) menyatakan bahawa kekuatan arus induktif untuk mana-mana litar adalah sama dengan kadar perubahan fluks magnet yang melalui litar, diambil dengan tanda tolak. Kekuatan arus teraruh dipanggil daya gerak elektrik.

Kejadian dalam konduktor aruhan EMF

Jika anda meletakkannya di dalam konduktor dan menggerakkannya supaya semasa pergerakannya ia melintasi garisan medan daya, maka konduktor akan muncul, dipanggil emf aruhan.

EMF aruhan akan berlaku dalam konduktor walaupun konduktor itu sendiri kekal tidak bergerak, dan medan magnet bergerak, melintasi konduktor dengan garis dayanya.

Jika konduktor di mana EMF aruhan diaruh ditutup kepada mana-mana litar luaran, maka di bawah tindakan EMF ini, arus akan mengalir melalui litar, dipanggil arus aruhan.

Fenomena induksi EMF dalam konduktor apabila ia dilintasi oleh garis medan magnet dipanggil aruhan elektromagnet.

Aruhan elektromagnet ialah proses terbalik, iaitu, penukaran tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.

Fenomena aruhan elektromagnet telah menemui aplikasi terluas dalam. Peranti pelbagai mesin elektrik adalah berdasarkan penggunaannya.

Magnitud dan arah emf aruhan

Sekarang mari kita pertimbangkan apakah magnitud dan arah EMF teraruh dalam konduktor.

Magnitud EMF aruhan bergantung pada bilangan garis medan daya yang melintasi konduktor per unit masa, iaitu, pada kelajuan konduktor di medan.

Magnitud emf teraruh bergantung secara langsung pada kelajuan konduktor dalam medan magnet.

Magnitud emf teraruh juga bergantung pada panjang bahagian konduktor yang bersilang oleh garis medan. Sebahagian besar konduktor dilintasi oleh garis medan, lebih besar EMF teraruh dalam konduktor. Dan, akhirnya, semakin kuat medan magnet, iaitu, semakin besar induksinya, semakin besar EMF berlaku dalam konduktor yang melintasi medan ini.

Jadi, magnitud EMF aruhan yang berlaku dalam konduktor apabila ia bergerak dalam medan magnet adalah berkadar terus dengan aruhan medan magnet, panjang konduktor dan kelajuan pergerakannya.

Kebergantungan ini dinyatakan dengan formula E = Blv,

di mana E ialah emf aruhan; B - aruhan magnetik; I - panjang konduktor; v - kelajuan konduktor.

Ia mesti diingati dengan kukuh dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet, EMF aruhan berlaku hanya jika konduktor ini dilintasi oleh garis medan magnet. Jika konduktor bergerak di sepanjang garisan medan daya, iaitu, tidak menyeberang, tetapi, seolah-olah, meluncur di sepanjang mereka, maka tiada EMF diinduksi di dalamnya. Oleh itu, formula di atas hanya sah apabila konduktor bergerak berserenjang dengan garis medan magnet.

Arah emf teraruh (serta arus dalam konduktor) bergantung pada arah mana konduktor itu bergerak. Untuk menentukan arah emf teraruh, terdapat peraturan tangan kanan.

Jika anda memegang tapak tangan kanan anda supaya garis medan magnet memasukinya, dan ibu jari yang dibengkokkan menunjukkan arah pergerakan konduktor, maka empat jari yang dilanjutkan menunjukkan arah EMF teraruh dan arah arus dalam konduktor.

Peraturan tangan kanan

EMF aruhan dalam gegelung

Kami telah mengatakan bahawa untuk mencipta induksi EMF dalam konduktor, adalah perlu untuk menggerakkan sama ada konduktor itu sendiri atau medan magnet dalam medan magnet. Dalam kedua-dua kes, konduktor mesti dilintasi oleh garis medan magnet, jika tidak, EMF tidak akan teraruh. EMF teraruh, dan seterusnya arus teraruh, boleh diperolehi bukan sahaja dalam konduktor lurus, tetapi juga dalam konduktor yang dililitkan ke dalam gegelung.

Apabila bergerak di dalam magnet kekal, EMF teraruh di dalamnya disebabkan oleh fakta bahawa fluks magnet magnet melintasi lilitan gegelung, iaitu, dengan cara yang sama seperti semasa konduktor rectilinear bergerak dalam medan sebuah magnet.

Jika magnet diturunkan ke dalam gegelung perlahan-lahan, maka emf yang timbul di dalamnya akan menjadi sangat kecil sehingga anak panah peranti mungkin tidak menyimpang. Jika, sebaliknya, magnet dengan cepat dimasukkan ke dalam gegelung, maka pesongan anak panah akan menjadi besar. Ini bermakna bahawa magnitud EMF teraruh, dan oleh itu kekuatan semasa dalam gegelung, bergantung pada kelajuan magnet, iaitu, pada seberapa cepat garis medan melintasi lilitan gegelung. Jika kita kini secara bergilir-gilir memperkenalkan ke dalam gegelung pada kelajuan yang sama, pertama magnet yang kuat, dan kemudian yang lemah, maka kita dapat melihat bahawa dengan magnet yang kuat, anak panah peranti akan menyimpang dengan sudut yang lebih besar. Bermaksud, magnitud emf teraruh, dan dengan itu kekuatan arus dalam gegelung, bergantung pada magnitud fluks magnet magnet.

Dan, akhirnya, jika magnet yang sama diperkenalkan pada kelajuan yang sama, pertama ke dalam gegelung dengan bilangan lilitan yang banyak, dan kemudian dengan nombor yang lebih kecil, maka dalam kes pertama anak panah peranti akan menyimpang dengan sudut yang lebih besar. daripada yang kedua. Ini bermakna bahawa magnitud EMF teraruh, dan oleh itu kekuatan semasa dalam gegelung, bergantung pada bilangan lilitannya. Keputusan yang sama boleh diperolehi jika elektromagnet digunakan dan bukannya magnet kekal.

Arah EMF aruhan dalam gegelung bergantung kepada arah pergerakan magnet. Bagaimana untuk menentukan arah EMF induksi, kata undang-undang yang ditubuhkan oleh E. X. Lenz.

Hukum Lenz untuk aruhan elektromagnet

Sebarang perubahan dalam fluks magnet di dalam gegelung disertai dengan penampilan EMF aruhan di dalamnya, dan lebih cepat fluks magnet yang menembusi gegelung berubah, lebih besar EMF teraruh di dalamnya.

Jika gegelung di mana EMF aruhan dicipta ditutup kepada litar luaran, maka arus aruhan mengalir melalui lilitannya, mewujudkan medan magnet di sekeliling konduktor, yang menyebabkan gegelung bertukar menjadi solenoid. Ternyata sedemikian rupa sehingga medan magnet luaran yang berubah menyebabkan arus aruhan dalam gegelung, yang seterusnya, mencipta medan magnetnya sendiri di sekeliling gegelung - medan semasa.

Mengkaji fenomena ini, E. X. Lenz menubuhkan undang-undang yang menentukan arah arus aruhan dalam gegelung, dan, akibatnya, arah EMF aruhan. Emf aruhan yang berlaku dalam gegelung apabila fluks magnet berubah di dalamnya mencipta arus dalam gegelung dalam arah sedemikian sehingga fluks magnet gegelung yang dicipta oleh arus ini menghalang perubahan dalam fluks magnet luar.

Undang-undang Lenz adalah sah untuk semua kes aruhan semasa dalam konduktor, tanpa mengira bentuk konduktor dan bagaimana perubahan dalam medan magnet luar dicapai.

Apabila magnet kekal bergerak relatif kepada gegelung dawai yang dipasang pada terminal galvanometer, atau apabila gegelung bergerak relatif kepada magnet, arus aruhan berlaku.

Arus aruhan dalam konduktor besar

Fluks magnet yang berubah-ubah mampu mendorong EMF bukan sahaja dalam lilitan gegelung, tetapi juga dalam konduktor logam besar. Menembusi ketebalan konduktor besar, fluks magnet mendorong EMF di dalamnya, yang menghasilkan arus aruhan. Yang dipanggil ini merambat di sepanjang konduktor besar dan litar pintas di dalamnya.

Teras transformer, litar magnet pelbagai mesin dan radas elektrik hanyalah konduktor besar yang dipanaskan oleh arus aruhan yang timbul di dalamnya. Fenomena ini tidak diingini, oleh itu, untuk mengurangkan magnitud arus aruhan, bahagian mesin elektrik dan teras pengubah dibuat tidak besar-besaran, tetapi terdiri daripada kepingan nipis yang diasingkan antara satu sama lain dengan kertas atau lapisan varnis penebat. Disebabkan ini, laluan perambatan arus pusar di sepanjang jisim konduktor disekat.

Tetapi kadangkala dalam amalan arus pusar juga digunakan sebagai arus berguna. Penggunaan arus ini adalah berdasarkan, sebagai contoh, pada operasi peredam magnet yang dipanggil bahagian yang bergerak alat pengukur elektrik.

Topik 11. FENOMENA ARUHAN ELEKTROMAGNETIK.

11.1. Eksperimen Faraday. arus aruhan. Peraturan Lenz. 11.2. Nilai aruhan emf.

11.3. Sifat induksi EMF.

11.4. Peredaran vektor keamatan medan elektrik pusaran.

11.5. Betatron.

11.6. Toki Fuko.

11.7. Kesan kulit.

11.1. Eksperimen Faraday. arus aruhan. Peraturan Lenz.

Dengan dari saat penemuan sambungan antara medan magnet dan arus (yang merupakan pengesahan simetri undang-undang alam), banyak percubaan telah dibuat untuk mendapatkan arus menggunakan medan magnet. Masalah itu diselesaikan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. (Joseph Henry dari Amerika juga menemui, tetapi tidak mempunyai masa untuk menerbitkan keputusannya. Ampère juga mendakwa penemuan itu, tetapi tidak dapat membentangkan keputusannya).

FARADEUS Michael (1791 - 1867) - ahli fizik Inggeris yang terkenal. Penyelidikan dalam bidang elektrik, kemagnetan, magnetooptik, elektrokimia. Mencipta model makmal motor elektrik. Dia menemui arus tambahan semasa penutupan dan pembukaan litar dan menetapkan arahnya. Beliau menemui undang-undang elektrolisis, merupakan orang pertama yang memperkenalkan konsep medan dan kemiringan, dan pada tahun 1845 menggunakan istilah "medan magnet".

Antara lain, M. Faraday menemui fenomena dia dan paramagnetisme. Dia mendapati bahawa semua bahan dalam medan magnet berkelakuan berbeza: mereka berorientasikan sepanjang medan (wap dan feromagnet) atau merentasi

medan adalah diamagnet.

Eksperimen Faraday terkenal dari kursus fizik sekolah: gegelung dan magnet kekal (Rajah 11.1)

nasi. 11.1 Rajah. 11.2

Jika anda membawa magnet ke gegelung atau sebaliknya, maka arus elektrik akan muncul dalam gegelung. Begitu juga dengan dua gegelung berjarak rapat: jika sumber AC disambungkan ke salah satu gegelung, maka arus ulang alik juga akan muncul dalam gegelung yang lain.

(Gamb.11.2), tetapi kesan ini paling baik ditunjukkan jika dua gegelung disambungkan dengan teras (Gamb.11.3).

Menurut definisi Faraday, perkara biasa untuk eksperimen ini ialah: jika aliran

vektor aruhan menembusi litar tertutup, menjalankan perubahan, maka arus elektrik muncul dalam litar.

Fenomena ini dipanggil fenomena induksi elektromagnet, dan arus - induksi . Pada masa yang sama, fenomena itu sepenuhnya bebas daripada kaedah menukar fluks vektor aruhan magnetik.

Jadi, ternyata cas bergerak (arus) mencipta medan magnet, dan medan magnet yang bergerak mencipta medan elektrik (vorteks) dan, sebenarnya, arus aruhan.

Bagi setiap kes tertentu, Faraday menunjukkan arah arus aruhan. Pada tahun 1833, Lenz menubuhkan seorang jeneral peraturan untuk mencari arah arus:

arus aruhan sentiasa diarahkan supaya medan magnet arus ini menghalang perubahan fluks magnet yang menyebabkan arus aruhan. Pernyataan ini dipanggil peraturan Lenz.

Mengisi seluruh ruang dengan magnet homogen membawa, perkara lain adalah sama, kepada peningkatan aruhan dengan faktor µ. Fakta ini mengesahkan bahawa

arus aruhan adalah disebabkan oleh perubahan dalam fluks vektor aruhan magnet B, dan bukan fluks vektor keamatan H.

11.2. Nilai aruhan emf.

Untuk mencipta arus dalam litar, daya gerak elektrik diperlukan. Oleh itu, fenomena aruhan elektromagnet menunjukkan bahawa apabila fluks magnet berubah dalam litar, daya gerak elektrik aruhan E i timbul. kami

tugasan , menggunakan undang-undang pemuliharaan tenaga, cari nilai E i dan ketahuinya

Pertimbangkan pergerakan bahagian bergerak 1 - 2 litar dengan arus dalam medan magnet

B (Rajah 11.4).

Biarkan medan magnet B tiada pada mulanya. Bateri dengan EMF sama dengan E 0 mencipta

semasa I 0 . Untuk masa dt , bateri berfungsi

dA = E I0 dt(11.2.1)

- kerja ini akan ditukar kepada haba, yang boleh didapati mengikut undang-undang Joule-Lenz:

Q = dA = E 0 I0 dt = I0 2 Rdt,

di sini I 0 \u003d E R 0, R ialah impedans keseluruhan litar.

Mari kita letakkan litar dalam medan magnet seragam dengan aruhan B. Garis B || n dan disambungkan dengan arah arus oleh peraturan gimlet. StreamF yang dipautkan kepada litar adalah positif.r

Setiap elemen kontur mengalami daya mekanikal d F . Bahagian boleh alih bingkai akan mengalami daya F 0 . Di bawah tindakan kuasa ini, seksyen 1 - 2

akan bergerak pada kelajuan υ = dx dt . Ini juga akan mengubah fluks magnet.

induksi.

Kemudian, akibat aruhan elektromagnet, arus dalam litar akan berubah dan menjadi

terhasil). Daya ini akan melakukan kerja dA dalam masa dt: dA = Fdx = IdФ.

Seperti dalam kes apabila semua elemen bingkai ditetapkan, sumber kerja ialah E 0 .

Dengan litar tetap, kerja ini dikurangkan hanya kepada pembebasan haba. Dalam kes kami, haba juga akan dilepaskan, tetapi dalam jumlah yang berbeza, kerana arus telah berubah. Di samping itu, kerja mekanikal dilakukan. Jumlah kerja yang dilakukan dalam masa dt ialah:

E 0 Idt \u003d I2 R dt + I dФ

Darabkan sisi kiri dan kanan ungkapan ini dengan

Dapatkan

Kami mempunyai hak untuk mempertimbangkan ungkapan yang terhasil sebagai hukum Ohm untuk litar di mana, sebagai tambahan kepada sumber E 0, E i bertindak, yang sama dengan:

Emf aruhan litar (E i )	sama dengan kadar perubahan fluks magnet

aruhan menembusi litar ini.

Ungkapan ini untuk EMF aruhan litar adalah universal sepenuhnya, bebas daripada kaedah menukar fluks aruhan magnet dan dipanggil

hukum Faraday.

Tanda tangan (-) - ungkapan matematik Peraturan Lenz tentang arah arus aruhan: arus aruhan sentiasa diarahkan supaya medannya

mengatasi perubahan dalam medan magnet awal.

Arah arus aruhan dan arah d dt Ф adalah berkaitan peraturan gimlet(Gamb. 11.5).

Dimensi EMF aruhan: [ E i ] =[ Ф ] = B c = B .t c

Jika litar terdiri daripada beberapa pusingan, maka anda perlu menggunakan konsep tersebut

kaitan fluks (jumlah fluks magnet):

Ψ = Ф N,

di mana N ialah bilangan lilitan. Jadi kalau

Ei = –∑						∑Ф i
i=1
∑ Ф = Ψ
Ei = −

11.3. Sifat induksi EMF.

Jom jawab soalan, apakah punca pergerakan cas, punca arus aruhan? Pertimbangkan Rajah 11.6.

1) Jika anda menggerakkan konduktor dalam medan magnet seragam B, maka di bawah tindakan daya Lorentz, elektron akan menyimpang ke bawah, dan caj positif ke atas - perbezaan potensi timbul. Ini akan menjadi E i -side force , di bawah tindakan itu

yang mana arus mengalir. Seperti yang kita tahu, untuk caj positif

F l \u003d q +; untuk elektron F l \u003d -e -.

2) Jika konduktor pegun, dan medan magnet berubah, apakah daya yang merangsang arus aruhan dalam kes ini? Mari kita ambil pengubah biasa (Gamb. 11.7).

Sebaik sahaja kami menutup litar belitan primer, arus segera muncul dalam belitan sekunder. Tetapi selepas semua, daya Lorentz tidak ada kena mengena dengannya, kerana ia bertindak pada caj bergerak, dan mereka berada dalam keadaan rehat pada mulanya (mereka berada dalam gerakan terma - huru-hara, tetapi di sini gerakan terarah diperlukan).

Jawapannya diberikan oleh J. Maxwell pada tahun 1860: sebarang medan magnet berselang-seli mengujakan medan elektrik (E ") di ruang sekeliling. Ia adalah punca arus aruhan dalam konduktor. Iaitu, E" berlaku hanya dengan kehadiran medan magnet berselang-seli (pengubah tidak berfungsi pada arus terus).

Intipati fenomena induksi elektromagnet tidak sama sekali dalam rupa arus aruhan (arus muncul apabila terdapat cas dan litar ditutup), dan dalam rupa medan elektrik pusaran (bukan sahaja dalam konduktor, tetapi juga dalam ruang sekeliling, dalam vakum).

Medan ini mempunyai struktur yang sama sekali berbeza daripada medan yang dicipta oleh caj. Oleh kerana ia tidak dicipta oleh cas, garisan daya tidak boleh bermula dan berakhir pada cas, seperti yang kita lakukan dalam elektrostatik. Medan ini adalah pusaran, garisan dayanya ditutup.

Oleh kerana medan ini menggerakkan caj, oleh itu, ia mempunyai daya. Mari kita perkenalkan

vektor kekuatan medan elektrik pusaran E ". Daya yang medan ini bertindak ke atas cas

F "= q E ".

Tetapi apabila cas bergerak dalam medan magnet, ia tertakluk kepada daya Lorentz

F" = q.
Daya-daya ini mestilah sama kerana undang-undang pemuliharaan tenaga:
q E " = − q , oleh itu,
E" = − [ vr , B] .
di sini v r ialah kelajuan cas q relatif kepada B . Tetapi	untuk fenomena tersebut
aruhan elektromagnet, kadar perubahan medan magnet B adalah penting. sebab tu
boleh ditulis:
E" = - ,