กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวดภายใต้เงื่อนไขใด การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การทดลองของ H. Oersted และ A. Ampère (ดู § 1) แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็ก เป็นไปได้ไหมที่จะทำสิ่งที่ตรงกันข้าม นั่นคือ ใช้สนามแม่เหล็กเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้า? หลังจากการทดลองมากกว่า 16,000 ครั้ง Michael Faraday นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษได้รับกระแสไฟฟ้าเมื่อวันที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2374 โดยใช้สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร ฟาราเดย์ทำการทดลองอะไรและอะไรคือความสำคัญของการค้นพบของเขา

ทำซ้ำการทดลองของฟาราเดย์

เราปิดขดลวดเข้ากับกัลวาโนมิเตอร์และเราจะใส่แม่เหล็กถาวรเข้าไปในขดลวด ระหว่างการเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก เข็มกัลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบน ซึ่งหมายความว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวด (รูปที่ 8.1, a)

ยิ่งคุณเคลื่อนแม่เหล็กเร็วเท่าไหร่ กระแสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กหยุดลง กระแสก็จะหยุดลงด้วย - ลูกศรจะกลับสู่ศูนย์ (รูปที่ 8.1, b) เมื่อดึงแม่เหล็กออกจากขดลวด เราจะเห็นว่าเข็มกัลวาโนมิเตอร์เบี่ยงเบนไปในทิศทางอื่น (รูปที่ 8.1, c) และหลังจากที่แม่เหล็กหยุดเคลื่อนที่ แม่เหล็กจะกลับไปเป็นศูนย์อีกครั้ง

หากเราปล่อยให้แม่เหล็กอยู่กับที่และขยับขดลวด (หรือเข้าใกล้แม่เหล็ก หรือออกห่างจากแม่เหล็ก หรือหมุนเข้าใกล้ขั้วของแม่เหล็ก) เราจะสังเกตการเบี่ยงเบนของเข็มกัลวาโนมิเตอร์อีกครั้ง

ทีนี้ลองมาสองขด - A และ B - แล้วใส่ไว้ในแกนเดียว (รูปที่ 8.2) เราเชื่อมต่อขดลวด B ผ่านรีโอสแตทกับแหล่งกระแส และเราปิดขดลวด A กับกัลวาโนมิเตอร์ หากคุณเลื่อนแถบเลื่อนของรีโอสแตต กระแสไฟฟ้าจะไหลในขดลวด A กระแสจะเกิดขึ้นทั้งที่เพิ่มขึ้นและลดลงของความแรงของกระแสในขดลวด B แต่ทิศทาง

ข้าว. 8.2. หากคุณเปิดหรือปิดวงจรของขดลวด B หรือเปลี่ยนกระแสในนั้น กระแสจะปรากฏในขดลวด A

ข้าว. 8.1. การเกิดขึ้นของกระแสในขดลวดได้รับการแก้ไขโดยกัลวาโนมิเตอร์: a - ถ้าใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวด เข็มกัลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบนไปทางขวา b - ถ้าแม่เหล็กอยู่กับที่ จะไม่มีกระแสเกิดขึ้นและลูกศรไม่เบี่ยงเบน c - ถ้าแม่เหล็กถูกดึงออกจากขดลวด เข็มกัลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบนไปทางซ้าย

กระแสจะแตกต่างกัน: เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นเข็มแกลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบนไปในทิศทางเดียวและลดลงในอีกด้านหนึ่ง กระแสในขดลวด A จะเกิดขึ้นในขณะที่ปิดและในขณะที่เปิดวงจรของขดลวด B

จะมีกระแสในขดลวด A หรือไม่ (ดูรูปที่ 8.2) ถ้าถูกเคลื่อนโดยสัมพันธ์กับขดลวด B?

การทดลองทั้งหมดที่พิจารณาเป็นเวอร์ชันที่ทันสมัยของการทดลองที่ Michael Faraday ดำเนินการเป็นเวลา 10 ปี และต้องขอบคุณที่เขาได้ข้อสรุป: ในวงจรตัวนำแบบปิด

กระแสไฟฟ้า ถ้าจำนวนเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุผ่านพื้นผิวที่จำกัดโดยการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง

ข้าว. 8.3. การเกิดขึ้นของกระแสเหนี่ยวนำเมื่อจำนวนเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุผ่านวงจรเปลี่ยนไป: a - วงจรถูกนำเข้ามาใกล้กับแม่เหล็กมากขึ้น b - ทำให้สนามแม่เหล็กที่วงจรอยู่อ่อนลง

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกรณีนี้เรียกว่ากระแสเหนี่ยวนำ (เหนี่ยวนำ) (รูปที่ 8.3)

กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในกรอบปิดหรือไม่ หากเฟรมถูกแปล (โดยไม่หมุน) ระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้า (รูปที่ 8.4)

ค้นหาสาเหตุของกระแสเหนี่ยวนำ

คุณได้เรียนรู้เมื่อกระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในวงจรตัวนำแบบปิด และสาเหตุของการเกิดขึ้นคืออะไร? ลองพิจารณาสองกรณี

1. วงจรตัวนำเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 8.3, a) ในกรณีนี้ อนุภาคที่มีประจุอิสระภายในตัวนำจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แน่นอน สนามแม่เหล็กทำหน้าที่เคลื่อนอนุภาคที่มีประจุด้วยแรงบางอย่าง และภายใต้การกระทำของแรงนี้ อนุภาคจะเริ่มเคลื่อนที่ไปตามตัวนำในทิศทางที่กำหนด - กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในตัวนำ

2. วงจรตัวนำคงที่อยู่ในสนามแม่เหล็กสำรอง (รูปที่ 8.3, b) ในกรณีนี้ แรงที่กระทำจากสนามแม่เหล็กไม่สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายของอนุภาคที่มีประจุภายในตัวนำได้ เหตุใดกระแสเหนี่ยวนำจึงปรากฏในวงจร ความจริงก็คือสนามแม่เหล็กสำรองมักจะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนในพื้นที่โดยรอบ (เส้นแรงของสนามดังกล่าวถูกปิด) ดังนั้น ไม่ใช่สนามแม่เหล็ก แต่เป็นสนามไฟฟ้าที่ทำหน้าที่บนอนุภาคที่มีประจุอิสระในตัวนำ ทำให้พวกมันมีการเคลื่อนที่โดยตรง จึงสร้างกระแสเหนี่ยวนำขึ้น

กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

ในการกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำเราใช้ขดลวดปิด หากคุณเปลี่ยนสนามแม่เหล็กที่ทะลุทะลวงขดลวด (เช่น โดยการเลื่อนแม่เหล็กให้ใกล้ขึ้นหรือห่างออกไป) กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในขดลวดและตัวมันเองจะกลายเป็นแม่เหล็ก การทดลองแสดง: 1) ถ้านำแม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวดมากขึ้น ขดลวดจะถูกผลักออกจากแม่เหล็ก 2) ถ้าแม่เหล็กถูกดึงออกจากขดลวด ขดลวดจะถูกดึงดูดเข้าหาแม่เหล็ก

มันหมายถึง:

ข้าว. 8.5 ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดปิด: a - แม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวดมากขึ้น b - แม่เหล็กถูกลบออกจากขดลวด

ข้าว. 8.6. หากคุณหมุนกรอบในสนามแม่เหล็ก กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในกรอบ

1) ถ้าจำนวนเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุผ่านขดลวดเพิ่มขึ้น (สนามแม่เหล็กภายในขดลวดเพิ่มขึ้น) กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในขดลวดในทิศทางที่ขดลวดจะหันเข้าหาแม่เหล็กที่มีขั้วเดียวกัน (รูปที่ . 8.5, ก).

2) หากจำนวนเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุผ่านขดลวดลดลง กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในขดลวดในทิศทางที่ขดลวดจะหันเข้าหาแม่เหล็กด้วยขั้วตรงข้าม (รูปที่ 8.5, b)

รู้ขั้วของขดลวดและใช้มือขวา (ดู§ 3) เป็นไปได้ที่จะกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ ทำเช่นเดียวกันในกรณีที่ใส่ขดลวดสองอันบนแกนร่วม (ดูวรรค 5 ของ§ 8)

ทำความรู้จักแหล่งพลังงานไฟฟ้าอุตสาหกรรม

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบบเครื่องกลไฟฟ้า โดยที่ไม่สามารถจินตนาการถึงอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าสมัยใหม่ได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

ให้เราค้นหาหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเครื่องกลไฟฟ้า ลองใช้เฟรมที่ประกอบด้วยลวดหลายรอบแล้วหมุนในสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 8.6) เมื่อกรอบหมุน จำนวนเส้นแม่เหล็กที่ทะลุผ่านได้จะเพิ่มขึ้นหรือลดลง เป็นผลให้กระแสปรากฏในเฟรมซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงการเรืองแสงของหลอดไฟ

เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าอุตสาหกรรมถูกจัดเรียงในลักษณะเดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้า แต่ตามหลักการทำงาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบ "กลับด้าน" เช่นเดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์ (รูปที่ 8.7) สเตเตอร์คงที่ขนาดใหญ่ (1) เป็นทรงกระบอกกลวงที่พื้นผิวด้านในมีความหนา

ลวดทองแดงหุ้มฉนวน - ขดลวดสเตเตอร์ (2) โรเตอร์ (3) หมุนภายในสเตเตอร์ เช่นเดียวกับโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นทรงกระบอกขนาดใหญ่ในร่องซึ่งใส่ขดลวดของโรเตอร์ (4) ขดลวดนี้ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ DC กระแสไหลผ่านขดลวดของโรเตอร์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่แทรกซึมเข้าไปในขดลวดของสเตเตอร์

ภายใต้การกระทำของไอน้ำ (ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์) หรือน้ำที่ตกลงมาจากที่สูง (ที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำ) โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเริ่มหมุนอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้จำนวนของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ทะลุผ่านการหมุนของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวเปลี่ยนไปและกระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในขดลวด หลังจากการเปลี่ยนแปลงหลายครั้งกระแสนี้จะถูกส่งไปยังผู้บริโภคพลังงานไฟฟ้า

เรียนรู้ที่จะแก้ปัญหางาน ขดลวดและวงแหวนอะลูมิเนียมวางอยู่บนแกนร่วม (รูปที่ 1) กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงแหวนเมื่อปิดกุญแจ แหวนจะทำงานอย่างไรเมื่อปิดกุญแจ? สักระยะหลังจากปิดกุญแจ? เมื่อเปิดกุญแจ?

การวิเคราะห์ปัญหาทางกายภาพ การแก้ปัญหา

1) กระแสในขดลวดพุ่งขึ้นตามผนังด้านหน้า (จาก "+" ถึง "-") ใช้มือขวากำหนดขั้วของขดลวด (ทิศทางของเส้นแม่เหล็กภายในขดลวด): ใกล้กับวงแหวนจะเป็นขั้วใต้ของขดลวด (รูปที่ 2)

2) ในขณะที่ปิดกุญแจ กระแสในขดลวดจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นสนามแม่เหล็กภายในวงแหวนจึงเพิ่มขึ้น

3) กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในวงแหวนในทิศทางที่วงแหวนจะหันไปหาขดลวดที่มีขั้วเดียวกัน (ทิศใต้) และผลักออกจากมัน

4) ใช้มือขวากำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงแหวน (จะอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของกระแสในขดลวด)

เกือบจะทันทีที่ปิดสวิตช์ กระแสในขดลวดจะคงที่ สนามแม่เหล็กภายในวงแหวนจะไม่เปลี่ยนแปลง และจะไม่มีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงแหวน แหวนทำจากวัสดุที่อ่อนแรงแม่เหล็ก ดังนั้นจึงแทบจะไม่มีปฏิกิริยากับขดลวด

ในขณะที่เปิดกุญแจ กระแสในขดลวดจะลดลงอย่างรวดเร็ว สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยขดลวดจะอ่อนลง กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในวงแหวนในทิศทางที่วงแหวนจะหันไปหาขดลวดที่มีขั้วตรงข้ามและจะถูกดึงดูดในช่วงเวลาสั้นๆ (รูปที่ 3)

วิธีกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ (อัลกอริทึม)

1. กำหนดทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กภายนอก (B)

2. เราพบว่าสนามแม่เหล็กภายนอกมีความเข้มแข็งหรือลดลง (จำนวนเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ทะลุผ่านวงจรเพิ่มขึ้นหรือลดลง)

3. กำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสเหนี่ยวนำ (B)

4. กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

สรุป

ในวงจรตัวนำแบบปิด เมื่อจำนวนของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุผ่านวงจรเปลี่ยนไป กระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้น กระแสดังกล่าวเรียกว่าการเหนี่ยวนำ และปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในปัจจุบันเรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

สาเหตุหนึ่งของการเกิดกระแสเหนี่ยวนำคือสนามแม่เหล็กกระแสสลับจะมาพร้อมกับลักษณะของสนามไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบเสมอ สนามไฟฟ้าทำหน้าที่กับอนุภาคที่มีประจุอิสระในตัวนำและพวกมันเริ่มเคลื่อนไปในทิศทาง - กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้น

คำถามทดสอบ

1. อธิบายการทดลองของ M. Faraday 2. ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร? 3. กระแสใดเรียกว่าการเหนี่ยวนำ? 4. สาเหตุของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำคืออะไร? 5. การทำงานของอุปกรณ์ใดขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า? การเปลี่ยนแปลงพลังงานอะไรเกิดขึ้นในพวกมัน? 6. อธิบายอุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า

แบบฝึกหัดที่ 8

1. ขดลวดคงที่ 2 ชุดถูกจัดเรียงดังรูป 1. มิลลิแอมป์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขดลวดตัวใดตัวหนึ่งจะลงทะเบียนว่ามีกระแสไฟฟ้าอยู่หรือไม่ สิ่งนี้เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขใด

2. ในรูป 2 แสดงอุปกรณ์ที่เรียกว่า "วงแหวน Lenz" อุปกรณ์ประกอบด้วยวงแหวนอะลูมิเนียมสองวง (แบบตันและแบบตัด)

ติดตั้งบนคานอลูมิเนียมที่สามารถหมุนรอบแกนแนวตั้งได้อย่างง่ายดาย

1) วงแหวนทึบของอุปกรณ์จะทำงานอย่างไรหาก: ก) นำแม่เหล็กเข้ามาใกล้ b) ถอดแม่เหล็กออกหรือไม่ c) นำแม่เหล็กเข้ามาใกล้ด้วยขั้วใต้?

2) สำหรับแต่ละกรณี a-c ในจุดที่ 1 ให้กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงแหวนทึบและทิศทางของการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้

3) จะเกิดอะไรขึ้นหากนำแม่เหล็กเข้าใกล้วงแหวนอะลูมิเนียมที่ถูกตัด

3. ใส่ขดลวดสองอันบนแกนเดียว (รูปที่ 3) กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในขดลวด A ถ้า: 1) ปิดวงจร; 2) เปิดวงจร 3) เลื่อนแถบเลื่อนรีโอสแตทไปทางซ้าย 4) เลื่อนแถบเลื่อนรีโอสแตทไปทางขวา

4. สร้างปัญหาที่ตรงกันข้ามกับปัญหาที่พิจารณาในวรรค 5 ของ§ 8 แก้ปัญหาที่กำหนดขึ้น

แล็บ #2

ธีม. การสังเกตปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

วัตถุประสงค์: เพื่อตรวจสอบเงื่อนไขการเกิดกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดปิด ค้นหาปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับความแรงและทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

อุปกรณ์: มิลลิแอมป์มิเตอร์, แม่เหล็กเกือกม้าสองแถบหรือสองแถบ, ขดลวดบนเฟรม, เครื่องหมาย

คำแนะนำในการทำงาน

การเตรียมการสำหรับการทดลอง

1. ก่อนทำงานอย่าลืม:

1) ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับวงจรไฟฟ้า

2) กฎที่ต้องปฏิบัติตามเมื่อวัดความแรงของกระแสด้วยแอมมิเตอร์

3) ความแรงของกระแสเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กอย่างไร

4) อะไรกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

2. เสร็จสิ้นภารกิจ บนมะเดื่อ 1-4 แสดงแถบแม่เหล็ก ขดลวดติดอยู่กับมิลลิแอมป์มิเตอร์ และแสดงทิศทางความเร็วของแม่เหล็ก ถ่ายโอนภาพวาดไปยังสมุดบันทึกของคุณและสำหรับแต่ละกรณี: 1) ระบุขั้วแม่เหล็กของขดลวด 2) กำหนดและแสดงทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในขดลวด

3. ประกอบวงจรไฟฟ้าโดยต่อสายไฟของขดลวดเข้ากับขั้วของมิลลิแอมป์มิเตอร์

4. ทำเครื่องหมายที่ปลายด้านหนึ่งของขดลวดด้วยเครื่องหมาย

ปฏิบัติตามคำแนะนำด้านความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด (ดูฟลายลีฟ) การทดลองที่ 1

การค้นหาเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นของกระแสเหนี่ยวนำในตัวนำแบบปิดและปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

ถือขดลวดและแม่เหล็กไว้ในมือ ทำการทดลองตามรายการในตารางตามลำดับ 1. กรอกข้อมูลลงในตาราง หนึ่ง.

บันทึก! ต้องใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวดและดึงออกจากด้านข้างของปลายขดลวดที่วางเครื่องหมายไว้เท่านั้น

ตารางที่ 1

	การกระทำ ด้วยแม่เหล็กและขดลวด	การทำงานของเข็มมิลลิมิเตอร์ (เบี่ยงซ้าย ขวา ไม่เบี่ยง)
	เราใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวดกับขั้วเหนือ
	ปล่อยให้แม่เหล็กอยู่กับที่
	การนำแม่เหล็กออกจากขดลวด
	เราใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวดด้วยขั้วใต้
	ปล่อยให้แม่เหล็กอยู่กับที่
	การนำแม่เหล็กออกจากขดลวด
	นำขดลวดเข้าใกล้ขั้วใต้ของแม่เหล็ก
	นำขดลวดเข้าใกล้ขั้วเหนือของแม่เหล็ก

การวิเคราะห์ผลการทดลอง1

ตารางวิเคราะห์ 1 และกำหนดข้อสรุปที่ระบุว่า:

1) กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวดปิดภายใต้เงื่อนไขใด

2) ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อทิศทางการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กเปลี่ยนไป

3) ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อขั้วของแม่เหล็กเปลี่ยนซึ่งถูกนำเข้ามาใกล้หรือไกลจากขดลวด

การทดลองที่ 2

การค้นหาปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับค่าของกระแสเหนี่ยวนำ ถือขดลวดและแม่เหล็กไว้ในมือ ทำการทดลองตามรายการในตารางตามลำดับ 2. แต่ละครั้ง ให้อ่านค่ามิลลิแอมป์มิเตอร์แล้วป้อนลงในตาราง 2.

ตารางที่ 2

	การกระทำ ด้วยแม่เหล็กและขดลวด	ปัจจุบัน I, ม
	ใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวดอย่างรวดเร็ว
	ค่อยๆ ใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวด
	เราใส่แม่เหล็กสองตัวลงในขดลวดอย่างรวดเร็วโดยพับด้วยขั้วเดียวกัน
	ค่อยๆ สอดแม่เหล็กสองขั้วที่มีขั้วเหมือนกันเข้าไปในขดลวด

วิเคราะห์ผลการทดลอง2

ตารางวิเคราะห์ 2 และกำหนดข้อสรุปที่ระบุว่า:

1) ความแรงของกระแสเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแม่เหล็กและขดลวดอย่างไร

2) ความแรงของกระแสเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับค่าของการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กภายนอก การเปลี่ยนแปลงซึ่งทำให้เกิดกระแสปรากฏในขดลวด

งานสร้างสรรค์

คิดทบทวนและเขียนแผนสำหรับการทดลองเพื่อศึกษาสภาวะการเกิดกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดปิดสำหรับกรณีที่มีขดลวดสองชุดวางอยู่บนแกนร่วม (ดูรูปที่ 5-7) ทดลองถ้าเป็นไปได้ กำหนดข้อสรุป สำหรับแต่ละขด ให้ระบุขั้วและทิศทางของกระแส

สรุปส่วนที่ 1 "สนามแม่เหล็ก"

1. ในการศึกษาหัวข้อที่ 1 คุณพบว่ามนุษย์คนแรกได้เรียนรู้เกี่ยวกับแม่เหล็กถาวรและเริ่มใช้มัน แม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในภายหลัง

2. คุณได้เรียนรู้ว่ามีสนามแม่เหล็กใกล้กับร่างกายที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ และตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า

สนามแม่เหล็ก

รูปแบบของสสารที่อยู่ใกล้กับวัตถุที่เป็นแม่เหล็ก ตัวนำที่มีวัตถุหรืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในปัจจุบันและเคลื่อนที่ และกระทำกับวัตถุที่เป็นแม่เหล็กอื่น ๆ ตัวนำที่มีวัตถุหรืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในปัจจุบันและเคลื่อนที่อยู่ในสนามนี้

3. คุณได้เรียนรู้ว่าสารทั้งหมดถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็ก แต่ด้วยวิธีที่ต่างกัน

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

4. คุณพบว่าแรงแอมแปร์กระทำกับตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็ก

เพาเวอร์แอมป์

การประยุกต์ใช้แรงแอมแปร์ในทางปฏิบัติ

5. คุณจำลองการทดลองของ M. Faraday และทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การทดลองของฟาราเดย์

การสร้างกระแสอุตสาหกรรม

เมื่อจำนวนเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทะลุขดลวดปิดเปลี่ยนไป กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในขดลวด

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า -

อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

งานสำหรับการทดสอบตัวเองสำหรับส่วนที่ I "สนามแม่เหล็ก"

ภารกิจที่ 1, 2, 5-7 มีคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียว

1. (1 คะแนน) ขั้วแม่เหล็กใต้ของเข็มทิศมักบ่งชี้ว่า:

ก) ไปยังขั้วโลกเหนือทางภูมิศาสตร์ของโลก

ข) ขั้วแม่เหล็กใต้ของโลก

c) ขั้วโลกใต้ทางภูมิศาสตร์ของโลก

ง) เส้นศูนย์สูตรของโลก

2. (1 คะแนน) สนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าอ่อนลง ถ้า:

ก) ใส่แกนเหล็กเข้าไปในขดลวด c) ลดความแรงของกระแส;

b) เพิ่มจำนวนรอบในการม้วน; d) เพิ่มกระแส

การทดลองโดย A. Ampere B การทดลองโดย V. Hilbert C การทดลองโดย H. Oersted D การทดลองโดย S. Coulomb E การทดลองโดย M. Faraday

3. (2 คะแนน) จับคู่ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์กับการทดลองที่นำไปสู่ข้อเท็จจริงนั้น

1 มีสนามแม่เหล็กรอบตัวนำที่มีกระแส

2 มีสนามแม่เหล็กรอบโลก

3 ตัวนำสองตัวที่มีปฏิสัมพันธ์ในปัจจุบัน

4 สนามแม่เหล็กแปรผันสร้างสนามไฟฟ้า

4. (2 คะแนน) เขียนข้อความที่ถูกต้องทั้งหมด

ก) ขั้วของแม่เหล็กคือพื้นที่บนพื้นผิวของแม่เหล็กซึ่งมีแรงแม่เหล็กมากที่สุด

b) เส้นเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอสามารถโค้งได้

c) หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กคือเทสลา

ง) โรเตอร์เป็นส่วนที่ยึดอยู่กับที่ของเครื่องยนต์

5. (2 คะแนน) ในกรณีใด (รูปที่ 1) ทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กของตัวนำโดยตรงที่มีกระแสระบุไว้ถูกต้อง?

ขวา?

7. (2 คะแนน) ตัวนำตรงยาว 0.6 ม. ตั้งอยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอด้วยการเหนี่ยวนำ 1.2 mT ที่มุม 30 °กับเส้นของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก กำหนดแรงแอมแปร์ที่กระทำต่อตัวนำหากกระแสในนั้นคือ 5 A

ก) 1.8 มิลลินิวตัน; ข) 2.5 มิลลินิวตัน; ค) 3.6 มิลลินิวตัน; ง) 10 มิลลินิวตัน

8. (2 คะแนน) ก่อนที่เมล็ดข้าวจะกระทบกับหินโม่ มันจะถูกส่งผ่านระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง ทำไมพวกเขาถึงทำมัน?

9. (3 คะแนน) มีการติดตั้งเข็มแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กของขดลวดด้วยกระแส (รูปที่ 3) กำหนดเสาของแหล่งกระแส

10. (3 คะแนน) กรอบหมุนในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร (รูปที่ 4) กำหนดเสาของแหล่งกระแสที่เชื่อมต่อกับเฟรม

11. (3 คะแนน) ตัวนำที่มีกระแสอยู่ในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กรูปเกือกม้า (รูปที่ 5) กำหนดขั้วของแม่เหล็ก

12. (3 คะแนน) เข็มแม่เหล็กจะเบี่ยงเบนจากทิศเหนือ-ใต้หรือไม่ ถ้าแท่งเหล็กถูกดึงเข้าไป? แถบทองแดง?

13. (4 คะแนน) กำหนดขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปที่ 6. แรงยกของแม่เหล็กไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากเลื่อนแถบเลื่อนของรีโอสแตทไปทางซ้าย

14. (4 คะแนน) กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงแหวนตัวนำแบบปิดในขณะที่ปิดกุญแจ (รูปที่ 7)

15. (4 คะแนน) เหล็กเส้นยาว 40 ซม. หนัก 50 กรัม วางตั้งฉากกับรางแนวนอน (รูปที่ 8) สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอที่มีการเหนี่ยวนำ 0.25 T ถูกกำกับไปตามราง กระแสไฟฟ้า 2 A ส่งผ่านแท่ง แท่งกดบนรางด้วยแรงอะไร

ตรวจสอบคำตอบของคุณกับคำตอบที่ให้ไว้ท้ายตำราเรียน ทำเครื่องหมายงานที่คุณทำถูกต้องและคำนวณคะแนนรวม จากนั้นหารจำนวนนี้ด้วยสาม ผลลัพธ์จะสอดคล้องกับระดับความสำเร็จทางการศึกษาของคุณ

คุณจะพบงานทดสอบการฝึกอบรมพร้อมการตรวจสอบคอมพิวเตอร์ในทรัพยากรการศึกษาทางอิเล็กทรอนิกส์ "Interactive Learning"

ตั้งแต่ดวงดาวไปจนถึงกบ "บิน" หรือเหตุใดจึงต้องใช้แม่เหล็กที่ทรงพลังยิ่งยวด

คนส่วนใหญ่เชื่อมโยงแม่เหล็กกับเข็มทิศ วิศวกรจะจดจำการใช้งานในมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า แต่การออกแบบทั้งหมดนี้เป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว นี่หมายความว่าการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์แม่เหล็กไม่จำเป็นอีกต่อไปหรือไม่?

อย่ารีบเร่งที่จะตอบ จำไว้ เช่น ฝึก "ไร้แรงเสียดทาน" รางสำหรับรถไฟดังกล่าวเป็นสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กสองอัน อันหนึ่งอยู่ในส่วนรองรับ และอันที่สองในตัวรถไฟ หันเข้าหากันโดยใช้ขั้วเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะผลักกัน เป็นผลให้รถไฟดูเหมือน "บิน" ข้ามถนน ข้อดีของโซลูชันทางเทคนิคดังกล่าวได้อธิบายไว้ในรายละเอียดใน "หน้าสารานุกรม" ของหนังสือเรียนสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 สำหรับการเคลื่อนที่ของรถไฟ "ไร้แรงเสียดทาน" ให้ใช้แม่เหล็กสำหรับงานหนัก และแม่เหล็กชนิดใดที่เรียกว่างานหนักและใช้ที่ไหนอีก?

เริ่มต้นด้วยการเปรียบเทียบการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวัตถุต่างๆ ตารางด้านล่างแสดงจำนวนครั้งที่การเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็กของวัตถุที่กำหนดแตกต่างจากการเหนี่ยวนำ B 3 ของสนามแม่เหล็กโลก สนามแม่เหล็กโลกค่อนข้างอ่อน อย่างไรก็ตาม อาจส่งผลต่อความแม่นยำของการทดลองหลายครั้ง และนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีป้องกัน (ลด) สนามแม่เหล็กในห้องที่มีอุปกรณ์พิเศษ - ห้องที่มีการป้องกันสนามแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในห้องดังกล่าวน้อยกว่าบนพื้นผิวโลกถึง 10 ล้านเท่า

ดังที่คุณเห็นจากตาราง มีการสร้างแม่เหล็กขึ้น การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กซึ่งมากกว่าการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กโลกถึง 200,000 เท่า แม่เหล็กอันทรงพลังเหล่านี้มีไว้เพื่ออะไร?

ค่าสัมพัทธ์ของสนามแม่เหล็ก

ประการแรก แม่เหล็กที่ใช้งานหนักเป็นสิ่งจำเป็นในการจับลำแสงของอนุภาคที่มีประจุในเครื่องเร่งความเร็ว บนมะเดื่อ 1 แสดงหนึ่งในเครื่องเร่งความเร็วที่ใหญ่ที่สุดในโลก อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปตามวงแหวนขนาดยักษ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายกิโลเมตร เพื่อให้อนุภาค “ไม่กระเด็นออกมา” บนผนัง จึงจำเป็นต้องใช้แม่เหล็กสำหรับงานหนัก (รูปที่ 2)

การใช้แม่เหล็กสำหรับงานหนักในทางการแพทย์เป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวาง: ด้วยความช่วยเหลือของพวกมันทำให้ได้ภาพอวัยวะภายในของมนุษย์ (รูปที่ 3, 4) ซึ่งแตกต่างจากการวินิจฉัยโดยใช้รังสีเอกซ์ วิธีการเรโซแนนซ์แม่เหล็กนั้นปลอดภัยกว่ามาก

และสุดท้าย เราจะให้อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้แม่เหล็กสำหรับงานหนัก วิศวกรได้สร้างรถไฟหนัก "บิน" แล้ว แต่เป็นไปได้ไหมที่จะสอนคนหรือสัตว์ให้บิน?

กลายเป็นว่าทั้งหมดเกี่ยวกับวัสดุ แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกสามารถใช้ในการออกแบบรถไฟเพื่อเพิ่มสนามแม่เหล็กได้ แต่สารที่ประกอบเป็นร่างกายไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว อย่าฝัง "เศษเหล็ก" ในร่างกาย!

ระหว่างทางสู่การควบคุมการลอย แม่เหล็กพลังสูงช่วยได้ ปรากฎว่าในที่ที่มีสนามแม่เหล็กแรงมาก แม้แต่สนามแม่เหล็กที่อ่อนแอของสิ่งมีชีวิตก็เพียงพอที่จะให้แรงผลักที่จำเป็น นักวิทยาศาสตร์สามารถทำให้กบ "บิน" ได้โดยวางไว้ระหว่างการทดลองกับแม่เหล็กพลังสูง (รูปที่ 5) นักวิจัยกล่าวว่า หลังจากขึ้นเครื่องบิน ผู้ทดสอบรู้สึกสบายดี ขึ้นอยู่กับ "ขนาดเล็ก": คุณต้องเพิ่มสนามแม่เหล็ก 10-100 เท่า - และคน ๆ หนึ่งจะรับรู้ถึงความรู้สึกมึนงงในการบิน

หัวข้อโครงการบ่งชี้

1. วัสดุแม่เหล็กและการใช้งาน

2. การบันทึกข้อมูลแม่เหล็ก

3. การสำแดงและการประยุกต์ใช้อันตรกิริยาแม่เหล็กในธรรมชาติและเทคโนโลยี

4. สนามแม่เหล็กโลก

5. พายุแม่เหล็กและผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์

6. อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ

7. เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า

หัวข้อบทคัดย่อและข้อความ

1. อิทธิพลของสนามแม่เหล็กต่อคุณภาพและอัตราการงอกของเมล็ดพืช

2. อิทธิพลของสนามแม่เหล็กต่อชีวิตและสุขภาพของมนุษย์

3. แรงลอเรนซ์ การสำแดงของแรง Lorentz ในธรรมชาติ การประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยี

4. ประวัติการศึกษาแม่เหล็ก

5. โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมและส่วนประกอบต่างๆ

6. สารต้านแม่เหล็กและการใช้งาน

7. ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวยูเครนในการศึกษาแม่เหล็ก

8. M. Faraday และ J. Maxwell เป็นผู้ก่อตั้งทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

9. พายุแม่เหล็กในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ยักษ์ ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส

10. Nikola Tesla เป็นผู้ชายที่มาก่อนเวลา

11. เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุทำงานอย่างไร

12. ตัวคั่นแม่เหล็กคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร

13. เครื่องกำเนิด MHD: มันสร้างอะไรและทำงานอย่างไร

14. ฮิสเทรีซิสลูปคืออะไรและเกี่ยวข้องกับการสะกดจิตและการดึงดูดแม่เหล็กอย่างไร

15. ของไหลแม่เหล็ก: คุณสมบัติเฉพาะ ตัวอย่างการนำไปใช้

หัวข้อวิจัยเชิงทดลอง

1. การศึกษาคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวร

2. การศึกษาสนามแม่เหล็กโลก.

3. การวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กของขดลวดด้วยกระแส สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กรูปเกือกม้า

4. การผลิตเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า

5. การศึกษาปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

6. การผลิตของไหลแม่เหล็กศึกษาคุณสมบัติของมัน

7. การผลิตมอเตอร์ไฟฟ้า

นี่คือเนื้อหาในตำราเรียน

รายละเอียด หมวดหมู่: ไฟฟ้าและแม่เหล็ก โพสเมื่อ 24/05/2558 20:43 จำนวนผู้ชม: 6301

ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด และถ้ากระแสสร้างแม่เหล็กก็ต้องมีปรากฏการณ์ที่ตรงกันข้ามด้วย - ลักษณะของกระแสไฟฟ้าเมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่ ไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษให้เหตุผล ซึ่งในปี พ.ศ. 2365 ได้เขียนบันทึกในห้องปฏิบัติการของเขาดังนี้: "เปลี่ยนสนามแม่เหล็กให้เป็นไฟฟ้า"

เหตุการณ์นี้นำหน้าด้วยการค้นพบปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ผู้ค้นพบการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กรอบ ๆ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า เป็นเวลาหลายปีที่ฟาราเดย์ทำการทดลองต่าง ๆ แต่การทดลองครั้งแรกไม่ได้ทำให้เขาโชคดี เหตุผลหลักคือนักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าสนามแม่เหล็กกระแสสลับเท่านั้นที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ ผลลัพธ์ที่แท้จริงได้รับในปี 1831 เท่านั้น

การทดลองของฟาราเดย์

คลิกที่รูปภาพ

ในการทดลองเมื่อวันที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2474 นักวิทยาศาสตร์พันขดลวดรอบด้านตรงข้ามของเตารีดแหวน. เขาต่อสายเส้นหนึ่งเข้ากับกัลวาโนมิเตอร์ ในขณะที่ต่อสายที่สองเข้ากับแบตเตอรี่ เข็มแกลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบนอย่างรวดเร็วและกลับสู่ตำแหน่งเดิม ภาพเดียวกันถูกสังเกตเมื่อเปิดหน้าสัมผัสกับแบตเตอรี่ ซึ่งหมายความว่ามีกระแสไฟฟ้าปรากฏขึ้นในวงจร มันเกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าเส้นแรงของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยการหมุนของเส้นลวดเส้นแรกตัดกับเส้นลวดที่สองและสร้างกระแสขึ้นมา

ประสบการณ์ของฟาราเดย์

ไม่กี่สัปดาห์ต่อมา มีการทดลองโดยใช้แม่เหล็กถาวร ฟาราเดย์ต่อกัลวาโนมิเตอร์กับขดลวดทองแดง จากนั้นด้วยการเคลื่อนไหวที่เฉียบคม เขาผลักแท่งแม่เหล็กทรงกระบอกเข้าไปข้างใน ในขณะนี้ เข็มแกลวาโนมิเตอร์ก็หมุนอย่างรวดเร็วเช่นกัน เมื่อดึงแกนออกจากแกนหมุน เข็มจะหมุนไปทางเดียวกัน แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม และสิ่งนี้เกิดขึ้นทุกครั้งที่มีการผลักหรือดันแม่เหล็กออกจากขดลวด นั่นคือกระแสปรากฏในวงจรเมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่เข้าไป ฟาราเดย์จึงจัดการ "เปลี่ยนแม่เหล็กให้เป็นไฟฟ้า"

ฟาราเดย์ในห้องทดลอง

กระแสในขดลวดจะปรากฏขึ้นเช่นกัน ถ้าขดลวดอีกอันที่เชื่อมต่อกับแหล่งกระแสถูกย้ายเข้าไปข้างใน แทนที่จะเป็นแม่เหล็กถาวร

ในทุกกรณีเหล่านี้เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุผ่านวงจรคอยล์ ซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรปิด ปรากฏการณ์นาวาลีนี้ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า และปัจจุบัน โดยกระแสเหนี่ยวนำ .

เป็นที่ทราบกันว่ากระแสในวงจรปิดนั้นมีอยู่หากรักษาความต่างศักย์ด้วยความช่วยเหลือของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ดังนั้นเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรเปลี่ยนไป EMF ดังกล่าวจึงเกิดขึ้น มันถูกเรียกว่า การเหนี่ยวนำ EMF .

กฎของฟาราเดย์

ไมเคิล ฟาราเดย์

ขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับสาเหตุที่ฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง - ไม่ว่าสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนแปลงหรือวงจรจะเคลื่อนที่เข้ามาก็ตาม ขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุผ่านวงจร

ที่ไหน ε - EMF ทำหน้าที่ตามรูปร่าง

เอฟ ดับบลิว - สนามแม่เหล็ก.

ค่า EMF ของขดลวดในสนามแม่เหล็กกระแสสลับจะได้รับผลกระทบจากจำนวนรอบในขดลวดและขนาดของฟลักซ์แม่เหล็ก กฎของฟาราเดย์ในกรณีนี้มีลักษณะดังนี้:

ที่ไหน เอ็น – จำนวนรอบ;

เอฟ ดับบลิว - ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านหนึ่งรอบ;

Ψ - การเชื่อมโยงฟลักซ์หรือฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดที่เชื่อมต่อกันกับรอบทั้งหมดของขดลวด

Ψ = เอ็น ฉ ผม

ฉ ผม คือการไหลผ่านรอบเดียว

แม้แต่แม่เหล็กที่อ่อนแอก็สามารถสร้างกระแสเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ได้หากความเร็วในการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กนี้สูง

เนื่องจากกระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในตัวนำเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุผ่านพวกมันเปลี่ยนไป มันจะปรากฏในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กคงที่ด้วย ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำและถูกกำหนดโดยกฎมือขวา: “ หากคุณวางฝ่ามือขวาในลักษณะที่มีเส้นแรงของสนามแม่เหล็ก และนิ้วหัวแม่มืองอ 90 0 จะแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ จากนั้นนิ้วทั้ง 4 ที่ยื่นออกมาจะบ่งบอกถึง ทิศทางของ EMF ที่เหนี่ยวนำและทิศทางของกระแสในตัวนำ».

กฎของ Lenz

เอมิล คริสเตียโนวิช เลนซ์

ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำถูกกำหนดโดยกฎที่ใช้ในทุกกรณีเมื่อเกิดกระแสดังกล่าว กฎนี้กำหนดขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียที่มาจากทะเลบอลติกเอมิล คริสเตียโนวิช เลนซ์: " กระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในวงจรปิดมีทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กสร้างขึ้นเพื่อต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ก่อให้เกิดกระแสนี้

ควรสังเกตว่าข้อสรุปดังกล่าวทำโดยนักวิทยาศาสตร์บนพื้นฐานของผลการทดลอง Lenz ได้สร้างอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมที่หมุนได้อย่างอิสระ โดยปลายด้านหนึ่งมีวงแหวนอะลูมิเนียมทึบยึดอยู่ และอีกด้านหนึ่งเป็นวงแหวนหยัก

หากนำแม่เหล็กเข้าไปใกล้วงแหวนที่เป็นของแข็ง มันจะขับไล่และเริ่ม "หนี"

คลิกที่รูปภาพ

เมื่อแม่เหล็กเคลื่อนออกไป แหวนก็พยายามไล่ตามให้ทัน

คลิกที่รูปภาพ

ไม่พบสิ่งนี้ด้วยแหวนตัด

Lenz อธิบายสิ่งนี้โดยข้อเท็จจริงที่ว่าในกรณีแรก กระแสเหนี่ยวนำสร้างสนามแม่เหล็ก เส้นของการเหนี่ยวนำซึ่งอยู่ตรงข้ามกับเส้นการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กภายนอก ในกรณีที่สอง เส้นเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสเหนี่ยวนำจะตรงกับทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กถาวร ในแหวนตัด จะไม่มีกระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้น ดังนั้นจึงไม่สามารถโต้ตอบกับแม่เหล็กได้

ตามกฎของ Lenz เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกเพิ่มขึ้น กระแสเหนี่ยวนำจะมีทิศทางที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจะป้องกันการเพิ่มขึ้นดังกล่าว หากฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกลดลง สนามแม่เหล็กของกระแสเหนี่ยวนำจะรองรับและป้องกันไม่ให้ลดลง

เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า

ไดชาร์จ

การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ทำให้สามารถใช้ปรากฏการณ์นี้ในทางปฏิบัติได้

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณหมุนวงล้อของ ลวดโลหะหมุนในสนามแม่เหล็กคงที่มากขึ้นหรือไม่? ฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุผ่านวงจรของขดลวดจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และในนั้นจะมี EMF ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าการออกแบบดังกล่าวสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ การทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับขึ้นอยู่กับหลักการนี้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วย 2 ส่วน - โรเตอร์และสเตเตอร์ โรเตอร์เป็นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานต่ำ แม่เหล็กถาวรมักจะหมุน ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ จะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าแทนแม่เหล็กถาวร การหมุนโรเตอร์จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในการหมุนของขดลวดที่อยู่ในร่องของส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - สเตเตอร์ โรเตอร์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ อาจเป็นเครื่องจักรไอน้ำ กังหันน้ำ เป็นต้น

หม้อแปลง

นี่อาจเป็นอุปกรณ์ที่พบมากที่สุดในวิศวกรรมไฟฟ้า ซึ่งออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า หม้อแปลงใช้ในวิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล

หม้อแปลงที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยสองขดลวดที่มีแกนโลหะทั่วไป กระแสสลับที่จ่ายให้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่งสร้างสนามแม่เหล็กสำรองในนั้นซึ่งถูกขยายโดยแกนกลาง ฟลักซ์แม่เหล็กของสนามนี้ทะลุผ่านขดลวดที่สองสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในนั้น เนื่องจากขนาดของ EMF ของการเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับจำนวนรอบ การเปลี่ยนอัตราส่วนในขดลวดจึงสามารถเปลี่ยนขนาดของกระแสได้ สิ่งนี้สำคัญมาก เช่น เมื่อส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล ท้ายที่สุดในระหว่างการขนส่งความสูญเสียจำนวนมากเกิดขึ้นเนื่องจากสายไฟร้อนขึ้น โดยการลดกระแสด้วยความช่วยเหลือของหม้อแปลง การสูญเสียเหล่านี้จะลดลง แต่ในเวลาเดียวกันความตึงเครียดก็เพิ่มขึ้น ในขั้นตอนสุดท้าย ใช้หม้อแปลง step-down ลดแรงดันและเพิ่มกระแส แน่นอนว่าหม้อแปลงนั้นซับซ้อนกว่ามาก

เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดว่าไม่เพียง แต่ฟาราเดย์เท่านั้นที่พยายามสร้างกระแสเหนี่ยวนำ การทดลองที่คล้ายกันนี้ดำเนินการโดยโจเซฟ เฮนรี นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียง และเขาสามารถประสบความสำเร็จเกือบจะพร้อมกันกับฟาราเดย์ แต่ฟาราเดย์นำหน้าเขาด้วยการเผยแพร่รายงานเกี่ยวกับการค้นพบของเขาต่อหน้าเฮนรี

กระแสเหนี่ยวนำเป็นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงในวงจรตัวนำแบบปิด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า คุณต้องการที่จะรู้ว่าทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ? Rosinductor เป็นพอร์ทัลข้อมูลการค้าที่คุณจะพบข้อมูลเกี่ยวกับปัจจุบัน

กฎที่กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำมีดังต่อไปนี้: "กระแสเหนี่ยวนำถูกกำกับเพื่อให้สนามแม่เหล็กของมันสวนทางกับการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งมันเกิดขึ้น" มือขวาหันฝ่ามือไปทางเส้นแรงแม่เหล็กในขณะที่นิ้วหัวแม่มือชี้ไปที่การเคลื่อนไหวของตัวนำและสี่นิ้วจะแสดงทิศทางที่กระแสเหนี่ยวนำจะไหล โดยการย้ายตัวนำ เราจะเคลื่อนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่อยู่ในนั้นไปพร้อมกับตัวนำ และเมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กของประจุไฟฟ้า แรงจะกระทำต่อพวกมันตามกฎมือซ้าย

ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำและขนาดของกระแสถูกกำหนดโดยกฎของ Lenz ซึ่งระบุว่าทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำจะลดผลกระทบของปัจจัยที่กระตุ้นกระแสเสมอ เมื่อเปลี่ยนการไหลของสนามแม่เหล็กผ่านวงจร ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำจะเป็นเช่นเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ เมื่อสนามแม่เหล็กที่กระตุ้นกระแสในวงจรถูกสร้างขึ้นในวงจรอื่น ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับลักษณะของการเปลี่ยนแปลง: เมื่อกระแสภายนอกเพิ่มขึ้น กระแสเหนี่ยวนำมีทิศทางตรงกันข้าม เมื่อลดลง มันคือ ไปในทิศทางเดียวกันและมีแนวโน้มที่จะเพิ่มกระแส

ขดลวดที่มีกระแสเหนี่ยวนำมีสองขั้ว (เหนือและใต้) ซึ่งจะถูกกำหนดขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแส: เส้นเหนี่ยวนำจะออกมาจากขั้วเหนือ การเข้าใกล้ของแม่เหล็กไปยังขดลวดทำให้เกิดกระแสที่มีทิศทางที่ผลักแม่เหล็ก เมื่อนำแม่เหล็กออก กระแสในขดลวดจะมีทิศทางที่เอื้อต่อแรงดึงดูดของแม่เหล็ก

กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในวงจรปิดในสนามแม่เหล็กสลับ วงจรสามารถอยู่นิ่ง (อยู่ในฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) หรือเคลื่อนที่ (การเคลื่อนที่ของวงจรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในฟลักซ์แม่เหล็ก) การเกิดขึ้นของกระแสเหนี่ยวนำทำให้เกิดสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนซึ่งถูกกระตุ้นภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก

คุณสามารถเรียนรู้วิธีสร้างกระแสเหนี่ยวนำระยะสั้นได้จากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน

มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้:

• - การเคลื่อนที่ของแม่เหล็กถาวรหรือแม่เหล็กไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับขดลวด
• - การเคลื่อนที่ของแกนเทียบกับแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใส่เข้าไปในขดลวด
• - การปิดและเปิดวงจร
• - การควบคุมกระแสในวงจร

กฎพื้นฐานของอิเล็กโทรไดนามิกส์ (กฎของฟาราเดย์) ระบุว่าความแรงของกระแสเหนี่ยวนำสำหรับวงจรใด ๆ เท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านวงจรโดยมีเครื่องหมายลบ ความแรงของกระแสเหนี่ยวนำเรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า

>> ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ กฎของ Lenz

โดยการติดขดลวดซึ่งมีกระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นกับกัลวาโนมิเตอร์ เราจะพบว่าทิศทางของกระแสนี้ขึ้นอยู่กับว่าแม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวด (เช่น ขั้วโลกเหนือ) หรือเคลื่อนออกจากมัน (ดูรูปที่ 2.2 ข).

ที่เกิดขึ้นใหม่ กระแสเหนี่ยวนำของทิศทางเดียวหรืออีกวิธีหนึ่งโต้ตอบกับแม่เหล็ก (ดึงดูดหรือขับไล่มัน) ขดลวดที่มีกระแสไหลผ่านเป็นเหมือนแม่เหล็กที่มีสองขั้ว - เหนือและใต้ ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำกำหนดว่าปลายของขดลวดใดทำหน้าที่เป็นขั้วเหนือ (เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะออกมา) ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน เป็นไปได้ที่จะทำนายว่าขดลวดจะดึงดูดแม่เหล็กในกรณีใด และในกรณีใดจะผลักแม่เหล็กออก

ปฏิสัมพันธ์ของกระแสเหนี่ยวนำกับแม่เหล็กหากนำแม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวดมากขึ้น กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในทิศทางที่จำเป็นต้องผลักแม่เหล็กออกไป ในการทำให้แม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวดมากขึ้น จะต้องทำงานที่เป็นบวก ขดลวดจะคล้ายกับแม่เหล็ก หมุนด้วยขั้วเดียวกันกับแม่เหล็กที่เข้าใกล้มัน เสาที่มีชื่อเหมือนกันจะผลักกัน

เมื่อถอดแม่เหล็กออก ในทางกลับกัน กระแสจะเกิดขึ้นในขดลวดในทิศทางที่แรงดึงดูดแม่เหล็กปรากฏขึ้น

อะไรคือความแตกต่างระหว่างการทดลองทั้งสอง: แนวทางของแม่เหล็กไปยังขดลวดและการถอดออก? ในกรณีแรก จำนวนเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ทะลุผ่านขดลวดหรือฟลักซ์แม่เหล็กที่เหมือนกันจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 2.5, a) และในกรณีที่สองจะลดลง (รูปที่ 2.5, ข). ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีแรก เส้นเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดจะออกมาจากปลายบนของขดลวด เนื่องจากขดลวดจะขับไล่แม่เหล็ก และในกรณีที่สอง ตรงกันข้ามพวกเขาเข้าสู่จุดจบนี้ เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเหล่านี้แสดงเป็นสีดำในรูปที่ 2.5 ในกรณี a ขดลวดที่มีกระแสจะคล้ายกับแม่เหล็ก ขั้วเหนืออยู่ด้านบน และในกรณี b - อยู่ด้านล่าง

ข้อสรุปที่คล้ายกันสามารถสรุปได้โดยใช้ประสบการณ์ที่แสดงในรูปที่ 2.6 ที่ปลายแท่ง ซึ่งสามารถหมุนรอบแกนตั้งได้อย่างอิสระ มีวงแหวนอะลูมิเนียมนำไฟฟ้าสองวงยึดไว้ หนึ่งในนั้นมีการตัด หากคุณนำแม่เหล็กไปที่วงแหวนโดยไม่ตัด กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นและจะถูกนำในลักษณะที่วงแหวนนี้จะผลักออกจากแม่เหล็กและแท่งจะหมุน หากคุณถอดแม่เหล็กออกจากวงแหวนแม่เหล็กจะถูกดึงดูดเข้าหาแม่เหล็ก แม่เหล็กไม่ทำปฏิกิริยากับแหวนตัด เนื่องจากการตัดจะป้องกันกระแสเหนี่ยวนำไม่ให้เกิดขึ้นในแหวน ขดลวดขับไล่หรือดึงดูดแม่เหล็กขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในนั้น ดังนั้นกฎการอนุรักษ์พลังงานจึงช่วยให้เราสร้างกฎที่กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำได้

ตอนนี้เรามาถึงประเด็นหลักแล้ว: ด้วยการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านการหมุนของขดลวด กระแสเหนี่ยวนำมีทิศทางที่สนามแม่เหล็กสร้างขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้ฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มขึ้นผ่านการหมุนของขดลวด ท้ายที่สุดแล้วเส้นการเหนี่ยวนำของสนามนี้จะถูกนำไปเทียบกับเส้นการเหนี่ยวนำของสนามซึ่งการเปลี่ยนแปลงนั้นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า หากฟลักซ์แม่เหล็กผ่านขดลวดอ่อนลง แสดงว่าเกิดการเหนี่ยวนำ
กระแสจะสร้างสนามแม่เหล็กด้วยการเหนี่ยวนำ เพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กผ่านรอบของขดลวด

นี่คือสาระสำคัญของกฎทั่วไปสำหรับการกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ ซึ่งใช้บังคับในทุกกรณี กฎนี้ตั้งขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย E. X. Lenz

ตามกฎของ Lenz กระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในวงจรปิดจะสวนทางกับสนามแม่เหล็กซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในฟลักซ์แม่เหล็ก สั้น ๆ กฎนี้สามารถกำหนดได้ดังนี้: กระแสเหนี่ยวนำถูกกำกับเพื่อรบกวนสาเหตุที่ทำให้เกิด

ใช้กฎ Lenz เพื่อหาทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงจรดังนี้:

1. กำหนดทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กภายนอก
2. ค้นหาว่าฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามนี้ผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยรูปร่าง (Ф > 0) เพิ่มขึ้นหรือลดลง (Ф< 0).
3. กำหนดทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กของกระแสเหนี่ยวนำ เส้นเหล่านี้ตามกฎของ Lenz ควรอยู่ตรงข้ามกับเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ Ф > 0 และมีทิศทางเดียวกันกับที่ Ф< 0.
4. ทราบทิศทางของเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ค้นหาทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำโดยใช้กฎของสว่าน

ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำถูกกำหนดโดยใช้กฎการอนุรักษ์พลังงาน กระแสเหนี่ยวนำในทุกกรณีถูกกำกับเพื่อให้สนามแม่เหล็กป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทำให้เกิดสิ่งนี้ กระแสเหนี่ยวนำ.

1. ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำถูกกำหนดอย่างไร?
2. สนามไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในวงแหวนที่มีการตัดหรือไม่ถ้าคุณนำแม่เหล็กไป!

เนื้อหาบทเรียน สรุปบทเรียนสนับสนุนกรอบการนำเสนอบทเรียนวิธีการเร่งเทคโนโลยีแบบโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การประชุมเชิงปฏิบัติการการตรวจสอบตนเอง การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ คำถาม การบ้าน การสนทนา คำถามเชิงโวหารจากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง วิดีโอคลิป และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพกราฟิก ตาราง โครงร่าง อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก อุปมาการ์ตูน คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำคม ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความชิปสำหรับสูตรโกงที่อยากรู้อยากเห็น หนังสือเรียนพื้นฐานและอภิธานศัพท์เพิ่มเติมของคำศัพท์อื่นๆ การปรับปรุงตำราและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในหนังสือเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราองค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียนแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบแผนปฏิทินสำหรับปี คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการของโปรแกรมการอภิปราย บทเรียนแบบบูรณาการ

เกิดขึ้นในตัวนำของการเหนี่ยวนำ EMF

หากคุณวางไว้ในตัวนำและขยับเพื่อให้ระหว่างการเคลื่อนที่นั้นมันข้ามเส้นสนามแรง ตัวนำจะปรากฏขึ้นเรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

EMF ของการเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในตัวนำแม้ว่าตัวนำจะยังคงไม่เคลื่อนที่ และสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ข้ามตัวนำด้วยเส้นแรงของมัน

ถ้าตัวนำที่เหนี่ยวนำ EMF เหนี่ยวนำถูกปิดเข้ากับวงจรภายนอกใดๆ จากนั้นภายใต้การกระทำของ EMF นี้ กระแสจะไหลผ่านวงจรเรียกว่า กระแสเหนี่ยวนำ

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำ EMFในตัวนำเมื่อถูกเส้นสนามแม่เหล็กตัดกันก็เรียก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระบวนการย้อนกลับ กล่าวคือ การแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าพบว่ามีการใช้งานที่กว้างที่สุดใน อุปกรณ์ของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ขนาดและทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ให้เราพิจารณาว่าขนาดและทิศทางของ EMF ที่เกิดขึ้นในตัวนำจะเป็นอย่างไร

ขนาดของ EMF ของการเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับจำนวนของเส้นแรงที่ตัดผ่านตัวนำต่อหน่วยเวลา เช่น ความเร็วของตัวนำในสนาม

ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับความเร็วของตัวนำในสนามแม่เหล็กโดยตรง

ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำยังขึ้นอยู่กับความยาวของส่วนนั้นของตัวนำที่ตัดกันโดยเส้นสนาม ยิ่งตัวนำถูกข้ามโดยเส้นสนาม ยิ่งมีการเหนี่ยวนำ EMF ในตัวนำมากขึ้นเท่านั้น และในที่สุด ยิ่งสนามแม่เหล็กแรงขึ้น เช่น ยิ่งมีการเหนี่ยวนำมาก EMF ก็จะยิ่งมากขึ้นในตัวนำที่ข้ามสนามนี้

ดังนั้น, ขนาดของ EMF ของการเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในตัวนำเมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กนั้นแปรผันโดยตรงกับการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก ความยาวของตัวนำและความเร็วของการเคลื่อนที่

การพึ่งพานี้แสดงโดยสูตร E = Blv

โดยที่ E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ B - การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก I - ความยาวของตัวนำ v - ความเร็วของตัวนำ

จะต้องจำให้มั่นว่า ในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก EMF ของการเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อตัวนำนี้ถูกข้ามด้วยเส้นสนามแม่เหล็กหากตัวนำเคลื่อนที่ไปตามแนวสนามของแรง เช่น ไม่ข้าม แต่เลื่อนไปตามนั้น จะไม่มี EMF เกิดขึ้น ดังนั้น สูตรข้างต้นจะใช้ได้ก็ต่อเมื่อตัวนำเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็กเท่านั้น

ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (เช่นเดียวกับกระแสในตัวนำ) ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ตัวนำกำลังเคลื่อนที่ ในการกำหนดทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ มีกฎมือขวา

หากคุณจับฝ่ามือขวาของคุณเพื่อให้เส้นสนามแม่เหล็กเข้ามาและนิ้วหัวแม่มือที่งอจะระบุทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ จากนั้นนิ้วทั้งสี่ที่ยื่นออกมาจะระบุทิศทางของ EMF ที่เหนี่ยวนำและทิศทางของกระแสเข้า ตัวนำ

กฎมือขวา

EMF ของการเหนี่ยวนำในขดลวด

เราได้กล่าวแล้วว่าในการสร้างการเหนี่ยวนำ EMF ในตัวนำนั้น จำเป็นต้องเคลื่อนตัวนำเองหรือสนามแม่เหล็กในสนามแม่เหล็ก ในทั้งสองกรณี ตัวนำต้องถูกตัดผ่านเส้นสนามแม่เหล็ก มิฉะนั้น EMF จะไม่เหนี่ยวนำ EMF เหนี่ยวนำและกระแสเหนี่ยวนำสามารถรับได้ไม่เฉพาะในตัวนำแบบตรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในตัวนำที่พันเป็นขดลวดด้วย

เมื่อเคลื่อนที่ภายในแม่เหล็กถาวร EMF จะถูกเหนี่ยวนำขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าฟลักซ์แม่เหล็กของแม่เหล็กข้ามการหมุนของขดลวด นั่นคือในลักษณะเดียวกับเมื่อตัวนำเส้นตรงเคลื่อนที่ในสนาม แม่เหล็ก

หากแม่เหล็กถูกลดระดับลงในขดลวดอย่างช้าๆ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในนั้นจะมีขนาดเล็กมากจนลูกศรของอุปกรณ์อาจไม่เบี่ยงเบน หากในทางตรงกันข้ามแม่เหล็กถูกนำเข้าสู่ขดลวดอย่างรวดเร็วการโก่งตัวของลูกศรจะมีขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าขนาดของ EMF ที่เหนี่ยวนำ และด้วยเหตุนี้ความแรงของกระแสในขดลวดจะขึ้นอยู่กับความเร็วของแม่เหล็ก นั่นคือความเร็วของเส้นสนามที่ตัดผ่านการหมุนของขดลวด หากตอนนี้เราสลับกันเข้าไปในขดลวดที่ความเร็วเดียวกัน แม่เหล็กที่แรงก่อน จากนั้นแม่เหล็กที่อ่อน เราจะเห็นว่าด้วยแม่เหล็กที่แรง ลูกศรของอุปกรณ์จะเบี่ยงเบนไปในมุมที่กว้างขึ้น วิธี, ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและความแรงของกระแสในขดลวดขึ้นอยู่กับขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กของแม่เหล็ก

และสุดท้าย ถ้าแม่เหล็กเดียวกันถูกนำมาใช้ที่ความเร็วเท่ากัน ขั้นแรกให้เข้าไปในขดลวดที่มีจำนวนรอบมาก และจากนั้นด้วยจำนวนที่น้อยกว่ามาก ในกรณีแรก ลูกศรของอุปกรณ์จะเบี่ยงเบนไปในมุมที่ใหญ่ขึ้น กว่าในครั้งที่สอง ซึ่งหมายความว่าขนาดของ EMF ที่เหนี่ยวนำและความแรงของกระแสในขดลวดขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของมัน สามารถรับผลลัพธ์เดียวกันได้หากใช้แม่เหล็กไฟฟ้าแทนแม่เหล็กถาวร

ทิศทางของ EMF ของการเหนี่ยวนำในขดลวดขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก วิธีกำหนดทิศทางของ EMF ของการเหนี่ยวนำ กฎหมายที่กำหนดโดย E. X. Lenz กล่าว

กฎของ Lenz สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในฟลักซ์แม่เหล็กภายในขดลวดจะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของ EMF เหนี่ยวนำในนั้น และยิ่งฟลักซ์แม่เหล็กทะลุทะลวงขดลวดได้เร็วเท่าไหร่ EMF ก็จะยิ่งเหนี่ยวนำมากขึ้นเท่านั้น

หากขดลวดที่สร้าง EMF เหนี่ยวนำถูกสร้างขึ้นถูกปิดไปยังวงจรภายนอก กระแสเหนี่ยวนำจะไหลผ่านรอบของมัน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวนำ ซึ่งจะทำให้ขดลวดกลายเป็นโซลินอยด์ ปรากฎว่าสนามแม่เหล็กภายนอกที่เปลี่ยนแปลงทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองรอบ ๆ ขดลวด - สนามกระแส

จากการศึกษาปรากฏการณ์นี้ E. X. Lenz ได้ตั้งกฎที่กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในขดลวด และเป็นผลให้กำหนดทิศทางของ EMF เหนี่ยวนำ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงจะสร้างกระแสในขดลวดในทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้ป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กภายนอก

กฎของ Lenz ใช้ได้กับทุกกรณีของการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำ โดยไม่คำนึงถึงรูปร่างของตัวนำและการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กภายนอกเกิดขึ้นได้อย่างไร

เมื่อแม่เหล็กถาวรเคลื่อนที่โดยสัมพันธ์กับขดลวดที่ติดอยู่กับขั้วของกัลวาโนมิเตอร์ หรือเมื่อขดลวดเคลื่อนที่สัมพันธ์กับแม่เหล็ก กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้น

กระแสเหนี่ยวนำในตัวนำขนาดใหญ่

ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ได้ ไม่เพียงแต่ในการหมุนของขดลวดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวนำโลหะขนาดใหญ่ด้วย การเจาะทะลุความหนาของตัวนำขนาดใหญ่ ฟลักซ์แม่เหล็กทำให้เกิด EMF ในตัว ซึ่งสร้างกระแสเหนี่ยวนำ สิ่งที่เรียกว่าเหล่านี้แพร่กระจายไปตามตัวนำขนาดใหญ่และลัดวงจรในนั้น

แกนของหม้อแปลง วงจรแม่เหล็กของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ต่างๆ เป็นเพียงตัวนำขนาดใหญ่ที่ได้รับความร้อนจากกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในนั้น ปรากฏการณ์นี้เป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา ดังนั้นเพื่อลดขนาดของกระแสเหนี่ยวนำ ชิ้นส่วนของเครื่องจักรไฟฟ้าและแกนหม้อแปลงจึงไม่ใหญ่นัก แต่ประกอบด้วยแผ่นบาง ๆ ที่แยกออกจากกันด้วยกระดาษหรือชั้นเคลือบเงาฉนวน ด้วยเหตุนี้เส้นทางการแพร่กระจายของกระแสน้ำวนตามมวลของตัวนำจึงถูกปิดกั้น

แต่ในทางปฏิบัติบางครั้งกระแสน้ำวนก็ถูกนำมาใช้เป็นกระแสที่มีประโยชน์เช่นกัน การใช้กระแสเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการทำงานของสิ่งที่เรียกว่าแดมเปอร์แม่เหล็กของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องมือวัดทางไฟฟ้า