Elektromagnit induksiya hodisasi doimiy oʻzgaruvchan magnit maydonda joylashgan jismda elektromotor kuch yoki kuchlanishning paydo boʻlishidan iborat hodisadir. Elektromagnit induktsiya natijasida elektromotor kuch, agar jism statik va bir xil bo'lmagan magnit maydonda harakatlansa yoki magnit maydonda aylansa, uning chiziqlari yopiq halqa bilan kesishsa ham paydo bo'ladi.
Induksiyalangan elektr toki
"Induksiya" tushunchasi ostida boshqa jarayonning ta'siri natijasida jarayonning paydo bo'lishi tushuniladi. Masalan, elektr toki paydo bo'lishi mumkin, ya'ni u o'tkazgichni magnit maydonga maxsus tarzda ta'sir qilish natijasida paydo bo'lishi mumkin. Bunday elektr toki induksiyalangan deb ataladi. Elektromagnit induksiya hodisasi natijasida elektr tokini hosil qilish shartlari maqolada keyinroq muhokama qilinadi.
Magnit maydon tushunchasi
OldinElektromagnit induksiya hodisasini o'rganishni boshlash uchun magnit maydon nima ekanligini tushunish kerak. Oddiy so'z bilan aytganda, magnit maydon - bu magnit material o'zining magnit ta'siri va xususiyatlarini ko'rsatadigan fazo hududidir. Kosmosning bu hududini magnit maydon chiziqlari deb ataladigan chiziqlar yordamida tasvirlash mumkin. Ushbu chiziqlar soni magnit oqim deb ataladigan jismoniy miqdorni ifodalaydi. Magnit maydon chiziqlari yopiq, ular magnitning shimoliy qutbidan boshlanib, janubda tugaydi.
Magnit maydon magnit xususiyatlarga ega har qanday materiallarga, masalan, elektr tokining temir o'tkazgichlariga ta'sir qilish qobiliyatiga ega. Bu maydon magnit induksiya bilan tavsiflanadi, u B bilan belgilanadi va tesla (T) bilan o'lchanadi. 1 T magnit induktsiya - 1 kulonlik nuqta zaryadiga 1 nyuton kuch bilan ta'sir qiluvchi juda kuchli magnit maydon magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar ravishda 1 m / s tezlikda uchadi, ya'ni 1 T.=1 Ns / (mCl).
Elektromagnit induksiya hodisasini kim kashf etgan?
Elektromagnit induktsiya, uning asosida ko'plab zamonaviy qurilmalar tashkil etilgan, XIX asrning 30-yillari boshlarida kashf etilgan. Elektromagnit induksiya hodisasining kashfiyoti odatda Maykl Faradayga tegishli (kashf etilgan sana - 1831 yil 29 avgust). Olim daniyalik fizik va kimyogari Xans Oerstedning tajribalari natijalariga asoslanib, u orqali elektr toki o'tadigan o'tkazgich hosil bo'lishini aniqladi.o'z atrofida magnit maydon, ya'ni magnit xususiyatlarini ko'rsata boshlaydi.
Faraday, o'z navbatida, Oersted tomonidan kashf etilgan hodisaning aksini kashf etdi. U o'tkazgichdagi elektr tokining parametrlarini o'zgartirish orqali yaratilishi mumkin bo'lgan o'zgaruvchan magnit maydon har qanday oqim o'tkazgichning uchlarida potentsial farqning paydo bo'lishiga olib kelishini payqadi. Agar bu uchlar, masalan, elektr chiroq orqali ulangan bo'lsa, u holda bunday zanjir orqali elektr toki o'tadi.
Natijada Faraday fizik jarayonni kashf etdi, buning natijasida elektromagnit induksiya hodisasi boʻlgan magnit maydonning oʻzgarishi natijasida oʻtkazgichda elektr toki paydo boʻladi. Shu bilan birga, induksiyalangan oqimning shakllanishi uchun nima harakatlanishi muhim emas: magnit maydon yoki o'tkazgichning o'zi. Buni elektromagnit induktsiya hodisasi bo'yicha tegishli tajriba o'tkazish orqali osongina ko'rsatish mumkin. Shunday qilib, magnitni metall spiral ichiga qo'yib, biz uni harakatga keltira boshlaymiz. Agar siz spiralning uchlarini elektr tokining bir ko'rsatkichi orqali kontaktlarning zanglashiga olib qo'ysangiz, oqim ko'rinishini ko'rishingiz mumkin. Endi siz magnitni yolg'iz qoldirib, spiralni magnitga nisbatan yuqoriga va pastga siljitishingiz kerak. Indikator, shuningdek, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim mavjudligini ko'rsatadi.
Faraday tajribasi
Faraday tajribalari oʻtkazgich va doimiy magnit bilan ishlashdan iborat edi. Maykl Faraday birinchi bo'lib o'tkazgich magnit maydon ichida harakat qilganda, uning uchlarida potentsial farq paydo bo'lishini aniqladi. Harakatlanuvchi o'tkazgich magnit maydon chiziqlarini kesib o'tishni boshlaydi, bu simulyatsiya qiladibu maydonni oʻzgartirish effekti.
Olim natijada yuzaga keladigan potentsial farqning ijobiy va salbiy belgilari o'tkazgichning harakat yo'nalishiga bog'liqligini aniqladi. Misol uchun, agar o'tkazgich magnit maydonda ko'tarilsa, natijada yuzaga keladigan potentsial farq +- polaritega ega bo'ladi, lekin agar bu o'tkazgich tushirilsa, biz allaqachon -+ polaritesini olamiz. Potensiallarning ishorasidagi bu o'zgarishlar, ularning farqi elektromotor kuch (EMF) deb ataladi, yopiq zanjirda o'zgaruvchan tokning, ya'ni doimo o'z yo'nalishini teskari tomonga o'zgartiruvchi tokning paydo bo'lishiga olib keladi.
Faraday tomonidan kashf etilgan elektromagnit induksiyaning xususiyatlari
Elektromagnit induksiya hodisasini kim kashf etganini va nima uchun induksiyalangan tok borligini bilib, bu hodisaning ayrim xususiyatlarini tushuntirib beramiz. Shunday qilib, o'tkazgichni magnit maydonda qanchalik tez harakatlantirsangiz, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktsiya oqimining qiymati shunchalik katta bo'ladi. Hodisaning yana bir xususiyati quyidagilardan iborat: maydonning magnit induksiyasi qanchalik katta bo'lsa, ya'ni bu maydon qanchalik kuchli bo'lsa, o'tkazgichni maydonda harakatlantirganda u yaratishi mumkin bo'lgan potentsial farq shunchalik katta bo'ladi. Agar o'tkazgich magnit maydonda tinch holatda bo'lsa, unda EMF paydo bo'lmaydi, chunki o'tkazgichni kesib o'tgan magnit induksiya chiziqlarida hech qanday o'zgarish bo'lmaydi.
Elektr toki yoʻnalishi va chap qoʻl qoidasi
Elektromagnit induksiya hodisasi natijasida hosil boʻlgan elektr tokining oʻtkazgichdagi yoʻnalishini aniqlash uchun siz quyidagilarni qilishingiz mumkin.chap qo'l deb ataladigan qoidadan foydalaning. Buni quyidagicha shakllantirish mumkin: agar chap qo'l magnitning shimoliy qutbidan boshlanadigan magnit induksiya chiziqlari kaftga kirsa va chiqadigan bosh barmog'i o'tkazgichning harakat yo'nalishiga yo'n altirilgan bo'lsa. magnit maydoni, keyin chap qo'lning qolgan to'rt barmog'i o'tkazgichdagi induktsiya oqimining harakat yo'nalishini ko'rsatadi.
Ushbu qoidaning yana bir versiyasi mavjud, u quyidagicha: agar chap qo'lning ko'rsatkich barmog'i magnit induksiya chiziqlari bo'ylab yo'n altirilgan bo'lsa va chiqadigan bosh barmog'i o'tkazgich yo'nalishiga yo'n altirilgan bo'lsa, u holda o'rta barmoq kaftga 90 daraja burilganda o'tkazgichda paydo bo'lgan oqim yo'nalishini ko'rsatadi.
Oʻz-oʻzini induksiya hodisasi
Gans Kristian Oersted o'tkazgich yoki oqim bo'lgan g' altakning atrofida magnit maydon mavjudligini aniqladi. Olim shuningdek, ushbu sohaning xususiyatlari tokning kuchi va uning yo'nalishi bilan bevosita bog'liqligini aniqladi. Agar g' altakdagi yoki o'tkazgichdagi oqim o'zgaruvchan bo'lsa, u holda u harakatsiz bo'lmaydigan magnit maydon hosil qiladi, ya'ni u o'zgaradi. O'z navbatida, bu o'zgaruvchan maydon induksiyalangan oqimning paydo bo'lishiga olib keladi (elektromagnit induksiya hodisasi). Induksion oqimning harakati har doim o'tkazgich orqali aylanib yuruvchi o'zgaruvchan tokga qarama-qarshi bo'ladi, ya'ni u o'tkazgich yoki g' altakdagi oqim yo'nalishining har bir o'zgarishiga qarshilik ko'rsatadi. Bu jarayon o'z-o'zini induktsiya deb ataladi. Natijada elektr farqipotentsiallar o'z-o'zidan induksiyaning EMF deb ataladi.
E'tibor bering, o'z-o'zidan induksiya hodisasi nafaqat oqim yo'nalishi o'zgarganda, balki u o'zgarganda ham, masalan, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshilik kamayishi tufayli kuchayganda ham sodir bo'ladi.
Oʻz-oʻzidan induksiya natijasida zanjirdagi tokning har qanday oʻzgarishi taʼsirida yuzaga keladigan qarshilikning fizik tavsifi uchun induktivlik tushunchasi kiritildi, u henrilarda oʻlchanadi (amerikalik fizik Jozef Genri sharafiga). Bitta henry shunday induktivlik bo'lib, u uchun oqim 1 sekundda 1 amperga o'zgarganda, o'z-o'zidan induksiya jarayonida 1 voltga teng EMF paydo bo'ladi.
Oʻzgaruvchan tok
Induktor magnit maydonda aylana boshlaganda, elektromagnit induksiya hodisasi natijasida u induksiyalangan tok hosil qiladi. Bu elektr toki oʻzgaruvchan, yaʼni u yoʻnalishini muntazam oʻzgartiradi.
Oʻzgaruvchan tok toʻgʻridan-toʻgʻri oqimga qaraganda tez-tez uchraydi. Shunday qilib, markaziy elektr tarmog'idan ishlaydigan ko'plab qurilmalar ushbu turdagi oqimdan foydalanadi. O'zgaruvchan tokni induktsiya qilish va tashish to'g'ridan-to'g'ri oqimga qaraganda osonroq. Qoida tariqasida, maishiy o'zgaruvchan tokning chastotasi 50-60 Gts ni tashkil qiladi, ya'ni 1 soniyada uning yo'nalishi 50-60 marta o'zgaradi.
Oʻzgaruvchan tokning geometrik tasviri kuchlanishning vaqtga bogʻliqligini tavsiflovchi sinusoidal egri chiziqdir. Maishiy oqim uchun sinusoidal egri chiziqning to'liq davri taxminan 20 millisekundni tashkil qiladi. Termal effektga ko'ra, o'zgaruvchan tok oqimga o'xshaydiDC, kuchlanishi Umax/√2, bu erda Umax - AC sinusoidal egri chizig'idagi maksimal kuchlanish.
Texnologiyada elektromagnit induksiyadan foydalanish
Elektromagnit induksiya hodisasining kashf etilishi texnologiya rivojida haqiqiy bumga olib keldi. Bu kashfiyotdan oldin odamlar faqat elektr batareyalari yordamida cheklangan miqdorda elektr energiyasi ishlab chiqarishga qodir edi.
Hozirda bu fizik hodisa elektr transformatorlarida, induksiyalangan tokni issiqlikka aylantiruvchi isitgichlarda, elektr dvigatellari va avtomobil generatorlarida qoʻllaniladi.
