Magnit oqim formula birligi. Elektromagnit induktsiya

magnit induksiya - - maydonning ma'lum bir nuqtasida magnit oqimining zichligi. Magnit induksiya birligi tesla hisoblanadi(1 T = 1 Vt/m2).

Oldin olingan ifodaga (1) qaytsak, miqdoriy jihatdan aniqlashimiz mumkin to'liq yo'qolgandan keyin bu sirt chegarasi bilan birlashtirilgan o'tkazgich orqali oqadigan zaryad miqdorining mahsuloti sifatida ma'lum bir sirt orqali magnit oqim magnit maydon, qarshilik uchun elektr zanjiri, bu zaryadlar bo'ylab oqadi

.

Sinov bobini (halqasi) bilan yuqorida tavsiflangan tajribalarda u shunday masofaga ko'chib o'tdiki, magnit maydonning barcha ko'rinishlari yo'qoldi. Lekin siz shunchaki bu lasanni maydon ichida siljitishingiz mumkin va shu bilan birga elektr zaryadlari ham unda harakatlanadi. Keling, (1) ifodadagi o'sishlarga o'tamiz.

F + D F = r(q - Δ q) => D F = - rDq => Δ q= -D F/ r

bu erda D F va D q- oqim va zaryadlar sonining o'sishi. Turli xil belgilar o'sishlar burilishni olib tashlash bilan tajribalarda ijobiy zaryad maydonning yo'qolishiga to'g'ri kelishi bilan izohlanadi, ya'ni. magnit oqimning salbiy o'sishi.

Sinov burilishidan foydalanib, siz magnit yoki g'altakning atrofidagi butun bo'shliqni oqim bilan o'rganishingiz va chiziqlar qurishingiz mumkin, har bir nuqtada magnit induksiya vektorining yo'nalishiga mos keladigan tangenslar yo'nalishi. B(3-rasm)

Bu chiziqlar magnit induksiya vektor chiziqlari yoki deyiladi magnit chiziqlar .

Magnit maydon bo'shlig'ini magnit chiziqlar orqali hosil bo'lgan quvurli sirtlarga aqliy ravishda bo'lish mumkin va sirtlarni shunday tanlash mumkinki, har bir bunday sirt (nay) ichidagi magnit oqim son jihatdan bittaga va ularning eksenel chiziqlariga teng bo'ladi. quvurlarni grafik tarzda tasvirlash mumkin. Bunday quvurlar bitta deb ataladi va ularning o'qlarining chiziqlari deyiladi yagona magnit chiziqlar . Yagona chiziqlar yordamida tasvirlangan magnit maydonning rasmi nafaqat sifat, balki miqdoriy fikrni ham beradi, chunki bu holda magnit induksiya vektorining kattaligi vektorga normal bo'lgan birlik sirt maydonidan o'tadigan chiziqlar soniga teng bo'ladi. B, A har qanday sirtdan o'tadigan chiziqlar soni magnit oqimning qiymatiga teng .

Magnit chiziqlar uzluksiz va bu tamoyilni matematik tarzda ifodalash mumkin

bular. har qanday yopiq sirtdan o'tadigan magnit oqimi nolga teng .

(4) ifoda sirt uchun o'rinli s har qanday shakl. Agar silindrsimon lasanning burilishlari natijasida hosil bo'lgan sirtdan o'tadigan magnit oqimini hisobga olsak (4-rasm), u holda uni alohida burilishlar bilan hosil qilingan sirtlarga bo'lish mumkin, ya'ni. s=s 1 +s 2 +...+s 8 . Bundan tashqari, umumiy holatda, turli xil burilishlarning sirtlaridan turli xil magnit oqimlari o'tadi. Shunday qilib, rasmda. 4, sakkizta bitta magnit chiziqlar bobinning markaziy burilishlari sirtlari orqali o'tadi va faqat to'rttasi tashqi burilishlar sirtlari orqali o'tadi.

Barcha burilishlar yuzasidan o`tuvchi jami magnit oqimini aniqlash uchun alohida burilishlar yuzalaridan o`tuvchi yoki boshqacha aytganda, alohida burilishlar bilan o`zaro bog`langan oqimlarni qo`shish kerak. Misol uchun, shakldagi bobinning to'rtta yuqori burilishi bilan o'zaro bog'langan magnit oqimlari. 4 teng bo'ladi: F 1 =4; F 2 =4; F 3 =6; F 4 =8. Bundan tashqari, pastki bo'lganlar bilan oyna-simmetrik.

Oqimli ulanish - G'altakning barcha burilishlari bilan bog'langan virtual (xayoliy jami) magnit oqimi P, individual burilishlar bilan bog'langan oqimlarning yig'indisiga son jihatdan teng: r = w e F m, bu erda F m- g'altakdan o'tadigan oqim tomonidan yaratilgan magnit oqim va w e - ekvivalent yoki samarali raqam lasan aylanadi. Oqim bog'lanishining jismoniy ma'nosi g'altakning burilishlarining magnit maydonlarining ulanishi bo'lib, uni oqim ulanishining koeffitsienti (ko'pligi) bilan ifodalash mumkin. k= P/F = w e.

Ya'ni, rasmda ko'rsatilgan holat uchun bobinning ikkita nosimmetrik ko'zgu yarmi:

r = 2(F 1 + F 2 + F 3 + F 4) = 48

Oqim bog'lanishining virtualligi, ya'ni xayoliy tabiati uning haqiqiy magnit oqimini ifodalamasligida namoyon bo'ladi, uni hech qanday indüktans ko'paytira olmaydi, lekin g'altakning empedansining xatti-harakati shundayki, magnit oqimi ko'rinadi. samarali burilishlar soniga ko'payadi, garchi aslida bu bir xil sohadagi burilishlarning oddiy o'zaro ta'siri. Agar g'altak o'zining oqim aloqasi orqali magnit oqimini oshirgan bo'lsa, u holda oqim bo'lmasa ham, g'altakda magnit maydon ko'paytirgichlarini yaratish mumkin bo'ladi, chunki oqimning ulanishi bobinning yopiq zanjirini emas, balki faqat yaqinlikning qo'shma geometriyasini bildiradi. burilishlardan.

Ko'pincha g'altakning burilishlari bo'ylab oqim bog'lanishining haqiqiy taqsimoti noma'lum, ammo agar haqiqiy bobin turli xil burilishlarga ega bo'lgan ekvivalent bilan almashtirilsa, uni bir xil va barcha burilishlar uchun bir xil deb hisoblash mumkin. w e, oqim bog'lanish qiymatini saqlab turganda r = w e F m, bu erda F m- lasanning ichki burilishlari bilan o'zaro bog'langan oqim va w e - g'altakning burilishlarining ekvivalent yoki samarali soni. Shaklda ko'rib chiqilganlar uchun. 4 ta holat w e = P/F 4 =48/8=6.

Fazoning qandaydir kichik hududida bir xil deb hisoblash mumkin bo'lgan magnit maydon mavjud bo'lsin, ya'ni bu mintaqada magnit induksiya vektori kattaligi va yo'nalishi bo'yicha doimiydir.
  Maydoni bo'lgan kichik maydonni tanlaymiz D.S, uning yo'nalishi berilgan birlik vektori normalar n(445-rasm).

guruch. 445
 Magnit oqimi ushbu platforma orqali DF m sayt maydonining mahsuloti va magnit maydon induksiya vektorining normal komponenti sifatida aniqlanadi

Qayerda

vektorlarning nuqta mahsuloti B Va n;
Bn− saytga normal magnit induksiya vektorining komponenti.
  Ixtiyoriy magnit maydonda ixtiyoriy sirt orqali magnit oqimi quyidagicha aniqlanadi (446-rasm):

guruch. 446
− sirt kichik maydonlarga bo'linadi D Si(buni tekis deb hisoblash mumkin);
− induksiya vektori aniqlanadi B i ushbu saytda (sayt ichida doimiy deb hisoblanishi mumkin);
- sirt bo'lingan barcha maydonlar bo'ylab oqimlar yig'indisi hisoblanadi

  Bu miqdor deyiladi magnit maydon induksiya vektorining ma'lum bir sirt (yoki magnit oqim) orqali oqimi.
  E'tibor bering, oqimni hisoblashda yig'indi superpozitsiya printsipidan foydalanganda bo'lgani kabi manbalar ustida emas, balki dala kuzatuv nuqtalari bo'ylab amalga oshiriladi. Shuning uchun magnit oqim maydonning ajralmas xarakteristikasi bo'lib, uning ko'rib chiqilayotgan butun sirt bo'yicha o'rtacha xususiyatlarini tavsiflaydi.
  Topish qiyin jismoniy ma'no magnit oqimi, boshqa sohalarda bo'lgani kabi, foydali yordamchi jismoniy miqdordir. Ammo boshqa oqimlardan farqli o'laroq, magnit oqim ilovalarda shunchalik keng tarqalganki, SI tizimida u "shaxsiy" o'lchov birligi - Weber 2 bilan taqdirlangan: 1 Veber− induksiyaning yagona magnit maydonining magnit oqimi 1 T hudud bo'ylab 1 m2 magnit induksiya vektoriga perpendikulyar yo'naltirilgan.
  Endi biz yopiq sirt orqali magnit oqimi haqidagi oddiy, lekin juda muhim teoremani isbotlaymiz.
  Ilgari biz har qanday magnit maydonning kuchlari yopiq ekanligini aniqladik, shundan kelib chiqadiki, har qanday yopiq sirt orqali magnit oqim nolga teng.

Shunga qaramay, biz ushbu teoremaning yanada rasmiy isbotini keltiramiz.
  Avvalo shuni ta'kidlaymizki, superpozitsiya printsipi magnit oqim uchun amal qiladi: agar magnit maydon bir nechta manbalar tomonidan yaratilgan bo'lsa, u holda har qanday sirt uchun oqim elementlari tizimi tomonidan yaratilgan maydon oqimi maydon oqimlarining yig'indisiga teng bo'ladi. har bir joriy element tomonidan alohida yaratilgan. Ushbu bayonot to'g'ridan-to'g'ri induksiya vektori uchun superpozitsiya printsipidan va magnit oqim va magnit induksiya vektori o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsional munosabatdan kelib chiqadi. Shuning uchun induksiyasi Bio-Savarre-Laplas qonuni bilan aniqlanadigan tok elementi yaratgan maydon uchun teoremani isbotlash kifoya. Bu erda eksenel dumaloq simmetriyaga ega bo'lgan maydonning tuzilishi biz uchun muhim emas, induksiya vektorining moduli qiymati;
  Keling, rasmda ko'rsatilgandek kesilgan blokning sirtini yopiq sirt sifatida tanlaylik. 447.

guruch. 447
  Magnit oqimi faqat ikkitasi orqali nolga teng yon yuzlar, lekin bu oqimlar qarama-qarshi belgilarga ega. Eslatib o'tamiz, yopiq sirt uchun tashqi me'yor tanlanadi, shuning uchun ko'rsatilgan yuzlarning birida (old) oqim ijobiy, orqa tomonda esa salbiy. Bundan tashqari, ushbu oqimlarning modullari tengdir, chunki bu yuzlardagi maydon induksiya vektorining taqsimlanishi bir xil. Ushbu natija ko'rib chiqilayotgan blokning pozitsiyasiga bog'liq emas. Ixtiyoriy tanani cheksiz kichik qismlarga bo'lish mumkin, ularning har biri ko'rib chiqilayotgan chiziqqa o'xshaydi.
  Va nihoyat, har qanday vektor maydoni oqimining yana bir muhim xususiyatini shakllantiramiz. Ixtiyoriy yopiq sirt ma'lum bir jismni bog'lab tursin (448-rasm).

guruch. 448
  Keling, bu tanani asl sirt qismlari bilan chegaralangan ikki qismga ajratamiz Ō 1 Va Ō 2, va ularni tana orasidagi umumiy interfeys bilan yoping. Ushbu ikkita yopiq sirtdan o'tadigan oqimlarning yig'indisi asl yuzadan o'tgan oqimga teng! Darhaqiqat, chegara bo'ylab oqimlarning yig'indisi (bir tana uchun bir marta, boshqasi uchun boshqa vaqt) nolga teng, chunki har bir holatda har xil, qarama-qarshi normalarni olish kerak (har safar tashqi). Xuddi shunday, tananing o'zboshimchalik bilan bo'linishi haqidagi bayonotni isbotlash mumkin: agar tana o'zboshimchalik bilan qismlarga bo'lingan bo'lsa, u holda tananing sirtidan o'tadigan oqim barcha qismlarning sirtlari bo'ylab oqimlarning yig'indisiga teng bo'ladi. tananing bo'linishi. Bu bayonot suyuqlik oqimi uchun aniq.
  Darhaqiqat, biz isbotladikki, agar vektor maydonining oqimi kichik hajmni chegaralovchi ba'zi sirt orqali nolga teng bo'lsa, u holda bu oqim har qanday yopiq sirt orqali nolga teng bo'ladi.
  Demak, har qanday magnit maydon uchun magnit oqim teoremasi amal qiladi: har qanday yopiq sirt orqali o'tadigan magnit oqimi nolga teng F m = 0.
  Ilgari biz suyuqlik tezligi maydoni va elektrostatik maydon uchun oqim teoremalarini ko'rib chiqdik. Bunday hollarda yopiq sirt orqali oqim maydonning nuqta manbalari (suyuqlik manbalari va cho'kmalari, nuqta zaryadlari) tomonidan to'liq aniqlangan. Umumiy holatda, yopiq sirt orqali nolga teng bo'lmagan oqimning mavjudligi nuqta maydon manbalarining mavjudligini ko'rsatadi. Demak, Magnit oqim teoremasining fizik mazmuni magnit zaryadlarning yo'qligi haqidagi bayonotdir.

Agar siz yaxshi tushunsangiz bu masala va siz o'z nuqtai nazaringizni tushuntirib, himoya qila olasiz, keyin siz magnit oqim teoremasini quyidagicha shakllantirishingiz mumkin: "Dirak monopolini hali hech kim topmagan."

Shuni alohida ta'kidlash kerakki, biz maydon manbalarining yo'qligi haqida gapirganda, biz elektr zaryadlariga o'xshash aniq nuqta manbalarini nazarda tutamiz. Agar harakatlanuvchi suyuqlikning maydoniga o'xshatish qilsak, elektr zaryadlari suyuqlik chiqadigan (yoki oqadigan) nuqtalarga o'xshaydi, uning miqdorini oshiradi yoki kamaytiradi. Elektr zaryadlarining harakati tufayli magnit maydonning paydo bo'lishi suyuqlikdagi jismning harakatiga o'xshaydi, bu suyuqlikning umumiy miqdorini o'zgartirmaydigan vortekslarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Har qanday yopiq sirt orqali oqim nolga teng bo'lgan vektor maydonlari chiroyli, ekzotik nom oldi - solenoidal. Solenoid - bu orqali o'tishi mumkin bo'lgan sim bo'lagi elektr toki. Bunday bobin kuchli magnit maydonlarni yaratishi mumkin, shuning uchun solenoid atamasi "solenoid maydoniga o'xshash" degan ma'noni anglatadi, garchi bunday maydonlarni oddiyroq "magnitga o'xshash" deb atash mumkin. Nihoyat, bunday maydonlar ham deyiladi girdob, uning harakatida har xil turbulent girdoblarni hosil qiluvchi suyuqlikning tezlik maydoniga o'xshaydi.

Magnit oqim teoremasi mavjud katta ahamiyatga ega, ko'pincha magnit o'zaro ta'sirlarning turli xususiyatlarini isbotlash uchun ishlatiladi va biz uni bir necha marta uchratamiz. Masalan, magnit oqimi teoremasi element tomonidan yaratilgan magnit maydonning induksiya vektori radial komponentga ega bo'lmasligini isbotlaydi, aks holda silindrsimon sirt orqali oqim elementi bilan koaksiyal bo'lgan oqim nolga teng bo'lmaydi.
  Endi biz magnit maydon induksiyasini hisoblash uchun magnit oqim teoremasining qo'llanilishini ko'rsatamiz. Magnit maydon magnit moment bilan tavsiflangan oqim bilan halqa tomonidan yaratilsin p m. Keling, uzoqdan halqaning o'qiga yaqin maydonni ko'rib chiqaylik z markazdan, halqaning radiusidan sezilarli darajada kattaroq (449-rasm).

guruch. 449
  Ilgari biz halqa markazidan katta masofalar uchun eksa bo'yicha magnit maydon induksiyasi formulasini oldik.

  Radiusning kichik halqasidagi maydonning vertikal (halqa o'qi vertikal bo'lsin) komponenti bir xil qiymatga ega deb hisoblasak, katta xatoga yo'l qo'ymaymiz. r, tekisligi halqa o'qiga perpendikulyar. Vertikal maydon komponenti masofaga qarab o'zgarganligi sababli, radial maydon komponentlari muqarrar ravishda mavjud bo'lishi kerak, aks holda magnit oqim teoremasi bajarilmaydi! Ma'lum bo'lishicha, bu radial komponentni topish uchun bu teorema va formula (3) etarli. Qalinligi bilan yupqa silindrni tanlang dz va radius r, pastki poydevori masofada joylashgan z halqaning markazidan, halqa bilan koaksiyal va magnit oqim teoremasini ushbu silindr yuzasiga qo'llang. Pastki bazadan o'tadigan magnit oqim ga teng (induksiya va normal vektorlar bu erda qarama-qarshi ekanligini unutmang)

Qayerda Bz(z) z;
yuqori tayanch bo'ylab oqim

Qayerda B z (z + Dz)− balandlikdagi induksiya vektorining vertikal komponentining qiymati z + Dz;
orqali oqadi lateral yuzasi(dan eksenel simmetriya bundan kelib chiqadiki, induksiya vektorining radial komponentining moduli B r bu sirtda doimiy):

  Tasdiqlangan teoremaga ko'ra, bu oqimlarning yig'indisi nolga teng, shuning uchun tenglama haqiqiydir.

shundan biz kerakli qiymatni aniqlaymiz

  Maydonning vertikal komponenti uchun formula (3) dan foydalanish va kerakli hisob-kitoblarni bajarish qoladi 3


  Darhaqiqat, maydonning vertikal tarkibiy qismining pasayishi gorizontal komponentlarning paydo bo'lishiga olib keladi: tagliklar orqali chiqishning pasayishi yon sirt orqali "oqish" ga olib keladi.
  Shunday qilib, biz "jinoyat teoremasini" isbotladik: agar trubaning bir uchidan unga boshqa uchidan quyilganidan ko'ra kamroq oqadigan bo'lsa, unda ular biron bir joyda yon yuzadan o'g'irlashadi.

1 Elektr maydon kuchi vektori oqimining ta'rifi bilan matnni olish va yozuvni o'zgartirish kifoya (bu erda nima qilinadi).
2 Nemis fizigi (Sankt-Peterburg Fanlar Akademiyasi aʼzosi) Vilgelm Eduard Veber (1804 – 1891) sharafiga nomlangan.
3 Eng savodlilar oxirgi kasrdagi (3) funksiyaning hosilasini ko'rishlari va uni oddiygina hisoblab chiqishlari mumkin, ammo biz yana (1 + x) b ≈ 1 + bx taxminiy formulasidan foydalanishimiz kerak.

Agar elektr toki, Oersted tajribalari ko'rsatganidek, magnit maydon hosil qilsa, magnit maydon o'z navbatida o'tkazgichda elektr tokini keltirib chiqara olmaydimi? Ko'pgina olimlar bu savolga javobni tajribalar yordamida topishga harakat qilishdi, ammo Maykl Faraday (1791 - 1867) birinchi bo'lib bu muammoni hal qildi.
1831 yilda Faraday magnit maydon o'zgarganda yopiq o'tkazgich zanjirida elektr toki paydo bo'lishini aniqladi. Bu oqim deb nomlangan induksion oqim.
ning g'altakdagi induksion oqimi metall sim magnit g'altakning ichiga surilganda va magnit g'altakdan chiqarilganda paydo bo'ladi (192-rasm),

va shuningdek, ikkinchi lasanda oqim kuchi o'zgarganda, uning magnit maydoni birinchi g'altakning ichiga kiradi (193-rasm).

Yopiq o'tkazgich zanjirida elektr tokining paydo bo'lishi, kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit maydonining o'zgarishi deyiladi. elektromagnit induksiya.
Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit maydonining o'zgarishi bilan elektr tokining paydo bo'lishi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektrostatik bo'lmagan tashqi kuchlarning ta'sirini yoki yuzaga kelishini ko'rsatadi. Induksion emf. Elektromagnit induksiya hodisasining miqdoriy tavsifi induktsiyalangan EMF va jismoniy miqdor, chaqirildi magnit oqimi.
Magnit oqimi. Bir xil magnit maydonda joylashgan tekis kontur uchun (194-rasm), magnit oqimi F sirt maydoni orqali S magnit induksiya vektori va maydoni kattaligining mahsulotiga teng miqdor deb ataladi S va vektor bilan normal sirt orasidagi burchakning kosinusu:

Lenz qoidasi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induksiya oqimining yo'nalishi kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimining ortishi yoki kamayishiga, shuningdek, magnit maydon induksiya vektorining zanjirga nisbatan yo'nalishiga bog'liq. Umumiy qoida, bu zanjirdagi induksion oqimning yo'nalishini aniqlash imkonini beradi, 1833 yilda E. X. Lenz tomonidan o'rnatilgan.
Lenz qoidasini engil alyuminiy halqa yordamida aniq ko'rsatish mumkin (195-rasm).

Tajriba shuni ko'rsatadiki, qo'shilganda doimiy magnit uzuk undan qaytariladi va olib tashlanganda u magnitga tortiladi. Tajribalar natijasi magnitning polaritesiga bog'liq emas.
Qattiq halqaning itarilishi va tortilishi halqadan o'tadigan magnit oqim o'zgarganda halqada induksion oqim paydo bo'lishi va unga ta'siri bilan izohlanadi. induksiyalangan oqim magnit maydon. Ko'rinib turibdiki, magnit halqaga surilganda undagi induksion oqim shunday yo'nalishga ega bo'ladiki, bu tok hosil qilgan magnit maydon tashqi magnit maydonga qarshi ta'sir qiladi va magnit tortib olinganda undagi induksion oqimga ega bo'ladi. shunday yo'nalishki, uning magnit maydonining induksiya vektori tashqi maydon induksiyasi vektoriga to'g'ri keladi.
Umumiy ibora Lenz qoidalari: yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktsiyali oqim shunday yo'nalishga egaki, u tomonidan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydoni orqali yaratilgan magnit oqim bu oqimni keltirib chiqaradigan magnit oqimning o'zgarishini qoplashga intiladi.
Elektromagnit induksiya qonuni. Eksperimental o'rganish induktsiyalangan emf ning magnit oqimdagi o'zgarishlarga bog'liqligi o'rnatilishiga olib keldi Elektromagnit induksiya qonuni: Yopiq pastadirdagi induktsiyalangan emf, pastadir bilan chegaralangan sirt orqali magnit oqimning o'zgarish tezligiga proportsionaldir.
SIda magnit oqimning birligi shunday tanlanadiki, induktsiyalangan emf va magnit oqimning o'zgarishi o'rtasidagi mutanosiblik koeffitsienti birlikka teng bo'ladi. Qayerda elektromagnit induksiya qonuni quyidagicha ifodalanadi: yopiq pastadirdagi induktsiyalangan emf, pastadir bilan cheklangan sirt orqali magnit oqimning o'zgarish tezligi moduliga teng:

Lenz qoidasini hisobga olgan holda elektromagnit induksiya qonuni quyidagicha yoziladi:

Bobindagi induksion emf. Agar magnit oqimdagi bir xil o'zgarishlar ketma-ket ulangan kontaktlarning zanglashiga olib kirsa, ulardagi induktsiyalangan emf har bir davrdagi induktsiyalangan emf yig'indisiga teng bo'ladi. Shuning uchun, magnit oqimi o'zgarganda, dan iborat bo'lakda n simning bir xil burilishlari, umumiy induktsiyalangan emf n bitta kontaktlarning zanglashiga olib keladigan emf ning marta:

(54.1) tenglamaga asoslanib, yagona magnit maydon uchun uning magnit induksiyasi 1 T ga teng bo'ladi, agar 1 m 2 maydonga ega bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimi 1 Vb ga teng bo'lsa:

.

Vorteks elektr maydoni. Magnit oqimining ma'lum o'zgarish tezligidan elektromagnit induksiya qonuni (54.3) kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induksiyalangan emf qiymatini topishga imkon beradi. ma'lum ma'no elektr qarshilik sxema, zanjirdagi oqimni hisoblang. Biroq, elektromagnit induksiya hodisasining jismoniy ma'nosi ochilmaganligicha qolmoqda. Keling, ushbu hodisani batafsil ko'rib chiqaylik.

Yopiq zanjirda elektr tokining paydo bo'lishi shuni ko'rsatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit oqimi o'zgarganda, zanjirdagi erkin elektr zaryadlariga kuchlar ta'sir qiladi. O'chirish simi harakatsiz, undagi erkin elektr zaryadlari harakatsiz deb hisoblanishi mumkin. Statsionar elektr zaryadlariga faqat elektr maydoni ta'sir qilishi mumkin. Binobarin, atrofdagi kosmosdagi magnit maydonning har qanday o'zgarishi bilan elektr maydoni paydo bo'ladi. Bu elektr maydon zanjirdagi erkin elektr zaryadlarini harakatga keltirib, induktiv elektr tokini hosil qiladi. Magnit maydon o'zgarganda paydo bo'ladigan elektr maydoni deyiladi vorteks elektr maydoni.

Elektr zaryadlarini harakatlantirish uchun vorteks elektr maydoni kuchlarining ishi tashqi kuchlarning ishi, induktsiyalangan emf manbai.

Vorteks elektr maydoni elektrostatik maydondan farq qiladi, chunki u elektr zaryadlari bilan bog'liq emas, uning kuchlanish chiziqlari yopiq chiziqlardir; Elektr zaryadi yopiq chiziq bo'ylab harakat qilganda, girdobli elektr maydonining kuchlari tomonidan bajariladigan ish noldan farq qilishi mumkin.

Harakatlanuvchi o'tkazgichlarda induksion emf. Elektromagnit induktsiya hodisasi magnit maydon vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan, lekin kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit oqimi magnit maydondagi o'tkazgichlarning harakati tufayli o'zgargan hollarda ham kuzatiladi. Bunday holda, induktsiyalangan emfning sababi vorteks elektr maydoni emas, balki Lorentz kuchidir.

Yangi "magnit oqim" tushunchasining ma'nosini tushunish uchun biz kuzatuvlarning miqdoriy tomoniga e'tibor berib, EMFni induktsiya qilish bo'yicha bir nechta tajribalarni batafsil tahlil qilamiz.

Tajribalarimizda biz rasmda ko'rsatilgan o'rnatishdan foydalanamiz. 2.24.

U katta ko'p burilishli lasan yarasidan iborat, aytaylik, qalin laminatlangan karton naychasida. Bobin batareyadan kalit va sozlash reostati orqali quvvatlanadi. Bobinga o'rnatilgan oqim miqdori ampermetr bilan baholanishi mumkin (2.24-rasmda ko'rsatilmagan).

Katta lasan ichida yana bir kichik lasan o'rnatilishi mumkin, uning uchlari magnitoelektrik qurilma - galvanometrga ulangan.

Rasmning ravshanligi uchun bobinning bir qismi kesilgan holda ko'rsatilgan - bu sizga kichik bobinning joylashishini ko'rish imkonini beradi.

Kalit yopilganda yoki ochilganda, kichik lasanda EMF induktsiya qilinadi va galvanometr ignasi qisqa vaqt nol holatidan chiqariladi.

Burilishga asoslanib, qaysi holatda qo'llaniladigan EMF kattaroq va qaysi biri kamroq ekanligini aniqlash mumkin.

Guruch. 2.24. O'zgaruvchan magnit maydon tomonidan EMF induksiyasini o'rganishingiz mumkin bo'lgan qurilma

O'q otilgan bo'linishlar soniga e'tibor berib, induktsiya qilingan emf tomonidan ishlab chiqarilgan ta'sirni miqdoriy jihatdan solishtirish mumkin.

Birinchi kuzatish. Kichkinasini katta bobin ichiga o'rnatib, biz uni mahkamlaymiz va hozircha biz ularning joylashgan joyida hech narsani o'zgartirmaymiz.

Kalitni yoqamiz va batareyadan keyin ulangan reostatning qarshiligini o'zgartirib, ma'lum bir oqim qiymatini o'rnatamiz, masalan

Keling, galvanometrni kuzatayotganda kalitni o'chiramiz. Uning o'chirilishi n o'ngdagi 5 bo'linmaga teng bo'lsin:

1A oqimi o'chirilganda.

Kalitni yana yoqamiz va qarshilikni o'zgartirib, katta bobinning oqimini 4 A ga oshiramiz.

Keling, galvanometrni tinchlantiramiz va galvanometrni kuzatgan holda kalitni yana o'chiramiz.

Agar oqim 1 A ni o'chirishda uning bekor qilinishi 5 bo'linma bo'lsa, endi 4 A o'chirilganda, tashlab ketish 4 baravar ko'payganligini ta'kidlaymiz:

4A oqimi o'chirilganda.

Bunday kuzatishlarni davom ettirib, galvanometrning rad etilishi va shuning uchun induktsiyalangan EMF o'zgaruvchan tokning ortishiga mutanosib ravishda ortadi, degan xulosaga kelish oson.

Lekin biz bilamizki, oqimning o'zgarishi magnit maydonning o'zgarishiga olib keladi (uning induksiyasi), shuning uchun to'g'ri xulosa bizning kuzatishlarimizdan:

induktsiyalangan emf magnit induksiyaning o'zgarish tezligiga proportsionaldir.

Batafsilroq kuzatuvlar ushbu xulosaning to'g'riligini tasdiqlaydi.

Ikkinchi kuzatish. Galvanometrning rad etilishini kuzatishni davom ettiramiz, xuddi shu tokni o'chirib qo'yamiz, aytaylik, 1-4 A. Lekin biz kichik g'altakning N burilish sonini o'zgartiramiz, uning joylashishi va o'lchamlari o'zgarishsiz qoldiriladi.

Faraz qilaylik, galvanometrni rad etish

da kuzatiladi (kichik lasanda 100 burilish).

Agar burilishlar soni ikki baravar oshirilsa, galvanometrning rad etilishi qanday o'zgaradi?

Tajriba shuni ko'rsatadi

Aynan shu narsa kutilgan edi.

Aslida, kichik lasanning barcha burilishlari magnit maydonning bir xil ta'siri ostida bo'ladi va har bir burilishda bir xil EMF induktsiya qilinishi kerak.

Bir burilishning EMF ni E harfi bilan belgilaymiz, keyin ketma-ket ulangan 100 burilishning EMF 100 marta katta bo'lishi kerak:

200 burilishda

Boshqa har qanday burilish soni uchun

Agar EMF burilishlar soniga mutanosib ravishda oshsa, galvanometrni rad etish ham burilishlar soniga mutanosib bo'lishi kerakligini aytish kerak.

Bu tajriba shuni ko'rsatadi. Shunday qilib,

induktsiyalangan emf burilishlar soniga proportsionaldir.

Biz yana bir bor ta'kidlaymizki, kichik bobinning o'lchamlari va uning joylashuvi bizning tajribamiz davomida o'zgarishsiz qoldi. Aytish joizki, tajriba bir xil tok o'chirilgan bir xil katta lasanda o'tkazildi.

Uchinchi kuzatish. Xuddi shu kichik lasan bilan bir nechta tajribalarni o'tkazgandan so'ng, o'zgaruvchan tok doimiy bo'lib qolsa, induktsiyalangan emfning kattaligi kichik bobin qanday joylashganiga bog'liqligini tekshirish oson.

Induktsiyalangan EMFning kichik lasan holatiga bog'liqligini kuzatish uchun biz o'rnatishimizni biroz yaxshilaymiz (2.25-rasm).

Kichkina bobinning o'qining tashqi uchiga biz indeks o'qini va bo'linishli doirani biriktiramiz (masalan,

Guruch. 2.25. Rodga o'rnatilgan kichik lasanni aylantirish uchun qurilma katta bobinning devorlari orqali o'tdi. Rod indeks o'qiga ulangan. O'qning bo'linmalari bo'lgan yarim doiradagi holati radiolarda topilishi mumkin bo'lgan kichik lasan qanday joylashganligini ko'rsatadi).

Tayoqni aylantirib, biz endi indeks o'qining holatiga ko'ra, katta o'q ichidagi kichik bobin egallagan joyni aniqlashimiz mumkin.

Kuzatishlar shuni ko'rsatadi

kichik bobinning o'qi magnit maydon yo'nalishiga to'g'ri kelganda eng katta emf induktsiya qilinadi;

boshqacha aytganda, katta va kichik bobinlarning o'qlari parallel bo'lganda.

Guruch. 2.26. "Magnit oqim" tushunchasining xulosasiga. Magnit maydon 1 sm2 ga ikkita chiziq tezligida chizilgan chiziqlar bilan tasvirlangan: a - maydoni 2 sm2 bo'lgan lasan maydon yo'nalishiga perpendikulyar joylashgan. Magnit oqim g'altakning har bir burilishiga bog'langan bu oqim bobinni kesib o'tgan to'rtta chiziq bilan tasvirlangan; b - maydoni 4 sm2 bo'lgan lasan maydon yo'nalishiga perpendikulyar joylashgan. Magnit oqim g'altakning har bir burilishiga ulanadi, bu oqim bobinni kesib o'tgan sakkizta chiziq bilan tasvirlangan; c - maydoni 4 sm2 bo'lgan lasan qiya joylashgan. Har bir burilish bilan bog'liq magnit oqim to'rtta chiziq bilan tasvirlangan. Shakldan ko'rinib turibdiki, har bir chiziq tasvirlanganidek tengdir. 2.26, a va b, oqim c. Bobinga ulangan oqim uning egilishi tufayli kamayadi

Kichkina lasanning bunday joylashuvi rasmda ko'rsatilgan. 2.26, a va b. Bobin aylanayotganda, undagi emf kamroq va kamroq bo'ladi.

Nihoyat, agar kichik bobinning tekisligi maydon chiziqlariga parallel bo'lsa, unda hech qanday emf induktsiya qilinmaydi. Savol tug'ilishi mumkin, kichik lasanning keyingi aylanishi bilan nima sodir bo'ladi?

Agar biz lasanni 90 ° dan ko'proq aylantirsak (boshlang'ich holatga nisbatan), unda induktsiyalangan EMF belgisi o'zgaradi. Maydon chiziqlari bobinga boshqa tomondan kiradi.

To'rtinchi kuzatish. Yakuniy kuzatuvni amalga oshirish muhimdir.

Keling, kichik lasanni joylashtiradigan ma'lum bir pozitsiyani tanlaylik.

Keling, masalan, har doim uni induktsiyalangan EMF imkon qadar katta bo'lgan holatda joylashtirishga rozi bo'laylik (albatta, ma'lum burilishlar soni va o'chirilgan oqimning ma'lum bir qiymati uchun). Keling, turli diametrli, lekin bir xil burilishlar bilan bir nechta kichik rulonlarni yarataylik.

Biz bu bobinlarni bir xil holatda joylashtiramiz va oqimni o'chirib, galvanometrning rad etilishini kuzatamiz.

Buni tajriba bizga ko'rsatadi

induktsiyalangan emf maydonga proportsionaldir ko'ndalang kesim bobinlar

Magnit oqimi. Barcha kuzatuvlar bizga shunday xulosa chiqarishga imkon beradi

induktsiyalangan emf har doim magnit oqimning o'zgarishiga proportsionaldir.

Ammo magnit oqim nima?

Birinchidan, magnit maydon yo'nalishi bilan to'g'ri burchak hosil qiluvchi S tekis maydon orqali magnit oqimi haqida gapiramiz. Bunday holda, magnit oqim maydon va induksiya mahsulotiga teng yoki

bu erda S - saytimizning maydoni, m2;; B - induksiya, T; F - magnit oqimi, Vb.

Oqim birligi veberdir.

Magnit maydonni chiziqlar orqali ifodalagan holda, magnit oqimi maydonni teshuvchi chiziqlar soniga mutanosib ekanligini aytishimiz mumkin.

Agar maydon chiziqlari shunday chizilgan bo'lsa, ularning soni perpendikulyar tekislikdagi B maydon induksiyasiga teng bo'lsa, oqim bunday chiziqlar soniga teng bo'ladi.

Shaklda. 2.26 magnit lule in har bir chiziq uchun ikkita chiziq tezligida chizilgan chiziqlar bilan tasvirlangan, shuning uchun magnitudali magnit oqimga mos keladi.

Endi magnit oqimining kattaligini aniqlash uchun saytni teshib o'tadigan chiziqlar sonini hisoblash va bu raqamni ko'paytirish kifoya.

Shakl holatida. 2.26 va magnit oqimi maydon yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan 2 sm2 maydon bo'ylab,

Shaklda. 2.26 va bu maydon to'rtta magnit chiziq bilan teshilgan. Shakl holatida. 2,26, b magnit oqimi 0,2 T induksiyada 4 sm2 ko'ndalang maydon orqali

va biz sayt sakkiz magnit chiziq bilan teshilganligini ko'ramiz.

Bobinga ulangan magnit oqim. Induktsiyalangan EMF haqida gapirganda, biz lasan bilan bog'langan oqimni yodda tutishimiz kerak.

Bobin bilan birlashtirilgan oqim - bu lasan bilan chegaralangan sirtga kiradigan oqim.

Shaklda. 2.26 oqim g'altakning har bir burilishiga ulangan, rasmda. 2.26, a shakldagi holatda a ga teng. 2.26, b oqim ga teng

Agar maydon perpendikulyar bo'lmasa, lekin magnit chiziqlarga moyil bo'lsa, u holda induksiyaga maydonni ko'paytirish orqali oqimni aniqlash endi mumkin emas. Bu holda oqim induksiya mahsuloti va saytimizning proyeksiya maydoni sifatida aniqlanadi. Biz maydonning chiziqlariga perpendikulyar tekislikka proyeksiya haqida yoki, go'yo platforma tomonidan tushirilgan soya haqida gapiramiz (2.27-rasm).

Biroq, saytning har qanday shakli uchun oqim hali ham u orqali o'tadigan chiziqlar soniga mutanosib yoki saytni teshib o'tadigan bitta chiziqlar soniga teng.

Guruch. 2.27. Sayt proyeksiyasining chiqishiga. Tajribalarni batafsilroq o'tkazib, uchinchi va to'rtinchi kuzatishlarimizni birlashtirib, quyidagi xulosaga kelish mumkin; Induktsiyalangan emf, bizning kichik lasanimiz maydon chiziqlariga parallel yorug'lik nurlari bilan yoritilgan bo'lsa, maydon chiziqlariga perpendikulyar tekislikka tushadigan soyaning maydoniga proportsionaldir. Bu soya proyeksiya deb ataladi

Shunday qilib, rasmda. 2.26, 0,2 T induksiyada 4 sm2 maydon bo'ylab oqim faqat ga teng (chiziqlar narxi ). Magnit maydonni chiziqlar bilan ifodalash oqimni aniqlashda juda foydali.

Agar F oqimi g'altakning har bir N burilishi bilan bog'langan bo'lsa, NF mahsulotini g'altakning to'liq oqim aloqasi deb atash mumkin. Oqimli aloqa tushunchasi, ayniqsa, turli oqimlar turli burilishlar bilan bog'langan bo'lsa, qulay foydalanish mumkin. Bunday holda, umumiy oqim aloqasi har bir burilish bilan bog'langan oqimlarning yig'indisidir.

"Oqim" so'zi haqida bir necha eslatma. Nega biz oqim haqida gapirayapmiz? Bu so'z magnit narsaning qandaydir oqimi g'oyasi bilan bog'liqmi? Aslida, biz "elektr toki" deganda, biz elektr zaryadlarining harakatini (oqimini) tasavvur qilamiz. Magnit oqim holatida ham vaziyat xuddi shundaymi?

Yo'q, biz "magnit oqim" deganda, biz faqat suyuqliklar harakatini o'rganadigan muhandislar va olimlar tomonidan qo'llaniladigan o'lchovga o'xshash magnit maydonning o'ziga xos o'lchovini (maydon kuchining vaqt maydoni) nazarda tutamiz. Suv harakatlanayotganda, ular uni suv tezligi mahsuloti oqimi va ko'ndalang joylashgan platformaning maydoni deb atashadi (quvurdagi suv oqimi uning tezligiga uning kesishish maydoniga teng). quvur).

Albatta, materiya turlaridan biri bo'lgan magnit maydonning o'zi ham harakatning maxsus shakli bilan bog'liq. Bizda bu harakatning tabiati haqida hali etarlicha aniq g'oyalar va bilimlar mavjud emas, garchi zamonaviy olimlar magnit maydonning xususiyatlari haqida ko'p narsalarni bilishsa ham: magnit maydon energiyaning maxsus shakli mavjudligi bilan bog'liq, uning asosiy o'lchovi induksiya, yana bir juda muhim o'lchov magnit oqimdir.

Magnit induksiya vektori B ning har qanday sirt orqali oqimi. B vektori o'zgarmagan kichik dS maydonidan o'tadigan magnit oqimi dF = VndS ga teng, bu erda Bn - vektorning dS maydonining normalga proyeksiyasi. Magnit oqimi F yakuniy ... ... Katta ensiklopedik lug'at

MAGNET OQIMI- (magnit induksiya oqimi), magnit vektorning F oqimi. induksiya B orqali k.l. sirt. M. p dF kichik dS maydoni orqali, uning doirasida B vektorini o'zgarmagan deb hisoblash mumkin, maydon o'lchami va vektorning Bn proyeksiyasi bilan ifodalanadi ... ... Jismoniy ensiklopediya

magnit oqimi- magnit induksiya oqimiga teng skalyar kattalik. [GOST R 52002 2003] magnit oqimi magnit maydonga perpendikulyar bo'lgan sirt orqali magnit induksiya oqimi, ma'lum bir nuqtadagi magnit induksiyaning maydoni bo'yicha hosil bo'lgan ... ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

MAGNET OQIMI- (F belgisi), MAGNETIK MAYDONning kuchi va hajmining o'lchovi. Xuddi shu magnit maydonga to'g'ri burchak ostida joylashgan A maydonidan o'tadigan oqim F = mHA, bu erda m - muhitning magnit o'tkazuvchanligi, H - magnit maydonning intensivligi. Magnit oqimining zichligi - bu oqim ... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

MAGNET OQIMI- magnit induksiya vektorining F oqimi ((5) ga qarang) B bir xil magnit maydonda B vektoriga normal S sirt orqali. SI magnit oqimining birligi (sm) ... Katta politexnika entsiklopediyasi

MAGNET OQIMI- berilgan sirtdagi magnit ta'sirni tavsiflovchi qiymat. M.p. magnit soni bilan o'lchanadi elektr uzatish liniyalari bu sirt orqali o'tadi. Texnik temir yo'l lug'ati. M .: Davlat transporti ...... Texnik temir yo'l lug'ati

Magnit oqimi- magnit induksiya oqimiga teng skalyar kattalik... Manba: ELEKTRENIKA. ASOSIY TUSHUNCHALARNING ATAMALARI VA TA’RIFLARI. GOST R 52002 2003 (Rossiya Federatsiyasi Davlat standartining 01.09.2003 yildagi 3-modda qarori bilan tasdiqlangan) ... Rasmiy terminologiya

magnit oqimi- magnit induksiya vektori B ning har qanday sirt orqali oqimi. B vektori o'zgarmagan kichik dS maydonidan o'tadigan magnit oqimi dF = BndS ga teng, bu erda Bn - vektorning dS maydonining normalga proyeksiyasi. Magnit oqimi F yakuniy ... ... ensiklopedik lug'at

magnit oqimi- , magnit induksiya oqimi magnit induksiya vektorining har qanday sirtdan o'tgan oqimidir. Yopiq sirt uchun jami magnit oqimi nolga teng, bu magnit maydonning solenoidal tabiatini, ya'ni tabiatda yo'qligini aks ettiradi ... Metallurgiya ensiklopedik lug'ati

Magnit oqimi- 12. Magnit oqim Magnit induksiya oqimi Manba: GOST 19880 74: Elektrotexnika. Asosiy tushunchalar. Atamalar va ta'riflar asl hujjat 12 magnetic on ... Normativ-texnik hujjatlar atamalarining lug'at-ma'lumotnomasi

Kitoblar

• , Mitkevich V. F.. Bu kitobda magnit oqimiga kelganda har doim ham e'tibor berilmaydigan va hali etarlicha aniq aytilmagan yoki aytilmagan juda ko'p narsalar mavjud ... 2252 UAHga sotib oling (faqat Ukrainada)
• Magnit oqimi va uning o'zgarishi, Mitkevich V.F.. Ushbu kitob sizning buyurtmangizga muvofiq "Talab bo'yicha chop etish" texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi. Bu kitob juda ko'p narsalarni o'z ichiga oladi, ularga har doim ham e'tibor berilmaydi ...