Induktiovirta. Induktiovirta Kuinka luoda indusoitu virta käämiin

Kysymyksiä.

1. Mikä oli kuvissa 126-128 esitettyjen kokeiden tarkoitus? Miten ne toteutettiin?


Kokeet suoritettiin tarkoituksena luoda ja määrittää olosuhteet induktiovirran esiintymiselle. Tätä varten kahdessa ensimmäisessä kokeessa (kuva 126) käytettiin galvanometriin yhdistettyä kelaa ja magneettia. Ensimmäisessä kokeessa liikutettiin magneettia, toisessa siirrettiin kelaa. Kolmannessa kokeessa (kuva 127) magneetti korvattiin toisella piiriin kytketyllä kelalla. Neljännessä ja viidennessä (kuva 128) kehystä pyöritettiin magneetin sisällä (a) ja magneettia rungon sisällä (b).

2. Missä olosuhteissa galvanometriin suljetussa kelassa syntyi indusoitunut virta kaikissa kokeissa?

Virta tapahtui muutoksen sattuessa magneettikenttä.

3. Mikä on sähkömagneettisen induktion ilmiö?

Kun suljetun johtimen piirin lävistävä magneettivuo muuttuu, syntyy tähän johtimeen sähkövirtaa, joka ei pysähdy muutoksen tapahtuessa.

4. Mitä merkitystä on sähkömagneettisen induktion ilmiön löytämisellä?

Sähkömagneettisen induktion keksiminen mahdollisti sähkövirran tuotannon teollisessa mittakaavassa, kun sähköenergiageneraattoreita luotiin.

Harjoitukset.

1. Kuinka luodaan lyhytaikainen induktiovirta kuvan 125 K2-käämiin?

Millä tahansa menetelmällä, joka muuttaa piirin virran voimakkuutta ja vastaavasti magneettivuoa: 1) reostaatti; 2) avain; 3) käämin K 2 asennon muuttaminen.

2. Lankarengas asetetaan tasaiseen magneettikenttään (kuva 129). Renkaan vieressä näkyvät nuolet osoittavat, että tapauksissa a ja b rengas liikkuu suoraviivaisesti magneettikentän induktioviivoja pitkin ja tapauksissa c, d ja e se pyörii akselin OO ympäri." Missä näistä tapauksista voi syntyykö renkaaseen indusoitunut virta?


Induktiovirta esiintyy tapauksessa d), koska Samalla renkaaseen tunkeutuva magneettivuo muuttuu.

Kohdassa N 1 S 1. magneettikenttä on kuvattu selvästi; suljetut linjat; 2. suljetut linjat; 3. Kenttäviivojen suunnaksi otetaan suunta, johon magneettineulan pohjoisnapa osoittaa, ts. voimalinjat suunnataan kestomagneetin pohjoisnavasta (N) etelänapaan (S). Magneettikenttäviivat: KUVA 1


MAGNEETTISEN INDUKTIOIDEN VEKTORI. MAGNEETTISET JOHDOT. B on magneettinen induktiovektori, joka on aina suunnattu magneettisten induktiolinjojen tangenttia pitkin; B – on magneettikentän voimakkuusominaisuus; Tasaisen magneettikentän magneettisen induktiovektorin moduuli on yhtä suuri kuin sen voimamoduulin suhde, jolla magneettikenttä vaikuttaa magneettisen induktion linjoihin nähden kohtisuorassa olevaan virtaa kuljettavaan johtimeen, virran voimakkuuteen ja johtimen pituus


Tasainen magneettikenttä on kenttä, jonka jokaisessa pisteessä Tasainen magneettikenttä on kenttä, jonka jokaisessa pisteessä 1. magneettiviivat ovat jakautuneet tasatiheydellä tai yhdensuuntaisesti toistensa kanssa; 2. Induktion magneettisilla vektoreilla on sama suuruus ja suunta. homogeeninen. Muuten kenttä on epäyhtenäinen. Tasainen ja epätasainen magneettikenttä. Kuva 2 Fig. 3 kuva 4 kuva 5 B


Tasavirran magneettikenttä, "kiinnikkeen" tai oikean käden sääntö - voit määrittää johtimen virralla tuottamien magneettikenttälinjojen suunnan: jos otat johtimen virralla oikealla kädelläsi niin, että peukalo osoittaa virran suunnan, sitten käden loput sormet, jotka peittävät johtimen, osoittavat magneettikenttälinjojen suunnan; KUVIO 6


Kehyksen nielu on suorakulmion tai ympyrän muotoon taivutettu johdin, jonka läpi tasavirta kulkee; - se luo magneettikentän, joka on samanlainen kuin kestonauhamagneetin magneettikenttä ja on yksinkertainen sähkömagneetti; - jos oikean käden sormia puristetaan kehyksessä olevan virran suuntaa vastaavaan suuntaan, niin peukalo osoittaa suunnan etelänavasta pohjoiseen; Soveltamalla oikean käden sääntöä voit määrittää kehyksen magneettikentän pohjois- ja etelänavat virralla: KUVA 7


Solenoidi on kierretty johdin, jonka läpi virtaa sähkövirta; Solenoidi on kierretty johdin, jonka läpi virtaa sähkövirta; solenoidin magneettikenttä on samanlainen kuin liuskamagneetin magneettikenttä; Rakenteellisesti solenoidi on pyöreä kehys, jossa virta on kytketty sarjaan; Voit määrittää solenoidin magneettikentän pohjois- ja etelänavan soveltamalla oikean käden sääntöä virtasilmukkaan. KUVIO 8


AMPERIVOIMA on voima, joka vaikuttaa magneettikenttään sijoitettuun virtaa kuljettavaan johtimeen; on yhtä suuri kuin magneettisen induktiovektorin B suuruuden tulo virranvoimakkuudella I, johdinosan l pituudella ja magneettisen induktion ja johdinosan välisen kulman α sinillä. vasemman käden ampeerivoimasäännön suunta - jos vasemman käden kämmen on sijoitettu niin, että magneettiset induktiolinjat tulevat siihen ja neljä pidennettyä sormea ​​asetetaan johtimessa olevan virran suuntaan, niin taivutettu peukalo näyttää virtaan vaikuttavan ampeerivoiman suunnan; KUVIO 9




LORENTZ FORCE on voima, joka vaikuttaa liikkuvaan varautuneeseen hiukkaseen ulkoisesta magneettikentästä; on yhtä suuri kuin varauksen q tulo magneettisen induktion B, hiukkasen liikenopeuden υ sekä varausnopeuden suunnan ja magneettikentän induktion välisen kulman α sinillä LORENTZIN VOIMAAN SUUNTA: jos vasemman käden kämmen asetetaan niin, että vektori B tulee siihen, ja neljä ojennettua sormea ​​suunnataan vektoria υ pitkin, jolloin taivutettu peukalo näyttää positiiviseen varaukseen vaikuttavan voiman suunnan. jos oikean käden kämmen on sijoitettu niin, että vektori B tulee siihen ja neljä ojennettua sormea ​​on suunnattu vektoria υ pitkin, niin taivutettu peukalo näyttää negatiiviseen varaukseen vaikuttavan voiman suunnan. KUVIO 15




MAGNEETTIVUORO (MAGNEETTISEN INDUKTIOIDEN VUORO): OMINAISUURI MAGNEETTIKENTÄN JAKELUA SULJETUN SILMUKSEN RAJOITTAMAAN PINTAAN; ARVO MAGNETTIINDUKTIOVEKTORIN TUOTTEEN JA PIIRIALAN SEKÄ MAGNEETTISEN INDUKTIOVEKTORIN JA PINTAN NORMAALIKULMAN VÄLISEN KULMAN KOOSINUSTA; MAGNEETTIVUORO (MAGNEETTISEN INDUKTIOIDEN VUORO): OMINAISUURI MAGNEETTIKENTÄN JAKELUA SULJETUN SILMUKSEN RAJOITTAMAAN PINTAAN; ARVO MAGNETTIINDUKTIOVEKTORIN TUOTTEEN JA PIIRIALAN SEKÄ MAGNEETTISEN INDUKTIOVEKTORIN JA PINTAN NORMAALIKULMAN VÄLISEN KULMAN KOOSINUSTA;






SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO SÄHKÖMAGNEETTISEN INDUKTIOIDEN ILMIÖN LÖYDYI MICHAEL FARADAY KOKEELLISESTI VUONNA 1831. SÄHKÖMAGNEETTISEN INDUKTIOIDEN ILMIÖ ON SÄHKÖMOOTTORIN VOIMAN ILMÄYTYMINEN VAIHTOLLISESSA MAGNEETTIKENTÄSSÄ SIJAITSESSA TAI VAKIONAAN MAGNEETTIKENTÄSSÄ LIIKKUVASSA JOHDESSA.




Indusoitunut (pyörre)KENTÄÄ ei synny sähkövaraukset, vaan magneettikentän muutos; Indusoidun kentän voimalinjat ovat suljettuja, ja itse kentällä on pyörteinen luonne; INDUKTIOVIRTA – tapahtuu suljetussa johtimessa indusoidun (pyörteen) kentän vaikutuksesta. INDUKTIOVIRTA KETASSA C TAI SULJETTUSSA SILMUKASSA ILMÄÄVÄÄN, KUN MAGNEETTIVUORO MUUTTUU MUUTTAEN JOHDIN RAJOITTAMAN ALUEEN: 1. KUN MAGNETTI LIIKKEE; 2. KUN VIRTA VOIMAUS MUUTTUU KELAssa A; 3. KUN KELAT A JA C LIIKKUVAT SUHTEESSA TOISEEN; 4. KUN SULJETTU SILMU PYÖRI MAGNEETTIKENTÄSSÄ; 5. KUN MAGNETTI PYÖRÄÄ LÄHELLÄ PIIRIN TAI SISÄLLÄ. INDUKTIOVIRTA KETASSA C TAI SULJETTUSSA SILMUKASSA ILMÄÄVÄÄN, KUN MAGNEETTIVUORO MUUTTUU MUUTTAEN JOHDIN RAJOITTAMAN ALUEEN: 1. KUN MAGNETTI LIIKKEE; 2. KUN VIRTA VOIMAUS MUUTTUU KELAssa A; 3. KUN KELAT A JA C LIIKKUVAT SUHTEESSA TOISEEN; 4. KUN SULJETTU SILMU PYÖRI MAGNEETTIKENTÄSSÄ; 5. KUN MAGNETTI PYÖRÄÄ LÄHELLÄ PIIRIN TAI SISÄLLÄ. PÄÄTELMÄ:


Tiedät jo, että sähkövirran ympärillä on aina magneettikenttä. Sähkövirta ja magneettikenttä ovat erottamattomia toisistaan.

Mutta jos sähkövirran sanotaan "luovan" magneettikentän, eikö ole päinvastaista ilmiötä? Onko mahdollista "luoda" sähkövirta magneettikentän avulla?

Tällainen tehtävä 1800-luvun alussa. Monet tiedemiehet ovat yrittäneet ratkaista sen. Myös englantilainen tiedemies Michael Faraday asetti sen ennen itseään. "Muunna magnetismi sähköksi" - näin Faraday kirjoitti tämän ongelman päiväkirjaansa vuonna 1822. Sen ratkaiseminen vaati tiedemieheltä lähes 10 vuoden kovaa työtä.

Michael Faraday (1791-1867)
Englantilainen fyysikko. Löysi sähkömagneettisen induktion ilmiön, ylimääräiset virrat sulkemisen ja avaamisen aikana

Ymmärtääksemme, kuinka Faraday kykeni "muuttamaan magnetismin sähköksi", suoritetaan joitain Faradayn kokeita nykyaikaisilla instrumenteilla.

Kuva 119, a osoittaa, että jos magneetti siirretään galvanometrille suljettuun kelaan, galvanometrin neula taipuu, mikä osoittaa induktiivisen (indusoidun) virran ilmaantumista kelapiirissä. Johtimessa indusoitunut virta on sama elektronien määrätty liike kuin galvaanisesta kennosta tai akusta saatu virta. Nimi "induktio" osoittaa vain syyn sen esiintymiseen.

Riisi. 119. Induktiovirran esiintyminen, kun magneetti ja kela liikkuvat suhteessa toisiinsa

Kun magneetti poistetaan kelasta, havaitaan jälleen galvanometrin neulan taipuma, mutta vastakkaiseen suuntaan, mikä osoittaa virran esiintymisen kelassa vastakkaiseen suuntaan.

Heti kun magneetin liike suhteessa kelaan pysähtyy, virta pysähtyy. Tästä johtuen kelapiirissä on virtaa vain, kun magneetti liikkuu kelaan nähden.

Kokemusta voi muuttaa. Asetamme kelan kiinteään magneetiin ja poistamme sen (kuva 119, b). Ja taas voit huomata, että kun kela liikkuu suhteessa magneetiin, virta ilmestyy jälleen piiriin.

Kuvassa 120 näkyy käämi A kytkettynä virtalähdepiiriin. Tämä kela asetetaan toiseen galvanometriin kytkettyyn kelaan C. Kun käämin A piiri suljetaan ja avataan, kelaan C ilmestyy indusoitunut virta.

Riisi. 120. Induktiovirran esiintyminen sähköpiiriä suljettaessa ja avattaessa

Voit aiheuttaa induktiovirran ilmaantumisen kelassa C muuttamalla virran voimakkuutta kelassa A tai siirtämällä näitä keloja suhteessa toisiinsa.

Tehdään vielä yksi koe. Laitetaan magneettikenttään litteä johtimen ääriviiva, jonka päät liitetään galvanometriin (kuva 121, a). Kun piiriä pyöritetään, galvanometri havaitsee induktiovirran esiintymisen siinä. Virta ilmestyy myös, jos magneettia pyöritetään lähellä piiriä tai sen sisällä (kuva 121, b).

Riisi. 121. Kun piiri pyörii magneettikentässä (magneetti suhteessa piiriin), magneettivuon muutos johtaa indusoidun virran ilmaantumiseen

Kaikissa tarkasteluissa kokeissa indusoitunut virta syntyi, kun johtimen peittämän alueen lävistävä magneettivuo muuttui.

Kuvissa 119 ja 120 esitetyissä tapauksissa magneettivuo muuttui magneettikentän induktion muutoksesta johtuen. Itse asiassa, kun magneetti ja käämi liikkuivat suhteessa toisiinsa (katso kuva 119), kela putosi kenttäalueille, joilla oli suurempi tai pienempi magneettinen induktio (koska magneetin kenttä on epätasainen). Kun käämin A (ks. kuva 120) piiri suljettiin ja avattiin, tämän kelan synnyttämän magneettikentän induktio muuttui sen virranvoimakkuuden muutoksen vuoksi.

Kun lankasilmukkaa pyöritettiin magneettikentässä (katso kuva 121, a) tai magneetissa suhteessa silmukkaan (katso kuva 121, b"), magneettivuo muuttui johtuen tämän silmukan suhteellisesta suunnasta. magneettisen induktion linjoille.

Täten,

  • Kun magneettivuon muutos tunkeutuu suljetun johtimen rajoittamaan alueeseen, tähän johtimeen syntyy sähkövirtaa, joka on olemassa koko magneettivuon muutosprosessin ajan

Tämä on sähkömagneettisen induktion ilmiö.

Sähkömagneettisen induktion löytäminen on yksi 1800-luvun ensimmäisen puoliskon merkittävimmistä tieteellisistä saavutuksista. Se aiheutti sähkötekniikan ja radiotekniikan syntymisen ja nopean kehityksen.

Sähkömagneettisen induktion ilmiön perusteella luotiin tehokkaita sähköenergiageneraattoreita, joiden kehittämiseen osallistuivat tutkijat ja teknikot eri maista. Heidän joukossaan olivat maanmiehimme: Emilius Khristianovitš Lenz, Boris Semenovich Jacobi, Mihail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky ja muut, jotka antoivat suuren panoksen sähkötekniikan kehitykseen.

Kysymyksiä

  1. Mikä oli kuvissa 119-121 esitettyjen kokeiden tarkoitus? Miten ne toteutettiin?
  2. Missä olosuhteissa kokeissa (ks. kuva 119, 120) syntyi galvanometriin suljetussa kelassa indusoitunut virta?
  3. Mikä on sähkömagneettisen induktion ilmiö?
  4. Mitä merkitystä on sähkömagneettisen induktion ilmiön löytämisellä?

Harjoitus 36

  1. Kuinka luoda lyhytaikainen induktiovirta kuvan 118 K 2 -kelaan?
  2. Lankarengas asetetaan tasaiseen magneettikenttään (kuva 122). Renkaan vieressä näkyvät nuolet osoittavat, että tapauksissa a ja b rengas liikkuu suoraviivaisesti magneettikentän induktioviivoja pitkin ja tapauksissa c, d ja e se pyörii akselin OO ympäri." Missä näistä tapauksista voi syntyykö renkaaseen indusoitunut virta?

INDUKTIOVIRTA on sähkövirtaa, joka syntyy, kun magneettisen induktion vuo muuttuu suljetussa johtavassa piirissä. Tätä ilmiötä kutsutaan sähkömagneettiseksi induktioksi. Haluatko tietää, mihin suuntaan induktiovirta on? Rosinductor on kaupankäynti tietoportaali, josta löydät tietoa ajankohtaisista.

Induktiovirran suunnan määräävä sääntö on seuraava: "Induktiovirta suunnataan siten, että se vastustaa magneettikentällään sen aiheuttavaa magneettivuon muutosta." Oikea käsi kämmen on käännetty kohti magneettisia voimalinjoja peukalon suunnassa johtimen liikettä kohti, ja neljä sormea ​​osoittavat, mihin suuntaan indusoitunut virta kulkee. Johdinta liikuttaessa liikumme johtimen mukana kaikki sen sisältämät elektronit ja liikkuessamme magneettikentässä sähkövaraukset voima vaikuttaa niihin vasemman käden säännön mukaisesti.

Induktiovirran suunta ja sen suuruus määräytyy Lenzin säännön mukaan, jonka mukaan induktiovirran suunta aina heikentää virran herättäneen tekijän vaikutusta. Kun magneettikentän vuo piirin läpi muuttuu, indusoidun virran suunta on sellainen, että se kompensoi nämä muutokset. Kun magneettikenttä herättää virtaa piirissä toisessa piirissä, induktiovirran suunta riippuu muutosten luonteesta: kun ulkoinen virta kasvaa, induktiovirta on päinvastainen, kun se pienenee, se on samaan suuntaan ja pyrkii lisäämään virtausta.

Induktiovirtakelalla on kaksi napaa (pohjoinen ja etelä), jotka määräytyvät virran suunnan mukaan: induktiolinjat lähtevät pohjoisnavasta. Magneetin lähestyminen kelaan aiheuttaa virran ilmaantumisen suuntaan, joka hylkii magneettia. Kun magneetti poistetaan, kelan virralla on suunta, joka suosii magneetin vetovoimaa.


Induktiovirta esiintyy suljetussa piirissä, joka sijaitsee vaihtuvassa magneettikentässä. Piiri voi olla joko paikallaan (asetettu muuttuvaan magneettiinduktioon) tai liikkuva (piirin liike aiheuttaa muutoksen magneettivuossa). Induktiovirran esiintyminen aiheuttaa pyörresähkökentän, joka virittyy magneettikentän vaikutuksesta.

Voit oppia luomaan lyhytaikaista indusoitua virtaa koulun fysiikan kurssilta.

Voit tehdä tämän useilla tavoilla:

  • - kestomagneetin tai sähkömagneetin liike suhteessa kelaan,
  • - sydämen liike suhteessa kelaan asetettuun sähkömagneettiin,
  • - piirin sulkeminen ja avaaminen,
  • - virran säätö piirissä.


Sähködynamiikan peruslaki (Faradayn laki) sanoo, että minkä tahansa piirin indusoidun virran voimakkuus on yhtä suuri kuin piirin läpi kulkevan magneettivuon muutosnopeus otettuna miinusmerkillä. Induktiovirran voimakkuutta kutsutaan sähkömoottorivoimaksi.