Pajisja e pajisjeve që funksionojnë me induksion elektromagnetik. Magnetike apo elektrike? Dridhjet dhe valët

Transmetimi. Një fushë magnetike e alternuar, e ngacmuar nga një rrymë në ndryshim, krijon një fushë elektrike në hapësirën përreth, e cila nga ana e saj ngacmon një fushë magnetike, etj. Duke gjeneruar reciprokisht njëra-tjetrën, këto fusha formojnë një fushë të vetme elektromagnetike të ndryshueshme - një valë elektromagnetike. Duke u shfaqur në vendin ku ka një tel me rrymë, fusha elektromagnetike përhapet në hapësirë ​​me shpejtësinë e dritës -300,000 km/s.

Magnetoterapia.Valët e radios, drita, rrezet X dhe rrezatime të tjera elektromagnetike zënë vende të ndryshme në spektrin e frekuencës. Ato zakonisht karakterizohen nga fusha elektrike dhe magnetike të ndërlidhura vazhdimisht.

Sinkrofazotronet.Aktualisht, një fushë magnetike kuptohet si një formë e veçantë e materies që përbëhet nga grimca të ngarkuara. Në fizikën moderne, rrezet e grimcave të ngarkuara përdoren për të depërtuar thellë në atome për t'i studiuar ato. Forca me të cilën një fushë magnetike vepron në një grimcë të ngarkuar në lëvizje quhet forca e Lorencit.

Rrjedhëmetra - numërues. Metoda bazohet në zbatimin e ligjit të Faradeit për një përcjellës në një fushë magnetike: në rrjedhën e një lëngu elektrik përçues që lëviz në një fushë magnetike, një EMF induktohet në proporcion me shpejtësinë e rrjedhës, e cila shndërrohet nga pjesa elektronike në një sinjal elektrik analog/dixhital.

Gjenerator DC.Në modalitetin e gjeneratorit, armatura e makinës rrotullohet nën ndikimin e një momenti të jashtëm. Midis poleve të statorit ekziston një fluks magnetik i vazhdueshëm që depërton në armaturë. Përçuesit e mbështjelljes së armaturës lëvizin në një fushë magnetike dhe, për rrjedhojë, në to induktohet një EMF, drejtimi i të cilit mund të përcaktohet nga rregulli "dora e djathtë". Në këtë rast, një potencial pozitiv lind në një furçë në krahasim me të dytën. Nëse një ngarkesë është e lidhur me terminalet e gjeneratorit, atëherë rryma do të rrjedhë në të.

Fenomeni EMR përdoret gjerësisht në transformatorë. Le ta shqyrtojmë këtë pajisje në më shumë detaje.

TRANSFORMATORËT.) - një pajisje elektromagnetike statike që ka dy ose më shumë mbështjellje të lidhura në mënyrë induktive dhe e projektuar për të kthyer një ose më shumë sisteme të rrymës alternative në një ose më shumë sisteme të tjera të rrymës alternative me induksion elektromagnetik.

Shfaqja e rrymës së induksionit në një qark rrotullues dhe aplikimi i saj.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik përdoret për të kthyer energjinë mekanike në energji elektrike. Për këtë qëllim përdoren gjeneratorë, parimi i funksionimit

e cila mund të konsiderohet në shembullin e një kornize të sheshtë që rrotullohet në një fushë magnetike uniforme

Lëreni kornizën të rrotullohet në një fushë magnetike uniforme (B = konst) në mënyrë të njëtrajtshme me shpejtësi këndore u = konst.

Fluksi magnetik i lidhur me një zonë kornizë S, në çdo moment në kohë t barazohet

ku nje - ut- këndi i rrotullimit të kornizës në atë kohë t(origjina zgjidhet në mënyrë që në /. = 0 të ketë a = 0).

Kur korniza rrotullohet, në të do të shfaqet një emf induksioni i ndryshueshëm

duke ndryshuar me kalimin e kohës sipas ligjit harmonik. EMF %" maksimumi në mëkat Wt= 1, d.m.th.

Kështu, nëse në një homogjene

Nëse korniza rrotullohet në mënyrë uniforme në një fushë magnetike, atëherë në të lind një EMF e ndryshueshme, e cila ndryshon sipas ligjit harmonik.

Procesi i shndërrimit të energjisë mekanike në energji elektrike është i kthyeshëm. Nëse një rrymë kalon nëpër një kornizë të vendosur në një fushë magnetike, një çift rrotullues do të veprojë mbi të dhe korniza do të fillojë të rrotullohet. Ky parim bazohet në funksionimin e motorëve elektrikë të krijuar për të kthyer energjinë elektrike në energji mekanike.

Bileta 5.

Fusha magnetike në materie.

Studimet eksperimentale kanë treguar se të gjitha substancat kanë veti magnetike në një masë më të madhe ose më të vogël. Nëse dy kthesa me rryma vendosen në ndonjë medium, atëherë forca e bashkëveprimit magnetik midis rrymave ndryshon. Kjo përvojë tregon se induksioni i fushës magnetike të krijuar nga rrymat elektrike në një substancë ndryshon nga induksioni i fushës magnetike të krijuar nga të njëjtat rryma në një vakum.

Sasia fizike që tregon se sa herë ndryshon induksioni i fushës magnetike në një mjedis homogjen në vlerë absolute nga induksioni i fushës magnetike në vakum quhet përshkueshmëri magnetike:

Vetitë magnetike të substancave përcaktohen nga vetitë magnetike të atomeve ose grimcave elementare (elektrone, protone dhe neutrone) që përbëjnë atomet. Tani është vërtetuar se vetitë magnetike të protoneve dhe neutroneve janë pothuajse 1000 herë më të dobëta se vetitë magnetike të elektroneve. Prandaj, vetitë magnetike të substancave përcaktohen kryesisht nga elektronet që përbëjnë atomet.

Substancat janë jashtëzakonisht të ndryshme në vetitë e tyre magnetike. Në shumicën e substancave, këto veti janë të shprehura dobët. Substancat magnetike të dobëta ndahen në dy grupe të mëdha - paramagnet dhe diamagnet. Ato ndryshojnë në atë që kur futen në një fushë magnetike të jashtme, mostrat paramagnetike magnetizohen në mënyrë që fusha e tyre magnetike të rezultojë të drejtohet përgjatë fushës së jashtme, dhe mostrat diamagnetike magnetizohen kundër fushës së jashtme. Prandaj, për paramagnet μ > 1, dhe për diamagnet μ< 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало. Например, у алюминия, который относится к парамагнетикам, μ – 1 ≈ 2,1·10–5, у хлористого железа (FeCl3) μ – 1 ≈ 2,5·10–3. К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь (μ – 1 ≈ –3·10–6), вода (μ – 1 ≈ –9·10–6), висмут (μ – 1 ≈ –1,7·10–3) и другие вещества. Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному – парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики – выталкиваются (рис. 1.19.1).

Problemet e magnetostatikës në materie.

Karakteristikat magnetike të materies - vektori i magnetizimit, magnetik

ndjeshmëria dhe përshkueshmëria magnetike e një lënde.

Vektori i magnetizimit - momenti magnetik i një vëllimi elementar që përdoret për të përshkruar gjendjen magnetike të materies. Në lidhje me drejtimin e vektorit të fushës magnetike dallohen magnetizimi gjatësor dhe magnetizimi tërthor. Magnetizimi i tërthortë arrin vlera të konsiderueshme në magnet anizotropë dhe është afër zeros në magnet izotropik. Prandaj, në këtë të fundit është e mundur të shprehet vektori i magnetizimit në terma të forcës së fushës magnetike dhe koeficientit x të quajtur ndjeshmëri magnetike:

Ndjeshmëria magnetike- një sasi fizike që karakterizon marrëdhënien midis momentit magnetik (magnetizimit) të një lënde dhe fushës magnetike në këtë substancë.

Përshkueshmëria magnetike - një sasi fizike që karakterizon marrëdhënien midis induksionit magnetik dhe forcës së fushës magnetike në një substancë.

Zakonisht shënohet me një shkronjë greke. Mund të jetë ose një skalar (për substancat izotropike) ose një tensor (për substancat anizotropike).

Në përgjithësi, ai prezantohet si tensor si më poshtë:

Bileta 6.

Klasifikimi i magneteve

magnete Quhen substanca që janë të afta të fitojnë fushën e tyre magnetike në një fushë magnetike të jashtme, d.m.th., të magnetizohen. Vetitë magnetike të materies përcaktohen nga vetitë magnetike të elektroneve dhe atomeve (molekulave) të materies. Sipas vetive të tyre magnetike, magnetët ndahen në tre grupe kryesore: diamagnet, paramagnet dhe feromagnet.

1. Magnetikë me varësi lineare:

1) Paramagnet - substanca që magnetizohen dobët në një fushë magnetike, dhe fusha që rezulton në paramagnet është më e fortë se në vakum, përshkueshmëria magnetike e paramagneteve m\u003e 1; Veti të tilla zotërojnë alumini, platini, oksigjeni etj.;

paramagnetët ,

2) Diamagnet - substanca që magnetizohen dobët kundër fushës, domethënë fusha në diamagnet është më e dobët se në vakum, përshkueshmëria magnetike m< 1. К диамагнетикам относятся медь, серебро, висмут и др.;

diamagnetet ;

Me varësi jolineare:

3) feromagnetet - substanca që mund të magnetizohen fuqishëm në një fushë magnetike,. Këto janë hekuri, kobalti, nikeli dhe disa lidhje. 2.

Ferromagnetët.

Varet nga sfondi dhe është funksion i tensionit; ekziston histereza.

Dhe mund të arrijë vlera të larta në krahasim me para- dhe diamagnet.

Ligji total i rrymës për një fushë magnetike në materie (teorema e qarkullimit të vektorit B)

Ku I dhe I "janë, respektivisht, shumat algjebrike të makrorrymave (rrymave të përcjelljes) dhe mikrorrymave (rrymave molekulare) të mbuluara nga një lak i mbyllur arbitrar L. Kështu, qarkullimi i vektorit të induksionit magnetik B përgjatë një cikli të mbyllur arbitrar është i barabartë me shuma algjebrike e rrymave përcjellëse dhe rrymave molekulare të mbuluara nga kjo Vektori B karakterizon kështu fushën rezultuese të krijuar nga rrymat makroskopike në përcjellës (rrymat e përcjelljes) dhe rrymat mikroskopike në magnet, kështu që linjat e vektorit të induksionit magnetik B nuk kanë burime dhe janë të mbyllura.

Vektori i intensitetit të fushës magnetike dhe qarkullimi i saj.

Forca e fushës magnetike - (përcaktimi standard H) është një sasi fizike vektoriale e barabartë me diferencën midis vektorit të induksionit magnetik B dhe vektorit të magnetizimit M.

Në SI: ku është konstanta magnetike

Kushtet në ndërfaqen ndërmjet dy mediave

Eksplorimi i marrëdhënieve ndërmjet vektorëve E dhe D në ndërfaqen ndërmjet dy dielektrikëve homogjenë izotropikë (lejueshmëria e të cilëve është ε1 dhe ε2) në mungesë të tarifave falas në kufi.

Zëvendësimi i projeksioneve të vektorit E projeksionet vektoriale D, pjesëtuar me ε 0 ε, marrim

ndërtoni një cilindër të drejtë me lartësi të papërfillshme në ndërfaqen ndërmjet dy dielektrikëve (Fig. 2); njëra bazë e cilindrit është në dielektrikën e parë, tjetra në të dytën. Bazat e ΔS janë aq të vogla sa brenda secilit prej tyre vektori D e njëjta. Sipas teoremës së Gausit për një fushë elektrostatike në një dielektrik

(normale n dhe n" përballë bazave të cilindrit). Kjo është arsyeja pse

Zëvendësimi i projeksioneve të vektorit D projeksionet vektoriale E, shumëzuar me ε 0 ε, marrim

Prandaj, kur kalon nëpër ndërfaqen midis dy mediave dielektrike, komponenti tangjencial i vektorit E(Ε τ) dhe komponenti normal i vektorit D(D n) ndryshojnë vazhdimisht (mos përjetoni një kërcim), dhe komponenti normal i vektorit E(E n) dhe komponenti tangjencial i vektorit D(D τ) përjetojnë një kërcim.

Nga kushtet (1) - (4) për vektorët përbërës E dhe D shohim se vijat e këtyre vektorëve përjetojnë një thyerje (përthyerje). Le të gjejmë se si lidhen këndet α 1 dhe α 2 (në figurën 3 α 1 > α 2). Duke përdorur (1) dhe (4), Е τ2 = Е τ1 dhe ε 2 E n2 = ε 1 E n1 . Le të zbërthejmë vektorët E 1 dhe E 2 në komponentët tangjencialë dhe normalë në ndërfaqe. Nga fig. 3 ne e shohim atë

Duke marrë parasysh kushtet e shkruara më sipër, gjejmë ligjin e thyerjes së vijave të tensionit E(dhe rrjedhimisht linjat e zhvendosjes D)

Nga kjo formulë, mund të konkludojmë se, duke hyrë në një dielektrik me lejueshmëri më të lartë, linjat E dhe D largohu nga normalja.

Bileta 7.

Momentet magnetike të atomeve dhe molekulave.

Momenti magnetik zotërohet nga grimcat elementare, bërthamat atomike, predha elektronike të atomeve dhe molekulave. Momenti magnetik i grimcave elementare (elektrone, protone, neutrone dhe të tjera), siç tregohet nga mekanika kuantike, është për shkak të ekzistencës së momentit të tyre mekanik - spin. Momenti magnetik i bërthamave përbëhet nga momenti i tyre magnetik (spin) i protoneve dhe neutroneve që formojnë këto bërthama, si dhe nga momenti magnetik i lidhur me lëvizjen e tyre orbitale brenda bërthamës. Momenti magnetik i predhave elektronike të atomeve dhe molekulave përbëhet nga rrotullimi dhe momenti magnetik orbital i elektroneve. Momenti magnetik spin i një elektroni msp mund të ketë dy projeksione të barabarta dhe të drejtuara në drejtim të kundërt në drejtimin e fushës magnetike të jashtme H. Vlera absolute e projeksionit

ku mb = (9,274096 ±0,000065) 10-21erg/gs - Magnetoni i Borit ku h - Konstanta e Plankut, e dhe me - ngarkesa dhe masa e elektronit, c - shpejtësia e dritës; SH është projeksioni i momentit mekanik të rrotullimit në drejtimin e fushës H. Vlera absolute e momentit magnetik të rrotullimit

llojet e magneteve.

MAGNETIKE, substancë me veti magnetike, të cilat përcaktohen nga prania e momenteve magnetike të tyre ose të nxitura nga një fushë magnetike e jashtme, si dhe nga natyra e bashkëveprimit ndërmjet tyre. Ka diamagnet, në të cilët fusha magnetike e jashtme krijon një moment magnetik që rezulton i drejtuar në të kundërt me fushën e jashtme, dhe paramagnet, në të cilët këto drejtime përkojnë.

Diamagnetet- substanca që magnetizohen kundër drejtimit të një fushe magnetike të jashtme. Në mungesë të një fushe magnetike të jashtme, diamagnetët janë jomagnetikë. Nën veprimin e një fushe magnetike të jashtme, çdo atom i një diamagneti fiton një moment magnetik I (dhe çdo mol i një substance fiton një moment magnetik total), proporcional me induksionin magnetik H dhe të drejtuar drejt fushës.

Paramagnetët- substanca që magnetizohen në një fushë magnetike të jashtme në drejtim të fushës magnetike të jashtme. Paramagnetët janë substanca magnetike të dobëta, përshkueshmëria magnetike ndryshon pak nga uniteti.

Atomet (molekulat ose jonet) e një paramagneti kanë momentet e tyre magnetike, të cilat, nën veprimin e fushave të jashtme, orientohen përgjatë fushës dhe në këtë mënyrë krijojnë një fushë rezultuese që tejkalon atë të jashtme. Paramagnetët tërhiqen në një fushë magnetike. Në mungesë të një fushe magnetike të jashtme, një paramagnet nuk magnetizohet, pasi për shkak të lëvizjes termike, momentet magnetike të brendshme të atomeve orientohen plotësisht rastësisht.

Momentet magnetike dhe mekanike orbitale.

Një elektron në një atom lëviz rreth bërthamës. Në fizikën klasike, lëvizja e një pike përgjatë një rrethi korrespondon me momentin këndor L=mvr, ku m është masa e grimcës, v është shpejtësia e saj, r është rrezja e trajektores. Në mekanikën kuantike, kjo formulë është e pazbatueshme, pasi rrezja dhe shpejtësia janë të pacaktuara (shih "Marrëdhënia e pasigurisë"). Por madhësia e momentit këndor në vetvete ekziston. Si ta definoni atë? Nga teoria mekanike kuantike e atomit të hidrogjenit rrjedh se moduli i momentit këndor të një elektroni mund të marrë vlerat e mëposhtme diskrete:

ku l është i ashtuquajturi numër kuantik orbital, l = 0, 1, 2, … n-1. Kështu, momenti këndor i një elektroni, si energjia, kuantizohet, d.m.th. merr vlera diskrete. Vini re se për vlera të mëdha të numrit kuantik l (l >>1), ekuacioni (40) merr formën . Ky nuk është gjë tjetër veçse një nga postulatet e N. Bohr-it.

Një tjetër përfundim i rëndësishëm rrjedh nga teoria mekanike kuantike e atomit të hidrogjenit: projeksioni i momentit këndor të një elektroni në çdo drejtim të caktuar në hapësirën z (për shembull, në drejtimin e linjave të fushës magnetike ose elektrike) kuantizohet gjithashtu sipas rregull:

ku m = 0, ± 1, ± 2, …± l është i ashtuquajturi numër kuantik magnetik.

Një elektron që lëviz rreth bërthamës është një rrymë elektrike elementare rrethore. Kjo rrymë korrespondon me momentin magnetik pm. Natyrisht, ai është proporcional me momentin mekanik këndor L. Raporti i momentit magnetik pm të një elektroni me momentin këndor mekanik L quhet raport xhiromagnetik. Për një elektron në një atom hidrogjeni

shenja minus tregon se vektorët e momenteve magnetike dhe mekanike janë të drejtuar në drejtime të kundërta). Nga këtu mund të gjeni të ashtuquajturin moment magnetik orbital të elektronit:

marrëdhënie hidromagnetike.

Bileta 8.

Atomi në një fushë magnetike të jashtme. Precesioni i planit të orbitës së një elektroni në një atom.

Kur një atom futet në një fushë magnetike me induksion, një elektron që lëviz në një orbitë ekuivalente me një qark të mbyllur me rrymë ndikohet nga një moment forcash:

Vektori i momentit magnetik orbital të elektronit ndryshon në mënyrë të ngjashme:

,

(6.2.3)

Nga kjo rrjedh se vektorët dhe , dhe vetë orbita preceset rreth drejtimit të vektorit . Figura 6.2 tregon lëvizjen precesionale të elektronit dhe momentin magnetik të tij orbital, si dhe lëvizjen shtesë (precesionale) të elektronit.

Ky precesion quhet Precesioni Larmor . Shpejtësia këndore e këtij precesioni varet vetëm nga induksioni i fushës magnetike dhe përkon me të në drejtim.

,

(6.2.4)

Momenti magnetik i induktuar orbital.

Teorema e Larmorit:i vetmi rezultat i ndikimit të fushës magnetike në orbitën e një elektroni në një atom është precesioni i orbitës dhe vektorit - momenti magnetik orbital i elektronit me një shpejtësi këndore rreth boshtit që kalon nëpër bërthamën e atomit. paralel me vektorin e induksionit të fushës magnetike.

Precesioni i orbitës së një elektroni në një atom çon në shfaqjen e një rryme orbitale shtesë të drejtuar në kundërshtim me rrymën I:

ku është zona e projeksionit të orbitës së elektronit në rrafshin pingul me vektorin. Shenja minus thotë se është e kundërt me vektorin. Atëherë momenti total orbital i atomit është:

,

efekt diamagnetik.

Efekti diamagnetik është një efekt në të cilin përbërësit e fushave magnetike të atomeve mblidhen dhe formojnë fushën e tyre magnetike të substancës, e cila dobëson fushën magnetike të jashtme.

Meqenëse efekti diamagnetik është për shkak të veprimit të një fushe magnetike të jashtme në elektronet e atomeve të një substance, diamagnetizmi është karakteristik për të gjitha substancat.

Efekti diamagnetik ndodh në të gjitha substancat, por nëse molekulat e substancës kanë momentet e tyre magnetike, të cilat janë të orientuara në drejtim të fushës magnetike të jashtme dhe e rrisin atë, atëherë efekti diamagnetik bllokohet nga një efekt paramagnetik më i fortë dhe substanca. rezulton të jetë një paramagnet.

Efekti diamagnetik ndodh në të gjitha substancat, por nëse molekulat e substancës kanë momentet e tyre magnetike, të cilat janë të orientuara në drejtim të fushës magnetike të jashtme dhe rrisin erOj, atëherë efekti diamagnetik mbivendoset nga një efekt paramagnetik më i fortë dhe substanca. rezulton të jetë një paramagnet.

Teorema e Larmorit.

Nëse një atom vendoset në një fushë magnetike të jashtme me induksion (Fig. 12.1), atëherë një elektron që lëviz në orbitë do të ndikohet nga një moment rrotullues i forcave, duke kërkuar të vendosë momentin magnetik të elektronit në drejtim të fushës magnetike. linjat (momenti mekanik - kundër fushës).

Bileta 9

9.Substancat fort magnetike - ferromagnetët- substanca me magnetizim spontan, pra magnetizohen edhe në mungesë të një fushe magnetike të jashtme. Përveç përfaqësuesit të tyre kryesor, hekurit, ferromagnetët përfshijnë, për shembull, kobaltin, nikelin, gadoliniumin, lidhjet dhe përbërjet e tyre.

Për feromagnetët, varësia J nga H goxha e komplikuar. Ndërsa ngrihesh H magnetizimi J së pari rritet me shpejtësi, pastaj më ngadalë, dhe në fund, i ashtuquajturi ngopje magnetikeJ ne, nuk varemi më nga forca e fushës.

Induksioni magnetik AT=m 0 ( H+J) në fusha të dobëta rritet me shpejtësi me rritje H për shkak të rritjes J, por në fusha të forta, pasi termi i dytë është konstant ( J=J ne), AT rritet me rritjen H sipas një ligji linear.

Një tipar thelbësor i feromagneteve nuk janë vetëm vlerat e mëdha të m (për shembull, për hekurin - 5000), por edhe varësia e m nga H. Fillimisht, m ​​rritet me rritje H, pastaj, duke arritur një maksimum, ai fillon të ulet, duke u prirur në 1 në rastin e fushave të forta (m= B/(m 0 H)= 1+J/N, kështu që kur J=J ne =konst me rritjen H qëndrim J/H->0, dhe m.->1).

Një tipar karakteristik i feromagneteve është edhe se për ta varësia J nga H(dhe rrjedhimisht, dhe B nga H) përcaktohet nga parahistoria e magnetizimit të ferromagnetit. Ky fenomen është emërtuar histereza magnetike. Nëse magnetizoni një ferromagnet deri në ngopje (pika 1 , oriz. 195) dhe më pas filloni të zvogëloni tensionin H fushë magnetizuese, atëherë, siç tregon përvoja, një rënie J përshkruar nga një kurbë 1 -2, mbi kurbë 1 -0. Në H=0 J të ndryshme nga zero, d.m.th. vërehet në një ferromagnet magnetizimi i mbeturJoc. Prania e magnetizimit të mbetur lidhet me ekzistencën magnet të përhershëm. Magnetizimi zhduket nën veprimin e fushës H C, duke pasur një drejtim të kundërt me fushën që shkaktoi magnetizimin.

tensioni H C thirrur forcë shtrënguese.

Me një rritje të mëtejshme në fushën e kundërt, ferromagneti rimagnetizohet (kurba 3-4), dhe në H=-H arrijmë ngopje (pika 4). Pastaj ferromagneti mund të demagnetizohet përsëri (kurba 4-5 -6) dhe rimagnetizohet deri në ngopje (kurba 6- 1 ).

Kështu, nën veprimin e një fushe magnetike alternative në një ferromagnet, magnetizimi J ndryshon në përputhje me kurbën 1 -2-3-4-5-6-1, që quhet laku i histerezës. Hysteresis çon në faktin se magnetizimi i një ferromagneti nuk është një funksion me një vlerë të vetme të H, d.m.th., e njëjta vlerë H përputhet me vlera të shumta J.

Ferromagnetë të ndryshëm japin sythe të ndryshme histereze. feromagnetet me forcë shtrënguese të ulët (që varion nga disa mijëshe deri në 1-2 A/cm). H C(me një lak të ngushtë histerezë) quhen i butë, me një forcë shtrënguese të madhe (nga disa dhjetëra në disa mijëra amper për centimetër) (me një lak të gjerë histeresis) - i ashpër. Sasitë H C, J oc dhe m max përcaktojnë zbatueshmërinë e feromagneteve për qëllime të ndryshme praktike. Pra, feromagnetët e fortë (për shembull, çeliqet e karbonit dhe tungstenit) përdoren për të bërë magnet të përhershëm, dhe ato të buta (për shembull, hekur i butë, aliazh hekur-nikel) përdoren për të bërë bërthama transformatorësh.

Ferromagnetët kanë një veçori tjetër thelbësore: për çdo ferromagnet ekziston një temperaturë e caktuar, e quajtur Pika Curie, në të cilin humbet vetitë e tij magnetike. Kur kampioni nxehet mbi pikën Curie, ferromagneti shndërrohet në një paramagnet të zakonshëm.

Procesi i magnetizimit të feromagneteve shoqërohet me një ndryshim në dimensionet dhe vëllimin e tij linear. Ky fenomen është emërtuar magnetostriksion.

Natyra e ferromagnetizmit. Sipas ideve të Weiss, ferromagnetët në temperatura nën pikën Curie kanë magnetizim spontan, pavarësisht nga prania e një fushe të jashtme magnetizuese. Magnetizimi spontan, megjithatë, është në kundërshtim të dukshëm me faktin se shumë materiale ferromagnetike, edhe në temperatura nën pikën Curie, nuk magnetizohen. Për të eliminuar këtë kontradiktë, Weiss prezantoi hipotezën sipas së cilës një ferromagnet nën pikën Curie ndahet në një numër të madh rajonesh të vogla makroskopike - domenet, magnetizuar spontanisht deri në ngopje.

Në mungesë të një fushe magnetike të jashtme, momentet magnetike të fushave individuale janë të orientuara rastësisht dhe kompensojnë njëra-tjetrën, kështu që momenti magnetik që rezulton i një ferromagneti është zero dhe ferromagneti nuk magnetizohet. Një fushë magnetike e jashtme orienton përgjatë fushës momentet magnetike jo të atomeve individuale, siç është rasti në rastin e paramagneteve, por të rajoneve të tëra të magnetizimit spontan. Prandaj, me rritjen H magnetizimi J dhe induksioni magnetik AT tashmë në fusha mjaft të dobëta rriten shumë shpejt. Kjo shpjegon edhe rritjen e m feromagnetet në një vlerë maksimale në fusha të dobëta. Eksperimentet kanë treguar se varësia e B nga R nuk është aq e qetë sa tregohet në Fig. 193, por ka një pamje të shkallëzuar. Kjo tregon se brenda ferromagnetit, domenet kthehen në një kërcim nëpër fushë.

Kur fusha magnetike e jashtme dobësohet në zero, ferromagnetët ruajnë magnetizimin e mbetur, pasi lëvizja termike nuk është në gjendje të çorientojë shpejt momentet magnetike të formacioneve kaq të mëdha si domenet. Prandaj vërehet dukuria e histerezës magnetike (Fig. 195). Për të çmagnetizuar një ferromagnet, duhet të zbatohet një forcë shtrënguese; lëkundjet dhe ngrohja e ferromagnetit gjithashtu kontribuojnë në demagnetizim. Pika Curie rezulton të jetë temperatura mbi të cilën ndodh shkatërrimi i strukturës së domenit.

Ekzistenca e domeneve në feromagnet është vërtetuar eksperimentalisht. Një metodë e drejtpërdrejtë eksperimentale për vëzhgimin e tyre është metoda e figurës pluhur. Një suspension ujor i një pluhuri të imët ferromagnetik (për shembull, magnetiti) aplikohet në sipërfaqen e lëmuar me kujdes të një ferromagneti. Grimcat vendosen kryesisht në vendet e johomogjenitetit maksimal të fushës magnetike, d.m.th., në kufijtë midis domeneve. Prandaj, pluhuri i vendosur përshkruan kufijtë e domeneve, dhe një pamje e ngjashme mund të fotografohet nën një mikroskop. Dimensionet lineare të domeneve rezultuan të jenë 10 -4 -10 -2 cm.

Parimi i funksionimit të transformatorëve, që përdoret për të rritur ose ulur tensionin e rrymës alternative, bazohet në fenomenin e induksionit të ndërsjellë.

Bobinat (mbështjelljet) primare dhe dytësore, që kanë përkatësisht n 1 dhe N 2 kthesa, të montuara në një bërthamë hekuri të mbyllur. Meqenëse skajet e mbështjelljes primare janë të lidhura me një burim të tensionit të alternuar me emf. ξ 1 , atëherë në të shfaqet një rrymë alternative I 1 , duke krijuar një fluks magnetik të alternuar F në bërthamën e transformatorit, i cili është pothuajse plotësisht i lokalizuar në bërthamën e hekurit dhe, për rrjedhojë, depërton pothuajse plotësisht në kthesat e mbështjelljes dytësore. Një ndryshim në këtë fluks bën që emf të shfaqet në mbështjelljen dytësore. induksion i ndërsjellë, dhe në primar - emf. vetëinduksioni.

Aktuale I 1 mbështjellje primare përcaktohet sipas ligjit të Ohm-it: ku R 1 është rezistenca e mbështjelljes parësore. Rënia e tensionit I 1 R 1 mbi rezistencën R 1 për fushat me ndryshim të shpejtë është i vogël në krahasim me secilën prej dy emf-ve, prandaj . emf induksioni i ndërsjellë që ndodh në mbështjelljen dytësore,

Ne e kuptojmë atë emf, që lind në mbështjelljen dytësore, ku shenja minus tregon se emf. në mbështjelljet parësore dhe dytësore janë të kundërta në fazë.

Raporti i numrit të kthesave N 2 /N 1 , duke treguar sa herë emf. më shumë (ose më pak) në mbështjelljen dytësore të transformatorit se sa në primar quhet raporti i transformimit.

Duke neglizhuar humbjet e energjisë, të cilat në transformatorët modernë nuk kalojnë 2% dhe shoqërohen kryesisht me çlirimin e nxehtësisë xhaul në mbështjellje dhe shfaqjen e rrymave vorbull, dhe duke zbatuar ligjin e ruajtjes së energjisë, mund të shkruajmë se fuqitë e rrymës në të dy transformatorët. mbështjelljet janë pothuajse të njëjta: ξ 2 I 2 »ξ 1 I 1 , gjeni ξ 2 /ξ 1 = I 1 /I 2 = N 2 /N 1, d.m.th., rrymat në mbështjellje janë në përpjesëtim të zhdrejtë me numrin e kthesave në këto mbështjellje.

Nese nje N 2 /N 1 >1, atëherë kemi të bëjmë me transformator përforcues, duke rritur variablin emf. dhe rrymë ulëse (përdoret, për shembull, për të transmetuar energji elektrike në distanca të gjata, pasi në këtë rast humbjet për nxehtësinë Joule, në përpjesëtim me katrorin e fuqisë aktuale, zvogëlohen); nëse N 2 /N 1 <1, atëherë kemi të bëjmë me transformatori i ngritjes, duke reduktuar emf. dhe rryma në rritje (përdoret, për shembull, në saldimin elektrik, pasi kërkon një rrymë të madhe në tension të ulët).

Një transformator me një dredha-dredha quhet autotransformator. Në rastin e një autotransformatori në rritje, e.m.f. furnizohet me një pjesë të mbështjelljes, dhe emf sekondar. hiqet nga e gjithë mbështjellja. Në një autotransformator me ulje, voltazhi i rrjetit zbatohet në të gjithë mbështjelljen dhe EMF sekondar. hequr nga dredha-dredha.

11. Luhatja harmonike - dukuria e ndryshimit periodik të një sasie, në të cilën varësia nga argumenti ka karakterin e funksionit sinus ose kosinus. Për shembull, një sasi që ndryshon në kohë si më poshtë luhatet në mënyrë harmonike:

Ose, ku x është vlera e madhësisë në ndryshim, t është koha, parametrat e mbetur janë konstante: A është amplituda e lëkundjeve, ω është frekuenca ciklike e lëkundjeve, është faza e plotë e lëkundjeve, është fillestari. faza e lëkundjeve. Lëkundje harmonike e përgjithësuar në formë diferenciale

Llojet e dridhjeve:

Lëkundjet e lira kryhen nën veprimin e forcave të brendshme të sistemit pasi sistemi të jetë nxjerrë nga ekuilibri. Që lëkundjet e lira të jenë harmonike, është e nevojshme që sistemi oscilues të jetë linear (i përshkruar nga ekuacionet lineare të lëvizjes), dhe në të nuk duhet të ketë shpërndarje energjie (kjo e fundit do të shkaktonte amortizimin).

Lëkundjet e detyruara kryhen nën ndikimin e një force periodike të jashtme. Që ato të jenë harmonike, mjafton që sistemi oscilues të jetë linear (i përshkruar nga ekuacionet lineare të lëvizjes), dhe vetë forca e jashtme ndryshon me kalimin e kohës si një lëkundje harmonike (d.m.th., varësia kohore e kësaj force është sinusoidale). .

Lëkundje mekanike harmonike është një lëvizje drejtvizore jo uniforme në të cilën koordinatat e një trupi lëkundës (pikës materiale) ndryshojnë sipas ligjit të kosinusit ose sinusit në varësi të kohës.

Sipas këtij përkufizimi, ligji i ndryshimit të koordinatave në varësi të kohës ka formën:

ku wt është vlera nën shenjën kosinus ose sinus; w është koeficienti, kuptimi fizik i të cilit do të zbulohet më poshtë; A është amplituda e lëkundjeve harmonike mekanike. Ekuacionet (4.1) janë ekuacionet kryesore kinematike të dridhjeve mekanike harmonike.

Ndryshimet periodike në intensitetin E dhe induksionin B quhen lëkundje elektromagnetike. Lëkundjet elektromagnetike janë valët e radios, mikrovalët, rrezatimi infra të kuqe, drita e dukshme, rrezatimi ultravjollcë, rrezet x, rrezet gama.

Derivimi i formulës

Valët elektromagnetike si një fenomen universal u parashikuan nga ligjet klasike të elektricitetit dhe magnetizmit, të njohura si ekuacionet e Maxwell-it. Nëse shikoni nga afër ekuacionin e Maxwell-it në mungesë të burimeve (ngarkesa ose rryma), do të zbuloni se, së bashku me mundësinë që asgjë të mos ndodhë, teoria gjithashtu lejon zgjidhje jo të parëndësishme për ndryshimin e fushave elektrike dhe magnetike. Le të fillojmë me ekuacionet e Maxwell për vakum:

ku është një operator diferencial vektorial (nabla)

Një nga zgjidhjet është më e thjeshta.

Për të gjetur një zgjidhje tjetër, më interesante, ne përdorim identitetin e vektorit, i cili është i vlefshëm për çdo vektor, në formën:

Për të parë se si mund ta përdorim atë, le të marrim operacionin e rrotullimit nga shprehja (2):

Ana e majtë është e barabartë me:

ku thjeshtojmë duke përdorur ekuacionin (1) më sipër.

Ana e djathtë është e barabartë me:

Ekuacionet (6) dhe (7) janë të barabarta, kështu që këto rezulton në një ekuacion diferencial me vlerë vektoriale për një fushë elektrike, përkatësisht

Zbatimi i rezultateve të ngjashme fillestare në një ekuacion diferencial të ngjashëm për një fushë magnetike:

Këto ekuacione diferenciale janë ekuivalente me ekuacionin e valës:

ku c0 është shpejtësia e valës në vakum; f përshkruan zhvendosjen.

Ose edhe më e thjeshtë: ku është operatori d'Alembert:

Vini re se në rastin e fushave elektrike dhe magnetike, shpejtësia është:

Ekuacioni diferencial i lëkundjeve harmonike të një pike materiale , ose , ku m është masa e pikës; k - koeficienti i forcës kuazi-elastike (k=τω2).

Oscilatori harmonik në mekanikën kuantike është një analog kuantik i një oshilatori të thjeshtë harmonik, duke marrë parasysh jo forcat që veprojnë në grimcë, por Hamiltonian, domethënë energjinë totale të oshilatorit harmonik, dhe energjia potenciale supozohet të jetë në mënyrë kuadratike. në varësi të koordinatave. Duke llogaritur termat e mëposhtëm në zgjerimin e energjisë potenciale në lidhje me koordinatat çon në konceptin e një oshilatori anharmonik

Një oshilator harmonik (në mekanikën klasike) është një sistem që, kur zhvendoset nga një pozicion ekuilibri, përjeton një forcë rivendosëse F proporcionale me zhvendosjen x (sipas ligjit të Hooke):

ku k është një konstante pozitive që përshkruan ngurtësinë e sistemit.

Hamiltoniani i një oshilatori kuantik me masë m, frekuenca natyrore e të cilit është ω, duket kështu:

Në përfaqësimin koordinativ, . Problemi i gjetjes së niveleve energjetike të një oshilatori harmonik reduktohet në gjetjen e numrave E për të cilët ekuacioni diferencial i pjesshëm vijues ka një zgjidhje në klasën e funksioneve të integrueshme katrore.

Një oshilator anharmonik kuptohet si një oshilator me një varësi jo-kuadratike të energjisë potenciale nga koordinata. Përafrimi më i thjeshtë i një oshilatori anharmonik është përafrimi i energjisë potenciale deri në termin e tretë në serinë Taylor:

12. Lavjerrësi pranveror - sistem mekanik i përbërë nga një sustë me koeficient elasticiteti (ngurtësi) k (ligji i Hukut), një skaj i të cilit është i fiksuar fort, dhe në tjetrin ka një ngarkesë me masë m.

Kur një forcë elastike vepron mbi një trup masiv, duke e kthyer atë në pozicionin e ekuilibrit, ai lëkundet rreth këtij pozicioni.Trupi i tillë quhet lavjerrës sustë. Dridhjet shkaktohen nga një forcë e jashtme. Lëkundjet që vazhdojnë pasi forca e jashtme ka pushuar së vepruari quhen lëkundje të lira. Lëkundjet e shkaktuara nga veprimi i një force të jashtme quhen të detyruara. Në këtë rast, vetë forca quhet imponuese.

Në rastin më të thjeshtë, një lavjerrës pranveror është një trup i ngurtë që lëviz përgjatë një rrafshi horizontal, i lidhur me një mur nga një burim.

Ligji i dytë i Njutonit për një sistem të tillë në mungesë të forcave të jashtme dhe forcave të fërkimit ka formën:

Nëse sistemi ndikohet nga forcat e jashtme, atëherë ekuacioni i lëkundjes do të rishkruhet si më poshtë:

Ku f(x) është rezultante e forcave të jashtme të lidhura me masën e njësisë së ngarkesës.

Në rastin e zbutjes proporcionale me shpejtësinë e lëkundjeve me një koeficient c:

Periudha e lavjerrësit të pranverës:

Një lavjerrës matematik është një oshilator, i cili është një sistem mekanik i përbërë nga një pikë materiale e vendosur në një fije të pazgjatshme pa peshë ose në një shufër pa peshë në një fushë uniforme të forcave gravitacionale. Periudha e lëkundjeve të vogla natyrore të një lavjerrësi matematikor me gjatësi l, të pezulluar pa lëvizje në një fushë gravitacionale uniforme me nxitim të rënies së lirë g, është e barabartë me dhe nuk varet nga amplituda dhe masa e lavjerrësit.

Ekuacioni diferencial i lavjerrësit të sustës x=Асos (wot+jo).

Ekuacioni i lavjerrësit

Lëkundjet e një lavjerrës matematikor përshkruhen nga një ekuacion diferencial i zakonshëm i formës

ku w është një konstante pozitive e përcaktuar vetëm nga parametrat e lavjerrësit. funksion i panjohur; x(t) është këndi i devijimit të lavjerrësit në moment nga pozicioni i ekuilibrit më të ulët, i shprehur në radianë; , ku L është gjatësia e pezullimit, g është nxitimi i rënies së lirë. Ekuacioni për lëkundjet e vogla të lavjerrësit pranë pozicionit të ekuilibrit më të ulët (i ashtuquajturi ekuacion harmonik) ka formën:

Një lavjerrës që bën lëkundje të vogla lëviz përgjatë një sinusoidi. Meqenëse ekuacioni i lëvizjes është një kontroll i zakonshëm i rendit të dytë, për të përcaktuar ligjin e lëvizjes së lavjerrësit, është e nevojshme të vendosni dy kushte fillestare - koordinata dhe shpejtësia, nga të cilat përcaktohen dy konstante të pavarura:

ku A është amplituda e lëkundjeve të lavjerrësit, është faza fillestare e lëkundjeve, w është frekuenca ciklike, e cila përcaktohet nga ekuacioni i lëvizjes. Lëvizja e lavjerrësit quhet lëkundje harmonike.

Një lavjerrës fizik është një oshilator, i cili është një trup i ngurtë që lëkundet në fushën e çdo force rreth një pike që nuk është qendra e masës së këtij trupi, ose një bosht fiks pingul me drejtimin e forcave dhe që nuk kalon nëpër qendra e masës së këtij trupi.

Momenti i inercisë rreth boshtit që kalon nëpër pikën e pezullimit:

Duke neglizhuar rezistencën e mediumit, ekuacioni diferencial për lëkundjet e një lavjerrësi fizik në fushën e gravitetit shkruhet si më poshtë:

Gjatësia e reduktuar është një karakteristikë e kushtëzuar e një lavjerrës fizik. Numerikisht është e barabartë me gjatësinë e lavjerrësit matematik, periudha e së cilës është e barabartë me periudhën e lavjerrësit fizik të dhënë. Gjatësia e reduktuar llogaritet si më poshtë:

ku I është momenti i inercisë rreth pikës së pezullimit, m është masa, a është distanca nga pika e pezullimit në qendrën e masës.

Një qark oshilator është një oshilator, i cili është një qark elektrik që përmban një induktor të lidhur dhe një kondensator. Lëkundjet e rrymës (dhe tensionit) mund të ngacmohen në një qark të tillë.Një qark oscilues është sistemi më i thjeshtë në të cilin mund të ndodhin lëkundje të lira elektromagnetike.

frekuenca rezonante e qarkut përcaktohet nga e ashtuquajtura formulë Thomson:

Qarku oscilues paralel

Le të ngarkohet një kondensator me kapacitet C në një tension. Energjia e ruajtur në kondensator është

Energjia magnetike e përqendruar në spirale është maksimale dhe e barabartë me

Ku L është induktiviteti i spirales, është vlera maksimale e rrymës.

Energjia e dridhjeve harmonike

Gjatë dridhjeve mekanike, një trup lëkundës (ose pikë materiale) ka energji kinetike dhe potenciale. Energjia kinetike e trupit W:

Energjia totale në qark:

Valët elektromagnetike bartin energji. Kur valët përhapen, lind një rrjedhë e energjisë elektromagnetike. Nëse veçojmë zonën S, të orientuar pingul me drejtimin e përhapjes së valës, atëherë në një kohë të shkurtër Δt, energjia ΔWem do të rrjedhë nëpër zonë, e barabartë me ΔWem = (ne + wm)υSΔt.

13. Mbledhja e lëkundjeve harmonike të të njëjtit drejtim dhe të së njëjtës frekuencë

Një trup lëkundës mund të marrë pjesë në disa procese lëkundëse, atëherë duhet gjetur lëkundje që rezulton, me fjalë të tjera, lëkundjet duhet të shtohen. Në këtë pjesë, ne do të shtojmë lëkundjet harmonike të të njëjtit drejtim dhe të së njëjtës frekuencë

duke përdorur metodën e vektorit të amplitudës rrotulluese, ndërtojmë grafikisht diagramet vektoriale të këtyre lëkundjeve (Fig. 1). Taksa pasi vektorët A1 dhe A2 rrotullohen me të njëjtën shpejtësi këndore ω0, atëherë diferenca fazore (φ2 - φ1) ndërmjet tyre do të mbetet konstante. Prandaj, ekuacioni i lëkundjes që rezulton do të jetë (1)

Në formulën (1), amplituda A dhe faza fillestare φ përcaktohen përkatësisht nga shprehjet

Kjo do të thotë se trupi, duke marrë pjesë në dy lëkundje harmonike të të njëjtit drejtim dhe të së njëjtës frekuencë, kryen edhe një lëkundje harmonike në të njëjtin drejtim dhe me të njëjtën frekuencë si lëkundjet e përmbledhura. Amplituda e lëkundjes që rezulton varet nga diferenca fazore (φ2 - φ1) e lëkundjeve të shtuara.

Mbledhja e lëkundjeve harmonike të të njëjtit drejtim me frekuenca të afërta

Le të jenë amplituda e lëkundjeve të shtuara të barabarta me A, dhe frekuencat të jenë të barabarta me ω dhe ω + Δω, dhe Δω<<ω. Выберем начало отсчета так, чтобы начальные фазы обоих колебаний были равны нулю:

Duke i mbledhur këto shprehje dhe duke marrë parasysh se në faktorin e dytë Δω/2<<ω, получим

Ndryshimet periodike të amplitudës së lëkundjeve që ndodhin kur shtohen dy lëkundje harmonike të të njëjtit drejtim me frekuenca të afërta quhen rrahje.

Rrahjet lindin nga fakti se njëri nga dy sinjalet mbetet vazhdimisht pas tjetrit në fazë, dhe në ato momente kur luhatjet ndodhin në fazë, sinjali total përforcohet dhe në ato momente kur dy sinjalet janë jashtë fazës, ato anulojnë njëri-tjetrin. Këto momente zëvendësojnë periodikisht njëra-tjetrën me rritjen e sasisë së mbetur.

Grafiku i lëkundjeve të rrahjes

Le të gjejmë rezultatin e shtimit të dy lëkundjeve harmonike të së njëjtës frekuencë ω, të cilat ndodhin në drejtime reciproke pingul përgjatë boshteve x dhe y. Për thjeshtësi, ne zgjedhim origjinën e referencës në mënyrë që faza fillestare e lëkundjes së parë të jetë e barabartë me zero dhe e shkruajmë atë në formën (1)

ku α është diferenca fazore e të dy lëkundjeve, A dhe B janë të barabarta me amplitudat e lëkundjeve të shtuara. Ekuacioni i trajektores së lëkundjes që rezulton do të përcaktohet duke përjashtuar kohën t nga formula (1). Shkrimi i lëkundjeve të përmbledhura si

dhe duke zëvendësuar në ekuacionin e dytë me dhe me , gjejmë, pas transformimeve të thjeshta, ekuacionin e një elipsi, boshtet e së cilës janë të orientuara në mënyrë arbitrare në lidhje me boshtet koordinative: (2)

Meqenëse trajektorja e lëkundjes që rezulton ka formën e një elipsi, lëkundje të tilla quhen të polarizuara në mënyrë eliptike.

Dimensionet e boshteve të elipsës dhe orientimi i saj varen nga amplituda e lëkundjeve të shtuara dhe diferenca fazore α. Le të shqyrtojmë disa raste të veçanta që janë me interes fizik për ne:

1) α = mp (m=0, ±1, ±2, ...). Në këtë rast, elipsi bëhet një segment i drejtë (3)

ku shenja plus korrespondon me vlerat zero dhe çift të m (Fig. 1a), dhe shenja minus korrespondon me vlerat tek të m (Fig. 2b). Lëkundja që rezulton është një lëkundje harmonike me frekuencë ω dhe amplitudë, e cila ndodh përgjatë vijës së drejtë (3), duke krijuar një kënd me boshtin x. Në këtë rast kemi të bëjmë me lëkundje të polarizuara në mënyrë lineare;

2) α = (2m+1)(π/2) (m=0, ± 1, ±2,...). Në këtë rast, ekuacioni do të duket si

Figurat Lissajous janë trajektore të mbyllura të tërhequra nga një pikë që kryen njëkohësisht dy lëkundje harmonike në dy drejtime pingule reciproke. Studuar së pari nga shkencëtari francez Jules Antoine Lissajous. Forma e figurave varet nga marrëdhënia midis periudhave (frekuencave), fazave dhe amplitudave të të dy lëkundjeve. Në rastin më të thjeshtë të barazisë së të dy periudhave, shifrat janë elipsa, të cilat, me një diferencë fazore 0 ose degjenerojnë në segmente të vijës, dhe me një diferencë fazore P/2 dhe barazi amplitudash, kthehen në një rreth. Nëse periudhat e të dy lëkundjeve nuk përkojnë saktësisht, atëherë ndryshimi i fazës ndryshon gjatë gjithë kohës, si rezultat i së cilës elipsi deformohet gjatë gjithë kohës. Shifrat e Lissajous nuk vërehen për periudha dukshëm të ndryshme. Sidoqoftë, nëse periudhat lidhen si numra të plotë, atëherë pas një intervali kohor të barabartë me shumëfishin më të vogël të të dy periudhave, pika lëvizëse kthehet përsëri në të njëjtin pozicion - fitohen figura Lissajous të një forme më komplekse. Figurat Lissajous përshtaten në një drejtkëndësh, qendra e të cilit përkon me origjinën e koordinatave, dhe anët janë paralele me boshtet e koordinatave dhe të vendosura në të dy anët e tyre në distanca të barabarta me amplituda të lëkundjeve.

ku A, B - amplitudat e lëkundjeve, a, b - frekuencat, δ - zhvendosja e fazës

14. Lëkundjet e amortizuara ndodhin në një sistem mekanik të mbyllur

Në të cilat ka humbje energjie për të kapërcyer forcat

rezistenca (β ≠ 0) ose në një qark të mbyllur oscilues, në

ku prania e rezistencës R çon në humbjen e energjisë së vibrimit në

ngrohja e përçuesve (β ≠ 0).

Në këtë rast, ekuacioni i përgjithshëm i lëkundjeve diferenciale (5.1)

merr formën: x′′ + 2βx′ + ω0 x = 0 .

Zvogëlimi logaritmik i amortizimit χ është një sasi fizike reciproke me numrin e lëkundjeve pas së cilës amplituda A zvogëlohet me një faktor e.

PROCESI APERIODIK-proces kalimtar në dinamikë. sistemi, për të cilin vlera e daljes, që karakterizon kalimin e sistemit nga një gjendje në tjetrën, ose në mënyrë monotonike tenton në një vlerë të qëndrueshme, ose ka një ekstrem (shih Fig.). Teorikisht, mund të zgjasë një kohë pafundësisht të gjatë. A. p. ndodhin, për shembull, në sistemet automatike. menaxhimit.

Grafikët e proceseve aperiodike të ndryshimit të parametrit x(t) të sistemit në kohë: xust - vlera e gjendjes së qëndrueshme (kufizuese) e parametrit.

Rezistenca më e vogël aktive e qarkut, në të cilën procesi është aperiodik, quhet rezistencë kritike

Është gjithashtu një rezistencë e tillë në të cilën në qark realizohet mënyra e lëkundjeve të lira të pamposhtura.

15. Lëkundjet që ndodhin nën veprimin e një force të jashtme që ndryshon periodikisht ose e një emf të jashtëm që ndryshon periodikisht quhen përkatësisht lëkundje mekanike të detyruara dhe elektromagnetike të detyruara.

Ekuacioni diferencial do të marrë formën e mëposhtme:

q′′ + 2βq′ + ω0 q = cos(ωt) .

Rezonanca (fr. rezonancë, nga lat. resono - përgjigjem) është një dukuri e rritjes së mprehtë të amplitudës së lëkundjeve të detyruara, që ndodh kur frekuenca e një ndikimi të jashtëm i afrohet disa vlerave (frekuencave rezonante) të përcaktuara nga vetitë. të sistemit. Rritja e amplitudës është vetëm pasojë e rezonancës, dhe arsyeja është koincidenca e frekuencës së jashtme (ngacmuese) me frekuencën e brendshme (natyrore) të sistemit oshilator. Me ndihmën e fenomenit të rezonancës, mund të izolohen dhe/ose të rriten edhe lëkundjet periodike shumë të dobëta. Rezonanca është një fenomen që, në një frekuencë të caktuar të forcës lëvizëse, sistemi oscilues është veçanërisht i përgjegjshëm ndaj veprimit të kësaj force. Shkalla e reagimit në teorinë e lëkundjeve përshkruhet nga një sasi e quajtur faktori i cilësisë. Fenomeni i rezonancës u përshkrua për herë të parë nga Galileo Galilei në 1602 në veprat kushtuar studimit të lavjerrësve dhe telave muzikore.

Sistemi rezonant mekanik më i njohur për shumicën e njerëzve është lëkundje e zakonshme. Nëse e shtyni lëkundjen sipas frekuencës së saj rezonante, diapazoni i lëvizjes do të rritet, përndryshe lëvizja do të shuhet. Frekuenca rezonante e një lavjerrës të tillë me saktësi të mjaftueshme në rangun e zhvendosjeve të vogla nga gjendja e ekuilibrit mund të gjendet me formulën:

ku g është nxitimi i rënies së lirë (9.8 m/s² për sipërfaqen e Tokës), dhe L është gjatësia nga pika e pezullimit të lavjerrësit deri në qendrën e masës së tij. (Një formulë më e saktë është mjaft e ndërlikuar dhe përfshin një integral eliptik). Është e rëndësishme që frekuenca rezonante të mos varet nga masa e lavjerrësit. Është gjithashtu e rëndësishme që ju të mos mund ta lëkundni lavjerrësin në frekuenca të shumta (harmonikë më të lartë), por kjo mund të bëhet në frekuenca të barabarta me fraksionet e fondamentit (harmonikët më të ulët).

Amplituda dhe faza e lëkundjeve të detyruara.

Merrni parasysh varësinë e amplitudës A të lëkundjeve të detyruara nga frekuenca ω (8.1)

Nga formula (8.1) rezulton se amplituda e zhvendosjes A ka një maksimum. Për të përcaktuar frekuencën rezonante ωres - frekuenca në të cilën amplituda e zhvendosjes A arrin maksimumin e saj - ju duhet të gjeni maksimumin e funksionit (1), ose, çfarë është e njëjta, minimumin e shprehjes radikale. Duke diferencuar shprehjen radikale në lidhje me ω dhe duke e barazuar atë me zero, marrim kushtin që përcakton ωres:

Kjo barazi vlen për ω=0, ± , për të cilën vetëm një vlerë pozitive ka kuptim fizik. Prandaj, frekuenca rezonante (8.2)

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

PREZANTIMI

Nuk është rastësi që hapi i parë dhe më i rëndësishëm në zbulimin e kësaj ane të re të ndërveprimeve elektromagnetike u bë nga themeluesi i ideve për fushën elektromagnetike - një nga shkencëtarët më të mëdhenj në botë - Michael Faraday (1791-1867) . Faraday ishte absolutisht i sigurt për unitetin e fenomeneve elektrike dhe magnetike. Menjëherë pas zbulimit të Oersted, ai shkroi në ditarin e tij (1821): "Kthejeni magnetizmin në energji elektrike". Që atëherë, Faraday, pa u ndalur, mendoi për këtë problem. Thonë se mbante vazhdimisht një magnet në xhepin e jelekut, i cili supozohej t'i kujtonte detyrën që kishte në dorë. Dhjetë vjet më vonë, në 1831, si rezultat i punës së palodhur dhe besimit në sukses, problemi u zgjidh. Ai bëri një zbulim që qëndron në themel të ndërtimit të të gjithë gjeneratorëve të termocentraleve në botë, të cilët shndërrojnë energjinë mekanike në energji të rrymës elektrike. Burime të tjera: qelizat galvanike, termo- dhe fotoqelizat sigurojnë një pjesë të papërfillshme të energjisë së gjeneruar.

Rryma elektrike, arsyeton Faraday, është e aftë të magnetizojë objekte hekuri. Për ta bërë këtë, thjesht vendosni një shufër hekuri brenda spirales. A mundet magneti, nga ana tjetër, të shkaktojë shfaqjen e një rryme elektrike ose të ndryshojë madhësinë e saj? Për një kohë të gjatë asgjë nuk u gjet.

HISTORIKU I ZBULIMIT TE FENOMENIVE TE INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK

Thëniet e Signors Nobili dhe Antinori nga revista "Antologjia"

« Z. Faraday ka zbuluar kohët e fundit një klasë të re të fenomeneve elektrodinamike. Ai dorëzoi një kujtim në lidhje me këtë në Shoqërinë Mbretërore të Londrës, por ky kujtim ende nuk është botuar. Ne dimë për tëvetëm një shënim i komunikuar nga Z. Anëpunës i Akademisë së Shkencave në Paris26 dhjetor 1831, në bazë të një letre që mori nga vetë z. Faraday.

Ky mesazh bëri që Chevalier Antinori dhe mua të përsërisim menjëherë eksperimentin bazë dhe ta studiojmë atë nga këndvështrime të ndryshme. Ne i bëjmë lajka vetes me shpresën se rezultatet në të cilat kemi arritur janë të një rëndësie, dhe për këtë arsye nxitojmë t'i publikojmë pa pasur asnjëe mëparshmemateriale, me përjashtim të shënimit që shërbeu si pikënisje në kërkimin tonë.»

“Kujtimet e zotit Faraday”, siç thuhet në shënim, “është i ndarë në katër pjesë.

Në të parën, të titulluar "Ngacmimi i elektricitetit galvanik", gjejmë faktin kryesor të mëposhtëm: Një rrymë galvanike që kalon përmes një teli metalik prodhon një rrymë tjetër në telin që afrohet; rryma e dytë është e kundërt në drejtim me të parën dhe zgjat vetëm një çast. Nëse hiqet rryma ngacmuese, në tela nën ndikimin e saj lind një rrymë, e kundërt me atë që u shfaq në të në rastin e parë, d.m.th. në të njëjtin drejtim si rryma ngacmuese.

Pjesa e dytë e kujtimeve tregon për rrymat elektrike të shkaktuara nga magneti. Duke iu afruar magnetëve të spirales, zoti Faraday prodhoi rryma elektrike; kur u hoqën mbështjelljet, u shfaqën rryma të drejtimit të kundërt. Këto rryma kanë një efekt të fortë në galvanometri, duke kaluar, ndonëse dobët, përmes shëllirë dhe zgjidhje të tjera. Nga kjo rezulton se ky shkencëtar, duke përdorur një magnet, ngacmoi rrymat elektrike të zbuluara nga zoti Ampère.

Pjesa e tretë e kujtimeve i referohet gjendjes bazë elektrike, të cilën zoti Faraday e quan gjendje elektromonike.

Pjesa e katërt flet për një eksperiment sa kurioz aq edhe të pazakontë, që i përket zotit Arago; siç dihet, ky eksperiment konsiston në faktin se gjilpëra magnetike rrotullohet nën ndikimin e një disku metalik rrotullues. Ai zbuloi se kur një disk metalik rrotullohet nën ndikimin e një magneti, rrymat elektrike mund të shfaqen në një sasi të mjaftueshme për të nxjerrë një makinë të re elektrike nga disku.

TEORIA MODERNE E INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK

Rrymat elektrike krijojnë një fushë magnetike rreth tyre. A mund të shkaktojë një fushë magnetike një fushë elektrike? Faraday zbuloi eksperimentalisht se kur fluksi magnetik që depërton në një qark të mbyllur ndryshon, një rrymë elektrike lind në të. Ky fenomen është quajtur induksion elektromagnetik. Rryma që ndodh gjatë dukurisë së induksionit elektromagnetik quhet induktive. Në mënyrë rigoroze, kur qarku lëviz në një fushë magnetike, nuk gjenerohet një rrymë e caktuar, por një EMF i caktuar. Një studim më i detajuar i induksionit elektromagnetik tregoi se emf i induksionit që ndodh në çdo qark të mbyllur është i barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik nëpër sipërfaqen e kufizuar nga ky qark, marrë me shenjën e kundërt.

Forca elektromotore në qark është rezultat i veprimit të forcave të jashtme, d.m.th. forcat me origjinë jo elektrike. Kur një përcjellës lëviz në një fushë magnetike, roli i forcave të jashtme kryhet nga forca e Lorencit, nën veprimin e së cilës ndahen ngarkesat, si rezultat i së cilës shfaqet një ndryshim potencial në skajet e përcjellësit. EMF e induksionit në një përcjellës karakterizon punën e lëvizjes së një ngarkese pozitive të njësisë përgjatë përcjellësit.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik qëndron në themel të funksionimit të gjeneratorëve elektrikë. Nëse korniza e telit rrotullohet në mënyrë uniforme në një fushë magnetike uniforme, atëherë lind një rrymë e induktuar, duke ndryshuar periodikisht drejtimin e saj. Edhe një kornizë e vetme që rrotullohet në një fushë magnetike uniforme është një gjenerator i rrymës alternative.

STUDIMI EKSPERIMENTAL I DUKURIVE TE INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK

Konsideroni eksperimentet klasike të Faradeit, me ndihmën e të cilave u zbulua fenomeni i induksionit elektromagnetik:

Kur një magnet i përhershëm lëviz, linjat e tij të forcës kalojnë kthesat e spirales dhe lind një rrymë induksioni, kështu që gjilpëra e galvanometrit devijon. Leximet e pajisjes varen nga shpejtësia e lëvizjes së magnetit dhe nga numri i kthesave të spirales.

Në këtë eksperiment, ne kalojmë një rrymë përmes spirales së parë, e cila krijon një fluks magnetik dhe kur spiralja e dytë lëviz brenda të parës, linjat magnetike kryqëzohen, kështu që lind një rrymë induksioni.

Gjatë kryerjes së eksperimentit nr. 2, u regjistrua se në momentin e ndezjes së çelësit, shigjeta e pajisjes devijoi dhe tregonte vlerën e EMF, më pas shigjeta u kthye në pozicionin e saj origjinal. Kur çelësi ishte fikur, shigjeta përsëri devijoi, por në drejtimin tjetër dhe tregoi vlerën e EMF, pastaj u kthye në pozicionin e saj origjinal. Në momentin që çelësi ndizet, rryma rritet, por lind një lloj force që pengon rritjen e rrymës. Kjo forcë indukton vetveten, kështu që u quajt emf i vetë-induksionit. Në momentin e mbylljes, ndodh e njëjta gjë, vetëm drejtimi i EMF ka ndryshuar, kështu që shigjeta e pajisjes devijoi në drejtim të kundërt.

Kjo përvojë tregon se EMF e induksionit elektromagnetik ndodh kur madhësia dhe drejtimi i rrymës ndryshojnë. Kjo dëshmon se EMF e induksionit, që krijon vetë, është shkalla e ndryshimit të rrymës.

Brenda një muaji, Faraday zbuloi eksperimentalisht të gjitha tiparet thelbësore të fenomenit të induksionit elektromagnetik. Mbeti vetëm t'i jepej ligjit një formë të rreptë sasiore dhe të zbulohej plotësisht natyra fizike e fenomenit. Vetë Faraday e ka kuptuar tashmë gjënë e zakonshme që përcakton pamjen e një rryme induksioni në eksperimentet që duken ndryshe nga jashtë.

Në një qark të mbyllur përcjellës, një rrymë lind kur ndryshon numri i linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në sipërfaqen e kufizuar nga ky qark. Ky fenomen quhet induksion elektromagnetik.

Dhe sa më shpejt të ndryshojë numri i linjave të induksionit magnetik, aq më e madhe është rryma që rezulton. Në këtë rast, arsyeja e ndryshimit të numrit të linjave të induksionit magnetik është plotësisht indiferente.

Ky mund të jetë një ndryshim në numrin e linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në një përcjellës fiks për shkak të një ndryshimi në fuqinë aktuale në një spirale ngjitur dhe një ndryshim në numrin e linjave për shkak të lëvizjes së qarkut në një fushë magnetike johomogjene. , dendësia e vijave të të cilave ndryshon në hapësirë.

RREGULLI I LENTZ

Rryma induktive që ka lindur në përcjellës menjëherë fillon të ndërveprojë me rrymën ose magnetin që e ka krijuar atë. Nëse një magnet (ose një spirale me rrymë) afrohet më afër një përcjellësi të mbyllur, atëherë rryma e induksionit që shfaqet me fushën e saj magnetike domosdoshmërisht e zmbraps magnetin (spiralën). Duhet të punohet për të afruar magnetin dhe spiralen. Kur hiqet magneti, ndodh tërheqja. Ky rregull ndiqet rreptësisht. Imagjinoni sikur gjërat të ishin ndryshe: ju e shtynit magnetin drejt spirales dhe ajo do të nxitonte në të vetë. Kjo do të shkelte ligjin e ruajtjes së energjisë. Në fund të fundit, energjia mekanike e magnetit do të rritej dhe në të njëjtën kohë do të lindte një rrymë, e cila në vetvete kërkon shpenzim të energjisë, sepse edhe rryma mund të bëjë punë. Rryma elektrike e induktuar në armaturën e gjeneratorit, duke ndërvepruar me fushën magnetike të statorit, ngadalëson rrotullimin e armaturës. Vetëm prandaj, për të rrotulluar armaturën, është e nevojshme të punohet, sa më e madhe, aq më e madhe është forca aktuale. Për shkak të kësaj pune, lind një rrymë induktive. Është interesante të theksohet se nëse fusha magnetike e planetit tonë do të ishte shumë e madhe dhe shumë johomogjene, atëherë lëvizjet e shpejta të trupave përcjellës në sipërfaqen e tij dhe në atmosferë do të ishin të pamundura për shkak të ndërveprimit intensiv të rrymës së induktuar në trup me këtë. fushë. Trupat do të lëviznin si në një mjedis të dendur viskoz dhe në të njëjtën kohë do të nxeheshin fort. As aeroplanët dhe as raketat nuk mund të fluturonin. Një person nuk mund të lëvizte shpejt as krahët, as këmbët, pasi trupi i njeriut është një përcjellës i mirë.

Nëse spiralja në të cilën induktohet rryma është e palëvizshme në lidhje me spiralen fqinje me rrymë alternative, si, për shembull, në një transformator, atëherë në këtë rast drejtimi i rrymës së induksionit diktohet nga ligji i ruajtjes së energjisë. Kjo rrymë drejtohet gjithmonë në atë mënyrë që fusha magnetike që krijon tenton të reduktojë variacionet e rrymës në primar.

Zmbrapsja ose tërheqja e një magneti nga një spirale varet nga drejtimi i rrymës së induksionit në të. Prandaj, ligji i ruajtjes së energjisë na lejon të formulojmë një rregull që përcakton drejtimin e rrymës së induksionit. Cili është ndryshimi midis dy eksperimenteve: afrimi i magnetit te bobina dhe heqja e tij? Në rastin e parë, fluksi magnetik (ose numri i vijave të induksionit magnetik që depërtojnë në kthesat e bobinës) rritet (Fig. a), dhe në rastin e dytë zvogëlohet (Fig. b). Për më tepër, në rastin e parë, linjat e induksionit B "të fushës magnetike të krijuar nga rryma e induksionit që ka lindur në spirale dalin nga skaji i sipërm i spirales, pasi spiralja e zmbraps magnetin, dhe në rastin e dytë , përkundrazi, hyjnë në këtë fund.Këto vija të induksionit magnetik në figurë janë paraqitur me një goditje .

Tani kemi ardhur në pikën kryesore: me një rritje të fluksit magnetik nëpër kthesat e spirales, rryma e induksionit ka një drejtim të tillë që fusha magnetike që krijon parandalon rritjen e fluksit magnetik përmes kthesave të spirales. Në fund të fundit, vektori i induksionit të kësaj fushe drejtohet kundër vektorit të induksionit të fushës, ndryshimi i të cilit gjeneron një rrymë elektrike. Nëse fluksi magnetik përmes spirales dobësohet, atëherë rryma induktive krijon një fushë magnetike me induksion, e cila rrit fluksin magnetik përmes kthesave të spirales.

Ky është thelbi i rregullit të përgjithshëm për përcaktimin e drejtimit të rrymës induktive, i cili është i zbatueshëm në të gjitha rastet. Ky rregull u vendos nga fizikani rus E.X. Lenz (1804-1865).

Sipas rregullit të Lenz-it, rryma e induksionit që lind në një qark të mbyllur ka një drejtim të tillë që fluksi magnetik i krijuar prej tij përmes sipërfaqes së kufizuar nga qarku tenton të parandalojë ndryshimin e fluksit që gjeneron këtë rrymë. Ose, rryma e induksionit ka një drejtim të tillë që parandalon shkakun që e shkakton atë.

Në rastin e superpërçuesve, kompensimi për ndryshimet në fluksin magnetik të jashtëm do të jetë i plotë. Fluksi i induksionit magnetik nëpër një sipërfaqe të kufizuar nga një qark superpërcjellës nuk ndryshon fare me kohën në asnjë kusht.

LIGJI I INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK

induksion elektromagnetik faraday lenz

Eksperimentet e Faradeit treguan se forca e rrymës së induktuar I i në një qark përcjellës është proporcional me shpejtësinë e ndryshimit të numrit të linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në sipërfaqen e kufizuar nga ky qark. Më saktësisht, kjo deklaratë mund të formulohet duke përdorur konceptin e fluksit magnetik.

Fluksi magnetik interpretohet qartë si numri i linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në një sipërfaqe me një sipërfaqe S. Prandaj, shpejtësia e ndryshimit të këtij numri nuk është gjë tjetër veçse shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik. Nëse në një kohë të shkurtër t fluksi magnetik ndryshon në D F, atëherë shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik është e barabartë me.

Prandaj, një deklaratë që rrjedh drejtpërdrejt nga përvoja mund të formulohet si më poshtë:

forca e rrymës së induksionit është proporcionale me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik nëpër sipërfaqen e kufizuar nga kontura:

Kujtoni që një rrymë elektrike lind në qark kur forcat e jashtme veprojnë në ngarkesa të lira. Puna e këtyre forcave kur lëviz një ngarkesë e vetme pozitive përgjatë një qarku të mbyllur quhet forca elektromotore. Prandaj, kur fluksi magnetik ndryshon nëpër sipërfaqen e kufizuar nga kontura, në të shfaqen forca të jashtme, veprimi i të cilave karakterizohet nga një EMF, i quajtur EMF i induksionit. Le ta shënojmë me shkronjën E i .

Ligji i induksionit elektromagnetik është formuluar posaçërisht për EMF, dhe jo për forcën aktuale. Me këtë formulim, ligji shpreh thelbin e fenomenit, i cili nuk varet nga vetitë e përcjellësve në të cilët ndodh rryma e induksionit.

Sipas ligjit të induksionit elektromagnetik (EMR), EMF e induksionit në një lak të mbyllur është i barabartë në vlerë absolute me shkallën e ndryshimit të fluksit magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga lak:

Si të merret parasysh drejtimi i rrymës së induksionit (ose shenja e EMF të induksionit) në ligjin e induksionit elektromagnetik në përputhje me rregullin Lenz?

Figura tregon një lak të mbyllur. Ne do ta konsiderojmë pozitiv drejtimin e anashkalimit të konturit në drejtim të kundërt të akrepave të orës. Normalja në kontur formon një vidë të djathtë me drejtimin e anashkalimit. Shenja e EMF, d.m.th., puna specifike, varet nga drejtimi i forcave të jashtme në lidhje me drejtimin e anashkalimit të qarkut.

Nëse këto drejtime përkojnë, atëherë E i > 0 dhe, në përputhje me rrethanat, I i > 0. Përndryshe, EMF dhe forca aktuale janë negative.

Lëreni induksionin magnetik të fushës magnetike të jashtme të drejtohet përgjatë normales në kontur dhe të rritet me kalimin e kohës. Pastaj F> 0 dhe > 0. Sipas rregullit të Lenz-it, rryma e induksionit krijon një fluks magnetik F" < 0. Линии индукции B“Fusha magnetike e rrymës së induksionit është paraqitur në figurë me vizë. Prandaj, rryma e induksionit I i drejtohet në drejtim të akrepave të orës (kundër drejtimit pozitiv të anashkalimit) dhe emf i induksionit është negativ. Prandaj, në ligjin e induksionit elektromagnetik, duhet të ketë një shenjë minus:

Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive, ligji i induksionit elektromagnetik përdoret për të vendosur njësinë e fluksit magnetik. Kjo njësi quhet weber (Wb).

Që nga EMF e induksionit E i shprehet në volt, dhe koha është në sekonda, atëherë nga ligji Weber EMP mund të përcaktohet si më poshtë:

fluksi magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga një lak i mbyllur është i barabartë me 1 Wb, nëse, me një ulje uniforme të këtij fluksi në zero në 1 s, një emf induksioni i barabartë me 1 V shfaqet në lak: 1 Wb \u003d 1 V 1 s.

ZBATIMI PRAKTIK I DUKURIVE TE INDUKSIONIT ELEKTROMAGNETIK

Transmetimi

Një fushë magnetike e alternuar, e ngacmuar nga një rrymë në ndryshim, krijon një fushë elektrike në hapësirën përreth, e cila nga ana e saj ngacmon një fushë magnetike, etj. Duke gjeneruar reciprokisht njëra-tjetrën, këto fusha formojnë një fushë të vetme elektromagnetike të ndryshueshme - një valë elektromagnetike. Duke u shfaqur në vendin ku ka një tel me rrymë, fusha elektromagnetike përhapet në hapësirë ​​me shpejtësinë e dritës -300,000 km/s.

Magnetoterapia

Në spektrin e frekuencave vende të ndryshme zënë valët e radios, drita, rrezet x dhe rrezatimi tjetër elektromagnetik. Ato zakonisht karakterizohen nga fusha elektrike dhe magnetike të ndërlidhura vazhdimisht.

Sinkrofazotronet

Aktualisht, një fushë magnetike kuptohet si një formë e veçantë e materies që përbëhet nga grimca të ngarkuara. Në fizikën moderne, rrezet e grimcave të ngarkuara përdoren për të depërtuar thellë në atome për t'i studiuar ato. Forca me të cilën një fushë magnetike vepron në një grimcë të ngarkuar në lëvizje quhet forca e Lorencit.

Matësit e rrjedhës - metra

Metoda bazohet në zbatimin e ligjit të Faradeit për një përcjellës në një fushë magnetike: në rrjedhën e një lëngu elektrik përçues që lëviz në një fushë magnetike, një EMF induktohet në proporcion me shpejtësinë e rrjedhës, e cila shndërrohet nga pjesa elektronike në një sinjal elektrik analog/dixhital.

Gjenerator DC

Në modalitetin e gjeneratorit, armatura e makinës rrotullohet nën ndikimin e një momenti të jashtëm. Midis poleve të statorit ekziston një fluks magnetik i vazhdueshëm që depërton në armaturë. Përçuesit e mbështjelljes së armaturës lëvizin në një fushë magnetike dhe, për rrjedhojë, në to induktohet një EMF, drejtimi i të cilit mund të përcaktohet nga rregulli "dora e djathtë". Në këtë rast, një potencial pozitiv lind në një furçë në krahasim me të dytën. Nëse një ngarkesë është e lidhur me terminalet e gjeneratorit, atëherë rryma do të rrjedhë në të.

Fenomeni EMR përdoret gjerësisht në transformatorë. Le ta shqyrtojmë këtë pajisje në më shumë detaje.

TRANSFORMATORËT

Transformator (nga lat. transformo - transformoj) - një pajisje elektromagnetike statike që ka dy ose më shumë mbështjellje të lidhura në mënyrë induktive dhe e projektuar për të kthyer një ose më shumë sisteme AC në një ose më shumë sisteme të tjera AC me induksion elektromagnetik.

Shpikësi i transformatorit është shkencëtari rus P.N. Yablochkov (1847 - 1894). Në 1876, Yablochkov përdori një spirale induksioni me dy mbështjellje si transformator për të fuqizuar qirinjtë elektrikë që ai shpiku. Transformatori Yablochkov kishte një bërthamë të hapur. Transformatorët me bërthamë të mbyllur, të ngjashëm me ata që përdoren sot, u shfaqën shumë më vonë, në 1884. Me shpikjen e transformatorit, lindi një interes teknik për rrymën alternative, e cila nuk ishte aplikuar deri në atë kohë.

Transformatorët përdoren gjerësisht në transmetimin e energjisë elektrike në distanca të gjata, shpërndarjen e saj midis marrësve, si dhe në pajisje të ndryshme korrigjuese, amplifikuese, sinjalizuese dhe të tjera.

Shndërrimi i energjisë në transformator kryhet nga një fushë magnetike e alternuar. Transformatori është një bërthamë prej pllakash të holla çeliku të izoluara nga njëra-tjetra, mbi të cilën vendosen dy, dhe nganjëherë më shumë mbështjellje (mbështjellje) teli të izoluar. Dredha me të cilën lidhet burimi i energjisë elektrike AC quhet dredha-dredha parësore, mbështjelljet e mbetura quhen dytësore.

Nëse në mbështjelljen dytësore të transformatorit janë mbështjellë tre herë më shumë rrotullime sesa në primare, atëherë fusha magnetike e krijuar në bërthamë nga mbështjellja parësore, duke kaluar kthesat e mbështjelljes dytësore, do të krijojë tre herë më shumë tension në të.

Duke përdorur një transformator me një raport të kundërt të kthesave, mund të merrni po aq lehtë dhe thjesht një tension të reduktuar.

Nëekuacioni ideal i transformatorit

Një transformator ideal është një transformator që nuk ka humbje energjie për ngrohjen e mbështjelljeve dhe flukseve të rrjedhjeve të mbështjelljes. Në një transformator ideal, të gjitha linjat e forcës kalojnë nëpër të gjitha kthesat e të dy mbështjelljeve, dhe meqenëse fusha magnetike e ndryshueshme gjeneron të njëjtën EMF në çdo kthesë, EMF totale e induktuar në mbështjellje është në proporcion me numrin total të kthesave të saj. Një transformator i tillë transformon të gjithë energjinë hyrëse nga qarku primar në një fushë magnetike dhe më pas në energjinë e qarkut dytësor. Në këtë rast, energjia hyrëse është e barabartë me energjinë e konvertuar:

Ku P1 është vlera e menjëhershme e fuqisë së furnizuar transformatorit nga qarku primar,

P2 është vlera e menjëhershme e fuqisë së konvertuar nga transformatori që hyn në qarkun sekondar.

Duke kombinuar këtë ekuacion me raportin e tensioneve në skajet e mbështjelljes, marrim ekuacionin për një transformator ideal:

Kështu, marrim që me një rritje të tensionit në skajet e mbështjelljes sekondare U2, rryma e qarkut sekondar I2 zvogëlohet.

Për të kthyer rezistencën e një qarku në rezistencën e një tjetri, duhet të shumëzoni vlerën me katrorin e raportit. Për shembull, rezistenca Z2 është e lidhur me skajet e mbështjelljes sekondare, vlera e reduktuar e saj në qarkun primar do të jetë

Ky rregull vlen edhe për qarkun sekondar:

Përcaktimi në diagrame

Në diagrame, transformatori tregohet si më poshtë:

Linja qendrore e trashë korrespondon me bërthamën, 1 është dredha-dredha kryesore (zakonisht në të majtë), 2.3 është mbështjellja dytësore. Numri i gjysmërrethave në një përafrim të përafërt simbolizon numrin e kthesave të dredha-dredha (më shumë kthesa - më shumë gjysmërreth, por pa proporcionalitet të rreptë).

APLIKACIONET PËR TRANSFORMATOR

Transformatorët përdoren gjerësisht në industri dhe jetën e përditshme për qëllime të ndryshme:

1. Për transmetimin dhe shpërndarjen e energjisë elektrike.

Në mënyrë tipike, në termocentralet, gjeneratorët e rrymës alternative prodhojnë energji elektrike në një tension prej 6-24 kV dhe është e dobishme të transmetohet energjia elektrike në distanca të gjata në tensione shumë më të larta (110, 220, 330, 400, 500 dhe 750 kV). . Prandaj, në çdo termocentral instalohen transformatorë që rrisin tensionin.

Shpërndarja e energjisë elektrike ndërmjet ndërmarrjeve industriale, vendbanimeve, në qytete dhe zona rurale, si dhe brenda ndërmarrjeve industriale, kryhet nëpërmjet linjave ajrore dhe kabllore, në tensionin 220, 110, 35, 20, 10 dhe 6 kV. Prandaj, transformatorët duhet të instalohen në të gjitha nyjet e shpërndarjes që ulin tensionin në 220, 380 dhe 660 V.

2. Të sigurojë qarkun e dëshiruar për ndezjen e valvulave në pajisjet e konvertuesit dhe të përputhet me tensionin në dalje dhe hyrje të konvertuesit. Transformatorët e përdorur për këto qëllime quhen transformatorë.

3. Për qëllime të ndryshme teknologjike: saldimi (transformatorët e saldimit), furnizimi me energji elektrike i instalimeve elektrotermike (transformatorët e furrës elektrike) etj.

4. Për fuqizimin e qarqeve të ndryshme të radiopajisjeve, pajisjeve elektronike, pajisjeve të komunikimit dhe automatizimit, pajisjeve elektroshtëpiake, për ndarjen e qarqeve elektrike të elementeve të ndryshëm të këtyre pajisjeve, për përputhjen e tensionit etj.

5. Të përfshijë instrumentet matëse elektrike dhe disa pajisje (rele etj.) në qarqet elektrike të tensionit të lartë ose në qarqet nëpër të cilat kalojnë rryma të mëdha, për të zgjeruar kufijtë e matjes dhe për të garantuar sigurinë elektrike. Transformatorët e përdorur për këto qëllime quhen matës.

PËRFUNDIM

Fenomeni i induksionit elektromagnetik dhe rastet e veçanta të tij përdoren gjerësisht në inxhinierinë elektrike. Përdoret për të kthyer energjinë mekanike në energji elektrike gjeneratorë sinkron. Transformatorët përdoren për të rritur ose ulur tensionin AC. Përdorimi i transformatorëve bën të mundur transferimin ekonomik të energjisë elektrike nga termocentralet në nyjet e konsumit.

BIBLIOGRAFI:

1. Kursi i fizikës, tekst shkollor për universitetet. T.I. Trofimova, 2007.

2. Bazat e teorisë së qarqeve, G.I. Atabekov, Lan, Shën Petersburg, - M., - Krasnodar, 2006.

3. Makinat elektrike, L.M. Piotrovsky, L., Energjia, 1972.

4. Transformatorët e fuqisë. Libër referencë / Ed. S.D. Lizunova, A.K. Lokhanin. M.: Energoizdat 2004.

5. Projektimi i transformatorëve. A.V. Sapozhnikov. M.: Gosenergoizdat. 1959.

6. Llogaritja e transformatorëve. Libër mësuesi për universitetet. P.M. Tikhomirov. Moskë: Energjia, 1976.

7. Fizikë - tekst shkollor për shkollat ​​teknike, autor V.F. Dmitriev, botimi i Moskës "Shkolla e Lartë" 2004.

Organizuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Koncepte të përgjithshme, historia e zbulimit të induksionit elektromagnetik. Koeficienti i proporcionalitetit në ligjin e induksionit elektromagnetik. Ndryshimi i fluksit magnetik në shembullin e pajisjes Lenz. Induktiviteti i solenoidit, llogaritja e densitetit të energjisë së fushës magnetike.

leksion, shtuar 10/10/2011


Historia e zbulimit të fenomenit të induksionit elektromagnetik. Hulumtimi i varësisë së fluksit magnetik nga induksioni magnetik. Zbatimi praktik i fenomenit të induksionit elektromagnetik: transmetimi, magnetoterapia, sinkrofazotronet, gjeneratorët elektrikë.

abstrakt, shtuar 15.11.2009


Puna për lëvizjen e një përcjellësi me rrymë në një fushë magnetike. Studimi i dukurisë së induksionit elektromagnetik. Metodat për marrjen e rrymës së induksionit në një fushë magnetike konstante dhe alternative. Natyra e forcës elektromotore të induksionit elektromagnetik. Ligji i Faradeit.

prezantim, shtuar 24.09.2013


Induksioni elektromagnetik është fenomeni i krijimit të një fushe elektrike vorbull nga një fushë magnetike alternative. Historia e zbulimit të këtij fenomeni nga Michael Faraday. Alternator induksioni. Formula për përcaktimin e forcës elektromotore të induksionit.

abstrakt, shtuar më 13.12.2011


Induksioni elektromagnetik. Ligji i Lenz-it, forca elektromotore. Metodat për matjen e induksionit magnetik dhe tensionit magnetik. Rrymat vorbull (rrymat e Foucault). Rrotullimi i kornizës në një fushë magnetike. Vetë-induksion, rrymë gjatë mbylljes dhe hapjes së qarkut. Induksion i ndërsjellë.

punim afatshkurtër, shtuar 25.11.2013


Makinat elektrike si ato në të cilat transformimi i energjisë ndodh si rezultat i fenomenit të induksionit elektromagnetik, historia dhe fazat kryesore të zhvillimit, arritjet në këtë fushë. Krijimi i një motori elektrik me mundësi aplikimi praktik.

abstrakt, shtuar 21.06.2012


Karakteristikat e fushës elektrike të vorbullës. Shpjegimi analitik i fakteve eksperimentale. Ligjet e induksionit elektromagnetik dhe Ohm. Dukuritë e rrotullimit të rrafshit të polarizimit të dritës në një fushë magnetike. Metodat për marrjen e rrymës së induksionit. Zbatimi i rregullit të Lenz-it.

prezantim, shtuar 19.05.2014


Fëmijëria dhe rinia e Michael Faraday. Fillimi në Institucionin Mbretëror. Studimet e para të pavarura të M. Faraday. Ligji i induksionit elektromagnetik, elektroliza. Sëmundja e Faradeit, punë eksperimentale e fundit. Rëndësia e zbulimeve të M. Faradeit.

abstrakt, shtuar 06/07/2012


Një skicë e shkurtër e jetës, zhvillimit personal dhe krijues të fizikantit të madh anglez Michael Faraday. Hulumtimi i Faradeit në fushën e elektromagnetizmit dhe zbulimi i tij i fenomenit të induksionit elektromagnetik, formulimi i ligjit. Eksperimentet me energjinë elektrike.

abstrakt, shtuar 23.04.2009


Periudha e shkollimit të Michael Faraday, kërkimi i tij i parë i pavarur (eksperimentet në shkrirjen e çeliqeve që përmbajnë nikel). Krijimi nga një fizikan anglez i modelit të parë të një motori elektrik, zbulimi i induksionit elektromagnetik dhe ligjet e elektrolizës.

Puna e rrymës është puna e fushës elektrike në bartjen e ngarkesave elektrike përgjatë përcjellësit; Puna e rrymës në një seksion të qarkut është e barabartë me produktin e fuqisë së rrymës, tensionit dhe kohës gjatë së cilës është kryer puna. Duke aplikuar formulën e ligjit të Ohmit për një seksion qarku, mund të shkruani disa versione të formulës për llogaritjen e punës së rrymës:

A= U*I*t=I2 R*t=U2 /R*t

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë: puna është e barabartë me ndryshimin e energjisë së seksionit të qarkut, prandaj energjia e lëshuar nga përcjellësi është e barabartë me punën e rrymës.

(A)=B*A*c= W*s=J; 1kW*h=3 600 000 J

Ligji Joule-Lenz

Kur rryma kalon nëpër përcjellësin, përcjellësi nxehet dhe ndodh shkëmbimi i nxehtësisë me mjedisin, d.m.th. përcjellësi u jep nxehtësi trupave përreth.

Sasia e nxehtësisë që lëshohet nga një përcjellës me rrymë në mjedis është e barabartë me produktin e katrorit të forcës së rrymës, rezistencës së përcjellësit dhe kohës që i duhet rrymës për të kaluar nëpër përcjellës.

A=Q=U*I*t=I2 *R*t=U2 /R*t

Shprehja është ligji Joule-Lenz, i krijuar eksperimentalisht në mënyrë të pavarur nga J. Joule dhe E. X. Lenz .:

dQ=UIdt=I2 Rdt=U2 /R*dt.

Fusha magnetike - një formë e ekzistencës së materies që rrethon ngarkesat elektrike lëvizëse (përçuesit me rrymë, magnet të përhershëm).

Vetitë kryesore të fushës magnetike: të krijuara nga ngarkesat elektrike lëvizëse, përcjellësit me rrymë, magnetët e përhershëm dhe një fushë elektrike alternative; vepron me forcë në ngarkesat elektrike lëvizëse, përcjellësit me rrymë, trupat e magnetizuar; një fushë magnetike e alternuar gjeneron një fushë elektrike alternative. Rregulli i gimletit: Nëse drejtimi i lëvizjes së përkthimit të gjilpërës (vidës) përputhet me drejtimin e rrymës në përcjellës, atëherë drejtimi i rrotullimit të dorezës së gemletit përkon me drejtimin e vektorit të induksionit magnetik.

Rregulli i dorës së majtë ju lejon të përcaktoni fuqinë e Amperit, d.m.th. forca me të cilën një fushë magnetike vepron në një përcjellës rrymë. Nëse dora e majtë është e pozicionuar në mënyrë që përbërësi pingul i vektorit të induksionit magnetik të hyjë në pëllëmbë dhe katër gishta të shtrirë drejtohen përgjatë rrymës, atëherë gishti i madh i përkulur 90 gradë do të tregojë drejtimin e forcës së amperit.

Ndryshe nga një fushë elektrike, e cila vepron në çdo ngarkesë, një fushë magnetike vepron vetëm në lëvizjen e grimcave të ngarkuara. Rezulton se forca varet jo vetëm nga madhësia, por edhe nga drejtimi i shpejtësisë së ngarkesës. Forca e Lorencit Forca me të cilën një fushë magnetike vepron në një grimcë të ngarkuar quhet forca e Lorencit. Përvoja tregon se vektori i forcës Lorentz F~ gjendet si më poshtë. një.

Vlera absolute e forcës së Lorencit është:

Këtu q është vlera absolute e ngarkesës, v është shpejtësia e ngarkesës, B është induksioni i fushës magnetike, b është këndi midis vektorëve ~v dhe B~.

Forca e Lorencit është pingul me të dy vektorët ~v dhe B~. Me fjalë të tjera, vektori F~ është pingul me rrafshin në të cilin shtrihen vektorët e shpejtësisë së ngarkesës dhe induksionit të fushës magnetike. Mbetet për të gjetur se në cilën gjysmë hapësirë ​​në lidhje me rrafshin e caktuar drejtohet forca e Lorencit.

Lidhja reciproke e fushave elektrike dhe magnetike u vendos nga fizikani i shquar anglez M. Faraday në vitin 1831. Ai zbuloi fenomenin e induksionit elektromagnetik. Ai konsiston në shfaqjen e një rryme elektrike në një qark të mbyllur përcjellës me një ndryshim në kohën e fluksit magnetik që depërton në qark.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik është shfaqja e një rryme elektrike në një qark të mbyllur kur ndryshon fluksi magnetik që depërton në qark.

Faraday studioi fenomenin e induksionit elektromagnetik duke përdorur dy spirale teli të izoluara nga njëra-tjetra, të mbështjellë në një spirale druri. Njëra spirale ishte e lidhur me një bateri galvanike dhe tjetra me një galvanometër që regjistronte rryma të dobëta. Në momentet e mbylljes dhe hapjes së qarkut të spirales së parë, gjilpëra e galvanometrit në qarkun e spirales së dytë devijoi.

Eksperimentet e Faradeit.

Eksperimentet EMP të Faraday mund të ndahen në dy seri:

1. shfaqja e një rryme induksioni kur magneti shtyhet dhe nxirret jashtë (mbështjellje me rrymë);

Shpjegimi i eksperimentit: Kur një magnet futet në një spirale të lidhur me një ampermetër, një rrymë induksioni ndodh në qark. Kur hiqet, ndodh gjithashtu një rrymë induksioni, por në një drejtim tjetër. Mund të shihet se rryma e induksionit varet nga drejtimi i lëvizjes së magnetit dhe nga cili pol futet. Fuqia e rrymës varet nga shpejtësia e magnetit.

2. shfaqja e një rryme induksioni në njërën spirale kur ndryshon rryma në bobinën tjetër.

Shpjegimi i eksperimentit: një rrymë elektrike në bobinën 2 ndodh në momentet e mbylljes dhe hapjes së çelësit në qarkun e bobinës 1. Mund të shihet se drejtimi i rrymës varet nëse qarku i bobinës 1 është i mbyllur apo i hapur. , d.m.th. nëse fluksi magnetik rritet (kur qarku mbyllet) apo zvogëlohet (kur qarku hapet). duke depërtuar në spiralen e 1-rë.

Nëpërmjet eksperimenteve të shumta, Faraday zbuloi se në qarqet e mbyllura përcjellëse, rryma elektrike ndodh vetëm kur ato janë në një fushë magnetike alternative, pavarësisht se si arrihet ndryshimi në fluksin e induksionit të fushës magnetike në kohë.

Rryma që ndodh gjatë dukurisë së induksionit elektromagnetik quhet induktive.

Në mënyrë të rreptë, kur qarku lëviz në një fushë magnetike, nuk gjenerohet një rrymë e caktuar (e cila varet nga rezistenca), por një emf i caktuar.

Faraday vërtetoi eksperimentalisht se kur fluksi magnetik ndryshon në një qark përcjellës, lind një EMF e induksionit Eind, e barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga qarku, marrë me një shenjë minus:

Kjo formulë shpreh ligjin e Faradeit: e. d.s. induksioni është i barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik nëpër sipërfaqen e kufizuar nga kontura.

Shenja minus në formulë pasqyron rregullin Lenz.

Në 1833, Lenz provoi eksperimentalisht deklaratën, e cila quhet rregulli i Lenz-it: rryma e induksionit e ngacmuar në një qark të mbyllur kur ndryshon fluksi magnetik drejtohet gjithmonë në mënyrë që fusha magnetike që krijon parandalon një ndryshim në fluksin magnetik që shkakton rrymën e induksionit. .

Me një rritje të fluksit magnetik Ф> 0, dhe eind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Me një ulje të fluksit magnetik Ф<0, а еинд >0, d.m.th. fusha magnetike e rrymës induktive rrit zvogëlimin e fluksit magnetik nëpër qark.

Rregulli i Lenz-it ka një kuptim të thellë fizik - ai shpreh ligjin e ruajtjes së energjisë: nëse fusha magnetike përmes qarkut rritet, atëherë rryma në qark drejtohet në mënyrë që fusha e saj magnetike të drejtohet kundër asaj të jashtme, dhe nëse e jashtme fusha magnetike zvogëlohet përmes qarkut, pastaj rryma drejtohet në mënyrë që fusha e saj magnetike të mbështesë këtë fushë magnetike në rënie.

Emf i induksionit varet nga arsye të ndryshme. Nëse një magnet i fortë futet në spirale një herë, dhe një i dobët herën tjetër, atëherë leximet e pajisjes në rastin e parë do të jenë më të larta. Ata gjithashtu do të jenë më të larta kur magneti lëviz shpejt. Në secilin nga eksperimentet e kryera në këtë punë, drejtimi i rrymës së induksionit përcaktohet nga rregulli Lenz. Procedura për përcaktimin e drejtimit të rrymës induktive është paraqitur në figurë.

rryma e induksionit magnetik faraday

Në figurë, linjat e forcës së fushës magnetike të magnetit të përhershëm dhe linjat e fushës magnetike të rrymës së induksionit tregohen me blu. Linjat e fushës magnetike drejtohen gjithmonë nga N në S - nga poli verior në polin jugor të magnetit.

Sipas rregullit të Lenz-it, rryma elektrike induktive në përcjellës, e cila ndodh kur fluksi magnetik ndryshon, drejtohet në atë mënyrë që fusha magnetike e tij të kundërshtojë ndryshimin e fluksit magnetik. Prandaj, në bobina, drejtimi i vijave të fushës magnetike është i kundërt me vijat e forcës së magnetit të përhershëm, sepse magneti lëviz në drejtim të bobinës. Drejtimin e rrymës e gjejmë sipas rregullit të gjilpërës: nëse gjilpëra (me fillin e duhur) vidhoset në mënyrë që lëvizja e saj përkthimore të përputhet me drejtimin e vijave të induksionit në spirale, atëherë drejtimi i rrotullimit të doreza e gjilpërës përkon me drejtimin e rrymës së induksionit.

Prandaj, rryma përmes miliammetrit rrjedh nga e majta në të djathtë, siç tregohet në figurë nga shigjeta e kuqe. Në rastin kur magneti largohet nga spiralja, linjat e fushës magnetike të rrymës induktive do të përkojnë në drejtim me linjat e forcës së magnetit të përhershëm, dhe rryma do të rrjedhë nga e djathta në të majtë.

Ne tashmë e dimë se një rrymë elektrike, duke lëvizur nëpër një përcjellës, krijon një fushë magnetike rreth tij. Bazuar në këtë fenomen, njeriu ka shpikur dhe përdor gjerësisht një shumëllojshmëri të gjerë elektromagnetësh. Por lind pyetja: nëse ngarkesat elektrike, duke lëvizur, shkaktojnë shfaqjen e një fushe magnetike, por a nuk funksionon dhe anasjelltas?

Domethënë, a mundet një fushë magnetike të shkaktojë që një rrymë elektrike të rrjedhë në një përcjellës? Në 1831, Michael Faraday zbuloi se në një qark elektrik përçues të mbyllur, kur ndryshon një fushë magnetike, lind një rrymë elektrike. Një rrymë e tillë quhej rrymë induksioni, dhe dukuria e shfaqjes së një rryme në një qark të mbyllur përcjellës me një ndryshim në fushën magnetike që depërton në këtë qark quhet induksion elektromagnetik.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik

Vetë emri "elektromagnetik" përbëhet nga dy pjesë: "elektro" dhe "magnetike". Dukuritë elektrike dhe magnetike janë të lidhura pazgjidhshmërisht me njëra-tjetrën. Dhe nëse ngarkesat elektrike, duke lëvizur, ndryshojnë fushën magnetike rreth tyre, atëherë fusha magnetike, duke ndryshuar, dashje pa dashur bën që ngarkesat elektrike të lëvizin, duke formuar një rrymë elektrike.

Në këtë rast, është ndryshimi i fushës magnetike që shkakton shfaqjen e një rryme elektrike. Një fushë magnetike konstante nuk do të shkaktojë lëvizjen e ngarkesave elektrike dhe, në përputhje me rrethanat, nuk do të formohet një rrymë induksioni. Një shqyrtim më i detajuar i fenomenit të induksionit elektromagnetik, i nxjerrjes së formulave dhe ligjit të induksionit elektromagnetik i referohet kursit të klasës së nëntë.

Zbatimi i induksionit elektromagnetik

Në këtë artikull, ne do të flasim për përdorimin e induksionit elektromagnetik. Funksionimi i shumë motorëve dhe gjeneratorëve të rrymës bazohet në përdorimin e ligjeve të induksionit elektromagnetik. Parimi i punës së tyre është mjaft i thjeshtë për t'u kuptuar.

Një ndryshim në fushën magnetike mund të shkaktohet, për shembull, duke lëvizur një magnet. Prandaj, nëse një magnet zhvendoset brenda një qarku të mbyllur nga ndonjë ndikim i palës së tretë, atëherë një rrymë do të shfaqet në këtë qark. Kështu që ju mund të krijoni një gjenerator aktual.

Nëse, përkundrazi, një rrymë nga një burim i palës së tretë kalon nëpër qark, atëherë magneti brenda qarkut do të fillojë të lëvizë nën ndikimin e fushës magnetike të krijuar nga rryma elektrike. Në këtë mënyrë, një motor elektrik mund të montohet.

Gjeneratorët aktualë të përshkruar më sipër konvertojnë energjinë mekanike në energji elektrike në termocentralet. Energjia mekanike është energjia e qymyrit, karburantit dizel, erës, ujit etj. Energjia elektrike furnizohet me tela për konsumatorët dhe atje kthehet në energji mekanike në motorët elektrikë.

Motorët elektrikë të fshesave me korrent, tharëseve të flokëve, mikserëve, ftohësve, bluarëve elektrikë të mishit dhe pajisjeve të tjera të shumta që ne përdorim çdo ditë bazohen në përdorimin e induksionit elektromagnetik dhe forcave magnetike. Nuk ka nevojë të flitet për përdorimin e të njëjtave fenomene në industri, është e qartë se është e kudogjendur.

Artikulli i mëparshëm: Nëse produkti ndahet me një nga faktorët, atëherë do të merret një faktor tjetër Artikulli vijues: Format bazë të përshëndetjes (përkthyer nga Nihao)