Մագնիսական հոսքի փոփոխման պայմանները: Մագնիսական հոսքի փոփոխություն: Մագնիսական հոսքի համեմատությունը ջրի հոսքի հետ

Էլեկտրականեւ մագնիսական դաշտերառաջանում են նույն աղբյուրներից ՝ էլեկտրական լիցքերից, ուստի կարելի է ենթադրել, որ այս դաշտերի միջև կա որոշակի կապ: Այս ենթադրությունը փորձնականորեն հաստատվեց 1831 -ին ՝ անգլիացի ականավոր ֆիզիկոս Մ.Ֆարադեյի փորձերում: Նա բացեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթը:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթըհիմքում ընկած է էլեկտրական հոսանքի ինդուկցիոն գեներատորների շահագործումը, որոնք կազմում են աշխարհում արտադրվող ամբողջ էլեկտրաէներգիան:

• Մագնիսական հոսք

Փակ հանգույց, որը տեղադրված է միատեսակ մագնիսական դաշտում

Փակ հանգույցի միջոցով մագնիսական դաշտը փոխելու գործընթացի քանակական բնութագիրը կոչվում է ֆիզիկական մեծություն մագնիսական հոսք... Մագնիսական հոսքը (Ф) փակ տարածքով (S) տարածքով կոչվում է ֆիզիկական մեծություն, որը հավասար է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի (B) մոդուլի արտադրյալին `օղակի (S) և կոսինուսի տարածքով: անկյունից միջեւվեկտոր B և նորմալ մակերեսին: Φ = BS cos α. Մագնիսական հոսքի միավորը F - weber (Wb) է `1 Wb = 1 T · 1 մ 2:

ուղղահայաց առավելագույնը

Եթե ​​մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը զուգահեռուրվագծի տարածքը, ապա մագնիսական հոսքը զրո է:

• Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը

Էմպիրիկորեն, սահմանվեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը. Փակ օղակում ինդուկցիայի EMF- ն մեծությամբ հավասար է օղակով սահմանափակված մակերևույթի միջոցով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը. Այս բանաձևը կոչվում է Ֆարադայի օրենքը .

Ֆարադեյի առաջին փորձը էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հիմնական օրենքի դասական ցուցադրումն է: Դրանում, որքան արագ մագնիսը շարժվի կծիկի պտույտների միջով, այնքան ավելի շատ ինդուկցիոն հոսանք է առաջանում դրանում, հետևաբար ՝ ինդուկցիայի EMF:

• Լենցի կանոն

1833 թվականին փակ օղակի միջոցով մագնիսական դաշտի փոփոխության բնույթից ինդուկցիոն հոսանքի ուղղության կախվածությունը փորձնականորեն հաստատեց ռուս ֆիզիկոս Է.Հ.Լենզը: Համաձայն Լենցի կանոնը , փակ օղակում ծագող ինդուկցիոն հոսանքը իր մագնիսական դաշտով հակազդում է մագնիսական հոսքի փոփոխությանը, որը կանչված:Ավելի հակիրճ, այս կանոնը կարող է ձևակերպվել հետևյալ կերպ. ինդուկցիոն հոսանքը ուղղված է այնպես, որ կանխվի պատճառ հանդիսացող պատճառը: Լենցի կանոնը արտացոլում է փորձարարական փաստը, որ նրանք միշտ ունենում են հակառակ նշաններ (մինուս նշանը Ֆարադայի բանաձևը).

Լենզը սարքեց երկու ալյումինե օղակների տեսքով սարք ՝ պինդ և կտրված, տեղադրված ալյումինե խաչմերուկի վրա: Նրանք կարող էին պտտվել առանցքի շուրջը, ինչպես ճոճվողը: Երբ մագնիսը մտցվեց պինդ օղակի մեջ, այն սկսեց «փախչել» մագնիսից ՝ համապատասխանաբար պտտելով պտտվողը: Մագնիսը օղակից հանելիս այն փորձել է «հասնել» մագնիսին: Երբ մագնիսը շարժվեց կտրված օղակի ներսում, ոչ մի շարժում տեղի չունեցավ: Լենսը փորձը բացատրեց նրանով, որ ինդուկցիոն հոսանքի մագնիսական դաշտը ձգտում էր փոխհատուցել արտաքին մագնիսական հոսքի փոփոխությունը:

Լենցի կանոնն ունի խորը ֆիզիկական իմաստ `արտահայտում է այն էներգիայի պահպանման օրենքը:

Մագնիսական հոսք (մագնիսական ինդուկցիոն գծերի հոսք) Եզրագծի միջոցով թվայինորեն հավասար է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլի արտադրյալին `եզրագծով սահմանափակված տարածքով և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության և այս ուրվագծով սահմանափակված մակերևույթի միջև եղած անկյան կոսինուսով:

Ամպերի ուժի աշխատանքի բանաձևը, երբ ուղիղ հոսանք ունեցող ուղիղ հաղորդիչը շարժվում է միատեսակ մագնիսական դաշտում:

Այսպիսով, Ամպերի ուժի աշխատանքը կարող է արտահայտվել շարժվող դիրիժորի հոսանքի և մագնիսական հոսքի փոփոխության միջոցով այն շղթայի միջոցով, որում ներառված է այս հաղորդիչը.

Շղթայի ինդուկտիվություն:

Ինդուկտացիա - ֆիզիկական արժեք, որը թվայինորեն հավասար է էլեկտրական ինդուկցիայի EMF- ին, որը ծագում է շղթայում, երբ ընթացիկ ուժը փոխվում է 1 ամպերով 1 վայրկյանում:
Նաև ինդուկտիվությունը կարող է հաշվարկվել բանաձևի միջոցով.

որտեղ F- ը մագնիսական հոսքն է շրջանի միջով, I- ը հոսանքի միացումն է:

SI ինդուկտիվության միավորներ.

Մագնիսական դաշտի էներգիան:

Մագնիսական դաշտը էներգիա ունի: Ինչպես լիցքավորված կոնդենսատորի մեջ կա էլեկտրական էներգիայի պաշար, այնպես էլ կծիկում կա մագնիսական էներգիայի պաշար, որի պտույտներից հոսանքը հոսում է:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա - փակ հանգույցում էլեկտրական հոսանքի առաջացման երևույթը, երբ փոխվում է դրա միջով անցնող մագնիսական հոսքը:

Ֆարադեյի փորձերը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի բացատրություն:

Եթե ​​դուք մշտական ​​մագնիս եք բերում կծիկին կամ հակառակը (Նկար 3.1), ապա կծիկում կհայտնվի էլեկտրական հոսանք: Նույնը տեղի է ունենում երկու սերտորեն տարածված կծիկներով. Եթե AC աղբյուրը միացնում եք կծիկներից մեկին, ապա մյուսում նույնպես տեղի է ունենալու փոփոխական հոսանք, բայց այս ազդեցությունը լավագույնս դրսևորվում է, եթե երկու կծիկները կապված են միջուկի հետ:

Ֆարադեյի սահմանման համաձայն, այս փորձերի համար ընդհանուր է հետևյալը. եթե փակ, հաղորդիչ միացում ներթափանցող ինդուկցիոն վեկտորի հոսքը փոխվում է, ապա էլեկտրական հոսանք է առաջանում շղթայում:

Այս երեւույթը կոչվում է երեւույթ էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա և ընթացիկ - ինդուկցիա: Այս դեպքում երեւույթը լիովին անկախ է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսքի փոփոխման մեթոդից:

Emf բանաձև էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա:

EMF ինդուկցիա փակ օղակում ուղղակիորեն համամասնական է այս օղակով սահմանափակված տարածքի միջոցով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը:

Լենցի կանոն.

Լենցի կանոն

Փակ հանգույցում առաջացող ինդուկցիոն հոսանքը իր մագնիսական դաշտով հակազդում է մագնիսական հոսքի փոփոխությանը, որով այն առաջանում է:

Ինքնակրթություն, դրա բացատրությունը:

Ինքնաընդունում- էլեկտրական շղթայում ներածական EMF- ի երևույթը `ընթացիկ ուժի փոփոխության արդյունքում:

Շրջանի փակումը
Էլեկտրական սխեմայի մեջ փակվելիս հոսանքը մեծանում է, ինչը առաջացնում է կծիկի մագնիսական հոսքի ավելացում, հայտնվում է պտտվող էլեկտրական դաշտ ՝ ուղղված հոսանքի դեմ, այսինքն ՝ կծիկում առաջանում է ինքնա-ինդուկցիայի EMF, որը կանխում է հոսանքի աճը շղթայում (պտույտի դաշտը դանդաղեցնում է էլեկտրոնները):
Արդյունքում L1- ը ավելի ուշ է լուսավորվում, քան L2- ը:

Բաց միացում
Երբ էլեկտրական սխեման բացվում է, հոսանքը նվազում է, տեղի է ունենում կծիկի հոսքի արագության նվազում, առաջանում է պտտվող էլեկտրական դաշտ, որը ուղղված է հոսանքի նման (հակված է պահպանել նույն ընթացիկ ուժը), այսինքն. Էլեկտրական ինդուկցիայի EMF- ն հայտնվում է կծիկում, որը պահպանում է հոսանքը միացումում:
Արդյունքում A- ն անջատված վիճակում պայծառ փայլում է:

էլեկտրատեխնիկայում ինքնաինդուկցիայի երևույթն արտահայտվում է, երբ միացումը փակ է (էլեկտրական հոսանքը աստիճանաբար ավելանում է) և երբ միացումն է բացվում (էլեկտրական հոսանքը անմիջապես չի անհետանում):

Emf բանաձև ինքնաընդունում:

Ինքնաընդունման EMF- ն կանխում է հոսանքի ավելացումը, երբ շղթան միացված է, և հոսանքի նվազումը `միացումը բացվելիս:

Մաքսվելի էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսության առաջին և երկրորդ դրույթները:

1. displaանկացած տեղաշարժված էլեկտրական դաշտ առաջացնում է պտույտի մագնիսական դաշտ: Փոփոխվող էլեկտրական դաշտը անվանվել է Մաքսվելի կողմից, քանի որ սովորական հոսանքի նման այն առաջացնում է մագնիսական դաշտ: Հորձանուտ մագնիսական դաշտը առաջանում է ինչպես Ipr (շարժվող էլեկտրական լիցքեր), այնպես էլ տեղաշարժերի հոսանքներով (տեղաշարժված էլեկտրական դաշտ E):

Մաքսվելի առաջին հավասարումը

2. displaանկացած տեղաշարժված մագնիսական դաշտ առաջացնում է էլեկտրական հորձանուտ (էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հիմնական օրենքը):

Մաքսվելի երկրորդ հավասարումը.

Էլեկտրամագնիսական ճառագայթում:

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթում- տիեզերքում տարածվող էլեկտրամագնիսական դաշտի խանգարում (վիճակի փոփոխություն):

3.1. Ալիք տատանումներ են, որոնք տարածվում են տարածության մեջ ժամանակի ընթացքում:
Մեխանիկական ալիքները կարող են տարածվել միայն ցանկացած միջավայրում (նյութում) ՝ գազում, հեղուկում, պինդում: Ալիքների աղբյուրը տատանվող մարմիններն են, որոնք շրջակա տարածության մեջ ստեղծում են միջավայրի դեֆորմացիա: Էլաստիկ ալիքների առաջացման համար անհրաժեշտ պայման է այն խանգարող ուժերի միջավայրի խանգարման պահին հայտնվելը, մասնավորապես `առաձգականությունը: Նրանք հակված են հարևան մասնիկները միմյանց մոտեցնելիս, երբ դրանք շեղվում են, և դրանք միմյանցից հեռացնում են մոտեցման պահին: Խանգարման աղբյուրից հեռու գտնվող մասնիկների վրա գործող առաձգական ուժերը սկսում են դրանք անհավասարակշռել: Երկայնական ալիքներբնորոշ են միայն գազային և հեղուկ միջավայրերին, բայց լայնակի- նաև պինդ մարմիններին. դրա պատճառն այն է, որ այդ միջավայրը կազմող մասնիկները կարող են ազատ տեղաշարժվել, քանի որ դրանք, ի տարբերություն պինդ նյութերի, կոշտ ամրագրված չեն: Համապատասխանաբար, լայնակի թրթռումները սկզբունքորեն անհնար են:

Երկայնական ալիքները ծագում են, երբ միջավայրի մասնիկները թրթռում են ՝ կողմնորոշվելով խանգարման տարածման վեկտորի երկայնքով: Շեղման ալիքները տարածվում են հարվածի վեկտորին ուղղահայաց ուղղությամբ: Կարճ ասած. Եթե միջավայրում խանգարման հետևանքով առաջացած դեֆորմացիան դրսևորվում է կտրվածքի, լարվածության և սեղմման տեսքով, ապա մենք խոսում ենք պինդ մարմնի մասին, որի համար հնարավոր են երկայնական և լայնական ալիքներ: Եթե ​​տեղաշարժի տեսքը անհնար է, ապա միջավայրը կարող է լինել ցանկացած:

Յուրաքանչյուր ալիք տարածվում է որոշակի արագությամբ: Տակ ալիքի արագություն հասկանալ խանգարման տարածման արագությունը: Քանի որ ալիքի արագությունը մշտական ​​արժեք է (տվյալ միջավայրի համար), ալիքի անցած տարածությունը հավասար է արագության արտադրյալին և դրա տարածման ժամանակին: Այսպիսով, ալիքի երկարությունը գտնելու համար ալիքի արագությունը պետք է բազմապատկվի դրա մեջ տատանումների ժամանակահատվածով.

Ալիքի երկարություն - տարածության մեջ միմյանց ամենամոտ երկու կետերի միջև հեռավորությունը, որում տատանումները տեղի են ունենում նույն փուլում: Ալիքի երկարությունը համապատասխանում է ալիքի տարածական ժամանակաշրջանին, այսինքն `այն հեռավորությանը, որը հաստատուն փուլով մի կետ« անցնում է »տատանումների ժամանակաշրջանին հավասար ժամանակի միջակայքում, հետևաբար

Ալիքի համարը(Կոչվում է նաեւ տարածական հաճախականություն) հարաբերակցությունը 2 է π ռադիոներ դեպի ալիքի երկարություն. շրջանաձև հաճախականության տարածական անալոգ:

Սահմանում: ալիքի թիվը k ալիքի փուլի աճի տեմպն է φ տարածական կոորդինատով:

3.2. Ինքնաթիռի ալիք - ալիք, որի ճակատը ունի հարթության ձև:

Ինքնաթիռի ալիքի ճակատը չափսերով անսահմանափակ է, ֆազային արագության վեկտորը ուղղահայաց է առջևից: Հարթ ալիքը ալիքի հավասարման հատուկ լուծում է և հարմար մոդել. Նման ալիք գոյություն չունի բնության մեջ, քանի որ հարթ ալիքի առջևը սկսվում և ավարտվում է, ինչը, ակնհայտորեն, չի կարող լինել:

Waveանկացած ալիքի հավասարումը լուծում է դիֆերենցիալ հավասարման, որը կոչվում է ալիքի հավասարում: Ֆունկցիայի ալիքային հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ.

որտեղ

· - Լապլասի օպերատոր;

· - պահանջվող գործառույթը.

· - պահանջվող կետի վեկտորի շառավիղը.

· - ալիքի արագություն;

· - ժամանակ:

Ալիքի մակերես - նույն փուլում ընդհանրացված կոորդինատի խաթարում առաջացած կետերի տեղ: Ալիքի մակերեսի հատուկ դեպքը ալիքի ճակատն է:

ԲԱՅ)) Ինքնաթիռի ալիք Ալիք է, որի ալիքների մակերեսները միմյանց զուգահեռ հարթությունների շարք են:

Բ) Գնդաձեւ ալիք Ալիք է, որի ալիքային մակերեսները համակենտրոն գնդերի հավաքածու են:

Ռեյ- գծային, նորմալ և ալիքաձև մակերես: Ալիքների տարածման ուղղությունը հասկացվում է որպես ճառագայթների ուղղություն: Եթե ​​ալիքի տարածման միջավայրը միատարր է և իզոտրոպ, ապա ճառագայթները ուղիղ են (ավելին, եթե ալիքը հարթ է, զուգահեռ ուղիղ գծեր):

Ֆիզիկայում ճառագայթ հասկացությունը սովորաբար օգտագործվում է միայն երկրաչափական օպտիկայի և ակուստիկայի մեջ, քանի որ երբ հայտնվում են այս ուղղություններով չուսումնասիրված էֆեկտներ, ճառագայթ հասկացության իմաստը կորչում է:

3.3. Ալիքի էներգետիկ բնութագրերը

Միջավայրը, որում ալիքը տարածվում է, ունի մեխանիկական էներգիա, որը բաղկացած է նրա բոլոր մասնիկների թրթռումային շարժման էներգիայից: M 0 զանգված ունեցող մեկ մասնիկի էներգիան հայտնաբերվում է բանաձևով ՝ E 0 = m 0 Α 2 ω 2/2: Միջոցի միավորի ծավալը պարունակում է n = էջ/ մ 0 մասնիկներ (ρ միջավայրի խտությունն է): Հետևաբար, միջավայրի միավորի ծավալն ունի էներգիա w p = nЕ 0 = ρ Α 2 ω 2 /2.

Bulանգվածային էներգիայի խտություն(W p) - միջավայրի մասնիկների թրթռումային շարժման էներգիան, որը պարունակվում է դրա ծավալի միավորի մեջ.

Էներգիայի հոսք(Ф) արժեք է, որը հավասար է ալիքի կողմից տվյալ մակերևույթի միջոցով տարվող էներգիային ՝ ժամանակի միավորի համար.

Ալիքի ինտենսիվությունը կամ էներգիայի հոսքի խտությունը(I) մեծություն է, որը հավասար է ալիքի տարածվող էներգիայի հոսքին ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց միավորի տարածքով.

3.4. Էլեկտրամագնիսական ալիք

Էլեկտրամագնիսական ալիք- տարածության մեջ էլեկտրամագնիսական դաշտի տարածման գործընթացը:

Առաջացման պայմանըէլեկտրամագնիսական ալիքներ: Մագնիսական դաշտի փոփոխությունները տեղի են ունենում այն ​​ժամանակ, երբ փոխվում է հոսանքի դիրիժորը, իսկ հոսանքը `դիրիժորում, երբ փոխվում է դրա մեջ էլեկտրական լիցքերի շարժման արագությունը, այսինքն` երբ լիցքերը շարժվում են արագացումով: Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ալիքները պետք է առաջանան էլեկտրական լիցքերի արագացված շարժման հետ: Zeroրոյական լիցքավորման արագությամբ գոյություն ունի միայն էլեկտրական դաշտ: Մշտական ​​լիցքավորման արագությամբ առաջանում է էլեկտրամագնիսական դաշտ: Լիցքի արագացված շարժումով արտանետվում է էլեկտրամագնիսական ալիք, որը տարածվում է տիեզերքում ՝ սահմանափակ արագությամբ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքները նյութում տարածվում են վերջավոր արագությամբ: Այստեղ ε և μ են նյութի դիէլեկտրիկ և մագնիսական թափանցելիությունները, ε 0 և μ 0 էլեկտրական և մագնիսական հաստատունները ՝ ε 0 = 8.85419 · 10 –12 F / մ, μ 0 = 1.25664 · 10 –6 Հ / մ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունը վակուումում (ε = μ = 1).

Հիմնական բնութագրերըէլեկտրամագնիսական ճառագայթումը համարվում է հաճախություն, ալիքի երկարություն և բևեռացում: Ալիքի երկարությունը կախված է ճառագայթման տարածման արագությունից: Վակուումում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տարածման խմբային արագությունը հավասար է լույսի արագությանը, այլ միջավայրերում այդ արագությունը ավելի քիչ է:

Էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը սովորաբար բաժանվում է հաճախականությունների միջակայքերի (տես աղյուսակը): Միջակայքերի միջև կտրուկ անցումներ չկան, դրանք երբեմն համընկնում են, և նրանց միջև սահմանները կամայական են: Քանի որ ճառագայթման տարածման արագությունը մշտական ​​է, դրա տատանումների հաճախականությունը խստորեն կապված է վակուումում ալիքի երկարության հետ:

Ալիքի միջամտություն: Համահունչ ալիքներ: Ալիքների ներդաշնակության պայմանները:

Լույսի օպտիկական ուղու երկարությունը (o.d.p.) B.dp տարբերության հարաբերակցությունը ալիքներ `ալիքների պատճառով առաջացած տատանումների փուլային տարբերությամբ:

Երկու ալիքների միջամտության արդյունքում առաջացող տատանումների ամպլիտուդը: Երկու ալիքների միջամտության ամպլիտի առավելագույնի և նվազագույնի պայմանները:

Երկու նեղ երկար զուգահեռ ճեղքերի լուսավորության ներքո հարթ էկրանին միջամտության եզրեր և միջամտության օրինակ: ա) կարմիր լույս, բ) սպիտակ լույս:

1) ԱԼԻՔԻ ՄԻTERԱԳԱՅՈԹՅՈՆ- ալիքների այնպիսի սուպերպոզիցիա, որի դեպքում ժամանակի ընթացքում կայուն է դրանց փոխադարձ ուժեղացումը տարածության որոշ կետերում և թուլացումը `մյուսներում` կախված այս ալիքների փուլերի միջև փոխհարաբերությունից:

Անհրաժեշտ պայմաններըմիջամտությունը դիտարկելու համար.

1) ալիքները պետք է ունենան նույն (կամ փակ) հաճախականությունները, որպեսզի ալիքների սուպերպոզիցիայի արդյունքում առաջացած պատկերը ժամանակի ընթացքում չփոխվի (կամ շատ արագ չփոխվի, որպեսզի ժամանակին գրանցվի).

2) ալիքները պետք է լինեն միակողմանի (կամ ունենան մոտ ուղղություն). երկու ուղղահայաց ալիքներ երբեք չեն խանգարի (փորձեք ավելացնել երկու ուղղահայաց սինուսոիդներ): Այլ կերպ ասած, ավելացված ալիքները պետք է ունենան նույն ալիքի վեկտորները (կամ գրեթե ուղղորդված):

Ալիքները, որոնց համար բավարարվում են այս երկու պայմանները, կոչվում են ԿՈՀԵՐԵՆՏ... Առաջին պայմանը երբեմն կոչվում է ժամանակավոր ներդաշնակություն, երկրորդն է տարածական ներդաշնակություն.

Որպես օրինակ դիտարկենք երկու նույնական միակողմանի սինուսոիդներ ավելացնելու արդյունքը: Մենք միայն կտարբերենք նրանց հարաբերական տեղաշարժը: Այլ կերպ ասած, մենք ավելացնում ենք երկու համահունչ ալիքներ, որոնք տարբերվում են միայն սկզբնական փուլերում (կամ դրանց աղբյուրները տեղաշարժվում են միմյանց նկատմամբ, կամ երկուսն էլ միասին):

Եթե ​​սինուսոիդները տեղակայված են այնպես, որ դրանց առավելագույնը (և նվազագույնը) համընկնում են տարածության մեջ, ապա տեղի կունենա դրանց փոխադարձ ուժեղացում:

Եթե ​​սինուսոիդները փոխադրվեն միմյանց նկատմամբ կես ընդմիջումով, մեկի առավելագույնը կընկնի մյուսի նվազագույնի վրա. սինուսոիդները կկործանեն միմյանց, այսինքն ՝ տեղի կունենա նրանց փոխադարձ թուլացումը:

Մաթեմատիկորեն, այն ունի այս տեսքը. Ավելացնել երկու ալիք.

այստեղ x 1եւ x 2- ալիքների աղբյուրներից հեռավորությունը մինչև տիեզերքի այն կետը, որտեղ մենք դիտում ենք գերադրման արդյունքը: Ստացված ալիքի ամպլիտուդի քառակուսին (ալիքի ինտենսիվությանը համամասնական) տրվում է.

Այս արտահայտության առավելագույնն է 4 Ա 2, նվազագույնը `0; ամեն ինչ կախված է սկզբնական փուլերի տարբերությունից և այսպես կոչված ալիքի ուղու տարբերությունից :

Տիեզերքի տվյալ կետում միջամտության առավելագույնը կդիտվի, միջամտության նվազագույնը:

Մեր պարզ օրինակում ալիքների աղբյուրները և տարածության այն կետը, որտեղ մենք նկատում ենք միջամտությունը, գտնվում են նույն ուղիղ գծի վրա. այս ուղիղ գծի երկայնքով միջամտության օրինակը նույնն է բոլոր կետերի համար: Եթե ​​դիտարկման կետը հեռացնենք աղբյուրները միացնող ուղիղ գծից, ապա կհայտնվենք տիեզերքի մի տարածաշրջանում, որտեղ միջամտության օրինակը փոխվում է կետից կետ: Այս դեպքում մենք կդիտարկենք ալիքների միջամտությունը հավասար հաճախականություններով և փակ ալիքների վեկտորներով:

2) 1. Օպտիկական ուղու երկարությունը տվյալ միջավայրում լուսային ալիքի ուղու երկրաչափական երկարության արտադրյալն է այս միջավայրի n- ի բեկման բացարձակ ցուցանիշով:

2. Երկու համահունչ ալիքների փուլային տարբերությունը մեկ աղբյուրից, որոնցից մեկը միջանցքում անցնում է բացարձակ բեկման ինդեքսով միջանցքի երկարությունը, իսկ մյուսը `բացարձակ բեկման ինդեքս ունեցող միջավայրում արահետի երկարությունը.

որտեղ ,, λ- ը լույսի ալիքի երկարությունն է վակուումում:

3) Ստացված տատանումների ամպլիտուդը կախված է կոչվող մեծությունից կաթվածի տարբերությունալիքներ.

Եթե ​​ուղու տարբերությունը հավասար է ալիքների ամբողջ թվին, ապա ալիքները հասնում են փուլային կետին: Միանալով իրար, ալիքները ամրացնում են միմյանց և տալիս տատանում կրկնակի ամպլիտուդով:

Եթե ​​ճանապարհի տարբերությունը հավասար է կես ալիքների կենտ թվին, ապա ալիքները հասնում են հակաֆազի A կետին: Այս դեպքում նրանք մարում են միմյանց, արդյունքում տատանումների ամպլիտուդը զրո է:

Տիեզերքի այլ կետերում առաջացող ալիքի մասնակի աճ կամ նվազում է նկատվում:

4) Յունգի փորձը

1802 թվականին անգլիացի գիտնական Թոմաս Յունգկազմակերպեց մի փորձ, որի ընթացքում նա նկատեց լույսի միջամտությունը: Լույս նեղ ճեղքից Ս, ընկավ էկրանին երկու սերտորեն իրարից բացված Ս 1եւ Ս 2... Անցնելով յուրաքանչյուր ճեղքվածքի միջով ՝ լույսի ճառագայթը լայնացավ, իսկ սպիտակ էկրանին ՝ ճառագայթներով անցնող լուսային ճառագայթները Ս 1եւ Ս 2համընկնում: Համընկնող լուսային ճառագայթների հատվածում նկատվել է միջամտության օրինաչափություն `փոփոխվող բաց և մուգ շերտերի տեսքով:

Լույսի միջամտությունը պայմանական լույսի աղբյուրներից:

Լույսի միջամտությունը բարակ ֆիլմի վրա: Ֆիլմի վրա անդրադարձվող և փոխանցվող լույսի վրա լույսի միջամտության առավելագույն և նվազագույն պայմաններ:

Հավասար հաստության միջամտության եզրեր և հավասար թեքության միջամտական ​​եզրեր:

1) միջամտության երևույթը նկատվում է անխառն հեղուկների բարակ շերտում (կերոսին կամ յուղ ջրի մակերևույթում), օճառի պղպջակների, բենզինի, թիթեռների թևերի վրա, մռայլ գույներով և այլն:

2) միջամտությունը տեղի է ունենում, երբ լույսի սկզբնական ճառագայթը բաժանվում է երկու ճառագայթների, երբ այն անցնում է բարակ թաղանթով, օրինակ ՝ լուսավոր ոսպնյակներով ոսպնյակների մակերեսին պատված ֆիլմ: Հաստ ֆիլմի միջով անցնող լույսի ճառագայթը երկու անգամ կարտացոլվի `նրա ներքին և արտաքին մակերևույթներից: Արտացոլված ճառագայթները կունենան ֆիլմի հաստությունից երկու անգամ հավասար ֆազային տարբերություն, այդ իսկ պատճառով ճառագայթները դառնում են համահունչ և կխանգարեն: Theառագայթների ամբողջական մարումը տեղի կունենա այնտեղ, որտեղ գտնվում է ալիքի երկարությունը: Եթե նմ, ապա ֆիլմի հաստությունը 550 է `4 = 137.5 նմ:

Եթե ​​մագնիսական դաշտում կա փակ հաղորդիչ հանգույց, որը չի պարունակում ընթացիկ աղբյուրներ, ապա երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է, օղակում առաջանում է էլեկտրական հոսանք: Այս երևույթը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա: Հոսանքի տեսքը ցույց է տալիս միացումում էլեկտրական դաշտի տեսքը, որը կարող է ապահովել էլեկտրական լիցքերի փակ շարժում կամ, այլ կերպ ասած, EMF- ի տեսք: Էլեկտրական դաշտը, որն առաջանում է մագնիսական դաշտի փոփոխության ժամանակ և որի աշխատանքը հավասար չէ զրոյի, երբ լիցքերը շարժվում են փակ շրջագծով, ունի ուժի փակ գծեր և կոչվում է պտույտ:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի քանակական նկարագրության համար ներկայացվում է փակ հանգույցի միջոցով մագնիսական հոսքի (կամ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսքի) հասկացությունը: Միատեսակ մագնիսական դաշտում տեղակայված հարթ ուրվագծի համար (և միայն նման իրավիճակներին կարող են հանդիպել դպրոցականները միասնական պետական ​​քննության ժամանակ), մագնիսական հոսքը սահմանվում է որպես

որտեղ է դաշտի ինդուկցիան, ուրվագծի մակերեսն է, արդյո՞ք ինդուկցիայի վեկտորի և նորմալի (ուղղահայաց) միջև ընկած անկյունը եզրագծի հարթության նկատմամբ (տես նկարը. ուրվագծի հարթությանը ուղղահայաց ցուցադրվում է ա. կետավոր գիծ): SI միավորների միջազգային համակարգում մագնիսական հոսքի միավորը Վեբերն է (Wb), որը սահմանվում է որպես մագնիսական հոսք միատարր մագնիսական դաշտի 1 մ 2 մակերեսով մի ուրվագծի միջով ՝ ուղղահայաց 1 Տ ինդուկցիայով: եզրագծի հարթությունը:

EMF- ի ինդուկցիայի մեծությունը, որը ծագում է շղթայում, երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է այս սխեմայի միջոցով, հավասար է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը

Ահա կարճ մի ընդմիջումով շղթայի միջոցով մագնիսական հոսքի փոփոխությունը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի (23.2) կարևոր հատկությունը նրա բազմակողմանիությունն է `կապված մագնիսական հոսքի փոփոխման պատճառների հետ. Մագնիսական հոսքը շրջագծով կարող է փոխվել մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի փոփոխության, շրջանի տարածքը կամ ինդուկցիայի վեկտորի և նորմալի միջև եղած անկյան փոփոխությունը, որը տեղի է ունենում, երբ շրջանը պտտվում է դաշտում: Այս բոլոր դեպքերում, ըստ օրենքի (23.2), միացման մեջ կհայտնվեն ինդուկցիոն EMF և ինդուկցիոն հոսանք:

Բանաձևի (23.2) մինուս նշանը «պատասխանատու է» էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի արդյունքում առաջացող հոսանքի ուղղության համար (Լենզի կանոն): Այնուամենայնիվ, օրենքի լեզվով (23.2) այնքան էլ հեշտ չէ հասկանալ, թե ինդուկցիոն հոսանքի որ ուղղությամբ է այս նշանը հանգեցնելու շղթայի միջոցով մագնիսական հոսքի այս կամ այն ​​փոփոխությամբ: Բայց արդյունքը հիշելը բավականին հեշտ է. Ինդուկցիոն հոսանքը կուղղվի այնպես, որ դրա ստեղծած մագնիսական դաշտը «հակված» լինի փոխհատուցելու արտաքին հոսանքի առաջացնող մագնիսական դաշտի փոփոխությունը: Օրինակ, շրջանի միջոցով արտաքին մագնիսական դաշտի հոսքի ավելացման դեպքում դրա մեջ առաջանալու է ինդուկցիոն հոսանք, որի մագնիսական դաշտը ուղղված կլինի արտաքին մագնիսական դաշտին հակառակ, որպեսզի նվազեցնի արտաքին դաշտը և այդպիսով պահպանվի մագնիսական դաշտի սկզբնական արժեքը: Շղթայի միջոցով դաշտի հոսքի նվազումով ինդուկցիայի ընթացիկ դաշտը կուղղվի այնպես, ինչպես արտաքին մագնիսական դաշտը:

Եթե ​​հոսանքով միացումում ինչ -ինչ պատճառներով հոսանքը փոխվում է, ապա մագնիսական հոսքը այդ մագնիսական դաշտի շղթայի միջով, որը ստեղծվում է հենց այս հոսանքի միջոցով, նույնպես փոխվում է: Այնուհետեւ, օրենքի համաձայն (23.2), ինդուկցիայի EMF- ը պետք է հայտնվի շղթայում: Այս էլեկտրական շղթայի հոսանքի փոփոխության արդյունքում որոշակի էլեկտրական շղթայում ինդուկցիոն EMF- ի երևույթը ինքնին կոչվում է ինդուկցիա: Որոշակի էլեկտրական շղթայում ինքնաընդունման EMF գտնելու համար անհրաժեշտ է հաշվարկել այս միացումով ստեղծված մագնիսական դաշտի հոսքը հենց դրա միջով: Այս հաշվարկը դժվարին խնդիր է `կապված մագնիսական դաշտի ոչ միատարրության հետ: Այնուամենայնիվ, այս հոսքի մեկ հատկությունն ակնհայտ է: Քանի որ շղթայի հոսանքով ստեղծված մագնիսական դաշտը համաչափ է հոսանքի մեծությանը, ապա շրջանի միջով սեփական դաշտի մագնիսական հոսքը համաչափ է այս շղթայի հոսանքին

որտեղ է հոսանքի միացումը, համաչափության գործակիցն է, որը բնութագրում է շրջանի «երկրաչափությունը», բայց կախված չէ դրա մեջ առկա հոսանքից և կոչվում է այս սխեմայի ինդուկտիվություն: SI ինդուկտիվության միավորը Հենրին է (H): 1 H- ը սահմանվում է որպես այդպիսի միացման ինդուկտիվություն, սեփական մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի հոսք, որի միջոցով հավասար է 1 Վբ 1 հոսանքի ուժով 1 Ա. Հաշվի առնելով ինդուկտիվության (23.3) սահմանումը օրենքից էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա (23.2), մենք ձեռք ենք բերում EMF- ի ինդուկցիայի համար

Ինքնաընդունման երեւույթի պատճառով ցանկացած էլեկտրական շղթայի հոսանքը ունի որոշակի «իներցիա» եւ, հետեւաբար, էներգիա: Իրոք, միացումում հոսանք ստեղծելու համար անհրաժեշտ է աշխատանքներ կատարել `ինդուկցիայի EMF- ն հաղթահարելու համար: Շղթայի էներգիան հոսանքով հավասար է այս աշխատանքին: Անհրաժեշտ է հիշել հոսանքի հետ միացման էներգիայի բանաձևը

որտեղ է միացման ինդուկտիվությունը, արդյո՞ք հոսանքը դրա մեջ է:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երեւույթը լայնորեն կիրառվում է տեխնոլոգիայի մեջ: Դրա հիմքում ընկած է էլեկտրական գեներատորների և էլեկտրակայանների էլեկտրական հոսանքի ստեղծումը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի շնորհիվ մեխանիկական տատանումները խոսափողերում վերածվում են էլեկտրական թրթռումների: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի հիման վրա, մասնավորապես, գործում է էլեկտրական միացում, որը կոչվում է տատանումային միացում (տե՛ս հաջորդ գլուխը), և որը հանդիսանում է ցանկացած ռադիոհաղորդիչ կամ ընդունող սարքավորման հիմք:

Եկեք հիմա դիտարկենք առաջադրանքները:

Մեջ նշվածներից առաջադրանք 23.1.1միայն մեկ երևույթ է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի հետևանք ՝ օղակում հոսանքի հայտնվելը, երբ մշտական ​​մագնիսն անցնում է դրա միջով (պատասխան 3 ): Մնացած ամեն ինչ հոսանքների մագնիսական փոխազդեցության արդյունք է:

Ինչպես նշված է այս գլխի ներածության մեջ, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթը ընկած է այլընտրանքային սարքի աշխատանքի հիմքում ( առաջադրանք 23.1.2), այսինքն սարք, որն առաջացնում է տվյալ հաճախականության փոփոխական հոսանք (պատասխան 2 ).

Մշտական ​​մագնիսով առաջացած մագնիսական դաշտի ինդուկցիան նվազում է դրանից հեռավորությունը մեծացնելով: Հետեւաբար, երբ մագնիսը մոտենում է օղակին ( առաջադրանք 23.1.3) օղակի միջոցով մագնիսի մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի հոսքը փոխվում է, և օղակում առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք: Ակնհայտ է, որ դա տեղի կունենա, երբ մագնիսը մատանին մոտենա ինչպես հյուսիսային, այնպես էլ հարավային բևեռներով: Բայց այդ դեպքերում ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը տարբեր կլինի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ մագնիսը մոտենում է օղակին տարբեր բևեռներով, օղակի հարթության դաշտը մի դեպքում կուղղվի հակառակ դեպքում, մյուս դաշտում: Հետեւաբար, արտաքին դաշտում այդ փոփոխությունները փոխհատուցելու համար ինդուկցիոն հոսանքի մագնիսական դաշտը պետք է այդ դեպքերում ուղղվի տարբեր եղանակներով: Հետևաբար, օղակի մեջ ինդուկցիոն հոսանքների ուղղությունները հակառակ կլինեն (պատասխան 4 ).

Որպեսզի ինդուկցիոն EMF- ն հայտնվի օղակում, անհրաժեշտ է, որ օղակի միջով մագնիսական հոսքը փոխվի: Եվ քանի որ մագնիսի դաշտի մագնիսական ինդուկցիան կախված է դրա հեռավորությունից, ապա դիտարկվող մեջ առաջադրանք 23.1.4Եթե ​​օղակի հոսքը փոխվի, ապա օղակում կհայտնվի ինդուկցիոն հոսանք (պատասխանը 1 ).

Շրջանակը պտտելիս 1 ( առաջադրանք 23.1.5) անկյունը մագնիսական ինդուկցիայի (և, հետևաբար, ինդուկցիայի վեկտորի) և շրջանակի հարթության միջև ցանկացած պահի հավասար է զրոյի: Հետևաբար, մագնիսական հոսքը 1 շրջանակի միջով չի փոխվում (տես բանաձևը (23.1)), և դրա մեջ ինդուկցիոն հոսանք չի առաջանում: 2 -րդ շրջանակում ինդուկցիոն հոսանք կառաջանա. Նկարում ցուցադրված դիրքում, դրա միջով մագնիսական հոսքը զրո է, երբ շրջանակը պտտվում է քառորդ պտույտ, այն հավասար կլինի, որտեղ է ինդուկցիան, մակերեսը Շրջանակը: Շրջադարձի մեկ այլ քառորդից հետո հոսքը կրկին զրոյական կլինի և այլն: Հետևաբար, շրջանակի միջոցով մագնիսական ինդուկցիայի հոսքը փոխվում է դրա պտտման ընթացքում, հետևաբար դրանում առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք (պատասխանը 2 ).

ԻՆ առաջադրանք 23.1.6ինդուկցիոն հոսանքը տեղի է ունենում միայն 2 դեպքում (պատասխան 2 ): Իրոք, 1 -ի դեպքում շրջանակը շարժման ընթացքում մնում է դիրիժորից նույն հեռավորության վրա, և, հետևաբար, այս դիրիժորի կողմից շրջանակի հարթությունում ստեղծված մագնիսական դաշտը չի փոխվում: Երբ շրջանակը հեռանում է դիրիժորից, հաղորդիչի դաշտի մագնիսական ինդուկցիան փոխվում է շրջանակի տարածքում, շրջանակի միջով մագնիսական հոսքը փոխվում է, և առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը նշում է, որ օղակի մեջ ինդուկցիոն հոսանքը հոսելու է այնպիսի ժամանակ, երբ այս օղակի միջով մագնիսական հոսքը փոխվում է: Հետևաբար, մինչ մագնիսը օղակի մոտ հանգստանում է ( առաջադրանք 23.1.7) ռինգում ինդուկցիոն հոսանքը չի հոսելու: Հետևաբար, այս հարցում ճիշտ պատասխանը հետևյալն է 2 .

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի համաձայն (23.2), շրջանակում ինդուկցիայի EMF- ն որոշվում է դրա միջոցով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությամբ: Եվ քանի որ պայմանով առաջադրանքներ 23.1.8Շրջանակի տարածքում մագնիսական դաշտի ինդուկցիան փոխվում է միատեսակ, դրա փոփոխության արագությունը կայուն է, ինդուկցիայի EMF- ի արժեքը չի փոխվում փորձի ընթացքում (պատասխան 3 ).

ԻՆ առաջադրանք 23.1.9Երկրորդ դեպքում շրջանակում առաջացող ինդուկցիայի EMF- ն չորս անգամ մեծ է առաջինում առաջացած ինդուկցիայի EMF- ից (պատասխան 4 ): Դա պայմանավորված է շրջանակի տարածքի քառապատիկ աճով և, համապատասխանաբար, դրա միջոցով մագնիսական հոսքի երկրորդ դեպքում:

ԻՆ առաջադրանք 23.1.10երկրորդ դեպքում, մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը կրկնապատկվում է (դաշտի ինդուկցիան փոխվում է նույն չափով, բայց կես անգամ): Հետևաբար, երկրորդ դեպքում շրջանակում առաջացող էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի EMF- ն երկու անգամ ավելի մեծ է, քան առաջինում (պատասխան 1 ).

Երբ փակ դիրիժորի հոսանքը կրկնապատկվում է ( առաջադրանք 23.2.1), մագնիսական ինդուկցիայի մեծությունը կկրկնապատկվի տարածության յուրաքանչյուր կետում ՝ առանց ուղղության փոփոխության: Հետևաբար, մագնիսական հոսքը ցանկացած փոքր տարածքի միջոցով և, համապատասխանաբար, ամբողջ դիրիժորը կփոխվի ուղիղ երկու անգամ (պատասխան 1 ): Բայց հաղորդիչի միջոցով մագնիսական հոսքի հարաբերակցությունը այս հաղորդիչի հոսանքին, որը դիրիժորի ինդուկտիվությունն է , միևնույն ժամանակ չի փոխվի ( առաջադրանք 23.2.2- պատասխանել 3 ).

Օգտագործելով բանաձևը (23.3), մենք գտնում ենք առաջադրանք 32.2.3Պարոն (պատասխան 4 ).

Մագնիսական հոսքի չափման միավորների, մագնիսական ինդուկցիայի և ինդուկտիվության ( առաջադրանք 23.2.4) հետևում է ինդուկտիվության սահմանմանը (23.3). մագնիսական հոսքի միավորը (Wb) հավասար է հոսանքի (A) միավորի արտադրյալին ինդուկտիվության մեկ միավորի (H) - պատասխանը 3 .

Ըստ բանաձևի (23.5) ՝ կծիկի ինդուկտիվության կրկնակի աճով և դրանում հոսանքի կրկնակի նվազումով ( առաջադրանք 23.2.5) կծիկի մագնիսական դաշտի էներգիան կնվազի 2 գործոնով (պատասխան 2 ).

Երբ շրջանակը պտտվում է միատեսակ մագնիսական դաշտում, շրջանակի միջոցով մագնիսական հոսքը փոխվում է շրջանակի հարթության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի միջև ուղղանկյուն անկյունի փոփոխության պատճառով: Եվ քանի որ առաջին և երկրորդ դեպքերում ՝ առաջադրանք 23.2.6այս անկյունը փոխվում է նույն օրենքի համաձայն (ըստ պայմանի, շրջանակների պտույտի հաճախականությունը նույնն է), ապա ինդուկցիայի EMF- ն փոխվում է նույն օրենքի համաձայն, և, հետևաբար, ամպլիտուդային արժեքների հարաբերակցությունը շրջանակներում ներածման EMF- ի հավասար է միասնությանը (պատասխան 2 ).

Շրջանակի տարածքում հոսանքով դիրիժորի ստեղծած մագնիսական դաշտը ( առաջադրանք 23.2.7), ուղղված «մեզանից» (տե՛ս խնդիրների լուծումը 22 -րդ գլխում): Շրջանակի տարածքում մետաղալարերի դաշտի ինդուկցիայի մեծությունը կնվազի մետաղալարից նրա հեռավորության հետ: Հետևաբար, շրջանակի ինդուկցիոն հոսանքը պետք է ստեղծի մագնիսական դաշտ, որն ուղղված է շրջանակի ներսում «մեզանից հեռու»: Այժմ օգտագործելով մագնիսական ինդուկցիայի ուղղությունը գտնելու գիմլետի կանոնը, մենք եզրակացնում ենք, որ շրջանակում ինդուկցիոն հոսանքը ուղղված կլինի ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (պատասխան 1 ).

Հաղորդալարերի հոսանքի ավելացման դեպքում դրա ստեղծած մագնիսական դաշտը կավելանա, և շրջանակում կհայտնվի ինդուկցիոն հոսանք ( առաջադրանք 23.2.8): Արդյունքում, կլինի փոխազդեցություն շրջանակի ինդուկցիոն հոսանքի և դիրիժորի հոսանքի միջև: Այս փոխազդեցության ուղղությունը (գրավչություն կամ վանում) գտնելու համար կարող եք գտնել ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը, այնուհետև, օգտագործելով Ամպերի բանաձևը, շրջանակի փոխազդեցության ուժը լարի հետ: Բայց դուք կարող եք դա անել այլ կերպ ՝ օգտագործելով Լենզի կանոնը: Բոլոր ինդուկցիոն երևույթները պետք է ուղղված լինեն այնպես, որ փոխհատուցեն դրանք առաջացնող պատճառը: Եվ քանի որ պատճառը շրջանակի մեջ հոսանքի ավելացումն է, ինդուկցիոն հոսանքի և լարի միջև փոխազդեցության ուժը պետք է հակված լինի նվազեցնելու մետաղալարերի դաշտի մագնիսական հոսքը շրջանակի միջով: Եվ քանի որ մետաղալարերի դաշտի մագնիսական ինդուկցիան նվազում է դրանից հեռավորությունը մեծացնելով, այս ուժը կմղի շրջանակը մետաղալարից (պատասխան 2 ): Եթե ​​լարերի հոսանքը նվազի, ապա շրջանակը կգրավվի դեպի մետաղալար:

Նպատակ 23.2.9կապված է նաև ինդուկցիոն երևույթների ուղղության և Լենցի կանոնի հետ: Երբ մագնիսը մոտենում է հաղորդիչ օղակին, դրանում առաջանում է ինդուկցիոն հոսանք, և դրա ուղղությունը կլինի այնպիսին, որ փոխհատուցի այն առաջացնող պատճառը: Եվ քանի որ այս պատճառը մագնիսի մոտեցումն է, մատանին հետ կքաշի դրանից (պատասխան 2 ): Եթե ​​մագնիսը հեռացվեր օղակից, ապա նույն պատճառներով օղակը կգրավվեր մագնիսով:

Առաջադրանք 23.2.10այս գլխի միակ հաշվարկային խնդիրն է: Ինդուկցիայի EMF- ն գտնելու համար հարկավոր է գտնել մագնիսական հոսքի փոփոխությունը շրջանի միջոցով ... Դա կարելի է անել այսպես. Ենթադրենք, որ ինչ -որ պահի ցատկողը գտնվում էր նկարում պատկերված դիրքում, և թող մի փոքր ժամանակային միջակայք անցնի: Այս ժամանակահատվածի ընթացքում ցատկողը մի փոքր կշարժվի: Սա կբարձրացնի եզրագծի մակերեսը: գումարի չափով ... Հետեւաբար, շղթայի միջոցով մագնիսական հոսքի փոփոխությունը հավասար կլինի, իսկ EMF ինդուկցիայի մեծությունը (պատասխանել 4 ).

> Մագնիսական հոսքի փոփոխումը ստեղծում է էլեկտրական դաշտ

Հաշվի առեք առաջացումը էլեկտրական դաշտ մագնիսական հոսքի փոփոխությամբՖարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը, Մաքսվելի հավասարումը, Սթոքսի թեորեմը:

Երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է, ստեղծվում է էլեկտրական դաշտ: Սա ասված է Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքով.

Սովորելու մարտահրավեր

• Նկարագրեք փոփոխվող մագնիսական դաշտի և էլեկտրական դաշտի միջև փոխհարաբերությունները:

Հիմնական կետեր

Պայմանները

• Մաքսվելի հավասարումը բանաձևերի ամբողջություն է, որոնք բնութագրում են էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը և դրանց փոխազդեցությունը:
• Վեկտորի տարածք - դիտարկվող վեկտորի արժեքը, որը գտնվում է հարթությանը ուղղահայաց:
• Սթոքսի թեորեմը դիֆերենցիալ ձևերի միավորում է բազմազանության վրա, որը պարզեցնում և ընդհանրացնում է մի քանի թեորեմներ վեկտորային հաշվարկներից:

Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքն ասում է, որ երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է, էլեկտրական է ստեղծվում. Սա էլեկտրամագնիսականության հիմնական օրենքն է, որը կանխատեսում է մագնիսական դաշտի էլեկտրական շղթայի հետ փոխազդեցության սկզբունքները, ինչը կհանգեցնի EMF- ի:

Այս փորձը ցույց է տալիս ինդուկցիա մետաղալարերի կծիկների միջև. Հեղուկ մարտկոցը (աջից) ստեղծում է մի հոսք, որը հոսում է փոքր ոլորանի (A) միջով ՝ ստեղծելով մագնիսական դաշտ: Եթե ​​կծիկներն անշարժ են, ապա հոսանք չի առաջանում: Եթե ​​կծիկը տեղափոխվում է / ավելի մեծից (Բ), ապա մագնիսական հոսքը կփոխվի և կստեղծի հոսանք, որը կդրսևորվի գալվանոմետրում

Ֆարադեյի օրենքի տարբերակիչ ձև

Մագնիսական հոսք , որտեղ է փակ մակերևույթի վերևում գտնվող վեկտորի տարածքը S. Սարքը, որն ի վիճակի է պահպանել պոտենցիալ տարբերությունը, չնայած ընթացիկ հոսքերին, գործում է որպես EMF- ի աղբյուր: Մաթեմատիկական: , որտեղ ինտեգրալը բնութագրվում է փակ օղակով C- ով:

Ֆարադեյի օրենքն այժմ կարող է վերաշարադրվել. ... Օգտագործելով Սթոքսի թեորեմը վեկտորային հաշվարկում, ձախ կողմը հավասարեցվում է

Աջ կողմում ... Հետևաբար, մենք ստանում ենք Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքի այլընտրանքային ձև. ... Այն կոչվում է նաև Ֆարադեյի օրենքի դիֆերենցիալ ձև: Այն մեկն է այն չորս Մաքսվելի հավասարումներից, որոնք կառավարում են բոլոր էլեկտրամագնիսական երևույթները:

Ֆիզիկական մեծությունների շարքում կարևոր տեղ է գրավում մագնիսական հոսքը: Այս հոդվածը բացատրում է, թե ինչ է դա և ինչպես որոշել դրա արժեքը:

Ինչ է մագնիսական հոսքը

Այն մեծություն է, որը որոշում է մակերևույթով անցնող մագնիսական դաշտի մակարդակը: Այն նշանակված է «FF» և կախված է դաշտի ուժից և այս մակերևույթով դաշտի անցման անկյունից:

Այն հաշվարկվում է բանաձևով.

ФФ = B⋅S⋅cosα, որտեղ ՝

• ФФ - մագնիսական հոսք;
• B- ը մագնիսական ինդուկցիայի մեծությունն է.
• S- ը մակերեսային տարածքն է, որով անցնում է այս դաշտը.
• cosα մակերեսի և հոսքի ուղղահայաց միջև եղած անկյան կոսինուսն է:

SI չափման միավորը «weber» է (Wb): 1 Վեբերը ստեղծվում է 1 Տ դաշտի միջոցով, որն ուղղահայաց անցնում է 1 մ² մակերեսին:

Այսպիսով, հոսքը առավելագույնն է, երբ նրա ուղղությունը համընկնում է ուղղահայացի հետ և հավասար է «0» -ի, եթե այն մակերեսին զուգահեռ է:

Հետաքրքիր է:Մագնիսական հոսքի բանաձևը նման է լուսավորությունը հաշվարկելու բանաձևին:

Մշտական ​​մագնիսներ

Դաշտի աղբյուրներից մեկը մշտական ​​մագնիսներն են: Դրանք հայտնի են շատ դարեր շարունակ: Կողմնացույցի ասեղը պատրաստված էր մագնիսացված երկաթից, իսկ Հին Հունաստանում լեգենդ կար մի կղզու մասին, որը գրավում էր նավերի մետաղական մասերը:

Մշտական ​​մագնիսները գալիս են տարբեր ձևերի և պատրաստված են տարբեր նյութերից.

• երկաթ - ամենաէժան, բայց ավելի քիչ գրավիչ ուժ;
• նեոդիմ - նեոդիմի, երկաթի և բորի համաձուլվածքից;
• alnico- ն երկաթի, ալյումինի, նիկելի և կոբալտի համաձուլվածք է:

Բոլոր մագնիսները երկբևեռ են: Սա առավել նկատելի է ձողերով և ձիու սարքերով:

Եթե ​​գավազանը կախվի մեջտեղում կամ դրվի լողացող փայտի կամ փրփուրի վրա, այն կբացվի հյուսիս-հարավ ուղղությամբ: Հյուսիսը բևեռը կոչվում է հյուսիսային բևեռ և կապույտ ներկված է լաբորատոր գործիքների վրա և նշվում է «N»: Հակառակ կողմը, դեպի հարավ, կարմիր է և պիտակավորված է «S»: Համանուն մագնիսները գրավում են, իսկ հակառակը `վանում:

1851 թվականին Մայքլ Ֆարադեյն առաջարկեց ինդուկցիայի փակ գծերի հայեցակարգը: Այս գծերը դուրս են գալիս մագնիսի հյուսիսային բևեռից, անցնում շրջակա տարածքով, մտնում հարավային բևեռ և սարքի ներսում վերադառնում հյուսիս: Ամենամոտը գծերն են և դաշտի ուժը բևեռներում: Գրավիչ ուժն այստեղ նույնպես ավելի բարձր է:

Եթե ​​ապակու կտոր դրեք սարքի վրա, իսկ բարակ շերտով լցրեք վերևի երկաթե պատյաններ, ապա դրանք կտեղակայվեն մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով: Երբ մի քանի սարքեր տեղակայված են միմյանց կողքին, թեփը ցույց կտա նրանց միջև փոխազդեցությունը `գրավչություն կամ վանում:

Երկրի մագնիսական դաշտը

Մեր մոլորակը կարելի է պատկերացնել որպես մագնիս, որի առանցքը թեքված է 12 աստիճանով: Այս առանցքի մակերեսի հետ հատումները կոչվում են մագնիսական բևեռներ: Ինչպես ցանկացած մագնիս, Երկրի ուժային գծերն անցնում են Հյուսիսային բևեռից մինչև հարավային բևեռ: Բեւեռների մոտ նրանք մակերեսին ուղղահայաց են անցնում, այնպես որ այնտեղ կողմնացույցի ասեղն անվստահելի է, եւ դուք պետք է այլ մեթոդներ օգտագործեք:

«Արևային քամու» մասնիկներն ունեն էլեկտրական լիցք, հետևաբար, նրանց շուրջը շարժվելիս հայտնվում է մագնիսական դաշտ, որը փոխազդում է Երկրի դաշտի հետ և ուղղում այդ մասնիկները ուժի գծերի երկայնքով: Այսպիսով, այս դաշտը պաշտպանում է երկրի մակերեսը տիեզերական ճառագայթումից: Բեւեռների մոտ, սակայն, այս գծերը մակերեսին ուղղահայաց են, եւ լիցքավորված մասնիկները մտնում են մթնոլորտ ՝ առաջացնելով բեւեռափայլ բեղիկներ:

1820 թվականին Հանս Օերստեդը, փորձեր անցկացնելով, տեսավ այն դիրիժորի ազդեցությունը, որի միջոցով էլեկտրական հոսանքը հոսում է կողմնացույցի ասեղի վրա: Մի քանի օր անց Անդրե-Մարի Ամպերը հայտնաբերեց երկու լարերի փոխադարձ գրավչությունը, որոնց միջով հոսեց նույն ուղղության հոսանքը:

Հետաքրքիր է:Էլեկտրական եռակցման ժամանակ մոտակա մալուխները շարժվում են, երբ փոխվում է ընթացիկ ուժը:

Ավելի ուշ Ամպերն առաջարկեց, որ դա պայմանավորված է լարերի միջով հոսող հոսանքի մագնիսական ինդուկցիայով:

Մեկուսացված մետաղալարով փաթաթված կծիկի մեջ, որի միջով հոսում է էլեկտրական հոսանքը, առանձին հաղորդիչների դաշտերը ամրացնում են միմյանց: Գրավիչ ուժը մեծացնելու համար կծիկը փաթաթվում է բաց պողպատե միջուկի վրա: Այս միջուկը մագնիսացված է և ձգում է երկաթի մասերը կամ միջուկի մյուս կեսը ռելեներ և կոնտակտներ:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա

Երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է, մետաղալարում էլեկտրական հոսանք է առաջանում: Այս փաստը կախված չէ նրանից, թե ինչն է առաջացնում այս փոփոխությունը `մշտական ​​մագնիսի շարժումը, լարերի շարժումը կամ մոտակա դիրիժորի հոսանքի ուժի փոփոխությունը:

Այս երեւույթը հայտնաբերել է Մայքլ Ֆարադեյը 1831 թվականի օգոստոսի 29 -ին: Նրա փորձերը ցույց տվեցին, որ EMF- ն (էլեկտրաշարժիչ ուժ), որը հայտնվում է հաղորդիչներով սահմանափակված շղթայում, ուղիղ համեմատական ​​է այս միացման տարածքով անցնող հոսքի փոփոխության արագությանը:

Կարևոր է EMF- ի առաջացման համար մետաղալարը պետք է անցնի ուժի գծերը: Գծերի երկայնքով շարժվելիս emf չկա:

Եթե ​​կծիկը, որի մեջ առաջանում է EMF- ն, ներառված է էլեկտրական շղթայի մեջ, ապա ոլորուն առաջանում է հոսանք, որը ինդուկտորում ստեղծում է իր էլեկտրամագնիսական դաշտը:

Երբ հաղորդիչը շարժվում է մագնիսական դաշտում, դրանում առաջանում է EMF: Դրա ուղղորդվածությունը կախված է մետաղալարերի շարժման ուղղությունից: Այն մեթոդը, որով որոշվում է մագնիսական ինդուկցիայի ուղղությունը, կոչվում է «աջ ձեռքի մեթոդ»:

Էլեկտրական մեքենաների և տրանսֆորմատորների նախագծման համար կարևոր է մագնիսական դաշտի մեծության հաշվարկը:

Տեսանյութ