§ 30. Фарадей жэне ленц зандары
жүктеу/скачать 351,49 Kb.
|
|
§ 30. ФАРАДЕЙ ЖЭНЕ ЛЕНЦ ЗАНДАРЫ Фарадей өзінің көптеген тәжірибелерінің нәтижелерін қорытындылай келе электромагниттік индукция занңдылықтарын тұжырымдады. Яғни, тұйық контурдары индукциялық ток контур ауданы аркылы өтетін индукция ағыны өзгергенде ғана туады. Олай болса, индукциялық тібекте электр қозгаушы күші пайда болып, ол электромагниттік индукцияның электр козгаушы күші (э. к. к.) деп аталады. Осы э. к. к-ті Ę әрпімен белгілейміз, ол магнит ағыны өзгерісінін жылдамдығына пропорционал болады: Осы формула Фарадей занын орнектейді. Осы өрнектегі минус (141) Осы өрнектегі минус (-) таңбасы (dФ/dt) >0 болғанына қарамастан ондағы э. к. к-і Ę (<0) 0-ден аз болатындығын көрсетеді. Сөйтіп, индукциялық токтың бағыты магнит ағынына қарсы болып отырады. Керісінше (dФ/dt) <0 болса, онда Ę>0 болады. Индукциялық токтың бағытын орыс ғалымы Ленц (1804-1865) тағайындады. Тұйық контурдан өтетін ток осы контурмен шектелген аудан арқылы өтетін меншікті магнит индукциясы ағынын туғызады да, бул әлгі токты туғызатын магнит индукциясы ағынының өзгеріс есесін толтырарлықтай бағытта болады. Басқа токтар сияқты, индукциялқ токта да энергия бар. Сондыктан, индукциялық ток электр энергиясын да тудырады екен. Энергияның сақталу жане түрлену заңы бойынша, электр энергиясына эквивалентті энергияның басқа бір түрін шығара аламыз. Сонымен, Ленц заңы энергияны сақталу және түрлену заңымен толық сәйкес. Сол сияқты энергияның сақталу заңына сәйкес Фарадей заңын неміс физигі Гельмгольц (1821-1894) тұжырымдады. Ол үшін бір-текті магнит өрісінде оған перпендикуляр орналасқан бойынан І ток жүретін рамканы алайық (109-сурет). Рамканың ұштары ток көзімен қосылган. Рамкамен ток жүргенде, онда қос күштердің әсерінен рамка айналмалы қозғалыс жасап. Ампер күштерінің әсерінен жұмыс істейді. Осы жұмыс мынаған тең dA = IdФ, мұндағы Ф - магнит ағынының өзгерісі. Егер де ток көзінің э. қ. к-і Ę десек, онда осы ток көзінде бір dt уақыт ішінде істелген жумыс dA= ĘIdt болар еді. Ал осы жумыстың біраз бөлігі ток жүретін өткізгіш қызғанда одан бөлініп шығатын жылуға, яғни dQ = dA= = I^2Rdt (мұндағы R = контурдың толық кедергісі) жұмсалса, онда біраз бөлігі магнит өрісінде рамканы айналдыруға жұмсалады. Яғни Осы өрнектің екі жағын да мүшелеп Idt шамасына бөлсек, Бұдан (142) (142) формула сыртқы магнит өрісінде қозғала алатын кез-келген пішінді контурға арналған Ом заңы деп аталады. Мұндагы (dФ/dt) = Ę шамасы кернеу импульсі деп аталады. Сонымен, индукциялық токтың шамасы магнит индукциясы ағынының өзгерісін туғызатын әдіске тәуелді болмай, тек индукция ағысының өзгеру жылдамдығымен, яғни dФ/dt мәнімен анықталады. dФ/dt-ның таңбасы өзгергенде токтың бағыты да өзгереді. Сөйтіп, (141) өрнек индукция э. қ. к-інің шамасын жене бағытын аныктайды. Бұл бағыт Ленц ережесіне сәйкес екенін оңай байқауға болады, яғни оң қол ережесі бойынша анықталады. Электромагниттік индукцияның э. қ. к-і вольтпен (В) өлшенеді. Электромагниттік индукцияның э. к. к-інің табиғатын қысқаша түсіндірейік. Егер де біртекті магнит өрісінде өткізгіш немесе рамка сияқты контур орын ауыстырса, онда өткізгішпен бірге қозғалатын зарядка Лоренц күші әсер етіп, ол ток бағытына қарсы индукциялық ток тудырады. Сонымен тұрақты магнит өрісінде қозға-латын өткізгіш контур зарядтарына әсер ететін Лоренц күші индукциялық э. к. к-ті тудыруға себепші болады.Магнит өрісіндегі рамкада магнит ағынының өзгерісі индукциялық ток тудырса, оның э. к. к-і мынадай болады: яғни индукцияның э. к. к-і рамканың бұрылу бұрышымен (a-альфа) пропорционал түрде өзгереді. Сондықтан рамкадағы пайда болған осындай айнымалы токты синусоидалы ток деп атайды. Рамканың айналу бурышы (альфа)a=wt, мұндағы w - рамканың айналу кезіндегі бұрыштық жылдамдығы. Сонда индукциялық э. к. к. мынадай түрге келеді: (143) мұндағы B•S=Ф- рамкадағы магнит ағыны. Сойтіп, біртекті магнит өрісінде рамка бірқалыпты айналмалы қозгалса, онда рамкада гармоникалық заңдылық бойынша айнымалы э. к. к-і пайда болады. Осы айтылған қорытынды, электромагниттік индукция құбылысын механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіру үшін қолдануға мүмкіндік береді. Ол үшін, жұмыс істеу принципі жоғарыда біз қарастырған біртекті магнит өрісінде жазық рамканың айналмалы қозғалысына негізделген қондырғы генератор қолданылады. Сол сияқты осы процесті керісінше жүргізуге болады. Яғни, электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін машинаны электр қозғалтқыш деп атайды. жүктеу/скачать 351,49 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|