Indukcijas strāva. Indukcijas strāva Kā izveidot īslaicīgu indukcijas strāvu

Jūs jau zināt, ka ap elektrisko strāvu vienmēr ir magnētiskais lauks. Elektriskā strāva un magnētiskais lauks nav atdalāmi viens no otra.

Bet ja elektrība, kā saka, "rada" magnētisko lauku, vai tad nav pretēja parādība? Vai ir iespējams “izveidot” elektrisko strāvu, izmantojot magnētisko lauku?

Šāds uzdevums 19. gadsimta sākumā. Daudzi zinātnieki ir mēģinājuši to atrisināt. Arī angļu zinātnieks Maikls Faradejs to izvirzīja sev priekšā. “Pārvērtiet magnētismu elektrībā” – tā Faradejs ierakstīja šo problēmu savā dienasgrāmatā 1822. gadā. Zinātniekam vajadzēja gandrīz 10 gadus smaga darba, lai to atrisinātu.

Maikls Faradejs (1791-1867)
angļu fiziķis. Atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, papildu strāvu aizvēršanas un atvēršanas laikā

Lai saprastu, kā Faradejs spēja “pārvērst magnētismu elektrībā”, veiksim dažus Faradeja eksperimentus, izmantojot modernus instrumentus.

Attēlā 119, a parādīts, ka, ja magnēts tiek pārvietots spolē, kas ir aizvērts galvanometram, galvanometra adata tiek novirzīta, norādot uz induktīvas (inducētas) strāvas parādīšanos spoles ķēdē. Inducētā strāva vadītājā atspoguļo tādu pašu sakārtotu elektronu kustību kā strāva, kas iegūta no galvaniskais elements vai akumulators. Nosaukums “indukcija” tikai norāda tās rašanās iemeslu.

Rīsi. 119. Indukcijas strāvas rašanās, magnētam un spolei pārvietojoties vienam pret otru

Kad magnēts tiek noņemts no spoles, atkal tiek novērota galvanometra adatas novirze, bet pretējā virzienā, kas norāda uz strāvas iestāšanos spolē pretējā virzienā.

Tiklīdz magnēta kustība attiecībā pret spoli apstājas, strāva apstājas. Līdz ar to strāva spoles ķēdē pastāv tikai tad, kad magnēts pārvietojas attiecībā pret spoli.

Pieredzi var mainīt. Mēs uzliksim spoli uz stacionāra magnēta un noņemsim to (119. att., b). Un atkal jūs varat konstatēt, ka, spolei pārvietojoties attiecībā pret magnētu, ķēdē atkal parādās strāva.

120. attēlā parādīta spole A, kas pievienota strāvas avota ķēdei. Šī spole tiek ievietota citā spolē C, kas savienota ar galvanometru. Kad spoles A ķēde tiek aizvērta un atvērta, spolē C parādās inducēta strāva.

Rīsi. 120. Indukcijas strāvas rašanās, aizverot un atverot elektrisko ķēdi

Jūs varat izraisīt indukcijas strāvas parādīšanos spolē C, mainot strāvas stiprumu spolē A vai pārvietojot šīs spoles vienu pret otru.

Veiksim vēl vienu eksperimentu. Novietosim magnētiskajā laukā plakanu vadītāja kontūru, kura galus savienos ar galvanometru (121. att., a). Kad ķēde tiek pagriezta, galvanometrs atzīmē indukcijas strāvas parādīšanos tajā. Strāva parādīsies arī tad, ja ķēdes tuvumā vai tās iekšpusē tiks pagriezts magnēts (121. att., b).

Rīsi. 121. Kad ķēde griežas magnētiskajā laukā (magnēts attiecībā pret ķēdi), magnētiskās plūsmas izmaiņas izraisa inducētas strāvas parādīšanos

Visos aplūkotajos eksperimentos inducētā strāva radās, mainoties magnētiskajai plūsmai, kas caururbj zonu, ko pārklāj vadītājs.

119. un 120. attēlā parādītajos gadījumos magnētiskā plūsma mainījās magnētiskā lauka indukcijas izmaiņu dēļ. Patiešām, magnētam un spolei pārvietojoties vienam pret otru (sk. 119. att.), spole iekrita lauka zonās ar lielāku vai mazāku magnētisko indukciju (jo magnēta lauks ir nevienmērīgs). Kad spoles A ķēde (sk. 120. att.) tika slēgta un atvērta, mainījās šīs spoles radītā magnētiskā lauka indukcija, mainoties strāvas stiprumam tajā.

Kad stieples cilpa tika pagriezta magnētiskajā laukā (skat. 121. att., a) vai magnētu attiecībā pret cilpu (sk. 121. att., b"), magnētiskā plūsma mainījās šīs cilpas relatīvās orientācijas maiņas dēļ. uz magnētiskās indukcijas līnijām.

Tādējādi

• jebkurām izmaiņām magnētiskajā plūsmā, kas iekļūst zonā, ko ierobežo slēgts vadītājs, šajā vadītājā rodas elektriskā strāva, kas pastāv visā magnētiskās plūsmas maiņas procesā

Šī ir elektromagnētiskās indukcijas parādība.

Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana ir viens no ievērojamākajiem 19. gadsimta pirmās puses zinātnes sasniegumiem. Tas izraisīja elektrotehnikas un radiotehnikas rašanos un strauju attīstību.

Pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, tika izveidoti jaudīgi elektriskās enerģijas ģeneratori, kuru izstrādē piedalījās zinātnieki un tehniķi. dažādas valstis. Viņu vidū bija arī mūsu tautieši: Emīlijs Khristianovičs Lencs, Boriss Semenovičs Jakobijs, Mihails Iosifovičs Dolivo-Dobrovolskis un citi, kuri sniedza lielu ieguldījumu elektrotehnikas attīstībā.

Jautājumi

1. Kāds bija 119.–121. attēlā attēloto eksperimentu mērķis? Kā tās tika veiktas?
2. Kādos apstākļos eksperimentos (sk. 119., 120. att.) radās inducētā strāva spolē, kas slēgta galvanometram?
3. Kāda ir elektromagnētiskās indukcijas parādība?
4. Kāda nozīme ir elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšanai?

36. vingrinājums

1. Kā izveidot īslaicīgu indukcijas strāvu K 2 spolē, kas parādīta 118. attēlā?
2. Stieples gredzens ir novietots vienmērīgā magnētiskajā laukā (122. att.). Blakus gredzenam redzamās bultiņas parāda, ka a un b gadījumos gredzens virzās taisni pa magnētiskā lauka indukcijas līnijām, savukārt c, d un e gadījumos tas griežas ap asi OO." Kuros no šiem gadījumiem var gredzenā rodas inducēta strāva?

Jautājumi.

1. Kāds bija 126.–128. attēlā attēloto eksperimentu mērķis? Kā tās tika veiktas?

Eksperimenti tika veikti ar mērķi radīt un noteikt apstākļus indukcijas strāvas rašanās gadījumam. Lai to izdarītu, pirmajos divos eksperimentos (126. att.) tika izmantota spole, kas savienota ar galvanometru un magnēts. Pirmajā eksperimentā tika pārvietots magnēts, otrajā tika pārvietota spole. Trešajā eksperimentā (127. att.) magnēts tika aizstāts ar otru spoli, kas savienota ar ķēdi. Ceturtajā un piektajā (128. att.) rāmis tika pagriezts magnēta iekšpusē (a) un magnēts rāmja iekšpusē (b).

2. Kādos apstākļos visos eksperimentos radās inducētā strāva spolē, kas slēgta galvanometram?

Strāva radās, mainoties magnētiskajam laukam.

3. Kas ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens?

Kad mainās magnētiskā plūsma, kas caururbj slēgta vadītāja ķēdi, šajā vadītājā rodas elektriskā strāva, kas neapstājas, kamēr notiek izmaiņas.

4. Kāda nozīme ir elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšanai?

Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana ļāva ražot elektrisko strāvu rūpnieciskā mērogā, jo tika radīti elektroenerģijas ģeneratori.

Vingrinājumi.

1. Kā izveidot īslaicīgu indukcijas strāvu K2 spolē, kas parādīta 125. attēlā?

Ar jebkuru metodi, kas maina strāvas stiprumu ķēdē un attiecīgi magnētisko plūsmu: 1) reostats; 2) atslēga; 3) spoles stāvokļa maiņa K 2.

2. Stieples gredzenu novieto vienmērīgā magnētiskajā laukā (129. att.). Blakus gredzenam redzamās bultiņas parāda, ka a un b gadījumos gredzens virzās taisni pa magnētiskā lauka indukcijas līnijām, savukārt c, d un e gadījumos tas griežas ap asi OO." Kuros no šiem gadījumiem var gredzenā rodas inducēta strāva?

Indukcijas strāva rodas d) gadījumā, jo Tajā pašā laikā mainās magnētiskā plūsma, kas iekļūst gredzenā.

INDUKCIJAS Strāva ir elektriskā strāva, kas rodas, mainoties magnētiskās indukcijas plūsmai slēgtā vadošā ķēdē. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju. Vai vēlaties uzzināt, kurā virzienā ir indukcijas strāva? Rosinductor ir tirdzniecības informācijas portāls, kurā atradīsi informāciju par aktuālo.

Noteikums, kas nosaka indukcijas strāvas virzienu, ir šāds: "Indukcijas strāva ir vērsta tā, lai ar tās magnētisko lauku neitralizētu magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas to izraisa." Labā roka ir pagriezta ar plaukstu pret magnētiskajām spēka līnijām, īkšķi virzot uz vadītāja kustību, un četri pirksti norāda, kurā virzienā plūdīs inducētā strāva. Kustinot vadītāju, mēs virzāmies kopā ar vadītāju visus tajā esošos elektronus, un, pārvietojot elektriskos lādiņus magnētiskajā laukā, uz tiem iedarbosies spēks saskaņā ar kreisās rokas likumu.

Indukcijas strāvas virzienu, kā arī tās lielumu nosaka Lenca likums, kas nosaka, ka indukcijas strāvas virziens vienmēr vājina strāvu ierosinošā faktora ietekmi. Kad mainās magnētiskā lauka plūsma caur ķēdi, inducētās strāvas virziens būs tāds, lai kompensētu šīs izmaiņas. Kad magnētiskais lauks, kas ierosina strāvu ķēdē, tiek izveidots citā ķēdē, indukcijas strāvas virziens ir atkarīgs no izmaiņu rakstura: ārējai strāvai pieaugot, indukcijas strāvai ir pretējs virziens; kad tā samazinās, tā ir vērsta tajā pašā virzienā, un tai ir tendence palielināt plūsmu.

Indukcijas strāvas spolei ir divi poli (ziemeļu un dienvidu), kurus nosaka atkarībā no strāvas virziena: indukcijas līnijas iziet no ziemeļpola. Magnēta tuvošanās spolei izraisa strāvas parādīšanos virzienā, kas magnētu atgrūž. Kad magnēts tiek noņemts, strāvai spolē ir virziens, kas veicina magnēta pievilcību.

Indukcijas strāva rodas slēgtā ķēdē, kas atrodas mainīgā magnētiskajā laukā. Ķēde var būt vai nu stacionāra (novietota mainīgā magnētiskās indukcijas plūsmā), vai kustīga (ķēdes kustība izraisa magnētiskās plūsmas izmaiņas). Indukcijas strāvas rašanās izraisa virpuļelektrisko lauku, kas tiek ierosināts magnētiskā lauka ietekmē.

Jūs varat uzzināt, kā izveidot īslaicīgu inducētu strāvu no skolas fizikas kursa.

Ir vairāki veidi, kā to izdarīt:

• - pastāvīgā magnēta vai elektromagnēta kustība attiecībā pret spoli,
• - serdes kustība attiecībā pret spolē ievietoto elektromagnētu,
• - ķēdes aizvēršana un atvēršana,
• - strāvas regulēšana ķēdē.

Elektrodinamikas pamatlikums (Faraday likums) nosaka, ka inducētās strāvas stiprums jebkurai ķēdei ir vienāds ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu, kas iet caur ķēdi, ņemot ar mīnusa zīmi. Indukcijas strāvas stiprumu sauc par elektromotora spēku.

N 1 S 1. magnētiskais lauks ir skaidri attēlots; slēgtas līnijas; 2. slēgtas līnijas; 3. Par lauka līniju virzienu tiek ņemts virziens, uz kuru rāda magnētiskās adatas ziemeļpols, t.i. spēka līnijas ir vērstas no pastāvīgā magnēta ziemeļpola (N) uz dienvidu polu (S). Magnētiskā lauka līnijas: 1. att

MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS VEKTORS. MAGNĒTISKĀS LĪNIJAS. B ir magnētiskās indukcijas vektors, kas vienmēr ir vērsts gar magnētiskās indukcijas līniju pieskari; B – ir magnētiskā lauka stipruma raksturlielums; Vienmērīga magnētiskā lauka magnētiskās indukcijas vektora modulis ir vienāds ar spēka moduļa attiecību, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vadītāju ar strāvu, kas atrodas perpendikulāri magnētiskās indukcijas līnijām, pret strāvas stiprumu un garumu. diriģenta

Vienmērīgs magnētiskais lauks ir lauks, kura katrā punktā Vienmērīgs magnētiskais lauks ir lauks, kura katrā punktā ir 1. magnētiskās līnijas, sadalīti ar vienādu blīvumu vai paralēli viens otram; 2. magnētiskajiem vektoriem indukcijā ir vienāds lielums un virziens. viendabīgs. Pretējā gadījumā lauks ir neviendabīgs. Vienmērīgs un nevienmērīgs magnētiskais lauks. 2. att. Zīm. 3. att. 4. att. 5. att. B

Līdzstrāvas magnētiskais lauks, “siksnas” vai labās rokas noteikums - ļauj noteikt magnētiskā lauka līniju virzienu, ko ģenerē vadītājs ar strāvu: ja paņemat vadītāju ar strāvu labajā rokā tā, lai īkšķis norāda strāvas virzienu, tad pārējie rokas pirksti, kas aptver vadītāju, norāda magnētiskā lauka līniju virzienu; 6. att

Rāmja noteka ir taisnstūra vai apļa formā saliekts vadītājs, caur kuru plūst līdzstrāva; - tas rada magnētisko lauku, kas līdzīgs pastāvīgā lentes magnēta magnētiskajam laukam un ir vienkāršs elektromagnēts; - ja labās rokas pirksti tiek saspiesti virzienā, kas atbilst strāvas virzienam kadrā, tad īkšķis norādīs virzienu no dienvidu pola uz ziemeļiem; Izmantojot labās rokas likumu, ar strāvu var noteikt rāmja magnētiskā lauka ziemeļu un dienvidu polus: 7. att.

Solenoīds ir tinuma vadītājs, caur kuru plūst elektriskā strāva; Solenoīds ir tinuma vadītājs, caur kuru plūst elektriskā strāva; solenoīda magnētiskais lauks ir līdzīgs lentes magnēta magnētiskajam laukam; Strukturāli solenoīds ir apļveida rāmis ar strāvu, kas savienota virknē; Solenoīda magnētiskā lauka ziemeļu un dienvidu polus var noteikt, strāvas cilpai piemērojot labās rokas likumu. 8. att

AMPERES SPĒKS ir spēks, kas iedarbojas uz strāvu nesošu vadītāju, kas novietots magnētiskajā laukā; ir vienāds ar magnētiskās indukcijas vektora B lieluma reizinājumu ar strāvas stiprumu I, vadītāja posma l garumu un leņķa α sinusu starp magnētisko indukciju un vadītāja sekciju. kreisās rokas ampēra spēka noteikuma virziens - ja kreisās rokas plauksta ir novietota tā, lai tajā iekļūtu magnētiskās indukcijas līnijas, un četri izstieptie pirksti ir novietoti strāvas virzienā vadītājā, tad saliektais īkšķis parādīs ampēra spēka virzienu, kas iedarbojas uz strāvu; 9. att

LORENTA SPĒKS ir spēks, kas iedarbojas uz kustīgu lādētu daļiņu no ārējā magnētiskā lauka; ir vienāds ar lādiņa q reizinājumu ar magnētiskās indukcijas B, daļiņas kustības ātrumu υ un ar leņķa α sinusu starp lādiņa ātruma virzienu un magnētiskā lauka indukcijas LORENCA SPĒKA VIRZIENS: ja kreisās rokas plauksta ir novietota tā, lai tajā iekļūtu vektors B, un četri izstieptie pirksti ir vērsti pa vektoru υ, tad saliektais īkšķis parādīs spēka virzienu, kas iedarbojas uz pozitīvo lādiņu. ja labās rokas plauksta ir novietota tā, lai tajā iekļūtu vektors B, un četri izstieptie pirksti ir vērsti pa vektoru υ, tad saliektais īkšķis rādīs spēka virzienu, kas iedarbojas uz negatīvo lādiņu. 15.ATTĒLS

MAGNĒTISKĀ PLŪSMA (MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS PLŪSMA): RAKSTURO MAGNĒTISKĀ LAUKA IZPLATĪBU UZ VIRSMAS, IEROBEŽOTAS AR SLĒGTA CILPA; VĒRTĪBA, KAS VIENĀDA AR MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS VEKTORA MODUĻA IZSTRĀDĀJUMU UN ĶĒDES LAUKUMU UN MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS VEKTORA UN VIRSMAS NORMĀLĀ LEŅĶA KOOSINUSU; MAGNĒTISKĀ PLŪSMA (MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS PLŪSMA): RAKSTURO MAGNĒTISKĀ LAUKA IZPLATĪBU UZ VIRSMAS, IEROBEŽOTAS AR SLĒGTA CILPA; VĒRTĪBA, KAS VIENĀDA AR MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS VEKTORA MODUĻA IZSTRĀDĀJUMU UN ĶĒDES LAUKUMU UN MAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS VEKTORA UN VIRSMAS NORMĀLĀ LEŅĶA KOOSINUSU;

ELEKTROMAGNĒTISKĀ INDUKCIJA ELEKTROMAGNĒTISKĀ INDUKCIJA ELEKTROMAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS PARĀDĪBU 1831. GADĀ EKSPERIMENTĀLI ATKLĀJA MAIKLS FARADEJS. ELEKTROMAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS PARĀDĪBA IR ELEKTROMOTĪVĀ SPĒKA PARĀDĪBA VADĪTĀJĀ, KAS ATRODAS MAINĪGĀ MAGNĒTISKAJĀ LAUKĀ VAI KUSTĪBĀ PASTĀVĪGĀ MAGNĒTISKAJĀ LAUKĀ.

IZRAISĪTAIS (VORTEX) LAUKS nav izveidots elektriskie lādiņi, un mainoties magnētiskajam laukam; Inducētā lauka spēka līnijas ir slēgtas, un pašam laukam ir virpuļveida raksturs; INDUKCIJAS STRĀVA – rodas slēgtā vadītājā inducēta (virpuļa) lauka ietekmē. MAGNĒTISKĀ PLŪSMA MAINĪŠANĀS ARĪ INDUKCIJAS STRĀVA PARĀDĀS SPOLĒ C VAI SLĒGTA CILPA, IZMANTOJOT VADĪTĀJA IEROBEŽOTO LAUKTU: 1. MAGNĒTAM KUSTĪBĀ; 2. KAD SPOLĒ A IZMAINAS PAŠREIZĒJĀ STIPRĪBA; 3. KAD SPOLES A UN C PĀRVIETOS VIENS ATTIECĪBĀ; 4. KAD SLĒGTA CILPA ROTĒ MAGNĒTISKAJĀ LAUKĀ; 5. KAD MAGNĒTS ROTĒJĀS PIEVIENU SĒDĒM VAI TĀ IEKŠpus. MAGNĒTISKĀ PLŪSMA MAINĪŠANĀS ARĪ INDUKCIJAS STRĀVA PARĀDĀS SPOLĒ C VAI SLĒGTA CILPA, IZMANTOJOT VADĪTĀJA IEROBEŽOTO LAUKTU: 1. MAGNĒTAM KUSTĪBĀ; 2. KAD SPOLĒ A IZMAINAS PAŠREIZĒJĀ STIPRĪBA; 3. KAD SPOLES A UN C PĀRVIETOS VIENS ATTIECĪBĀ; 4. KAD SLĒGTA CILPA ROTĒ MAGNĒTISKAJĀ LAUKĀ; 5. KAD MAGNĒTS ROTĒJĀS PIEVIENU SĒDĒM VAI TĀ IEKŠpus. SECINĀJUMS: