12- §. Elektromagnit induksiya hádiysesi. Faradey tájiriybeleri

12- §. Elektromagnit induksiya hádiysesi. Faradey tájiriybeleri.

1. 1. Elektromagnit induksiya hádiysesi. Faradey tájiriybeleri;

1. 2. Lens qaǵıydası;

1. 3. Ózlik induksiya hádiysesi. Induktivlik;

1. 4. Solenoid átirapında payda bolatuǵın magnit maydan.

1. Elektromagnit induksiya hádiysesi. Faradey tájiriybeleri: Elektr togı óz átirapında magnit maydan payda etedi. Eger sonday bolsa, onıń keri jaǵdayı, yaǵnıy: magnit maydanı elektr togın júzege keltire almaydıma? - degen soraw tuwıladı. Ilimpazlar uzaq waqıt bul sorawǵa juwap izlegen hám aqır-áqıbetde, Ersted tájiriybeleri daǵaza etilgennen keyin 1831-jılda ingliz alımı M. Faradey tájiriybeler tiykarında magnit maydanı járdeminde elektr tokı payda etiw múmkin ekenligin anıqladi, basqasha aytqanda ol elektromagnit induksiya hádiysesi dep atalıwshı jańalıq ashdı. Elektromagnit induksiya hádiysesiniń ashılıwı úlken áhmiyet kásip etip, magnit maydan járdeminde elektr tokı payda etiw múmkinligin tastıyıqladı. Bunıń menen elektr hám magnit hádiyseleri ortasında óz-ara baylanısıw bar ekenligi kórsetilib, elektromagnit maydan teoriyası jaratılıwına túrtki boldı.

Elektromagnit induksiya hádiysesin tómendegi tájiriybelerde baqlaw múmkin:

G galvanometrge jalǵanǵan katushkanıń bir ushına turaqlı magnittı jaqınlastiramiz (12.1-súwret). Bunda katushkada elektr tok payda boladı. Bunı G galvanometr strelkasınıń iyiliwi kórsetedi. Magnit háreketden toqtap qalıwı menen tok joǵaladı. Eger biz magnittı katushkadan uzaqlastira bersek, galvanometr strelkası teris jaǵına iyiledi, yaǵnıy aldınǵı payda bolǵan tokka teris baǵdarlanǵan tok júzege keledi. Magnittı háreketsiz qaldırıp, solenoidni háreketlentirgenimizde de tap sonday hádiyse júz beredi.

12.1-súwret. Faradey tájriybesi

12.2-súwret. Faradey tájriybesi

2) Tap sonday, magnit ornına ózgermeytuǵın tok aǵıp atırǵan, ekinshi katushkanı alıw múmkin. Bul katushkanı birinshi katushkaǵa salıstırmalı háreketlentirgenimizde birinshi katushkada tok payda boladı. Bul jaǵdayda da joqarıdaǵı hádiyse tap sonıńday gúzetiledi (12.2-súwret).

3) Eki qozǵalmas A hám C katushka alamız. A katushka G galvanometrge, C katushka bolsa B galvanik elementke hám K giltli shınjırǵa jalǵanǵan bolsın. S solenoidni K gilt jardeminde B tok dáregine jalǵasaq, A katushkada qısqa múddetli tok payda boladı. Tok payda bolǵanın G galvanometr strelkasınıń awısıwı kórsetedi. C katushkadan ózgermes toktiń bunnan keyingi ótip turıwında A katushkada tok bolmaydı. C katushkanı úziw waqtında taǵı A katushkada aldınǵı togqa teris baǵıtlanǵan qısqa múddetli tok payda boladı.

Eger katushkalar ishine temir ózek ornatılsa, induksion toktıń payda bolıwı artadi. Birinshi katushkadaǵı tok tásirindegi ózek magnitlenedı hám birinshi katushkadaǵı tok kúshiniń hár qanday ózgeriwi ekinshi katushkadan ótip atırǵan magnit aǵımın keskin ózgertiredi. Nátiyjede ekinshi katushkada kúshlirek tok induksiyalanadi.

Joqarıdaǵı tájiriybelerdiń nátiyjelerin analiz etip kóreyik. Tájriybelerdiń birinshisinde sol zat xarakterli, katushkada tok magnit oǵan jaqınlasıp atırǵan yamasa odan uzaqlasıp atırǵan waqıtta ǵana, yaǵnıy katushka qasında magnit maydan ózgerip atırǵan waqıtta yamasa katushkanıń ózi magnittıń bir tekli bolmaǵan magnit maydanında orın awıstırǵan waqıtında payda boladı.

Magnittıń katushkaǵa salıstırǵanda háreketi yamasa katushkanıń magnitqa salıstırǵanda háreketi toqtaǵan waqıtta magnit maydan ózgermeydi. Ekinshi tájiriybe degi hádiyse de birinshidegige uqsas bolıp tabıladı - bunda ózgeriwshen magnit maydandı S tútede payda bolıp atırǵan yamasa joǵalıp atırǵan tok payda etedi. Eki halda da ótkeriwshi konturı qasında magnit maydannıń úlkenligi ózgeredi, sonday eken, kontur menen shegaralanǵan sirt arqalı ótetuǵın magnit induksiya aǵımıda ózgeredi. Induksion tok payda bolıwınıń tiykarǵı sebebi magnit induksiya aǵımınıń ózgeriwi ekenligi tómendeginen kelip shıǵadı :

Bir jınslı magnit maydanda tuyıq ótkeriwshi konturın aylantırǵan waqıtta da induksion tok payda boladı. Bul halda ótkeriwshi átirapında magnit maydan induksiyasiniń muǵdarı ózgermeytuǵınınan tek onıń kontur arqalı ótetuǵın aǵımı ǵana ózgeredi. Sonday etip, tuyıq ótkeriwshi konturı menen shegaralanǵan júz arqalı ótetuǵın induksiya aǵımı ózgergende, sol konturda induksion tok payda boladı.

Endi induksion toktıń baǵdarın anıqlaylıq. 1833- jılda rus alımı E. X. Lens ótkerilgen tájiriybelerdiń nátiyjelerin ulıwmalastırıp, tómendegi qaǵıydanı taptı: tuyıq konturda payda bolǵan tok sonday baǵıtlanǵan, bul tok kontur menen shegaralanǵan maydan arqalı ótetuǵın jáne onıń ózin payda etiwshi magnit induksiya aǵımı ózgeriwin kompensatsiyalaytuǵın jeke magnit induksiya aǵımın jaratadı. Aytılǵan tájriybelerdi Lens qaǵıydası kózqarasınan kórip shıǵayıq. Birinshi tájriybede katushkaǵa magnittıń arqa polyusın jaqınlastırǵanımızda ol jaǵdayda saat strelkası háreketi baǵdarına teris jónelgen tok payda boladı. Bul halda magnit payda etip atırǵan induksiya aǵımı katushkanıń ishine qaray jónelgen bolıp, magnit jaqınlastırılǵan tárepke artıp baradı. Katushkadaǵı induksion toktıń magnit maydanı onıń ishinen tısqarına qaray jónelgen hám sonday eken, magnit maydandıń artıwın kompensatsiyalaydı. Magnittıń arqa polisi uzaqlastırılǵanda katushka saat strelkası háreketi baǵdarı daǵı tok payda boladı. Magnit payda etip atırǵan induksiya aǵımı aldınǵı sıyaqlı túte ishine qaray jónelgen boladı hám sonday eken, magnit maydandıń azayıwın kompensatsiyalaydı. Sonday etip, eki halda Lens qaǵıydasına muwapıq keledi.

Bul kórip ótilgen eki jaǵdaydıń nátiyjelerin analiz etip, taǵı tómendegi basqa bir nátiyjege keliw múmkin: katushkada magnittıń arqa polisi jaqınlashtirilayotganda induksion tok sonday jónelgen boladi, solenoidtıń magnitqa jaqın ushı magnit sızıqlarınıń dáregi bolıp qaladı hám, sonday eken, magnit menen katushka bir-birinen ıyterisedi, yaǵnıy olardıń arasında magnit induksion tok júzege shıǵıwına baslawshı bolatuǵın háreketine qarsılıq kórsetiwshi kúsh payda boladı. Magnit uzoqlashtirilayotganda magnit menen túte bir-birine tartıladı, yaǵnıy olar arasında taǵı magnittıń háreketine qarsılıq kórsetiwshi kúsh payda boladı.

Qısqasha Lens qaǵıydasına tómendegishe anıqlama beriw múmkin: “Tuyıq kontur da induksion tok baǵdarı sonday boladi, ol óziniń magnit maydanı menen onı júzege keltirip atırǵan magnit maydanınıń ózgeriwine tosqınlıq etedi”.

Juwmaqlap aytqanda, magnit maydanı jardeminde elektr tokı payda etiw hádiysesine elektromagnit induksiya hádiysesi dep ataladı. Bul hádiyse sonnan ibarat, hár qanday tuyıq ótkizgish konturı menen shegaralanǵan maydan arqalı ótip atırǵan magnit induksiya aǵımı ózgergen waqıtta sol konturda elektr tokı payda boladı. Bul tok induksion tok dep ataladı.

Tuyıq konturda induksion toktıń payda bolıwına sol konturda ózgeriwshen magnit induksiya aǵımınıń tásiri astında E.Q.K payda bolıwı sebep boladı. Bul E.Q.K dıń úlkenligi menen magnit induksiya aǵımınıń ózgeris tezligi arasındaǵı baylanısıwdı birinshi bolıp Faradey tapqan. Bul munasábet energiyanıń saqlanıw nızamınan kelip shıǵadı.

Faradey óziniń tájriybeleri tiykarında kontur tartıwshı magnit induksiya aǵımınıń ózgeriwi álbette induksion toktı payda etedi, degen juwmaqqa keldi. Induksion toktıń ma`nisi bolsa magnit induksiya aǵımınıń ózgeris usılına emes, bálkim onıń ózgeris tezligine baylanıslı. Eger shınjırda induksion tok payda bolsa, sonday eken, bul elektr jurgiziwshi kúsh bar ekenligin kórsetedi. Bul EQK ga induksiya elektr jurgiziwshi kúshi dep ataladı. Tájriybe nátiyjelerin analiz etken Faradey induksiya EQK hám magnit aǵımınıń ózgeriwi arasındaǵı múnásibetti anıqladi. Elektromagnit induksiya ushın Faradey nızamı : “Tuyıq konturda payda bolǵan induksion EQK sol kontur menen shegaralanǵan maydan arqalı ótip atırǵan magnit induksiya aǵımınıń ózgeris tezligine tuwrı proporsionaldir”, yaǵnıy: bunda k - proporsionallik koeffitsiyenti, - magnit aǵımınıń ózgeriw tezligi.

Teńsizlik aldındaǵı teris belgi tómendegilerdi kórsetedi: induksiya aǵımınıń artıwı, , E<0 EQK ni payda etedi, yaǵnıy payda bolǵan induksion júzimdiń magnit maydanı kontur arqalı magnit aǵımın azaytadı. Induksiya aǵımınıń azayıwı < 0, bolsa E > 0 EQK ni payda etedi, yaǵnıy induksion toktıń magnit maydanı kontur arqalı magnit aǵımınıń azayıwına tosqınlıq etedi.

Eger konturdıń qozǵalıwshı bólegi háreket etpese, elektromagnit induksiya hádiysesi júz bermeydi. Induksiya E.Q.K bolsa kontur qozǵalıwshı bóleginiń háreketi sebepli, anıqlaw aytqanda, magnit induksiya sızıqların kesip ótiwi sebepli payda boladı. Sonday etip, magnit maydan daǵı konturdıń háreketleniwshi bólegin tok dáregi dep qaraw múmkin. Bul tok dáregi elektromagnit induksiya hádiysesi sebepli payda bolǵanlıǵı ushın, onıń elektr jurgiziwshi kúshin induksiya E.Q.K. dep ataladı, yaǵnıy :

sonday eken: yamasa bunnan .

Sonday etip, bul ańlatpaǵa tiykarınan “Magnit maydanında háreketlenip atırǵan ótkizgishtiń ushlarında payda bolǵan induksion E. Q. K. magnit maydan induksiyasi (B) ǵa, ótkizgishtiń uzınlıǵı l ǵa jáne onıń tezligi ǵa hám de magnit kúsh sızıqları menen tezlik arasındaǵı α múyesh sinusina tuwrı proporsional bolıp tabıladı”.

Tuwrı ótkizgishte payda bolǵan induksion toktıń baǵıtı oń qol qaǵıydası tiykarında anıqlanadı, yaǵnıy : “Ashıq oń qol alaqanına B induksiya vektorınıń ótkizgish l uzınlıǵına perpendikulyar qurawshısı tússe, 90º ga kerilgan bas barmaq ótkizgishtiń baǵdarı menen uyqas tusse, bunda tórt barmaqlarımız baǵdarı ótkizgishtegi induksion tok baǵıtın kórsetedi”.

Formuladaǵı minus belgi induksiya E. Q. K hám (dF/dt) dıń baǵıtları shep vint qaǵıydası tiykarında baylanısqanlıǵın ańlatadı. Bul formula universal Faradey - Maksvell nızamı dep ataladı. Sonday eken, bul nızamǵa tiykarınan induksiya E. Q. K kontur arqalı ótip atırǵan magnit aǵımınıń ózgeris tezligine baylanıslı. Induksiya E. Q. K dıń XBS dagi ólshem birligi: boladı. Sonday eken, kontur maydanı arqalı ótetuǵın magnit aǵımı 1 vb/s tezlik menen ózgerse, konturda júzege kelgen induksiya E. Q. K 1V ga teń boladı.

Sonıń menen birge, elektromagnit induksiya hádiysesi ushın Faradey hám Lens nızamların birlestiriwshi tiykarǵı nızam tómendegishe tariyplenedi: “Tuyıq konturda payda bolǵan induksion E. Q. K kontur menen shegaralanǵan maydan arqalı ótip atırǵan magnit induksiya aǵımı o'zarish tezligine hám de oramlar sanına tuwrı proporsional bolıp, ol óziniń magnit maydanı menen onı payda etiwshi magnit maydan aǵımınıń ózgeriwine qarsılıq kórsetedi”.

Eger tuyıq kontur bir emes, izbe-iz jalǵanǵan n dana birdey oramlardan dúzilgen bolsa, ol jaǵdayda payda bolǵan ulıwma induksion E. Q. K izbe-iz jalǵanǵan tok dárekleri sıyaqlı, bir oramnıń E. Q. K den sonsha ret úlken boladı: bunda N - oramlar sanı, - magnit aǵımınıń ózgeris tezligi. Lens qaǵıydasına tiykarınan induksion toktıń baǵıtı tómendegi 89 –suwretde kórsetilip ótilgen.

12. 3-súwret. Lens qaǵıydasında induksion toktıń baǵıtı