Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքը

Միշել Ֆարադեյը մանրամասնել է

Ինչպե՞ս է փոփոխվող մագնիսական դաշտը առաջացնում էլեկտրական հոսանք հաղորդիչում:

Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքը

Նա նշել է, որ միացումում ինդուկտիվ լարումը համաչափ է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը մեկ անգամ, կամ եթե մագնիսական դաշտը փոխվում է, ինդուկտացված էմֆ կամ լարումը ավելի շատ կլինի, և մագնիսական դաշտի փոփոխության ուղղությունը կարգավորում է հոսանքի ուղղությունը։ Սա հայտնի է որպես Ֆարադայի օրենք:

Մայքլ Ֆարադայ
Մայքլ Ֆարադեյ, Լուսանկարը – Թոմաս ՖիլիպսM Faraday Th Phillips նավթ 1842 թ, նշված է որպես հանրային սեփականություն, ավելի մանրամասն՝ Wikimedia Commons

Մագնիսական հոսք

Մագնիսական հոսքը մաթեմատիկորեն կարելի է նշել ՖB = BA cos

A-ն այն մակերեսն է, որի վրա գործում է B միատեսակ մագնիսական դաշտ:
ΦB մագնիսական հոսքն է։ անկյունն է B-ի և A-ի միջև:

Մագնիսական հոսքը փոխելու եղանակներ.

  • Վերոնշյալ հավասարումից հասկանալի է, որ հոսքը կարող է փոփոխվել, եթե փոխենք մագնիսական դաշտի մեծությունը:
  • Մագնիսական դաշտի B-ի և կծիկի հարթության միջև անկյունը նույնպես կարող է փոխվել, մակերեսի A մակերեսը նույնպես փոփոխական պարամետր է:

Մի քանի կարևոր փաստ մագնիսական հոսքի մասին.

  • Մագնիսական հոսքը սկալյար մեծություն է:
  • Մագնիսական հոսքի SI միավորը նշվում է որպես վեբեր (Wb)
  • 1 Wb = 1 Տեսլա:
  • Մագնիսական հոսքի CGS միավորը Մաքսվելն է:
  • 1Wb = Maxwell.

Այժմ, Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքի համաձայն, էլ(t)= ΦB.

N պտույտների կծիկի դեպքում, յուրաքանչյուր պտույտի հետ հոսքի փոփոխությունը նույնն է, և հետևաբար, ընդհանուր ինդուկտացված էմֆ-ը դառնում է e.(t)= ΦB.

Բացասական նշանը ցույց է տալիս ինդուկացված էմֆ-ի ուղղությունը, որը համապատասխանում է Լենցի օրենքին, որը նշված է հետևյալ կերպ.

Ինդուկացված էմֆ-ի ուղղությունը և, հետևաբար, ինդուկտիվ հոսանքի ուղղությունը միացումում պետք է հակադրվի այն պատճառին, որի պատճառով դրանք արտադրվել են, այսինքն, եթե հոսքը մեծանում է, ապա ինդուկացված էմֆ-ը կարտադրվի այնպիսի ուղղությամբ, որը կփորձի նվազեցնել հոսքը և հակառակը:

Իրականում Լենցի օրենքը էներգիայի պահպանման զուգադիպություն է։ Քանի որ emf-ն առաջանում է այնպես, որ այն հակադրվում է հոսքի փոփոխությանը, հետևաբար, աշխատանք պետք է կատարվի ինդուկացված էմֆ-ի կողմից տրված այս հակադրության դեմ՝ ապահովելու, որ հոսքի փոփոխությունը շարունակվի նույն կերպ: Կատարված այս աշխատանքը հայտնվում է որպես էլեկտրական էներգիա շղթայում:

Վերոնշյալ հավասարումներից մենք կարող ենք փաստել, որ ինդուկտացված էմֆ-ը կամ էլեկտրական հոսանքը միացումում կարող է մեծացվել հետևյալ կերպ.

  • Հոսքը շատ արագ փոխելը կարող է մեծացնել առաջացած էմֆ:
  • Կծիկի ներսում փափուկ երկաթի միջուկի ձող օգտագործելով:
  • Ն–ի ավելացում, այսինքն՝ կծիկի պտույտների քանակի ավելացում։

Ինչպես երևում է նկարում, մենք կարող ենք առաջացնել emf, երբ մագնիսը տեղադրվում է շղթայի մոտ կամ երբ շղթան ավելի մոտ է տեղադրվում մագնիսին: Այս դեպքերում ցուցադրվում է ինդուկտիվ հոսանքի ուղղությունը:

ինդուկացված էլեկտրական դաշտի ուղղությունը՝ համաձայն Լենցի օրենքի
Ինդուկացված էլեկտրական դաշտի ուղղությունը ըստ Լենցի օրենքի

Էմֆ-ի առաջացման մեկ այլ եղանակ՝ AC-ի աշխատանքի սկզբունքն է, որտեղ շղթան իրենից ներկայացնում է հաղորդիչ մետաղալարերի կծիկ, որը շրջանառվում է մագնիսական դաշտում և, հետևաբար, Ֆ հոսքը:B ժամանակի ընթացքում փոխվում է սինուսոիդային ձևով:

Շարժման էլեկտրաշարժիչ ուժ (Ինդուկցիայի Ֆարադայի օրենքի հետևանքը)

Ֆարադայի օրենքը
Էլեկտրաշարժիչ ուժ, որն առաջացել է հարաբերական շարժման պատճառով մագնիսական հոսքի տարածքի փոփոխության պատճառով

Վերոնշյալ նկարը ցույց է տալիս ուղղանկյուն հաղորդիչ ABCD, որի վրա հաստատուն արագությամբ շարժվում է EF հաղորդիչ ձողը: Մագնիսական դաշտը ուղղահայաց է, այսինքն՝ դեպի ներս փակ հաղորդիչ ABFE օղակի հարթությանը: 

Մագնիսական հոսքը, որը պարփակված է օղակով t = ts ժամանակին, հավասար է.

ΦB(t)= = BA = Blx (t),

Այս հոսքի փոփոխության ժամանակի արագությունը առաջացնում է e= Φ-ով տրված emfB = (-Blx(t))= Bl.x(t) = Blv.                                                                                                                          

Մագնիսական դաշտը փոխելու փոխարեն հաղորդիչ EF-ի շարժման շնորհիվ ստացված այս էլեկտրաշարժիչ ուժը հայտնի է որպես շարժական էլեկտրաշարժիչ ուժ:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիան բացատրում է հոսանքների և լարումների ինդուկցիան որպես փոփոխվող մագնիսական դաշտերի համընկնում: Բայց ավելի ժամանակակից տեսակետը նշում է, որ ինդուկցիան տեղի է ունենում նույնիսկ հաղորդիչ մետաղալարի կամ որևէ նյութական միջավայրի բացակայության դեպքում: