Магниттiк өрiстiң энергиясы.
Электр тiзбегiн ток көзiне қосқан кезде контурдағы токтың мәнi нөлден бастап артып, өзiнiң қандай да бiр I – ге тең тұрақты мәнiне жеткенше, токтың осы өзгерiсiнен пайда болатын өздiк индукция ЭҚК-iн жеңуге қарсы жұмыс жасалынуы тиiс. Энергияның сақталу заңына сәйкес бұл жасалынған жұмыс энергияның басқа түрiне, яғни осы тұйық контурдың магнит өрiсiнiң энергиясына айналады. Бұл үрдiс механикада жұмыс iстей отырып массасы m – ға тең денеге v – ға тең жылдамдық бергенге ұқсас. Бұл жағдайда дене mυ2/2-ге тең кинетикалық энергияға ие болатыны белгiлi. Осы ұқсастықты пайдалана отырып бiздiң жағдайымыздағы энергияның өрнегiн мына түрде жазуға болады
Бұл өрнекте энергияның мәнi индуктивтiлiк және тiзбектегi ток арқылы анықталған. Бiрақ бұл магнит өрiсiнiң энергиясы болғандықтан оны тiкелей осы өрiстi сипаттайтын шамалар арқылы да жазуға болады. Ол үшiн өрiс туғызып тұрған контурды ұзындығы аса үлкен катушка деп есептесек, өрiстiң бүкiл энергиясы сол катушканың iшiне жинақталады. Ал катушка индуктивiгiнiң L=μμ0n2Sℓ және магнит өрiсi индукциясының B=μμ0In екенiн ескерсек, онда (1.8) өрнегiнен
екендiгiн аламыз. Мұндағы μ-ортаның магниттiк өтiмдiлiгi, μ0- магнит тұрақтысы, S- катушканың көлденең қимасының ауданы, ℓ-катушканың ұзындығы. Ал S·ℓ=V катушканың көлемi екенiн ескерсек, онда энергия тығыздығының, яғни көлем бiрлiгiндегi энергияның мәнi үшiн мынадай өрнектi аламыз:
Дербес жағдайда аса ұзын катушканың магнит өрiсi үшiн алынған осы өрнек өзін қандай токтардың туғызып тұрғанынан байланыссыз кез-келген магнит өрiсi үшiн де орынды болады.
Энергияның сақталу заңына сәйкес, тiзбектегi ток нөлге дейiн кемiген кезде өрiстегi жинақталған энергия қайта бөлiнiп шығады. Оны индуктивтi катушканы ток көзiнен ажыратқан кезде онымен параллель жалғанған шамның жылт етiп жанып өшкенiнен байқауға болады.
Бақылау сұрақтары:
1.Магнит ағыны дегеніміз не?
2.Электромагниттік индукция құбылысы дегеніміз не?
|
|
|
|
3.Индукциялық тоқтын бағыты қалай анықталады?
4.Электромагниттік индукция заңы қалай тұжырымдалады?
5.Электромагниттік индукция заңында неліктен ‘минус’ таңбасы тұр?
6.Тыныштықтағы өткізгіште индукциялық тоқтың тууына себеп болатын бөгде күштердің табиғаты кандай?
7.Электромагниттік индукция заңы тоқ күші емес,тек ЭҚК-і үшін
тұжырымдалатыны неліктен?
8.Өздік индукция дегеніміз не?
9.Өткізгіштің индуктивтігі дегеніміз не?
10.Өздік индукцияның ЭҚК-і неге тең?
11.Тоқ тудыру үшін тоқ көзі неліктен энергия жұмсауы тиіс?
12.Электр тоғының энергиясы неге тең болады?
Есеп шығару үлгілері:
Достарыңызбен бөлісу: |
