Магниттер және олардың қасиеттері
жүктеу/скачать 405,94 Kb.
|
дәріс 3
| Электрмагниттік индукция
Ара кашықтығы біріне-бірі жақын орналасқан екі аб және вг параллель өткізгіштері (17а-сурет) бар деп көрейік. аб өткізгіші Б батареясының қысқыштарына қосылған, тізбек К, кілтпен қосылады, оны тұйықтағанда өткізгіш арқылы а дан б-ға бағытталған ток жүреді. вг — өткізгішінің ұштарына сезгіш амперметр А қосылған, оның нұсқама р тілінің ауытқуы бойынша өткізгіште ток бар екеніне көз жеткізуге болады. Егерде осылай жиналған сұлбада К кілтті тұйыөтасақ, онда тізбек тұйықталған сәтте амперметрдің тілі ауыткып, вг — өткізгішінде ток бар екенін білдіреді, ал аз уақыт (секундтың бөлігіндей) өткеннен кейін амперметрдіц нұсқама тілі алғашкы (ноль-дік) орнына келеді. К кілтінің ажыратылуы тағы да амперметрдің нұскама тілінің қысқа мерзімдік ауытқуына әкеп соғады, бірақта нұсқама тіл басқа жаққа ауытқып, қарама-қарсы бағыттағы токтың пайда болғанын көрсетеді. Амперметрдің нұсқама тілінің мұндай ауытқуын мынандай жағдайда да К кілтін тұйықтап, аб өткізгішін вг өткізгішіне жақындатсак, немесе одан алыстатсақ бақылауға болады. аб өткізгішін вг-ге жақындатқанда амперметрдің нұсқама тілі К кілтін тұйыктағандағы сияқты бағытта ауытқиды; өткізгіш аб-ны өткізгіш вг-ден алыстату К кілтін ажыратқандағы сияқты бағытта амперметрдің нұскама тілінің ауыткуына әкеп соғады. Қозғалмайтын өткізгіштер мен тұйықталған К кілті жағдайында вг — өтікізгішінде, аб өткізгішіндегі токты өзгерте отырып ток тудыруға болады. Дәл осындай кұбылыстар тогы бар өткзігішті магнитпен немесе электрмагнитпен алмастырған кезде де жүреді. Мысалы, 17б-суретте оқшауламаланған сымнан жасалған орауыш (соленоид) көрсетілген, оның ұштарына А амперметрі қосылған. Егерде оның орамасының ішіне тездетіп тұрақты магнит (немесе электромагнит) кіргізсек, онда ол кірген сәтте А амперметрдің нұскама тілі ауыткиды, ал магнитті шығарған уақытта амперметрдің тілінің тағы да, бірақта басқа жақка қарай, ауыткығанын бақылауға болады. Осындай жағдайларда пайда болатын электр токтары индукциялық токтар деп аталады, ал осы индукциялык токтардың тууына әкелетін себепкер кұбылыс — индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Өткізгіштердегі бұл электр қозғаушы күші (ЭҚК) осы өткізгіштер ішінде тұратын, өзгеріп отыратын магнит өрістерінің әрекетінен пайда болады. 17 Сурет – Индукциялық токтың пайда болу сұлбасы: а) қатарлас өткізгіштердің бірінде токтың өзгеруі кезінде; б) магниттік өрістің өзгеру кезінде Магнит өрісінде орын ауыстырып тұратын өткізгіштегі индук-цияның ЭҚК-нің бағыты оң қол ережесі бойынша анықталады (18сурет), ол былай деп тұжырымдалады: егерде оң қолыныздың ала-қанын солтүстік полюсқа қаратып жайсақ, ол жазылған бас бармағымыз өткізгіш қозғалысының бағытын көрсетсе, онда қосылған төрт саусағымыз индукцияның электр қозғаушы күшінің бағытын көрсетеді. Қозғалмайтын тұйықталған өткізгіштің контуры арқылы өзгеріп отыратын магниттік ағын өтіп жатқан болса онда өткізгіш индукциясының электр козғаушы күшінің бағытып, Максвелл ережесін колдана отырып табуға болады. Ол ереже былайша тұжырымдалады. Егерде өткізгіштің тұйық контуры кеміп бара жатқан магнит ағынымен тесіліп өтетін болса, онда индукцияның ЭҚК-і, бұранданың тұтқасын бұрағанда магниттік сызықтар бағытымен ілгерілеме бұралып кіретін жағына қарай бағытталады. Егерде өткізгіштің контурын тесіп өтетін магнит ағыны өсе бастайтын болса, онда индукцияның ЭҚК-нің бағыты бұранданың тұтқасын бұрағанда магниттік сызықтар бағытымен ілгерілеме бұралып кіретін жағына қарама-қарсы бағытталады. 18 Сурет- Оң қол ережесі Ақырында, индукциялық токтың бағытын, сонымен бірге индуеңияның ЭҚК-нің бағытын Ленц ережесі бойынша анықтайды, ол былайша тұжырымдалады: индукцияның электр қозғаушы күши әрқашанда мынандай бағытта болады, ол тудырған индукцияның ток өзін тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер етеді. Тұйықталған өткізгіште туатын индукцияның ЭҚК-і осы өт-кізгіштің контурын тесін өтетін магниттік ағынның өзгеру жыл-дамдығына пропорционал. Сонымен, егерде тұйықталған өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағын Δt секунд ішінде ΔФ-ға азайса, онда магниттік ағынның азаюы ΔФ/Δt- ға тең болады. Осы қатынас индукцияның ЭҚК-і болып табылады, яғни е = - ΔФ/Δt (2.17) мұндағы теріс таңба белгісі индукцияның ЭҚК-і тудырған ток осы ЭҚК-і тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер ететінін көрсетеді. Тұйыкталған контурдағы индукцияның ЭҚК-нің тууы осы кон-турдың магнит өрісіндегі қозғалысынан пайда болумен қатар, қоз-ғалмайтын контурды тесіп өтетін магниттік ағынының өзгеруінен де пайда болады. Егер контур тізбектеліп қосылған w орамдардан түрса, онда индукцияланган ЭҚК е = -w ΔФ/Δt (2.18) Орамдар саны мен оларды тесіп ететін магниттік ағынның кө-бейтіндісі ψ=wФ (2.19) ағын тұтасуы деп аталады, сондықтанда, орауышта индукцияланған ЭҚК е = -Δψ/Δt (2.20) Электрмагниттік индукция заңын көрсететін бұл формула электртехникалык аппараттар мен электр машиналарының орамаларында индукцияланатын ЭҚК-ті табу үшін негіз болады. 19 Сурет – Магнит өрісінде тұйық контурдың орын алмастыруы Егер контур магниттік ағынның тек қана бір бөлігімен қамтылса, онда индукцияның ЭҚК-і бүкіл ағынның өзгеру жылдамдығына тәуелді болмай, тек қана оның бөлігіне тәуелді болады. Қабырғалары l(м) мен h (м)-ге тең тікбұрышты тұйықталған өткізгіш абвга (19-сурет) контуры магнит өрісінде орналасқан деп алайық, оның магниттік индукциясы барлык нүктелерде В (Тл)-ға тең және сурет жазықтығының артына карай бағытталған дейік. Контур, сурет жазықтығында қала тұрып, бір қалыпты жылдамдықпен жоғарыдан төмен қарай орын ауыстырсын және 1 секунд арасында магнит өрісі шегінен шығып кетсін. Өткізгіштің абвга контуры төмен қарай орын ауыстырғандықтан, контурды тесіп өтетін магниттік ағын кемиді. Сондықтан да индукцияның ЭҚК-нің бағыты магниттік сызықтардын бойымен бұралатын бұранданың тұткасының айналмалы қозғалысының бағытымен сәйкес келеді, яғни сағат тілі бағытымен қозғалады. Осы ЭҚК-і мынандай ұғыныстардан анықталады. Өткізгіш контурымен шектелген аудан S = lh (2.21) Өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағын Ф =BS (2.22) Магниттік ағынның шегінен шығып кету үшін, яғни магниттік ағынды Ф ден нольге дейін немесе ΔФ = Ф шамасына дейін өзгерту үшін Δt = t болуы қажет. Сондықтан Е =ΔФ/Δt (2.23) немесе E = Blh/t (2.24) Өткізгіштің жүріп өткен h жолын уақыт t-ға бөлгеннен шыққан бөлінді осы өткізгіштің қозғалу жылдамдығы болып табылады. Оны v әрпімен белгілесек, E = Blv (2.25) болады. Егерде осы формулада магниттік индукция В тесламен, ұзындык l - метрмен және жылдамдык v — метр белінген секундпен (м/с) берілсе, онда индукцияның ЭҚК-і вольтпен өлшенеді. Бұл формула магнит өрісіндегі өткізгіш, осы өрістің магниттік сызықтарына перпендикуляр бағытта орын ауыстырып отырса ғана дұрыс болады. Егерде өткізгіш магниттік сызықтарды қандай да болмасын бұ-рышпен қиып ететін болса, онда E = Blv, мұндағы а-өткізгіштің қозғалу бағыты мен магниттік индукция векторының (магниттік сызықтардың) бағытының арасындағы бұрыш. Индукциялық токтар тек қана оқшауламаланған өткізгіштер мен орамаларда ғана пайда болып қоймай, өзгеріп отыратын магнит өрістерінің әсерінде тұрған генераторлардың тұтас металл массаларында, электрмагниттік аппараттар мен механизмдерде пайда болады. Құйындық деп аталатын бұл токтар приборлардың бөлшектерін қыздыратын, жылуға айналған энергияның қосымша шығындарына әкеп соқтырады. Әрине, бұл жағдайларда осы ток-тардың жұмысы пайдасыз болуымен қатар зиянды да. Құйындық токтардың әсерін бәсеңдету үшін өзектерді окшау-ламаған болат табақшалардан әдейілеп жинап құрастыру тәсілі қолданылады. Электрмагниттік кұрылғылардың (трансформатор-лардың, дроссельдердің, электрқозғалткыштардың және т. б.) өзектерін қағазбен, тотықтырылған қабыршақ пен немесе оқшау-лаушы лакпен жабылған болат жұка табақшалардан жинайды. Бірақта құйындык токтардың қыздыруынан түбегейлі кұтылуға болмайды, сондықтан да қыздыру өте үлкен дәрежеде болатын жағдайларда аспаптарды жасанды түрде салқындату қолданылады. Мысалы, қуатты трансформаторларды жылуды өте жаксы өткізіп тарататын майы бар бакке салып кояды. Құйындық токтардан болатын энергия шығыны, ішінде өздері пайда болатын материалдың қасиеттеріне, аппараттар мен маши-налардың магнит өткізгішін құрайтын болат пластинкалардың қалындығына ғана тәуелді болмай, сонымен катар магииттік индукция мен оның өзгеру жылдамдығына да тәуелді болады. Кейбір жағдайларда құйындык токтардың тууы пайдалы. Мысалы, құйын-дық токтарды пайдалануға индукциялық электрқозғалткыштардың металл қорытатын электр өлшеуіш приборлардың (электрэнергияны санауыштар) ағашты кептіру, металдарды шынықтыру және т. б. құрылғылардың жұмысы негізделген. жүктеу/скачать 405,94 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|