Eng katta amaliy qiziqish oqim o'tkazuvchi lasanning magnit maydonidir. 97-rasmda dan iborat bo'lak ko'rsatilgan katta raqam yog'och ramkaga o'ralgan simlarning burilishlari. G'altakda oqim mavjud bo'lganda, temir parchalari uning uchlariga tortiladi, oqim o'chirilganda ular tushib ketadi.

Guruch. 97. Tok bo'lagi bilan temir parchalarini jalb qilish

Yupqa va egiluvchan o'tkazgichlarda tok o'tkazgichli bobin osilgan bo'lsa, u kompasning magnit ignasi bilan bir xil tarzda o'rnatiladi. Bobinning bir uchi shimolga, ikkinchisi janubga qaraydi. Bu shuni anglatadiki, oqimga ega bo'lgan lasan, xuddi magnit igna kabi, ikkita qutbga ega - shimoliy va janubiy (98-rasm).

Guruch. 98. Joriy lasan qutblari

Tok o'tkazuvchi g'altakning atrofida magnit maydon mavjud. U, to'g'ridan-to'g'ri oqim maydoni kabi, talaş yordamida aniqlanishi mumkin (99-rasm). Oqim o'tkazuvchi g'altakning magnit maydonining magnit chiziqlari ham yopiq egri chiziqlardir. Odatda lasan tashqarisida ular uzoqqa yo'naltirilganligi qabul qilinadi Shimoliy qutb janubga bobinlar (99-rasmga qarang).

Guruch. 99. Tok lasanining magnit chiziqlari

Tok o'tkazuvchi bobinlar magnit sifatida texnologiyada keng qo'llaniladi. Ular qulay, chunki ular magnit harakat keng chegaralarda o'zgartirilishi (kuchlanishi yoki zaiflashishi) mumkin. Keling, buni qanday qilish mumkinligini ko'rib chiqaylik.

97-rasmda g'altakning magnit maydonining oqim bilan ta'siri kuzatiladigan tajriba ko'rsatilgan. Agar siz lasanni boshqasiga almashtirsangiz, simning ko'proq burilishlari bilan, xuddi shu oqim kuchi bilan u ko'proq temir buyumlarni tortadi. Ma'nosi, Oqim o'tkazuvchi lasanning magnit ta'siri kuchliroq kattaroq raqam unda aylanadi.

G'altakni o'z ichiga olgan sxemaga reostatni ulaymiz (100-rasm) va uning yordamida g'altakdagi tok kuchini o'zgartiramiz. Oqim kuchaygan sari, oqim lasanining magnit maydonining ta'siri kuchayadi va oqimning pasayishi bilan u zaiflashadi..

Guruch. 100. G'altakning magnit maydonining ta'siri

Bundan tashqari, oqim o'tkazuvchi lasanning magnit ta'siri uning burilish sonini yoki undagi oqim kuchini o'zgartirmasdan sezilarli darajada kuchayishi mumkinligi ma'lum bo'ldi. Buning uchun rulon ichiga temir novda (yadro) kiritishingiz kerak. Bobin ichiga kiritilgan temir lasanning magnit ta'sirini kuchaytiradi(101-rasm).

Guruch. 101. Temir yadroli g'altakning magnit maydonining ta'siri

Ichida temir yadroli bo'lakka elektromagnit deyiladi.

Elektromagnit ko'plab texnik qurilmalarning asosiy qismlaridan biridir. 102-rasmda to'xtatilgan yuk bilan armatura (temir plastinka) ushlab turgan yoy shaklidagi elektromagnit ko'rsatilgan.

Guruch. 102. Ark shaklidagi elektromagnit

Elektromagnitlar o'zlarining ajoyib xususiyatlari tufayli texnologiyada keng qo'llaniladi. Ular oqim o'chirilganda tezda magnitsizlanadi; ularning maqsadiga qarab, ular turli o'lchamlarda tayyorlanishi mumkin; elektromagnit ishlayotgan paytda uning magnit ta'siri bobindagi oqim kuchini o'zgartirish orqali sozlanishi mumkin.

Katta ko'tarish kuchiga ega bo'lgan elektromagnitlar fabrikalarda po'lat yoki quyma temirdan tayyorlangan mahsulotlarni, shuningdek, po'lat va quyma temir talaş va ingotlarni tashish uchun ishlatiladi (103-rasm).

Guruch. 103. Elektromagnitlarni qo'llash

104-rasmda magnit dona ajratgichning ko‘ndalang kesimi ko‘rsatilgan. Donga juda nozik temir parchalari aralashtiriladi. Bu talaşlar sog'lom donalarning silliq donalariga yopishmaydi, lekin ular begona o'tlarning donalariga yopishadi. Donlar 1 bunkerdan aylanuvchi baraban 2 ga quyiladi. Baraban ichida kuchli elektromagnit 5. Temir zarrachalarini 4 o‘ziga jalb qilib, begona o‘t donalarini don oqimidan 3 olib tashlaydi va shu tariqa donni begona o‘tlardan tozalaydi va tasodifan temir buyumlarni ushladi.

Guruch. 104. Magnit separator

Elektromagnitlar telegraf, telefon va boshqa ko'plab qurilmalarda qo'llaniladi.

Savollar

1. Uzoq yupqa o'tkazgichlarga osilgan tok o'tkazuvchi lasan qaysi yo'nalishda o'rnatiladi? Magnit igna bilan qanday o'xshashlik bor?
2. Tok o'tkazuvchi g'altakning magnit ta'sirini qanday usullar bilan kuchaytirish mumkin?
3. Elektromagnit nima deyiladi?
4. Zavodlarda elektromagnitlardan qanday maqsadlarda foydalaniladi?
5. Magnit don ajratgich qanday ishlaydi?

41-mashq

1. Dizaynni o'zgartirmasdan ko'tarish quvvati sozlanishi mumkin bo'lgan elektromagnitni qurish kerak. Buni qanday qilish kerak?
2. O'zgartirish uchun nima qilish kerak magnit qutblar qarama-qarshi yo'nalishdagi oqim bilan bobinlar?
3. Konstruktorga elektromagnitdagi oqim nisbatan kichik bo'lishi sharti qo'yilsa, kuchli elektromagnitni qanday qurish mumkin?
4. Kranda ishlatiladigan elektromagnitlar juda katta kuchga ega. Ko'zlardagi adashgan temir parchalarini olib tashlash uchun ishlatiladigan elektromagnitlar juda zaif. Bu farqga qanday yo'llar bilan erishiladi?

Mashq qilish

Elektr toki o'tadigan o'tkazgich kuchlanish vektori bilan tavsiflangan magnit maydon hosil qiladi `H(3-rasm). Magnit maydon kuchi superpozitsiya printsipiga bo'ysunadi

va Bio-Savart-Laplas qonuniga ko'ra,

Qayerda I- o'tkazgichdagi oqim kuchi, - o'tkazgichning elementar segmenti uzunligiga ega bo'lgan va oqim yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan vektor; `r– elementni ko‘rilayotgan nuqta bilan bog‘lovchi radius vektori P.

Oqim o'tkazuvchi o'tkazgichlarning eng keng tarqalgan konfiguratsiyasidan biri R radiusli halqa shaklidagi lasandir (3-rasm, a). Simmetriya o'qi orqali o'tadigan tekislikdagi bunday oqimning magnit maydoni shaklga ega (3-rasmga qarang, b). Maydon umuman z o'qiga nisbatan aylanish simmetriyasiga ega bo'lishi kerak (3-rasm, b) va maydon chiziqlarining o'zi halqa tekisligiga (tekislik) nisbatan simmetrik bo'lishi kerak. xy). Supero'tkazuvchilar yaqinidagi maydon uzun tekis simga yaqin maydonga o'xshaydi, chunki bu erda pastadirning uzoq qismlarining ta'siri nisbatan kichikdir. Dumaloq oqimning o'qida maydon o'q bo'ylab yo'naltiriladi Z.

Halqa tekisligidan z masofada joylashgan nuqtada halqa o‘qi bo‘yicha magnit maydon kuchini hisoblab chiqamiz. Formuladan (6) foydalanib, vektorning z-komponentini hisoblash kifoya:

. (7)

Butun halqa bo'ylab integratsiyalash orqali biz òd ni olamiz l= 2p R. Chunki, Pifagor teoremasiga ko'ra r 2 = R 2 + z 2 , keyin o'qning bir nuqtasida kerakli maydon kattalikda teng bo'ladi

. (8)

Vektor yo'nalishi `H to'g'ri vida qoidasiga ko'ra yo'naltirilishi mumkin.

Ringning markazida z= 0 va formula (8) soddalashtiradi:

Biz qiziqamiz qisqa g'altak– dan iborat silindrsimon simli lasan N bir xil radiusli burilishlar. Eksenel simmetriya tufayli va superpozitsiya printsipiga muvofiq, H o'qidagi bunday bobinning magnit maydoni alohida burilishlar maydonlarining algebraik yig'indisidir. H men: . Shunday qilib, o'z ichiga olgan qisqa bobinning magnit maydoni N k burilish, o'qning ixtiyoriy nuqtasida formulalar yordamida hisoblanadi

, , (10)

Qayerda H- kuchlanish, B- magnit maydon induksiyasi.

Oqimli solenoidning magnit maydoni

Solenoiddagi magnit maydon induksiyasini hisoblash uchun magnit induksiya vektorining aylanishi haqidagi teorema qo'llaniladi:

, (11)

Qaerda - algebraik yig'indi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimlari L erkin shakl, n- kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimlari bo'lgan o'tkazgichlar soni. Bunday holda, har bir tok qancha marta zanjir tomonidan qoplangan bo'lsa, shuncha ko'p hisobga olinadi va oqim musbat hisoblanadi, uning yo'nalishi zanjir bo'ylab o'tish yo'nalishi bilan o'ng qo'lli tizimni tashkil qiladi. - sxema elementi L.

Uzunlikdagi solenoidga magnit induksiya vektorining sirkulyatsiyasi haqidagi teoremani qo'llaymiz l ega N oqim kuchi bilan burilishlar bilan I(4-rasm). Hisoblashda biz deyarli butun maydon solenoid ichida to'planganligini hisobga olamiz (biz chekka effektlarni e'tiborsiz qoldiramiz) va u bir xil. Keyin formula 11 quyidagi shaklni oladi:

,

solenoid ichidagi oqim tomonidan yaratilgan magnit maydon induksiyasini qaerdan topamiz:

Guruch. 4. Oqimli solenoid va uning magnit maydoni

O'rnatish diagrammasi

Guruch. 5 O'rnatishning sxematik elektr diagrammasi

1 – magnit maydon induksion o‘lchagich (teslametr), A – ampermetr, 2 – ulash simi, 3 – o‘lchash zond, 4 – Hall sensori*, 5 – o‘rganilayotgan ob’ekt (qisqa lasan, to‘g‘ri o‘tkazgich, solenoid), 6 – tok manbai, 7 - sensorning o'rnini aniqlash uchun o'lchagich, 8 - prob ushlagichi.

* – datchikning ishlash printsipi Xoll effekti hodisasiga asoslanadi (Qarang: 15-sonli laboratoriya ishi Hall effektini o'rganish).

Ish tartibi

1. Qisqa g'altakning magnit maydonini o'rganish

1.1. Qurilmalarni yoqing. Quvvat manbai va teslametr kalitlari orqa panellarda joylashgan.

1.2. 5-o'rganilayotgan ob'ekt sifatida (5-rasmga qarang) ushlagichga qisqa lasan o'rnating va uni oqim manbai 6 ga ulang.

1.3. 6-manbadagi kuchlanish regulyatorini o'rta holatga o'rnating. 6-manbadagi oqim chiqishini sozlash orqali oqim kuchini nolga o'rnating va ampermetr bilan kuzatib boring (qiymat nolga teng bo'lishi kerak).

1.4. Teslameterda nol ko'rsatkichlarga erishish uchun qo'pol 1 va nozik sozlash regulyatorlari 2 (6-rasm) dan foydalaning.

1.5. O'lchov probi bilan ushlagichni o'lchagichga o'qish uchun qulay joyga qo'ying - masalan, 300 mm koordinatada. Kelajakda bu pozitsiyani nol sifatida qabul qiling. O'rnatish vaqtida va o'lchovlar paytida prob va o'lchagich o'rtasidagi parallellikni ta'minlang.

1.6. Tutqichni qisqa lasan bilan shunday joylashtiringki, Hall sensori 4 lasan burilishlarining markazida bo'ladi (7-rasm). Buni amalga oshirish uchun o'lchash zondi ushlagichidagi balandlikni sozlovchi siqish vintini ishlating. Bobinning tekisligi probga perpendikulyar bo'lishi kerak. O'lchovlarni tayyorlash jarayonida ushlagichni sinov namunasi bilan harakatlantiring, o'lchov probini harakatsiz qoldiring.

1.7. Teslameter qizdirilayotganda uning ko'rsatkichlari nolga teng bo'lishiga ishonch hosil qiling. Agar bu bajarilmasa, Teslameterni namunadagi nol oqimda nol ko'rsatkichlarga o'rnating.

1.8. Qisqa lasandagi oqimni 5 A ga o'rnating (quvvat manbai 6, Constanter/Netzgerät Universaldagi chiqishni sozlash orqali).

1.9. Magnit induksiyani o'lchash B g'altakning markaziga masofaga qarab, bobin o'qi bo'yicha exp. Buni amalga oshirish uchun o'lchov probi ushlagichini o'lchagich bo'ylab parallellikni asl holatiga olib boring. Salbiy qiymatlar z probning boshlang'ichga qaraganda kichikroq koordinatalar maydoniga siljishiga to'g'ri keladi va aksincha - z ning ijobiy qiymatlari - katta koordinatalar sohasida. 1-jadvalga ma'lumotlarni kiriting.

1-jadval Magnit induktsiyaning qisqa bobinning o'qiga bog'liqligi g'altakning markazigacha bo'lgan masofaga.

1.10. 1,2 - 1,7 nuqtalarni takrorlang.

1.11. Burilish markazidagi induksiyaning g'altakdan o'tadigan oqimga bog'liqligini o'lchang. 2-jadvalga ma'lumotlarni kiriting.

2-jadval Qisqa lasan markazidagi magnit induktsiyaning undagi oqim kuchiga bog'liqligi

2. Solenoidning magnit maydonini o'rganish

2.1. Sinov ob'ekti 5 sifatida, solenoidni magnit bo'lmagan materialdan yasalgan balandligi sozlanishi metall dastgohga o'rnating (8-rasm).

2.2. 1,3-1,5 ni takrorlang.

2.3. Skameykaning balandligini shunday o'rnatingki, o'lchov probi elektromagnit simmetriya o'qi bo'ylab o'tadi va Hall sensori solenoid burilishlarining o'rtasida joylashgan.

2.4. 1.7 - 1.11 bosqichlarini takrorlang (bu erda qisqa bobin o'rniga solenoid ishlatiladi). Ma'lumotlarni mos ravishda 3 va 4-jadvallarga kiriting.Bu holda solenoid markazining koordinatasini quyidagicha aniqlang: solenoidning boshiga Hall sensorini o'rnating va ushlagichning koordinatasini mahkamlang. Keyin ushlagichni o'lchagich bo'ylab solenoidning o'qi bo'ylab sensorning oxiri solenoidning boshqa tomonida bo'lguncha harakatlantiring. Ushbu holatda ushlagichning koordinatasini o'rnating. Solenoid markazining koordinatasi ikkita o'lchangan koordinataning o'rtacha arifmetik qiymatiga teng bo'ladi.

3-jadval Magnit induksiyaning solenoid o'qiga uning markazigacha bo'lgan masofaga bog'liqligi.

2.5. 1,3 - 1,7 nuqtalarni takrorlang.

2.6. Solenoid markazidagi induksiyaning g'altakdan o'tadigan oqimga bog'liqligini o'lchang. 4-jadvalga ma'lumotlarni kiriting.

4-jadval Solenoid markazidagi magnit induktsiyaning undagi oqim kuchiga bog'liqligi

3. Oqim bilan to'g'ri o'tkazgichning magnit maydonini o'rganish

3.1. 5-o'rganilayotgan ob'ekt sifatida, oqim bilan to'g'ri o'tkazgichni o'rnating (9-rasm, a). Buni amalga oshirish uchun ampermetr va quvvat manbaidan keladigan simlarni bir-biriga ulang (tashqi tutashuvni qisqa tutashuv) va o'tkazgichni to'g'ridan-to'g'ri 3-zondning chetiga 4-datchikda, zondga perpendikulyar joylashtiring (9-rasm, 9-rasm). b). Supero'tkazuvchilarni qo'llab-quvvatlash uchun zondning bir tomonida magnit bo'lmagan materialdan yasalgan balandligi sozlanishi metall dastgohdan va boshqa tomonida sinov namunalari uchun ushlagichdan foydalaning (o'tkazgich terminali ushlagich rozetkalaridan biriga qo'shimcha ravishda kiritilishi mumkin). ushbu o'tkazgichning ishonchli mahkamlanishi). Supero'tkazuvchilarga tekis shakl bering.

3.2. 1,3 - 1,5 nuqtalarni takrorlang.

3.3. Magnit induktsiyaning o'tkazgichdagi oqim kuchiga bog'liqligini aniqlang. O'lchov ma'lumotlarini 5-jadvalga kiriting.

5-jadval To'g'ri o'tkazgich tomonidan yaratilgan magnit induksiyaning undagi oqim kuchiga bog'liqligi

4. O'rganilayotgan ob'ektlarning parametrlarini aniqlash

4.1. Hisoblash uchun zarur bo'lgan ma'lumotlarni aniqlang (agar kerak bo'lsa, o'lchang) va 6-jadvalga yozing: N uchun- qisqa bobinning burilish soni, R- uning radiusi; N s- solenoid burilishlar soni, l- uzunligi, L- uning induktivligi (solenoidda ko'rsatilgan), d- uning diametri.

6-jadval O'rganilayotgan namunalarning parametrlari

N Kimga	R	N Bilan	d	l	L

Natijalarni qayta ishlash

1. Formuladan (10) foydalanib, oqim bilan qisqa lasan tomonidan yaratilgan magnit induksiyani hisoblang. Ma'lumotlarni 1 va 2-jadvallarga kiriting. 1-jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, magnit induksiyaning g'altakning markazigacha bo'lgan z masofada qisqa bo'lakning o'qiga nazariy va eksperimental bog'liqligini tuzing. Xuddi shu koordinata o'qlarida nazariy va eksperimental bog'liqliklarni qurish.

2. 2-jadvaldagi ma’lumotlarga asoslanib, qisqa g’altakning markazidagi magnit induksiyasining undagi tok kuchiga nazariy va eksperimental bog’liqligini tuzing. Xuddi shu koordinata o'qlarida nazariy va eksperimental bog'liqliklarni qurish. Formula (10) yordamida g'altakning markazidagi magnit maydon kuchini undagi oqim 5 A bo'lganda hisoblang.

3. (12) formuladan foydalanib, solenoid tomonidan yaratilgan magnit induksiyani hisoblang. Ma'lumotlarni 3 va 4-jadvallarga kiriting. 3-jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, magnit induksiyaning solenoid o'qiga uning markazigacha bo'lgan z masofaga nazariy va eksperimental bog'liqligini tuzing. Xuddi shu koordinata o'qlarida nazariy va eksperimental bog'liqliklarni qurish.

4. 4-jadvaldagi ma’lumotlar asosida elektromagnit induksiyaning solenoid markazidagi tok kuchiga nazariy va eksperimental bog’liqligini tuzing. Xuddi shu koordinata o'qlarida nazariy va eksperimental bog'liqliklarni qurish. Solenoidning markazidagi magnit maydon kuchini undagi oqim 5 A bo'lganda hisoblang.

5. 5-jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, o'tkazgich tomonidan yaratilgan magnit induksiyaning undagi tok kuchiga eksperimental bog'liqligini tuzing.

6. Formula (5) asosida aniqlang eng qisqa masofa r o datchikdan oqim o'tkazuvchi o'tkazgichgacha (bu masofa o'tkazgich izolyatsiyasining qalinligi va probdagi sensor izolyatsiyasining qalinligi bilan belgilanadi). Hisoblash natijalarini 5-jadvalga kiriting. O'rtacha arifmetik qiymatni hisoblang r o, vizual kuzatilgan qiymat bilan solishtiring.

7. Solenoidning induktivligini hisoblang L. Hisoblash natijalarini 4-jadvalga kiriting. Olingan o'rtacha qiymatni solishtiring L 6-jadvaldagi qat'iy indüktans qiymati bilan. Hisoblash uchun formuladan foydalaning, bu erda Y- oqim aloqasi, Y = BS bilan N, Qayerda IN- solenoiddagi magnit induksiya (4-jadvalga muvofiq), S= p d 2/4 - solenoidning tasavvurlar maydoni.

Nazorat savollari

1. Bio-Savart-Laplas qonuni nima va uni tok o'tkazuvchi o'tkazgichlarning magnit maydonlarini hisoblashda qanday qo'llash kerak?

2. Vektorning yo'nalishi qanday aniqlanadi H Bio-Savart-Laplas qonunida?

3. Magnit induksiya vektorlari o‘zaro qanday bog‘langan? B va kuchlanish H o'zaro? Ularning o'lchov birliklari nima?

4. Magnit maydonlarni hisoblashda Bio-Savart-Laplas qonunidan qanday foydalaniladi?

5. Ushbu ishda magnit maydon qanday o'lchanadi? Qaysi jismoniy hodisa magnit maydonni o'lchash printsipiga asoslanadi?

6. Induktivlikni aniqlang, magnit oqimi, oqim aloqasi. Ushbu miqdorlar uchun o'lchov birliklarini belgilang.

bibliografiya

o'quv adabiyoti

1. Kalashnikov N.P. Fizika asoslari. M.: Bustard, 2004. T. 1

2. Savelyev I.V.. Fizika kursi. M.: Nauka, 1998. T. 2.

3. Detlaf A.A.,Yavorskiy B.M. Fizika kursi. M.: magistratura, 2000.

4. Irodov I.E. Elektromagnetizm. M.: Binom, 2006 yil.

5. Yavorskiy B.M.,Detlaf A.A. Fizika bo'yicha qo'llanma. M.: Nauka, 1998 yil.

O'z atrofida magnit maydon hosil qiladi. Agar odam tokning bunday ajoyib xususiyatidan qanday foydalanishni o'ylamaganida, o'zi bo'lmas edi. Ushbu hodisaga asoslanib, inson elektromagnitlarni yaratdi.

Ularning qo'llanilishi juda keng tarqalgan va hamma joyda zamonaviy dunyo. Elektromagnitlar diqqatga sazovordir, chunki doimiy magnitlardan farqli o'laroq, ular kerak bo'lganda yoqilishi va o'chirilishi va ularning atrofidagi magnit maydonning kuchini o'zgartirishi mumkin. Ular qanday ishlatiladi? magnit xususiyatlari joriy? Elektromagnitlar qanday yaratiladi va ishlatiladi?

Joriy bobinning magnit maydoni

Tajribalar natijasida, agar sim spiral shaklida o'ralgan bo'lsa, tok o'tkazuvchisi atrofidagi magnit maydonni kuchaytirish mumkinligini aniqlash mumkin edi. Bu lasanning bir turi bo'lib chiqadi. Bunday bobinning magnit maydoni bitta o'tkazgichning magnit maydonidan ancha katta.

Bundan tashqari, oqim o'tkazuvchi bobinning magnit maydon chiziqlari an'anaviy to'rtburchak magnitning maydon chiziqlariga o'xshash tarzda joylashgan. G'altakning ikkita qutbi va ajraladigan yoylari bor magnit chiziqlar lasan bo'ylab. Bunday magnitni istalgan vaqtda yoqish va o'chirish, mos ravishda bobin simlaridagi oqimni yoqish va o'chirish mumkin.

G'altakning magnit kuchlariga ta'sir qilish usullari

Biroq, joriy bobin boshqa ajoyib xususiyatlarga ega ekanligi ma'lum bo'ldi. Bobin qancha burilishdan iborat bo'lsa, magnit maydon shunchalik kuchli bo'ladi. Bu sizga turli xil kuchli magnitlarni yig'ish imkonini beradi. Biroq ko'proq bor oddiy usullar magnit maydonning kattaligiga ta'siri.

Shunday qilib, lasan simlaridagi oqim kuchayganda, magnit maydonning kuchi ortadi va aksincha, oqim kamayganda, magnit maydon zaiflashadi. Ya'ni, reostatning oddiy ulanishi bilan biz sozlanishi magnitni olamiz.

Oqim o'tkazuvchi lasanning magnit maydoni g'altakning ichiga temir tayoqni kiritish orqali sezilarli darajada oshirilishi mumkin. U yadro deb ataladi. Yadrodan foydalanish juda kuchli magnitlarni yaratishga imkon beradi. Masalan, ishlab chiqarishda ular bir necha o'n tonna og'irlikni ko'tarish va ushlab turishga qodir magnitlardan foydalanadilar. Bunga quyidagicha erishiladi.

Yadro yoy shaklida egilib, uning ikki uchiga ikkita g'altak o'rnatilgan bo'lib, ular orqali tok o'tadi. Bobinlar 4e simlar bilan bog'langan, shunda ularning qutblari mos keladi. Yadro ularning magnit maydonini kuchaytiradi. Pastdan, bu tuzilishga kancali plastinka biriktirilgan bo'lib, uning ustiga yuk osilgan. Bunday qurilmalar fabrikalarda va portlarda juda og'ir yuklarni ko'chirish uchun ishlatiladi. Bobinlardagi oqimni yoqish va o'chirishda bu og'irliklar osongina ulanadi va ajratiladi.

Elektromagnitlar va ularning qo'llanilishi

Elektromagnitlar shunchalik keng qo'llaniladiki, ular ishlatilmaydigan elektromexanik qurilmani nomlash qiyin. Kirishlardagi eshiklar elektromagnitlar tomonidan ushlab turiladi.

Turli xil qurilmalardagi elektr motorlari elektromagnitlar yordamida elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantiradi. Karnaylardagi ovoz magnitlar yordamida yaratiladi. Va bu juda uzoq to'liq ro'yxat. Katta soni qulayliklar zamonaviy hayot mavjudligi elektromagnitlardan foydalanishga qarzdor.

Barchani saytimizga xush kelibsiz!

Biz o'qishni davom ettiramiz elektronika eng boshidan, ya'ni eng asoslaridan boshlab va bugungi maqolaning mavzusi bo'ladi induktorlarning ishlash printsipi va asosiy xarakteristikalari. Oldinga qarab, aytamanki, biz birinchi navbatda nazariy jihatlarni muhokama qilamiz va kelajakdagi bir nechta maqolalar to'liq induktorlardan foydalanadigan turli xil elektr zanjirlarini, shuningdek, biz kursimizda ilgari o'rgangan elementlarni ko'rib chiqishga bag'ishlanadi.

Induktorning dizayni va ishlash printsipi.

Element nomidan allaqachon aniq bo'lganidek, induktor, birinchi navbatda, shunchaki bobin :), ya'ni katta miqdorda izolyatsiya qilingan o'tkazgichning burilishlari. Bundan tashqari, izolyatsiyaning mavjudligi eng muhim shartdir - bobinning burilishlari bir-biri bilan qisqa tutashmasligi kerak. Ko'pincha burilishlar silindrsimon yoki toroidal ramkaga o'raladi:

Eng muhim xususiyat induktorlar tabiiyki, indüktans, aks holda nima uchun bunday nom berilgan :) Induktivlik energiyani aylantirish qobiliyatidir elektr maydoni magnit maydon energiyasiga aylanadi. Bobinning bu xususiyati o'tkazgich orqali oqim o'tganda uning atrofida magnit maydon paydo bo'lishi bilan bog'liq:

Bobin orqali oqim o'tganda paydo bo'ladigan magnit maydon quyidagicha ko'rinadi:

Umuman olganda, qat'iy aytganda, har qanday element elektr zanjiri Hatto oddiy simning bo'lagi ham indüktansga ega. Ammo haqiqat shundaki, bunday indüktansning kattaligi bobinlarning induktivligidan farqli o'laroq, juda ahamiyatsiz. Aslida, bu qiymatni tavsiflash uchun Genri (H) o'lchov birligi qo'llaniladi. 1 Genri aslida juda katta qiymat, shuning uchun ko'pincha µH (mikroenri) va mH (milihenry) ishlatiladi. Hajmi induktivlik Bobinlarni quyidagi formula bo'yicha hisoblash mumkin:

Keling, ushbu ifodaga qanday qiymat kiritilganligini aniqlaymiz:

Formuladan kelib chiqadiki, burilishlar soni yoki, masalan, g'altakning diametri (va shunga mos ravishda, tasavvurlar maydoni) ortishi bilan indüktans ortadi. Va uzunligi oshgani sayin, u kamayadi. Shunday qilib, rulondagi burilishlar bir-biriga iloji boricha yaqinroq joylashtirilishi kerak, chunki bu bobin uzunligining pasayishiga olib keladi.

BILAN induktor qurilmasi biz buni tushundik, o'tish paytida ushbu elementda sodir bo'ladigan jismoniy jarayonlarni ko'rib chiqish vaqti keldi elektr toki. Buning uchun biz ikkita zanjirni ko'rib chiqamiz - birida biz bobin orqali to'g'ridan-to'g'ri oqimni o'tkazamiz, ikkinchisida - o'zgaruvchan tok :)

Shunday qilib, birinchi navbatda, oqim o'tganda bobinning o'zida nima sodir bo'lishini aniqlaylik. Agar oqim o'z qiymatini o'zgartirmasa, unda bobin unga ta'sir qilmaydi. Bu to'g'ridan-to'g'ri oqim holatida induktorlardan foydalanishni hisobga olmaslik kerakligini anglatadimi? Lekin yo'q :) Axir, to'g'ridan-to'g'ri oqimni yoqish / o'chirish mumkin va aynan o'tish daqiqalarida barcha eng qiziqarli narsalar sodir bo'ladi. Keling, sxemani ko'rib chiqaylik:

Bunday holda, rezistor yuk sifatida ishlaydi, uning o'rnida, masalan, chiroq bo'lishi mumkin. Rezistor va indüktansga qo'shimcha ravishda, kontaktlarning zanglashiga olib kirishi doimiy oqim manbai va kalitni o'z ichiga oladi, uning yordamida biz kontaktni yopamiz va ochamiz.

Kalitni yopganimizda nima bo'ladi?

Bobin oqimi o'zgara boshlaydi, chunki oldingi daqiqada u 0 ga teng edi. Oqimning o'zgarishi lasan ichidagi magnit oqimning o'zgarishiga olib keladi, bu esa o'z navbatida EMF (elektr harakatlantiruvchi kuch) paydo bo'lishiga olib keladi. O'z-o'zini induktsiya qilish, uni quyidagicha ifodalash mumkin:

EMFning paydo bo'lishi lasanda induksiyalangan oqim paydo bo'lishiga olib keladi, u quvvat manbai oqimining yo'nalishiga teskari yo'nalishda oqadi. Shunday qilib, o'z-o'zidan induktsiyalangan emf oqimning bobin orqali o'tishiga to'sqinlik qiladi (induktsiyalangan oqim ularning yo'nalishlari qarama-qarshi bo'lganligi sababli elektron oqimni bekor qiladi). Bu shuni anglatadiki, vaqtning boshlang'ich momentida (kalit yopilgandan so'ng darhol) lasan orqali oqim 0 ga teng bo'ladi. Hozirgi vaqtda o'z-o'zidan indüksiyon EMF maksimaldir. Keyin nima bo'ladi? Chunki EMF qiymati oqimning o'zgarish tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, keyin u asta-sekin zaiflashadi va oqim, mos ravishda, aksincha, kuchayadi. Keling, biz muhokama qilgan narsalarni ko'rsatadigan grafiklarni ko'rib chiqaylik:

Birinchi grafikda biz ko'ramiz kontaktlarning zanglashiga olib kirish kuchlanishi- sxema dastlab ochiq, lekin kalit yopilganda, u paydo bo'ladi doimiy qiymat. Ikkinchi grafikda biz ko'ramiz lasan orqali oqimning o'zgarishi induktivlik. Kalitni yopgandan so'ng, o'z-o'zidan indüksiyon EMF paydo bo'lganligi sababli oqim yo'q bo'lib, keyin asta-sekin o'sib chiqa boshlaydi. Bobindagi kuchlanish, aksincha, vaqtning boshlang'ich momentida maksimal darajada bo'ladi va keyin pasayadi. Yuk bo'ylab kuchlanish grafigi shakl bo'yicha (lekin kattaligi bo'yicha emas) bobin orqali oqim grafigiga to'g'ri keladi (chunki ketma-ket ulanishda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan turli elementlari orqali oqadigan oqim bir xil bo'ladi). Shunday qilib, agar biz chiroqni yuk sifatida ishlatsak, ular kalitni yopgandan so'ng darhol yonmaydi, lekin biroz kechikish bilan (joriy grafikga muvofiq).

Kalit ochilganda sxemadagi xuddi shunday vaqtinchalik jarayon kuzatiladi. Induktorda o'z-o'zidan induktiv emf paydo bo'ladi, ammo ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktsiya oqimi teskari yo'nalishda emas, balki zanjirdagi oqim bilan bir xil yo'nalishda yo'naltiriladi, shuning uchun induktorning saqlanadigan energiyasi zanjirdagi oqimni ushlab turish uchun ishlatiladi:

Kalit ochilgandan so'ng, o'z-o'zidan indüksiyon emf paydo bo'ladi, bu bobin orqali oqimning kamayishiga to'sqinlik qiladi, shuning uchun oqim darhol nolga etib bormaydi, lekin bir muncha vaqt o'tgach. Bobindagi kuchlanish shakli kalitni yopish holatiga o'xshash, ammo belgisiga qarama-qarshidir. Buning sababi, oqimning o'zgarishi va shunga mos ravishda birinchi va ikkinchi holatlarda o'z-o'zidan induktiv emf belgisi qarama-qarshidir (birinchi holatda oqim kuchayadi, ikkinchisida esa u kamayadi).

Aytgancha, men o'z-o'zidan induksiyalangan EMFning kattaligi oqimning o'zgarish tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligini ta'kidladim, shuning uchun proportsionallik koeffitsienti bobinning induktivligidan boshqa narsa emas:

Bu DC davrlarida induktorlar bilan yakunlanadi va davom etadi AC davrlari.

Induktorga o'zgaruvchan tok beriladigan sxemani ko'rib chiqing:

Keling, joriy va o'z-o'zidan induktsiya EMF ning o'z vaqtida bog'liqligini ko'rib chiqaylik, keyin nima uchun ular shunday ko'rinishini aniqlaymiz:

Biz allaqachon bilib olganimizdek O'z-o'zidan paydo bo'lgan emf bizda oqimning o'zgarish tezligining to'g'ridan-to'g'ri proportsional va qarama-qarshi belgisi mavjud:

Aslida, grafik bizga bu bog'liqlikni ko'rsatadi :) O'zingiz ko'ring - 1 va 2 nuqtalar orasida joriy o'zgaradi va 2 nuqtaga qanchalik yaqin bo'lsa, o'zgarishlar shunchalik kichik bo'ladi va 2 nuqtada qisqa vaqt ichida oqim o'zgarmaydi. butun ma'nosida. Shunga ko'ra, oqimning o'zgarish tezligi 1 nuqtada maksimal bo'ladi va u 2 nuqtaga yaqinlashganda silliq ravishda kamayadi va 2 nuqtada u 0 ga teng bo'ladi, biz buni ko'ramiz. o'z-o'zidan paydo bo'lgan emf grafigi. Bundan tashqari, butun 1-2 oralig'ida oqim kuchayadi, ya'ni uning o'zgarish tezligi ijobiydir va shuning uchun bu butun intervaldagi EMF, aksincha, salbiy qiymatlarni oladi.

Xuddi shunday, 2 va 3 nuqtalar orasida - oqim pasayadi - oqimning o'zgarish tezligi salbiy va ortadi - o'z-o'zidan indüksiyon emf ortadi va ijobiy bo'ladi. Men grafikning qolgan qismlarini tasvirlamayman - u erda barcha jarayonlar bir xil printsip bo'yicha davom etadi :)

Bundan tashqari, grafikda siz juda muhim nuqtani ko'rishingiz mumkin - ortib borayotgan oqim bilan (1-2 va 3-4 bo'limlar), o'z-o'zidan indüksiyon emf va oqim bor. turli belgilar(1-2 bo'lim: , title=" QuickLaTeX.com tomonidan ko'rsatilgan" height="12" width="39" style="vertical-align: 0px;">, участок 3-4: title="QuickLaTeX.com tomonidan taqdim etilgan" height="12" width="41" style="vertical-align: 0px;">, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень !} qiziq fakt- induktor kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan o'zgaruvchan tokiga qarshilik ko'rsatadi. Bu uning induktiv yoki reaktiv deb ataladigan qarshiligiga ega ekanligini anglatadi va quyidagicha hisoblanadi:

Aylana chastotasi qayerda: . - Bu.

Shunday qilib, oqimning chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, induktor unga shunchalik katta qarshilik ko'rsatadi. Va agar oqim doimiy bo'lsa (= 0), u holda bobinning reaktivligi 0 ga teng, mos ravishda u oqim oqimiga ta'sir qilmaydi.

Keling, o'zgaruvchan tok pallasida induktordan foydalanish holati uchun tuzilgan grafiklarimizga qaytaylik. Biz lasanning o'z-o'zidan indüksiyon emfini aniqladik, ammo kuchlanish qanday bo'ladi? Bu erda hamma narsa oddiy :) Kirchhoffning 2-qonuniga ko'ra:

Va natijada:

Zanjirdagi oqim va kuchlanishning vaqtga bog'liqligini bitta grafikda tuzamiz:

Ko'rib turganingizdek, oqim va kuchlanish bir-biriga nisbatan fazada () siljiydi va bu biri eng muhim xususiyatlar Induktordan foydalanadigan AC davrlari:

Induktor o'zgaruvchan tok zanjiriga ulanganda, kuchlanish va oqim o'rtasidagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan fazali siljish paydo bo'ladi, bunda oqim davrining chorak qismidagi kuchlanish bilan fazadan tashqarida bo'ladi.

Shunday qilib, biz lasanni AC pallasiga qanday ulashni aniqladik :)

Bu erda biz bugungi maqolani tugatamiz, u allaqachon juda uzun bo'lib chiqdi, shuning uchun biz keyingi safar induktorlar haqida suhbatimizni davom ettiramiz. Tez orada ko'rishguncha, biz sizni veb-saytimizda ko'rishdan xursand bo'lamiz!

Harakatlanuvchi elektr zaryadi atrofdagi fazoda magnit maydon hosil qiladi. Supero'tkazuvchilar orqali o'tadigan elektronlar oqimi o'tkazgich atrofida magnit maydon hosil qiladi. Agar siz metall simni novda atrofida halqalarga o'rasangiz, siz lasan olasiz. Ma'lum bo'lishicha, bunday lasan tomonidan yaratilgan magnit maydon qiziqarli va eng muhimi, foydali xususiyatlarga ega.

Nima uchun magnit maydon paydo bo'ladi?

Metall buyumlarni o'ziga tortadigan ba'zi moddalarning magnit xususiyatlari qadim zamonlardan beri ma'lum. Ammo biz ushbu hodisaning mohiyatini tushunishga yaqinlashishga muvaffaq bo'ldik XIX boshi asr. Elektr zaryadlari bilan taqqoslaganda, magnit ta'sirlarni ma'lum magnit zaryadlar (dipollar) yordamida tushuntirishga urinishlar bo'lgan. 1820 yilda Daniya fizigi Xans Oersted magnit igna uning yaqinida joylashgan o'tkazgich orqali elektr toki o'tkazilganda burilishini aniqladi.

Shu bilan birga, frantsuz tadqiqotchisi Andre Amper bir-biriga parallel joylashgan ikkita o'tkazgich elektr toki bir yo'nalishda o'tganda o'zaro tortishish va oqimlar turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan bo'lsa, itarilishni keltirib chiqarishini aniqladi.

Guruch. 1. Amperning tok o'tkazuvchi simlar bilan tajribasi. Kompas ignasi oqim o'tkazuvchi sim yaqinida

Bu kuzatishlar asosida Amper tokning igna bilan oʻzaro taʼsirini, simlar va doimiy magnitlarning bir-biriga tortilishini (va itarilishini) agar magnit maydon harakatlanuvchi elektr zaryadlari orqali hosil boʻladi deb hisoblasak, tushuntirish mumkin degan xulosaga keldi. Bundan tashqari, Amper dadil gipotezani ilgari surdi, unga ko'ra moddaning ichida doimiy magnit maydon paydo bo'lishiga sabab bo'lgan so'ndirilmagan molekulyar oqimlar mavjud. Keyin barcha magnit hodisalarni harakatlanishning o'zaro ta'siri bilan izohlash mumkin elektr zaryadlari, va maxsus magnit zaryadlari yo'q.

Matematik model (nazariya), uning yordamida magnit maydonning kattaligini va o'zaro ta'sir kuchini hisoblash mumkin bo'lgan, ingliz fizigi Jeyms Maksvell tomonidan ishlab chiqilgan. Elektr va magnit hodisalarni birlashtirgan Maksvell tenglamalaridan quyidagilar chiqdi:

• Magnit maydon faqat elektr zaryadlarining harakati natijasida paydo bo'ladi;
• Doimiy magnit maydon tabiiy magnit jismlarda mavjud, ammo bu holatda ham maydonning sababi moddaning massasidagi molekulyar oqimlarning (girdoblarning) uzluksiz harakatidir;
• Magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydoni yordamida ham yaratilishi mumkin, ammo bu mavzu keyingi maqolalarimizda muhokama qilinadi.

Joriy bobinning magnit maydoni

Har qanday silindrsimon novda (yog'och, plastmassa va boshqalar) halqalarga o'ralgan metall sim elektromagnit lasandir. Qo'shni burilishlarning qisqa tutashuviga yo'l qo'ymaslik uchun sim izolyatsiya qilinishi kerak, ya'ni qandaydir izolyator (lak yoki plastik to'qish) bilan qoplangan. Oqim oqimi natijasida barcha burilishlarning magnit maydonlari qo'shiladi va ma'lum bo'lishicha, oqim bo'lgan bobinning umumiy magnit maydoni doimiy magnitning magnit maydoniga bir xil (butunlay o'xshash) bo'ladi.

Guruch. 2. Bobinning magnit maydoni va doimiy magnit.

Bobin ichida magnit maydon doimiy magnitda bo'lgani kabi bir xil bo'ladi. Tashqi tomondan, oqim o'tkazuvchi bobinning magnit maydon chiziqlari kichik metall qatlamlar yordamida aniqlanishi mumkin. Magnit maydon chiziqlari yopiq. Kompasning magnit ignasiga o'xshab, oqim bo'lgan lasan ikkita qutbga ega - janub va shimol. Elektr uzatish liniyalari shimoliy qutbdan boshlanib, janubiy qutbda tugaydi.

Oqim o'tkazuvchi bobinlar uchun ilovaga qarab qo'shimcha, alohida nomlar qo'llaniladi:

• Induktor yoki oddiygina - induktivlik. Bu atama radiotexnikada qo'llaniladi;
• Gaz kelebeği(gaz kelebeği - regulyator, cheklovchi). Elektrotexnika sohasida qo'llaniladi;
• Solenoid. Bu qo'shma so'z ikkita yunoncha so'zdan iborat: solen - kanal, quvur va eidos - o'xshash). Bu elektromexanik mexanizmlar sifatida ishlatiladigan maxsus magnit qotishmalardan (ferromagnitlardan) tayyorlangan yadroli maxsus rulonlarning nomi. Misol uchun, avtomobil boshlang'ichlarida solenoid solenoiddir.

Guruch. 3. Induktorlar, induktor, elektromagnit

Magnit maydon energiyasi

Oqimli bobin energiya manbasidan (batareya, akkumulyator) energiyani saqlaydi, bu kattaroq bo'lsa, oqim I va L qiymati qanchalik katta bo'lsa, bu indüktans deb ataladi. Vt oqimi bo'lgan lasanning magnit maydonining energiyasi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

$$ W = (( L*I^2)\2 dan ortiq ) $$

Bu formula jismning kinetik energiyasi formulasiga o'xshaydi. Induktivlik tananing massasiga o'xshaydi, oqim esa tananing tezligiga o'xshaydi. Kinetik energiya tezlik kvadratiga mutanosib bo'lganidek, magnit energiya oqimning kvadratiga proporsionaldir.

Bobinning indüktans qiymatini hisoblash uchun mavjud quyidagi formula:

$$ L = m *((N^2*S)\l_k dan ortiq) $$

N - g'altakning aylanish soni;

S - bobinning tasavvurlar maydoni;

l k - g'altakning uzunligi;

m - yadro materialining magnit o'tkazuvchanligi - mos yozuvlar qiymati. Yadro lasan ichiga joylashtirilgan metall tayoqdir. Bu sizga magnit maydonning kattaligini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi.

Biz nimani o'rgandik?

Shunday qilib, biz magnit maydon faqat elektr zaryadlarining harakati natijasida paydo bo'lishini bilib oldik. Oqim o'tkazuvchi g'altakning magnit maydoni doimiy magnitning magnit maydoniga o'xshaydi. G'altakning magnit maydonining energiyasini tok kuchi I va induktivlik L ni bilish orqali hisoblash mumkin.

Mavzu bo'yicha test

Hisobotni baholash

O'rtacha reyting: 4 . Qabul qilingan umumiy baholar: 52.