Электромагниттік индукция құбылысы

Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік фармацевтика академиясы Презентация

Тақырыбы: Электромагниттік индукция құбылысы. Заттардың магниттік қасиеті.

Орындаған: Көшен А.

Тобы: 101 “А” ФӨТ

Қабылдаған: Маханбетова М.

Электромагниттік индукция құбылысы 1820-1823 жылдары Ампер электр тогының магнит өрісін туғызатынын анықтады. Магнит өрісінің көмегімен ток алуды электромагниттік индукция құбылысы деп атайды.

Электромагниттік индукция құбылысын өте тиянақты түрде 1831 ж. ағылшын физигі Фарадей (1791-1867) ашқан болатын. Бұл құбылыстың мазмұны мынадай:кез-келген тұйық өткізгіш контурда осы контурмен шектелген ауданнан өтетін магнит индукциясының ағынын өзгертсек, онда электр тогы пайда болады. Осы токты индукциялық ток деп атайды.

Магнит өрiсiнiң бар екендiгiн әртүрлi тәжiрибелер дәлелдейдi. Соның бiрi Эрстед тәжiрибесi.

Магнит өрiсiн сандық тұрғыдан сипаттау үшiн магнит индукциясының векторы деп аталатын физикалық шама енгiзiледi. Ол - векторлық шама, оны әдетте әрiпiмен белгiлейдi. Берiлген нүктедегi бұл вектордың бағыты ретiнде шартты түрде магнит өрiсiнiң осы нүктесiнде еркiн тұрған магнит тiлшесiнiң оңтүстiк S полюсынан, солтүстiк N полюсына қарай бағытталған кесiндiнiң бағыты алынады. Уақыттың өтуiне байланысты өрiстiң магнит индукциясының мәнi өзгеретiн болса, онда мұндай өрiс айнымалы магнит өрiсi болып табылады.

Тоғы бар өткiзгiштiң маңында туындылайтын магнит өрiсiнiң индукция векторының бағытын оң бұранда ережесi бойынша анықтайды.

Электр өрiсi тәрiздi, магнит өрiсiн де көрнектi түрде оның күш сызықтары арқылы бейнелеуге болады. Магнит өрiсiнiң күш сызықтары деп, әрбір нүктесiне жүргiзiлген жанаманың бағыты сол нүктедегi векторының бағытымен сәйкес болатын сызықты айтады. Магнит өрiсiнiң күш сызықтары осы өрiстiң кеңiстiкте таралуының жарқын бейнесiн бередi. Ол сызықтар тұйық болады. Бұлай болуы табиғатта магнит зарядтарының болмайтындығының белгiсi. Күш сызықтары тұйық болатын өрiстi - құйынды өрiс деп атайды.

Заттардың магниттік қасиеттері. Атомдар мен электрондардың магнит моменттері. Осы уақытқа дейін магнит өрісі бос кеңістікте деп (вакуумда) қарастырайық. Енді заттардың керісінше магнит өрісіне тигізетін әсерін қарастырайық және магнит өрісіне әсер ете алатын затты магнетик деп атайды. Кез келген материалдық денелердің азды көпті магниттік қасиеттері болады, олай болса осы денелердің құрайтын жеке молекулалар мен атомдардың, сол сияқты электрондар мен атомдық ядролардың да магниттік қасиеттері болады. Сондықтан заттардың магниттік қасиеттері олардың атомдары мен электрондарының құрылымына және олардың өзара әсерлесу сипатына байланысты.

Фарадей және Ленц заңдары Фарадей өзінің көптеген тәжірибелерінің нәтижелерін қорытындылай келе электромагниттік индукция заңдылықтарын тұжырымдады. Яғни, тұйық контурдағы индукциялық ток контур ауданы арқылы өтетін индукция ағыны өзгергенде ғана туады. Олай болса, индукциялық тізбекте электр қозғаушы күші пайда болып, ол электромагниттік индукцияның электр қозғаушы күші (э. қ. к) деп аталады. Осы э. қ. к-ті εинд әрпімен белгілейміз, ол магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропорционал болады: εинд=-dФ/dt Осы формула Фарадей заңын өрнектейді.

εөзд=-dФ/dt=-d∕dt Егер де индуктивтік L=const ек, онда бұл өрнекті басқа түрде жазуға болады: εөзд=-L dl∕dt Мұндағы минус таңбасы Ленц заңына сәйкес, контурдың индуктивтігі ондағы ток өзгерісінің кемитінін көрсетеді, формуладан контурдың индуктивтігін табуға болады: L=- εөзд(∕dl/dt Бұдан контурдың индуктивтігі өздік индукцияның э. қ. к-іне тура пропорционал да, ток өзгерісіне кері пропорционал екендігін көреміз.

Заттардың магниттік қасиеттері. Атомдар мен электрондардың магнит моменттері. Осы уақытқа дейін магнит өрісі бос кеңістікте деп (вакуумда) қарастырайық. Енді заттардың керісінше магнит өрісіне тигізетін әсерін қарастырайық және магнит өрісіне әсер ете алатын затты магнетик деп атайды. Кез келген материалдық денелердің аздыөкөпті магниттік қасиеттері болады, олай болса осы денелердің құрайтын жеке молекулалар мен атомдардың, сол сияқты электрондар мен атомдық ядролардың да магниттік қасиеттері болады. Сондықтан заттардың магниттік қасиеттері олардың атомдары мен электрондарының құрылымына және олардың өзара әсерлесу сипатына байланысты.

Парамагнетиктер

Оттек, сұйық

Платина

Вольфрам

Алюминий

Эбонат

Оттек

Ауа

Азот

Диамагнетиктер

Висмут

Шарк

Шыны

Тас тұзы

Мысв

Су

Бензол

Сутек

3400

360

176

1, 9

0, 38

0, 013

-176

-15, 1

-12, 6

-10, 3

-9, 0

-7, 5

-0, 063

Ферромагнетик тер

Темір(сутегіде күйдірілген химиялық таза)

Пермаллой

Темір, жұмсақ

Гиперник (50% Ni+50%Fe)

Шойын (3%С)

Никель

Кобальт

280 00

80 000

8 000

7 000

2 000

300

175

Электрондардың меншікті моменттерінің болуын электронды өз осінен айналып тұрғкан зарядталған шар ретінде қарастыра отырып түсіндіруге болады. Осыған сәйкес электронның меншікті механикалық моменті спин деп аталады. Спин тек электронға ғана емес, басқа да элементар бөлшектерге тән қасиет: Pms=-gsLs Мұндағы gs=e∕m, Ls±1∕2h, h=h∕2π жетілдіріп дамытқан П. Жанжевен (1872-1946) болды. Кейінірек біртекті магнит өрісіндегі молекулалық токтардың статистикалық заңдылығын зерттеп, Рm≠0 екендігін тұжырымдады.

Ленц ережесіне сәйкес соленоидтың индуктивтігі оның орам санына, көлеміне және ортаның магниттік қасиетіне тәуелді екендігі көрінеді. Сонымен, контурдағы ток күшінің өзгерісі онда өздік индукция э. қ, к-ін тудырады, сөйтіп контурда қосымша ток пайда болады. Осындай токтарды өздік индукцияның экстратоктары деп атайды. Ленц ережесіне сәйкес өткізгіштерде өздік индукция салдарынан пайда болатын қосымша токтар тізбекте ағатын токтың өзгерісіне арқашанда кедергі жасайтындай болып бағытталады. Бұл тізбектің тұйықталуы кезіндегі токтың артуы мен тізбектің ажыратылуы кезіндегі токтың кемуі біртіндеп өтетінін көрсетеді. Сөйтіп, тізбек тұйықталғанда, яғни ток көзімен қосылғанда өздік индукцияның э. қ. к-і тізбектегі негізгі токтың артуына кедергі жасайтын ток тудырады да, тізбек ажыратылғанда, керісінше өздік индукцияның э. қ. к-і негізгі токтың кемуіне кедергі болатын ток тудырады.