Тоғы бар шарғыны магнит өрісі

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 35 бет
Таңдаулыға:

М. Мәметова атындағы педагогикалық жоғары колледжі

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Электромагниттік құбылыстар тарауын зерттеу әдістемесі
Пәні: Физиканы оқыту әдістемесі
Мамандығы: 0111000 - "Негізгі орта білім беру"
Біліктілігі: 0111123 - "Ағылшынша білімі бар физика пәні мұғалімі"
Орындаған: Құдайбергенова Тұрсынкүл
Жетекшісі: Құлманова Жеңіскүл

Курстық жұмыс қорғалды
______ ________ 2019 ж.
бағасы ________________

Қызылорда, 2019 ж

МАЗМҰНЫ
Кіріспе____________________________ _______________________________3
IТАРАУ.Магнит өрісі
1.1. Тұрақты магниттер.Тұрақты магниттердің магнит өрісі_____________4-5
1.2. Жердің магнит өрісі.Аспан денелерінің магнит өрісі _______________5-7
1.3 Тоғы бар түзу өткізгіштің магнит өрісі___________________________ - - - - - 7-9
1.4 Тоғы бар шарғыны магнит өрісі. Электромагниттер________________9-1 0
II ТАРАУ. Электромагниттік өріс
2.1 Магнит өрісінің тоғы бар өткізгішке әрекеті.Электрқозғалтқыш. Электрөлшеуші аспаптар ___________________________________ ______ 10
2.2 Заттың магниттік қасиеттері __________________________________1 0-12
2.3 Ақпаратты магниттік жазу_______________________________ ________13
2.4 Электромагниттік индукция___________________________ ________13-16
2.5 Генераторлар. Трансформаторлар. Электр энергиясының алыс қашықтықтарға жеткізілуі ___________________________________ ____15-17
2.6 Электрмагниттер және оларды қолдану ________________________17-20
III ТАРАУ. Электромагниттік толқындар ұғымына жалпы түсінік
3.1 Электромагниттік толқындар ұғымына жалпы түсінік ____________20-23
3.2 Электромагниттік өріс ___________________________________ ____23-27
3.3 Электромагнитті толқындарының диапазоны ______________________27
3.4 Электромагниттік толқындардың таралу тәртіптері__________________28
IV ТАРАУ. Электромагниттік құбылыстар тарауына сабақ жоспар және магнит ұғымына тапсырмалар
4.1 Электромагниттік құбылыстар тарауына сабақ жоспар____________29-34
4.2 Электромагниттік құбылыстар тарауына тапсырмалар____________35-38
ҚОРЫТЫНДЫ___________________________________ ________________39
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР_________________________ __________40

КІРІСПЕ

Магниттің құбылыстарды зерттеу Фарадейдің заманынан бастау алған.Алайда электр өткізгіш сұйықтар мен электромагниттік өрістің өзара әрекеттесуі өзіне тек соңғы жылдары назар аударды.Бұл құбылыстарды зерттеуге негізгі түрткі астрофизика болды.Ұзақ жылдар бойы әлемдегі материяның негізгі бөлігі жоғары иондалған газ немесе Плазма жағдайында болады деп болжануда.

Физиканың басқа салаларында (мысалы, өріс теориясы) қолданылатын динамика деп те аталады, қарастырылып отырған теорияның механикаға динамикасына көп немесе аз тікелей ұқсайтын, әдетте кинематикаға қарама-қайшы (мұндай теорияларда кинематика әдетте, мысалы, алынған қатынастар) сілтеме шеңберін өзгерту кезіндегі мәнді түрлендіруден).
Зерттеу базасы: Т. Есетов атындағы № 264 мектеп лицейі, Білім - инновация лицейі
Зерттеу нысаны: 7-9 сынып
Зерттеу пәні: Динамика
Өзектілігі: Динамиканың негізгі заңдарын алғаш ағылшын ғалымы Иссак Ньютон тұжырымдаған және бұл заңдар оның атымен аталған болатын. Мен Иссак Ньютон заңдарын қолдана отырып есептер қарастырғым келген болатын.
Зерттеу мақсаты: Динамика негіздері бойынша есептер мен формулаларын шығарып анықтау.
Зерттеу болжамы: Егер болашақ энергиясы секілді көрмелер көп ұйымдастырып және соны дұрыс қолдана білсе, әлем болып желден, күннен, судан ток көздерін алудың тиімді жолын анықтап, жаппай көшсе, онда энергия көзін үнемдейтін едік.
Зерттеу міндеттері:
Динамика негіздері туралы мәліметтер жинау
Динамика негіздерінің бөлімін анықтап, мәліметтерді жүйелеу
Есептер қарастырып, жұмысты қорытындылау
Зерттеу әдісі: Бақылау, эксперимент, теориялық әдебиетті талдау, оқушылардың шығармашылық жұмысы, математикалық әдістер.
Күтілетін нәтиже: Электр құбылысы туралы мәлімет қалыптасып, адам өмірінде ток көзінің маңызды екенін біліп, тұрақты ток дегеннің не екенін үйреніп және ток көзі әр түрлі ортада болатанын айқындап, есептер шығаруда электростатиканың барлық формуласымен танысады.

I ТАРАУ. Магнит өрісі
1.1. Тұрақты магниттер.Тұрақты магниттердің магнит өрісі
Тұрақты магиттер немесе қарапайым магниттер деп магниттелуін ұзақ уақыт сақтайтын денелрді айтады. Мұндай денелерге табиғи магниттік теміртас (магнетит) жатады.
Тоғы бар шарғының ішіне шынықққан болаттан жасалған өзекше орнатып, тұрақты магнит алуға болады.Тоқты ажыратқаннан кейін ол темір өзекше сияқты магниттелуін жоймай, осы қасиетін ұзақ уақыт сақтайды.
Тұрақты магнитте қызықты қасиеттер байқалады. Магниттің әртүрлі магниттеледі. Ең көп магниттік тартылу күші магниттік полюстер деп аталатын магниттің ұштарында болады. Магнитің қасиеттері бойынша бір - біріне ұқсамайтын солтүстік (N) және оңтүстік (S) деп аталатын екі полюсі бар.Бір ғана полюсі бар магнитті жасау мүмкін емес.
Тілшенің ортасынан өтетін және оның полюстерін қосатын түзу магнит тілшесінің осі деп аталады.
Егер тұрақты магнит болып табылатын магнит тілшесіне тағы да сондай бір тілшені жақындатса, онда олар айналып, бір - біріне қарама - қарсы полюстермен қарап тұрады.Егер тілшеге магнитті жақындатса, онда тілшенің солтүстік полюсі магниттің солтүстік полюсінен тебіліп және оңтүстік полюске тартылатынын байқауға болады. Тілшенің оңтүстік полюсі магниттің оңтүстік полюсінен тебіліп және солтүстік полюске тартылады.
Магнитті әртүрлі денелерге жақындата отырып, барлық денелер оған бірдей тартылмайтынын байқауға болады. Едәуір күші бар тұрақты магнит, тек қана темір және болат заттарды немесе басқа тұрақты магниттерді тартады. Шамалы әлсіздеу магнит никель мен кобальтты тартады.Көптеген басқа денелер магнитке мүлдем дерлік тартылмайды.
Тұрақты магниттердің магниттік әрекеті кез - келген магниттің айналасында магнит өрісінің болуымен түсіндіреледі.Темір ұнтақтарының көмегімен тұрақты магнит магнит өрісінің суретін алады.
Тоқтың магнит өрісінің магниттік сызықтары сияқты тұрақты магниттің магнит сызықтары да - тұйық сызықтар.
Магнит сызықтары тоғы бар шарғының магнит сызықтарына ұқсас магнит ішінде тұйықталып, магниттің солтүстік полюсінен шығып, оңтүстік полюсіне енеді.
Магнит өрісі деп магниттің төңірегіндегі басқа магнитке әрекет ететін айрықша ортаны айтады.
Магнит өрісінің күш сызықтары деп тұрақты магниттің төңірегінде белгілі ретпен орналасқан болат ұнтақтары арқылы өтетін сызықтарды айтады
1.2. Жердің магнит өрісі.Аспан денелерінің магнит өрісі
Жердің магнит полюстері географиялық полюстерімен сәйкес келмейді және уақыт өтуімен өз орнын өзгертеді.
Жердің солтүстік географиялық полюсіне жақындай келе магнит сызықтары көкжиектен барған сайын ауытқиды және Жерге кірер сәтте 75◦ солтүстік ендікте және 99◦ батыс бойлық шамасында вертикаль болады.Солтүстік жарты шарда бұл нүкте Жердің оңтүстік магнит полюсі деп аталады.
Оңтүстік географиялық аоляс маңайында 66,5◦ оңтүстік ендікте және 140◦ шығыс бойлықта магнит сызықтары Жерден шығады. Сондықтан бұл жерде Жерді солтүстік магнит полюсі бар.

Жердің магнит және географиялық полюстері сәйкес келмейтіндіктен, магнит тілшесі солтүстік - оңтүстік бағытын шамамен ғана көрсетеді.
Магнит темір рудасының орасан зор кені бар жер қойнауында жергілікті магнит өрістері пайда болады. Мұндай жергілікті өрістер магниттік аномалиялар деп аталады.Ең бір үлкен магниттік аномалия Ресейдегі Курск магниттік аномалиясы болып табылады.
Жердің магнит өрісі планета төңірегіндегі ғарыштық кеңістіктегі физикалық жағдайларға едәуір әсер етеді.Ол жер бетін тіршілік иелеріне зиянды әсер ететін ғарыштық сәуле шығарудан қорғайды.
Магниттік қасиеттер тек Жерге ғана емес, басқа аспан денелеріне де тән. Күнді зерттеу онда магнит өрісі бар екенін көрсетті. Күн атмосферасында болып жатқан көптеген құбылыстар (қара дақтардың , факельдердің , протуберанцтардың пайда болуы және т.б ) жергілікті күшті магнит өрістерінің пайда болуымен және дамуымен тығыз байланысты.Бұл аймақтар белсенді аймақтар деп аталады. Сонымен, Күнді қара дақтар бірнеше күннен бірнеше айға дейін көрінетін тұрақсыз, айнымалы аймақтар бар.Дақтар ,негізінен,тобымен байқалады. Күннің айналу бағытымен бірінші орналасқан дақ басы, соңғысы құйрығы деп аталады.Бұл дақтардың қарама - қарсы полюстері бар, мысалы, біріншілері солтүстік, ал соңғылары оңтүстік магниттік поляске ие. Осылайша дақтар тобы зор магнитті құрайды. Дақтардың магнит өрісі Күннің жалпы магнит өрісінен мыңдаған есе артық.
Күндегі дақтардың саны мен жалпы ауданы периодты өзгеретінін көпжылдық зерттеулер көрсетті.Сондай - ақ олар шарықтау шегіне орташа есеппен әрбір 11 жылда жетеді. Осы кезде басқа уақытқа қарағанда факельдер саны, протуберанцтер (орасан зор газ бұлттары) мөлшері артады, әдеттегіге қарағанда жарқылдар жиірек байқалады. Бұл құбылыстардың барлығын біріктіріп Күннің белсенділігі деп атайды.
Күннен шыққан зарядталған бөлшектер ағыны Жерге ұшып жетіп, оның магнит өрісі әсерінен ауытқиды және өз кезегінде Жердің магнит өрісіне әсер етеді.Күн белсенділігінің шарықтау кезеңінде Жердің магнит өрісінің күшті ұйытқуы - магниттік дауылдар байқалады.
Магнит өрістері жұлдызаралық кеңістікте бар.Олар Жердің магнит өрісінен ондаған мың есе әлсіз, бірақ ұзыннан - ұзаққа созылған, сондықтан жұлдызаралық кеңістіктегі бөлшектердің қозғалысына әсер етед.Айда, Шолпанда магнит өрісі жоқ. Марста Жердегіге қарағанда 500 есе әлсіз магнит өрісі табылып отыржәне оның полюсі Жер өрісінің полюсіне қарама - қарсы.
1.3 Тоғы бар түзу өткізгіштің магнит өрісі
1. Көптеген тәжірибелер электр өрісі мен магнит өрісі арасында күрделі байланыстың бар екенін айғақтайды. Оған төменде көрсетілген аспаптардың жәрдемімен қарапайым тәжірибелер жасап көз жеткізе аламыз (сурет 6.4). Ол үшін ток көзінен, амперметрден, ток айырғыш кілттен және түзу өткізгіштен тұратын электр тізбегін құрайық та, өткізгішке таяп сынақ магнит тілшесін орналастырайық (сурет 6.4, а және ә). Өткізгіште ток жоқ болса (сурет 6.4, а), магнит тілшесі әдеттегідей Жердің магнит өрісінің күш сызықтарының бо йымен орналасады. Кілтті қосатын болсақ, амперметр өткізгіштен токтың жүріп тұрғанын көрсетеді де, ал магнит тілшесі белгілі бір бұрышқа бұрылады (сурет 6.4, ә). Бұл құбылыс тогы бар өткізгіштің төңірегінде магнит тілшесіне әрекет ететін магнит өрісінің пайда болғанын дәлелдейді. Егер кілтті тізбектен ажыратсақ, магнит тілшесі өзінің бұрынғы орналасқан қалпына келеді (сурет 6.4, а).

Тогы бар өткізгіштің төңірегінде магнит өрісінің ашылуы адамзат өркениетінің болашақ дамуы үшін зор маңызы бар оқиға болды. Бұл құбылысты 1820 жылы алғаш ашқан даниялық ғалым-физик Ханс Кристиан Эрстед болатын. Жоғарыда сипатталған тәжірибе физика тарихына Эрстед тәжірибесі деген атаумен енді.
2. Эрстед тәжірибесін жалғастырып, тогы жоқ тізбектегі (сурет 6.4, а)
түзу өткізгішті электрофор машинасының кондукторына жанастырып, оң немесе теріс зарядтармен зарядтайық. Алайда бұл жолы магнит тілшесі ешқандай қозғалыс жасамайды. Ендеше, қозғалмайтын электр зарядының төңірегінде магнит өрісі пайда болмайды. Жоғарыда сипатталған тәжірибелерден өте маңызды мынадай қорытынды туындайды: магнит өрісі тек бағыттала қозғалатын зарядтардың (яғни электр тогының) төңірегінде ғана пайда болады, ал қозғалмайтын зарядтың төңірегінде магнит өрісі пайда болмайды. Сонымен, магнит өрісінің көзі де электр өрісі сияқты электр заряды болып табылады. Алайда электр өрісін қозғалмайтын да, қозғалатын да зарядтар туғызады. Ал магнит өрісін тек бағыттала қозғалған электр зарядтары, яғни электр тогы ғана туғыза алады. Төменде мысал ретінде токтары бар түзу өткізгіштің және шарғының төңірегіндегі магнит өрістерін қарастырамыз. Тогы бар шарғыны физикада қысқаша солено ид деп атайды.
3. Тогы бар түзу өткізгіштің төңірегіндегі магнит өрісінің күш сызықтары қалай орналасады және қалай бағытталады? деген сұрақ туындайды. Бұл сұраққа жауап беру үшін тағы да тәжірибеге жүгінейік. Қабырғасының ұзындығы 20 см-дей болатын тік төртбұрышты қатырма қағаздың центрі арқылы оның бетіне перпендикуляр болатын сырты диэлектрикпен қапталған түзу өткізгіш сымды орналастырайық(сурет 6.5, а). Қағаздың бетіне болат ұнтағын біркелкі сеуіп, өткізгішті тұрақты ток көзіне қоссақ, оның бойымен ток көзінің оң (+) полюсінен сол( - ) полюсіне қарай бағытталған І ток күші өтеді. Осы кезде қағаз бетіндегі ұнтақтар өткізгішті айнала қоршаған концентрлі шеңберлер жасап орналасады. Егер қатырма қағаз бетіне бірнеше сынақ магниттерін жайғастырсақ, олардың тілшелері бұрынғы бағдарларын өзгер- тіп, осы шеңберлердің бойымен бағытталады. Сөйтіп, болат ұнтақтарының да, магнит тілшелерінің де орналасу қалыптарына сүйеніп, тогы бар түзу өткізгіштің төңірегіндегі магнит өрісінің күш сызықтары концентрлі шеңберлер түрінде орналасады деген қорытынды жасаймыз (сурет 6.5, а - ә).

Тогы бар түзу өткізгіштің магнит өрісінің күш сызықтарының бағыттарын екі түрлі ереже бойынша анықтау келісілген. Оның біріншісін оң қол ережесі (сурет 6.5, ә) деп, ал екіншісін бұранда ережесі деп атайды. Оң қол ережесі былайша оқылады: Егер оң қолдың бармағын түзу өткізгіштегі токтың бағытымен бағыттасақ, онда өткізгішті қапсыра ұстаған саусақтардың бағыты оның төңірегіндегі магнит өрісінің күш сызықтарының бағытын көрсетеді (сурет 6.5, ә). Бұранда ережесі былайша оқылады: Егер бұранданы түзу өткізгіштегі токтың бағытымен ілесе қозғалатындай етіп бұрасақ, онда бұранда сабының айналу бағыты өткізгіштің төңірегіндегі магнит өрісінің күш сызықтарының бағытын көрсетеді.
1.4 Тоғы бар шарғыны магнит өрісі. Электромагниттер
Біз қарастырған тоғы бар вертикаль түзу өткізгішпен жасалған тәжірибені ағаш қаңқаға оралған көптеген сым орамдарынан тұратын шарғымен де жүргізуге болады.Мұндай шарғыны (катушканы) соленоид деп атайды. Шарғы арқылы да тоқ жіберіледі.
Шарғыда электр тоғы жүргенде, оның мағында магнит өрісінің пайда болатынын аңғару қиын емес.
Соленоид ішіндегі магнит өрісінің күш сызықтары параллель және оны сырт жағынан орап жатады.
Тоғы бар шарғының магнит өрісі күш сызықтарының бағытын бұрғы ережесі арқылы табуға болады: егер бұрғы тұтқасын тоқ бағытымен айналдырса, онда оның ұшының қозғалысы шарғының магнит өрісінің күш сызықтарыың бағытын көрсетеді.
Күш сызықтарының бағытын білу арқылы соленоид полюстерін анықтауға болады.
Күш сызықтары шарғының солтүстік полюсі жағынан шығып, оңтүстік полюсі жағына кіреді.
Ішіне темір өзекше орналастырылған шарғы электромагнит деп, ал шарғыға оралған сымдар электромагниттің орамасы деп аталады.
Тогы бар шарғының (соленоидтың) төңірегіндегі магнит өрісінің күш сызықтарының қалай орналасатынын және қалай бағытталатынын көрсетейік. Ол үшін тағы да тәжірибеге жүгінеміз. Сырты диэлектрикпен қапталған металл өткізгішті шеттері тесілген органикалық шынының тесіктерінен өткізіп, серіппе пішінді шарғы жасайық (сурет 6.6, а). Шарғыны тұрақты ток көзіне қосайық та, пайда болған өрісті сынақ магниттерімен зерттейік. Егер болат ұнтақтарын тақташаның бетіне сепсек, олар негізінен үш жолақтың бойымен орналасады: екі жолақ шарғының сыртымен, бір жолақ ішкі өзегімен өтеді. Болат ұнтақтарының орналасу тәртібі тогы бар шарғының магнит өрісі оның сыртында да, ішкі бөлігінде де пайда болатынын көрсетеді.
Тогы бар шарғының магнит өрісін (сурет 6.6, ә және 6.5, б) тұрақты түзу магниттің өрістерімен (сурет 6.5, в) салыстырсақ, олардың ұқсас екенін көреміз. Ендеше, тогы бар шарғы да түзу магниттің рөлін атқарады.

II ТАРАУ. Электромагниттік өріс
2.1 Магнит өрісінің тоғы бар өткізгішке әрекеті.Электрқозғалтқыш. Электрөлшеуші аспаптар
Магнит өрісі тоғы бар өткізгішке бағыты әрекет етуші өрістің күш сызықтарының бағытына перпендикуляр болатын белгілі бір күштермен әрекет етеді.
Магнит өрісіндегі тоғы бар өткізгішке әрекет ететін күштің бағытын сол қол ережесін пайаланып анықтауға болады: егер ссол қолдың алақанын өрітің күш сызықтары кіретіндец етіп орналастырса, ал созылған төрт саусақ тоқтың жүру бағытына сәйкес бағытталса , онда 90◦ - қа бұрылған бас бармақ өткзігішке әрекет ететін күштің бағытын көрсетеді.
Магнит өрісіндегі раманың айналуы электрқозғалтқыштарда қолданылады.
Электрқозғалтқыш деп электр энергиясын механикалық энергияға айналдыруға арналған электр мәшинесін айтады.
Қозғалтқыш дегеніміз - көп орамдары бар және көлденең қимасының ауданы жеткілікті үлкен болатын рама.Оны күшті электромагниттік өріске орналастырып, ол арқылы электр тоғы жіберіледі.Рама ондағы тоқтың бағытын әр жарты айналымда өзгертіп отыратын ауыстырып - қосқышпен жалғанады.
Көптеген электрөлшегіш аспаптар магнит өрісіндегі тоғы бар рамаға әрекет ететін күштерді пайдалануға негізделген. Олар: магнитоэлектрлік және электромагниттік болып екіге бөлінеді.
Магнитоэлектрлік өлшеуіш аспапта тұрақты магниттің магнит өрісі мен тоқ өтетін өткізгіштің өзара әрекеті қолданылады.

2.2 Заттың магниттік қасиеттері
Барлық заттың азды - көпті магниттік қасиеттері бар екенін көптеген тәжірибелер көрсетті. Заттардың магниттік қасиеттері, осы заттарды құрайтын бөлшектердің магниттік қасиетттерімен анықталады.
Ампердің 1820 жылы ұсынған болжамына сәйкес заттың магниттік қасиеттері заттың әр молекуласының ішінде циркуляция жасайтын молекулалық тоқ есебінен пайда болады. Ғылымның әрі қарай дамуы Ампердің бұл ойын дәлелдеді. Қазіргі кезде барлық атомдар мен элментар бөлшектерде шынымен магниттік қасиеттері бар екені анықталды.
Біз әр атомдағы ядроның айналасында электрондар, яғни теріс зарядталған бөлшектер жүретінін білеміз.
Ядроның құрамына кіретін протон мен нейтронның магниттік қасиеттері электронны магниттік қасиеттерінен 1000 есе дерлік әлсіз екенін тәжірибе нәтижелері көрсетті.Сондықтан атомдардың магниттік қасиеттері, негізінен, олардың құрамына кіретін электрондармен анықталады.Сол электрондар атом ядросы төңірегіндегі қозғалысы салдарынан Ампер айтқан молекулалық циркуляция жасайтын тоқтарға сәйкес келетін, байқалатын магнит өрістерін тудырады.
Заттарды құрайтын жеке электрондардың магнит өрістері және жеке атомдар мен молекулалардың магнит өрістері бірін - бірі теңгереді. Бірақ магниттік аса күшті бірқатар заттар бар, мысалы, темір, кобальт, никель, болатжәне басқалары.Магнит өрісі әрекетінен магниттелетін заттар магнетиктер деп аталады.Кейбір заттар өзі сыртқы өріс арқылы магниттелген кезде оны күшейтеді. Ал басқалары әлсіретеді.
Сыртқы магнит өрісінәжептәуір күшейтетін заттар ферромагнетиктер деп аталады.
Ферромагнетиктерге темір, болат, шойын, никель, кобальт, сирек кезесетін металл гадолиний, сонымен қатар ферромагниттік металдардың кейбір қорытпалары жатады.
Ферромагнетиктер магниттелген күйін оларды магнит өрісінен шығарғаннан кейін де сақтайды.
Феррромагниттік емес заттар парамагнетиктер және диамагнетиктер болып екіге бөлінеді.
Парамагнетиктер деп бағыты сыртқы өріспен сәйкес келетін әлсіз магнит өрісін тудыратын заттарды айтады.Оларға платина және сұйық оттек жатады.
Диамагнетиктер деп сыртқы магнит өрісін әлсірететін өріс тудыратын заттарды айтады. Диамагниттік қасиеттерге: күміс, қорғасын, кварц және висмут сияқты заттарға ие.
2.3 Ақпаратты магниттік жазу
Ақпаратты магниттік жазу (Магнитная запись информации) -- ақпарат тасымалдаушы материалдың (магниттік таспаның, дискінің және т.б.) магниттік қабаттарының кейбір учаскелерінің қалдықтық магниттілігін жазылатын ақпарат сигналына сәйкес өзгерту арқылы орындалатын процесс. Жаңғырту процесі бұған көрісінше жүргізіледі, яғни қалдықтық магнит өрісі бастиек катушкасында индукциялық электрлік қозғаушы күшін туғызады. Магниттік ақпаратты жазу және оны қалпына келтіру магнитофон, бейнемагнитофон және диктофон арқылы жүзеге асырылады. Дыбыс жиілігіндегі (30 Гц -- 16 кГц) ақпараттар жазатын (қалпына келтіретін) магнитофондар үшін үнтаспаның жылдамдығы 9,4 смс болса, жиілігі 10 -- 15 МГц болатын сигналдар жазатын (қалпына келтіретін) бейнемагнитофондар үшін бейнетаспа 50 мс жылдамдықпен қозғалуы тиіс. Бейнетаспа шығынын азайту үшін видеомагнитофондарда бастиек таспа қозғалысына қарсы бағытта 3000 айнмин жылдамдықпен айналатын болады. Жазылатын сигнал тербелісімен модуляцияланған косымша магниттеу тербелісі (40 -- 200 кГц) жазушы бастиектің орамына беріледі. Басқа жазулар түріне қарағанда магниттік жазбалар аппаратуралардың ыңғайлылығымен, жазбаның ұзақ сакталатынымен және бірнеше рет пайдалануға (өшіріп жазуға) болатынымен ерекшеленеді.

2.4 Электромагниттік индукция
Х.Эрстед тәжiрибесi электр тогы өзiнiң маңындағы кеңiстiкте магнит өрiсiн туғызатындығын дәлелдейдi. Бұл дерек, өз кезегiнде электр және магнит өрiстерiнiң арасында қандай да бiр байланыс бар екенiне нұсқағандай. Осымен байланысты мынадай заңды сауал туындайды: керiсiнше, магнит өрiсi электр тогын туғыза ала ма?. Бұл сауалдың жауабын 1831 жылы ағылшын ғалымы М.Фарадей бердi. Фарадей тәжiрибесi өткiзгiштiң тұйық контурын тесiп өтетiн магнит ағыны өзгерген кезде ол өткiзгiште электр тогы пайда болатынын көрсеттi. Физика мен техниканың одан арғы дамуында үлкен роль атқарған бұл құбылыс электромагниттiк индукция құбылысы деп, ал сәйкес контурда пайда болған ток индукциялық ток деп аталды. Электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде тұйық контурда индукциялық токтың тууы бұл тiзбекте осы токты туғызатын индукция электр қозғаушы күшiнiң (ЭҚК) пайда болатындығының дәлелi.
Электромагниттік индукция дегеніміз тұйық жүйедегі магниттік толқынның өзгеруі нәтижесінен, сол тұйық жүйеде электр тоғынын пайда болуы.
Электромагниттiк индукция заңы осы индукция ЭҚК-iнiңмәнiнiң неге байланыстыболатындығынанықтайды. Бұл заңғасәйкес тұйық контурда пайда болатын индукция ЭҚК-i εi, сол тұйық контурмен қоршаған беттi тесiп өтетiн магнит ағынының өзгеру жылдамдығының терiс таңбамен алынған мәнiне тең, яғни
Бұл өрнектен контурды тесiп өтетiн магнит ағыны неғұрылым тез өзгерсе (артса немесе кемiсе) соғұрылым индукция ЭҚК-нiң модулi де үлкен болатындығы көрiнiп тұр. Ал электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде контурда пайдаболатын индукциялық токтың бағыты жөнiнде не айтуға болады ?
Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Осы ғалымның құрметiне Ленцер ежесi деп аталған бұл тұжырым мынадай: Кезкелген ток тәрiздi тұйық контурда пайда болатын индукциялық ток та өзiнiң маңында магнит өрiсiнтуғызады. Индукциялық ток, әрқашан да өзi тудырып тұрған магнит өрiсi, сол токты тудырып тұрған магнит ағынының кез келген өзгерiсiне кедергi жасайтындай болып бағытталады. Электромагниттiк индукция заңының өрнегiндегi минус таңбасы осы Ленц ережесiмен байланысты.
Ленц ережесi электромагниттiк құбылыстардағы энергияның сақталу заңының салдарыболып табылады. Мұны тұйық және тұйық емес (үзiгi бар) сақиналар мен жасаған тәжiрибе айқын көрсетедi.
Индукциялық токтың энергиясы өзкезегiнде өткiзгiштердi қыздыруға жұмсалуы, қозғалатынәртүрлiмеханизмдердiңмеха никалықэнергиясынаайналуыжәнеэнерги яныңбасқатүрлерiнеауысуымүмкiн. Катушка арқылы өтiп жатқан токтың шамасы өзгерсе, онда о лкатушканың маңындағы магнит өрiсiнiң ағыны да өзгередi. Ал, өз кезегiнде бұл өзгерген магнит ағыны электромагниттiк индукция құбылысына сәйкес катушкада қайтадан индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Осылай, тiзбектегi токтың өзгеруiнен осы тiзбектiң өзiнде қайтадан индукциялық ЭҚК-нiң пайда болуы өздiк индукция құбылысы деп аталады.
Өткiзгiш арқылы өтiп жатқан ток туғызып отырған магнит өрiсiнiң ағыны Ф сол өрiстiң магнит индукциясына пропорционал, ал магнит индукциясы өз кезегiнде тiзбектегi ток күшiнен тәуелдi, олай болса, өздiк индукция магнит ағыны сол өткiзгiштiң өзiндегi ток күшiне тура пропорционал, яғни Ф ~ I. Контурдың пiшiнiнен және ортаның магниттiк қасиеттерiнен тәуелдi болатын пропорционалдық коэффициентi L деп белгiлеп, индуктивтiлiк немесе өздiк индукция коэффициентi деп атайды. Онда
Ф = L·I
Мұндағы L - дiң бiрлiгi ретiнде 1А ток өткенде 1 Вб магнит ағынын туғызатын контурдың индуктивтiлiгi алынады. Оны 1 Генри (Гн) деп атайды. Яғни, 1 Гн = 1 ВбА. Ленц ережесi бойынша индукциялық ЭҚК-i тiзбектегi токтың арту сәтiнде оның өсуiне, ал төмендеу сәтiнде оның кемуiне кедергi жасайды. Осы тұрғыдан алғанда өздiк индукция құбылысы механикадағы заттардың инерттiлiк қасиетiмен, ал индуктивтiлiк сәйкес инерттi масса мен баламалы.
Фарадейдiң электромагниттiк индукция заңы өз дiк индукция құбылысы үшiн де орынды. Яғни, өздiк индукция ЭҚК-i өздiк индукция магнит ағынының өзгерiсi түрiнде мына өрнекпен анықталады
Егер өткiзгiштiң индуктивтiлiгi уақытқа байланысты өзгермейтiн болса, онда өрнекті ескере отырып εis-тi мына түрде анықтауға болады.
Өздiк индукция құбылысын индуктивтiлiгi үлкен катушкадан, резистордан және қыздыру лампаларынан тұратын тiзбекпен жасалғант әжiрибе айқын көрсетедi
Магниттiк өрiстiң энергиясы. Магнит өрiсi энергиясының тығыздығы
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 mυ22-ге тең кинетикалық энергияға ие болатыны белгiлi. Осы ұқсастықты пайдалана отырып бiздiң жағдайымыздағы энергияның өрнегiнмына 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 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 бiрлiгiндегiэнергияның мәнiүшiн мынадай өрнектi аламыз:
Дербес жағдайда аса ұзын катушканың магнит өрiсi үшiн алынған осы өрнек өзін қандай токтардың туғызып тұрғанынан байланыссыз кез-келген магнит өрiсiүшiн 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.
2.5 Генераторлар. Трансформаторлар. Электр энергиясының алыс қашықтықтарға жеткізілуі
Энергияның басқа түрлерімен салыстырғанда, электр энергиясының артықшылығы сөзсіз. Оны сым арқылы өте алыс жерлерге аз шығынмен жеткізу, тұтынушыларға таратып беру ыңғайлы. Ең бастысы, өте қарапайым құрылғылардың көмегімен бұл энергия: механикалық, ішкі, жарық энергияларына т.с.с. энергияның кез келген басқа түрлеріне оңай айналдырылады.
Тұрақты токқа қарағанда айнымалы токтың артықшылығы кернеу мен ток күшін, энергия шығыны болмайтындай дерлік өте кең ауқымда түрлендіруге болады.
Электр тогы генераторларда - энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына түрлендіретін құрылғыларда өндіріледі. Генераторларға жататындар: гальвани элементтері, электростатикалық машиналар, термобатареялар және күн батареялары т.с.с.
Егер энергияны шығынсыз дерлік түрлендіру мүмкін болмаса, онда электр тогы еш уақытта да дәл осындай кең қолданыс таппаған болар еді. Электр станцияларындағы қуатты генераторлардың ЭҚК-і, әдетте едәуір үлкен. Ал бірақ іс жүзінде көбінесе онша үлкен емес кернеулер керек.
Айнымалы токты, кернеуді бірнеше есе арттырып немесе кемітіп, ал қуатты іс жүзінде шығындатпай түрлендіру трансформатордың көмегімен іске асырылады.
Электр энергиясын үлкенді-кішілі электр станцияларында негізінде электромеханикалық индукциялық генератор арқылы өндіріледі. Электр станциясының негізгі екі түрі бар: жылу және гидроэлектпр станциялары. Бұл электр станцияларының бір-бірінен айырмашылығы генератордың роторын айналдыратын қозғалтқыштардың әр түрлілігінде.
Жылу электр станцияларында энергия көзі ретінде мынадай отындар пайдаланылады: көмір, газ, мұнай, мазут, жанғыш сланец. Электр генераторларының роторын бу және газ турбиналары не іштен жану қозғалтқышы айналдырады. Ең үнемділері жылулық бу турбиналы ірі электр станциялары.
Электр энергиясының тұтынылатын орны көп. Ал оның өндірілетін орындары көп емес, отын және гидроресурс көзіне жақын орындар. Электр энергиясын жинап сақтау қолдан келмейді. Оны шығарып алысымен бірден тұтынып, іске жарату керек. Сондықтан электр энергиясын алысқа жеткізу қажеттігі туады.
Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған құралдарды қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды 220 В-тық ток көзiне қосқан кезде оның iшiндегi қыздыру шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал электронды-сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн трансформаторлар деп аталатын құралдар пайдаланылады.
Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді.
Орталық станцияларда өндірілетін электр энергиясын алыс қашықтықтарға жеткізу кезінде жеткізу желілерінде жылудың бөлінуі салдарынан энергия шығындалады. Берілген тұрақты қуат кезінде осы шығынды, кернеуді жоғарылату және токты төмендету арқылы кемітуге болады. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысына негізделген.
Трансформаторды алғаш рет 1878 жылы орыс ғалымы П.Н.Яблочков ойлап тапқан, кейін оны 1882 жылы И.Ф. Усагин жетілдірді.
Трансформатор тұйық болат өзектен тұрады, оған сым орамнан тұратын екі катушка кигізіледі. Орамалардың біреуі (бірінші реттік орама) айнымалы кернеу көзіне тіркеледі. Екінші реттік орама (жүктеме) электр энергиясын тұтынатын аспаптар мен құрылғыларға қосылады. Трансформатордың орамаларындағы кернеулерінің қатынасы . Мұндағы к- коэффициенті трансформация коэффициенті деп аталады. Егер к1 болса, трансформатор төмендеткіш, ал к1 болғанда трансформатор жоғарылатқыш болады.
2.6 Электрмагниттер және оларды қолдану
1820 жылы Эрстед ашқан жаңалықтан кейін көптеген ғалымдар электрмагниттік құбылысты жан-жақты зерттей бастады. 1825 жылы ағылшын инженері У. Стёрджен соленоидтың ішіне темір өзегін енгізсе (сурет 6.7, а), оның магнит өрісінің өзегі жоқ соленоидқа қарағанда күшейетінін көрсетті. Расында да, төменде көрсетілген екі соленоидтан да бірдей ток күші өтеді (сурет 6.7, ә). Алайда темір өзегі бар төменгі соленоидтың магнит өрісі темір өзегі жоқ жоғарғы соленоидтың магнит өрісінен екі еседей үлкен. Сондықтан да ол жоғарғы соленоидқа қарағанда өзіне екі еседен артық шегелерді тартады.
Стёрдженнің ашқан жаңалығы ең ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.