Магниттік индукция

Сабақтың тақырыбы: Магнит және электромагнит.
Топтар
Тр 9-202

Сабақ өтетін күн
19.04.2021

САБАҚ БАРЫСЫ
І Ұйымдастыру бөлімі:
А) <<Топтық>> ашылған чатқа кіру;
Б) Чатқа оқытушы өзінің пәнін кесте бойынша жариялау;
В) Оқушылардың чатқа қосылғанын тексеру, қадағалау;
Г) Өтетін сабақтың тақырыбын чатқа жазу;
ІІ Үй тапсырмасын тексеру
А) Өткен тақырып бойынша үй тапсырмасын сұрау;
Б) Орындалған үй тапсырмаларын чат арқылы электронды қабылдау
В) Студенттерге үй тапсырмасынан сұрақтар қою;
Электр өрісі дегеніміз не?
Электр өрісінің қандай түзуі күштік деп аталады?
Қандай электр өрісі тежелген, жылдамдатылған деп аталады?
Г) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
ІІІ Жаңа оқу материалын баяндау (Электронды түрде: мәтін, сурет, видео)
Тұрақты магниттер табиғи түрде табылғандықтан әлсіз магнит өрісі бар, бірақ электромагниттердің магнитін оған оралған катушкалар арқылы өтетін токтың мөлшерін өзгерту немесе катушканың бұрылыстарын өзгерту арқылы өзгертуге болады.
Тұрақты магниттің бағыты өзгермейтін бір бағытты магнит өрісі бар, бірақ электромагниттің магнит өрісінің бағытын ток бағытын өзгерту арқылы өзгертуге болады.
Электромагнит - бұл электр тогының қатысуымен магнит өрісін шығара алатын уақытша магнит түрі. Бұл уақытша, өйткені электр тогын өшірген кезде магнит өрісі жоғалады. Сондай-ақ, бұл магниттерде әдетте катушкаларға оралған сым бар. Мұнда сым арқылы өтетін ток магнит өрісін жасайды.
Бұл магнит өрісі жара катушкаларының ортасындағы тесікке шоғырланған. Көбінесе, катушкалар магниттік ядроға оралады. Сондай-ақ, бұл магниттік ядро ​​ферромагниттік материал болып табылады. Сондықтан ол күшті магнит өрісін шығара алады.
Штрих магниті - өзінің тұрақты магнит өрісін жасай алатын тұрақты магнит, ал электромагнит - бұл электр тогы болған кезде магнит өрісін шығара алатын уақытша магнит түрі. Сондықтан, бар магнит пен электромагниттің басты айырмашылығы - штрих магнитінің тұрақты магнит өрісі, ал электромагниттерде уақытша магнит өрісі болады. Сонымен қатар, біз бар магниттің өрісін өзіміз қалағандай тез өзгерте алмаймыз, бірақ электромагниттер көмегімен сым арқылы өтетін электр тогын басқару арқылы мүмкін болады. Сонымен, бұл магнит пен электромагниттің айырмашылығы. Сонымен қатар, біз бар магнитті қолдана аламыз, бірақ магнит өрісін құру үшін электромагниттер әрқашан қуат көзіне мұқтаж.
Штрих магниттері де, электромагниттер де заттарды тарта алатын немесе кері қайтара алатын магниттердің кең таралған түрі. Штрих магниті мен электромагниттің негізгі айырмашылығы - штангалық магниттің тұрақты магнит өрісі бар, ал электромагниттің уақытша магнит өрісі бар.
Магниттік индукция. Магниттік өрісінің қарқыны магниттік индукциясымен В сипатталады. Тұрақты магнит немесе
электрмагнитпен жасалған магниттік өрісі неғұрлым күштірек болса, соғұрлым индукциясы үлкен. Электрмагнитті күштің F өткізгішке келтіретін әсерінің бағыты сол қол ережесімен анықталады (3.3.-сурет) .

3.3.-сурет. Электромагниттік күшінің токты өткізгішке әсер ету бағытын сол қол ережесіне сай анықтау.

Егер сол қолды магниттік сызықтары алақан арқылы өтетіндей етіп, ал созылған төрт саусақ өткізгіштегі токтың бағытын көрсететіндей етіп орналастырсақ, онда қайырылған бас бармақ электрмагниттік күш әсерінің бағытын көрсетеді.
Осы күш бойынша магниттік өрістің қарқындылығы, яғни оның магниттік индукциясы туралы айтуға болады. Егер біркелкі магниттік өрісінде магнитті сызықтарына перпендикуляр орналасқан ұзындығы 1 м ток 1 А болатын өткізгішке 1 н болатын күш әсер ететін болса, онда аталмыш өрістің магниттік индукциясы 1 Тл (тесла) тең болады.
Магниттік индукция - векторлық шама: өрістің әр бір нүктесінде магниттік индукциясының векторы жанама бойымен магниттік күш сызықтарына қарай бағытталған.
Магниттік ағын. Магниттік В индукцимен S ауданның көбейтіндісімен өлшенетін, магниттік индукцияның векторына перпендикуляр болатын шама магниттік ағын Ф деп аталады: Ф = BS

Магниттік индукцияны тесламен өрнектейді. Ал ауданды - шаршы метрмен, сондықтан магниттік ағынның өлшем бірілігі - вебер: 1 Вб = 1Тл х 1 м[2].
Магниттік қозғаушы күш. Токтың магниттік өрісін қоздыру қабілеттілігі тұйық магниттік күш сызығының бойымен әрекеттенетін магниттік қозғаушы күшімен (МҚК) сипатталады. Магниттік қозғаушы күші магнитті өрісін туындататын токтың күшіне тең, және ол ампермен өрнектеледі.
Ток І өткізгіші үшін МҚК І тең болады. Жалпы жағдайда, магниттік күш сызығының тұйық контуры бірнеше токтарды қамтитын болса, онда жиынтық МҚК токтар қосындысына тең болады.
Орамдар саны w тең және ток І шарғысы үшін (3.4-сурет) МҚК тең:

Магниттік өрістің кернеуі. Магниттік күш сызығы ұзындығының бірлігіне келетін магниттік қозғаушы күші магниттік өрістің кернеуі Н деп аталады және ампер/метрмен (А/м) өрнектеледі.
Егер магниттік сызығының ұзындығы бойына l физикалық жағдайлары бірдей болса, онда:

мысалы, магнитті өрісінің сызығының тогы І тік сызықты өткізгіштің айналасы радиусы х айнымалы концентрлі шеңберлері болады, әрқайсысының ұзындығы:
Бұл ретте кернеу:

Өткізгіштен алыстаған сайын өрістің кернеуі төмендейді.

3.4.-сурет. Тороидалды шарғы.

Магниттік өтімділік. Магниттік индукция тік сызықты өткізгіштің немесе индуктивтік шарғының бойымен өтетін токтың күшіне ғана байланысты емес, сонымен қатар, магниттік өріс түзілетін ортаның қасиеттеріне де байланысты. Ортаның магниттік қасиеттерін сипаттайтын шамасы болып абсолютті магниттік өтімділік u табылады. Ол магниттік индукцияның В магниттік өрістің Н кернеуіне қатынасымен анықталады және генри/метр (Гн/м) өлшенеді:

Вакуумның абсолют магниттік өтімділігі:
Ауа және басқа ферромагниттік емес материалдары үшін ол вакуумның магниттік өтімділігінен аздап өзгеше және техникалық есептеулерінде тең деп қабылданады. Вакуум және бұрын аталған материалдары үшін абсолют магнитті өтімділік іс жүзінде бірдей, онда uа - магниттік тұрақты u деп аталады.
Ферромагниттік материалдардың абсолютті магнитті өтімділігі u тұрақты емес, және де ол вакуумның магнитті өтімділігінен бірнеше есе көп.
Ферромагниттік материалдың абсолютті магниттік өтімділігі u магниттік тұрақтыдан u қанша есе көп екенін көрсететін саны салыстырмалы магниттік өтіміділігі u немесе (қысқартылып) магнитті өтімділік деп аталады:

3.1.-мысал. Болат белгілі бір жағдайларында 0,0008792 Гн/м тең абсолютті магниттік өтімділігіне u тең. Осы болаттың салыстырмалы магниттік өтімділігін u анықтаңыз.
Шешімі: Салыстырмалы магниттік өтімділік:

Техникалық таза темір (1), электртехникалық болат (2) және пермаллой (3) магниттеу қисықтарының үйірі 3.5-суретінде келтірілген. Аталмыш материалдары трансформаторларда, электртехникалық машиналарда және аппараттарда кеңінен қолданылады.
Магниттеу қисықтарынан көрініп тұрғандай, (3.5.-сурет) материалдардың магниттелуге қабілеті (олардың магниттік өтімділігі) әлсіз өрістерінде зор, ал индукция өскен сайын біртіндеп азаяды.
Магниттік материалдардың магниттік өтімділігі - олардың магниттеу дәрежесіне байланысты өзгеріп тұратын шама.

3.5.-сурет. Магниттелу қисықтарының тобы:1 - техникалық таза темір, 2 - электртехникалық болат, 3 - пермаллой
Магниттік өрістің кернеулігі бір болғанда (3.5.-суретін қараңыз) магниттік индукция электротехникалық болаттағыдан таза темірде көп. Бұл жағдай таза темірдің магниттік өтімділігі электротехникалық болаттың магниттік өтімділігінен көп екендігімен түсіндіріледі.

3.2.-Мысал. Шарғыныңмагниттік өрісінің кернеулілігі Н= 750 А/м, өзекшенің абсолютті өтімділігі u= 0, 0008792 Гн/м. Өзекшенің магниттік индукциясын анықта.
Шешімі: Өзекшенің магниттік индукциясы: В=uaH=0.0008792 x 750 = 0.65 Тл.

IV. Бағалау
А) Студенттерге жаңа тақырып бойынша сұрақтар қою;
Б) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
Сұрақтар мен тапсырмалар
Бар магнит дегеніміз не?
Электромагнит дегеніміз не?
Магниттік өрістің кернеулілігі қандай шамаларға тәуелді?
Магниттік индукцияның өлшем бірліктері қандай?
Магниттік өтімділік μ дегеніміз не?
Магниттік индукция қандай параметрлерге тәуелді?
Магниттік ағынның өлшем бірліктері қандай?
В) Студенттердің тапсырма жауаптары бойынша баға қою.
V. Үй тапсырмасын беру
Үй тапсырмасы
Жаңа сабақты оқып, пысықтау.
Сұрақтар мен тапсырмаларға жазбаша және электронды түрде жауап беру.