Şimdi endüktif akımın oluşumunun ikinci durumunu ele alalım.

Bir iletken hareket ettiğinde, serbest yükleri de onunla birlikte hareket eder. Bu nedenle, yandan gelen ücretlerde manyetik alan Lorentz kuvveti hareket ediyor. İletken içindeki yüklerin hareketine neden olan odur. Bu nedenle indüksiyon emk manyetik kökenlidir.

Dünyadaki birçok enerji santralinde, hareketli iletkenlerdeki elektronların hareketine neden olan Lorentz kuvvetidir.

Düzgün bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende meydana gelen indüksiyonun EMF'sini hesaplayalım (Şekil 2.10). Konturun tarafı MN olsun ben NC ve MD kenarları boyunca sabit hızda kayar, her zaman CD kenarına paralel kalır. Manyetik indüksiyon vektörü tek tip alan iletkene diktir ve hızının yönü ile α açısı yapar.

Manyetik alanın hareket eden yüklü bir parçacık üzerine etki ettiği kuvvet, mutlak değerde şuna eşittir:

F l = | q |υ B sin α. (2.5)

Bu kuvvet iletken MN boyunca yönlendirilir. Lorentz kuvvetinin işi 1 yolda I pozitif ve:

A = F l l = | q | υ Bl sin α.

1 Değil tam iş Lorentz kuvvetleri. Lorentz kuvvetine ek olarak (bkz. formül (2.5)), hıza ve iletkene yönelik Lorentz kuvvetinin bir bileşeni vardır. Bu bileşen iletkenin hareketini yavaşlatır ve negatif iş yapar. Sonuç olarak, Lorentz kuvvetinin toplam işi sıfıra eşit olur.

MN iletkenindeki elektromotor endüksiyon kuvveti, tanım olarak, q yükünü hareket ettirmek için yapılan işin bu yüke oranıdır:

Bu formül, düzgün bir manyetik alanda bir hızla hareket eden l uzunluğundaki herhangi bir iletken için geçerlidir.

Devrenin diğer iletkenlerinde, bu iletkenler sabit olduğundan EMF sıfırdır. Bu nedenle, tüm MNCD devresindeki EMF eşittir ve hareket hızı sabitse değişmeden kalır. Bu durumda, elektrik akımı artacaktır, çünkü iletken MN sağa kaydırıldığında devrenin toplam direnci azalır.

İndüksiyon emf, yasa kullanılarak da hesaplanabilir. elektromanyetik indüksiyon(bkz. formül (2.4)). Gerçekten de, MNCD devresinden geçen manyetik akı şuna eşittir:

Ф \u003d BS cos (90 ° - α) \u003d BS günah α,

burada açı (90° - α), vektör ile kontur yüzeyinin normali arasındaki açıdır (Şekil 2.11, yandan görünüm) ve S, MNCD konturu tarafından sınırlanan alandır. İlk anda (t \u003d 0) iletken MN'nin iletken CD'den NC mesafesinde olduğunu varsayarsak (bkz. Şekil 2.10), iletken hareket ettiğinde, S alanı zamanla aşağıdaki gibi değişir:

S \u003d l (NC - υ t).

Δt süresi boyunca, kontur alanı ΔS = -lυ Δt kadar değişir. "-" işareti azalmakta olduğunu gösterir. Bu süre boyunca manyetik akıdaki değişiklik şuna eşittir:

Tüm MNCD devresi, vektöre göre yönünü koruyarak düzgün bir manyetik alanda hareket ederse, devre tarafından sınırlanan yüzeyden geçen akı Ф değişmediğinden devredeki endüksiyon EMF'si sıfır olacaktır. Bu şekilde açıklanabilir. Devre MN ve CD iletkenlerinde hareket ettiğinde, elektronlar üzerinde N'den M'ye ve C'den D'ye doğru hareket eden kuvvetler ortaya çıkar (bkz. formül (2.5)). saat yönünün tersi sıfıra eşittir.

İndüksiyon emk, çerçeve bir manyetik alanda döndürüldüğünde, yani os açısı zamanla değiştiğinde de meydana gelir (bkz. § 31).

Sabit bir manyetik alanda hareket eden iletkenlerdeki endüksiyon emk, Lorentz kuvvetinin iletkenin yükleri üzerindeki etkisinden dolayı ortaya çıkar.

Paragraf için sorular

1. Lorentz kuvveti nedir ve nasıl yönlendirilir?

2. Zamanla değişen bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende meydana gelen indüksiyonun EMF'sini ne belirler?

Hareketli iletkenlerde endüksiyonun EMF'si

Bir manyetik alan (5l16) tanımını kullanarak ve bir iletken üzerine etkiyen manyetik kuvveti, içinde hareket eden yüklerin maruz kaldığı kuvvetlere indirgeyerek, Lorentz kuvveti (16l17) için bir ifade elde ettik. 15. derste verdiğimiz tanıma göre, bu kuvvet dışsaldır (çünkü Coulomb dışıdır) ve sadece yükler iletken içinde hareket ettiğinde (yani içinde bir akım olduğunda) değil, aynı zamanda iletken olduğunda da ortaya çıkmalıdır. kendisi bir manyetik alanda hareket eder (çünkü içindeki yükler de hareket eder). Sonuç olarak, böyle bir şefin farklı bölümlerinde, genel olarak konuşursak, üçüncü taraf elektromotor kuvvetler neden olabilir elektrik. Bu kuvvetlere endüktif denir; Bunları hesaplamak için aşağıdaki basit şemayı göz önünde bulundurun.

Silindirik bir iletkenin düz bir parçası olsun ben düzgün bir manyetik alanda hareket B ve onun hızına izin ver v dik B ve iletken ekseni (Şekil 1). Üzerinde pozitif masraflar q Açıkçası, Lorentz kuvveti içeride hareket edecek, bunun büyüklüğü

F l= qvB, (1)

ve yön şekilde gösterilmiştir. Üzerinde negatif masraflar kuvvet F l ters yönde hareket edecektir. Sitede yaşanan ben tanım gereği EMF

e12 = A 12 = F l l = vBl (2)

ve Şekil 2'de gösterilen boyunca her iki burcun da yüklenmesine yöneliktir. bir F ben.

segment olduğunu hayal edersek ben iletken, konturu Şekil l'de gösterilen kapalı bir yarı doğrusal devrenin parçasıdır. 1 noktalı çizgi ile elde edilen sonuç aşağıdaki şekilde verilebilir. Çünkü ,

vBl = = = = , (3)

D nerede S = ben D x kontur alanındaki bir artıştır ve DФ = D( BS) – akış vektörü B D zamanında onun aracılığıyla t. Г'nin kalan bölümleri hareketsiz olduğundan, içlerinde dış kuvvetler görünmez ve bu nedenle, tüm devre boyunca hareket eden toplam EMF e de (2) ifadesiyle belirlenir. Şek. 1 yönü ile olduğunu gösterir B sol vida sistem. Böylece, biri şunu yazabilir

dahası, eksi işareti, konturu atlamanın pozitif yönünü ve ona pozitif normali aşağıdakiler aracılığıyla bağlayan önceki derste tarafımızdan oluşturulan kurala karşılık gelir. Sağ vida.

(4) bağıntısının en genel durumda konturun keyfi hareketi (deformasyon dahil) durumunda geçerli olduğu gösterilebilir. sabit manyetik alan. Hareketli iletkenlerde akımların indüksiyon yasasını ifade eder: devrede ortaya çıkan indüksiyon emk, devre boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir ve buna eşittir (yani, bir değişiklikle) doğru değil- (bu (4)'teki artı işareti anlamına gelir), ancak sol vida sistemi.

Pirinç. 2.

Açıklama 1. Tümevarım yasasında (4) Konuşuyoruz vektör akışı hakkında B kapalı bir konturdan Γ, elbette, bu kontura dayalı bir yüzeyden akışını kastetsek de (sonuçta, herhangi bir vektörün akışının belirlendiği yüzeydir). Bu yüzeyin seçimindeki keyfiliğin Ф değerini etkilemeyeceğini görmek kolaydır. S 1 ve S 2 , kapalı bir yüzey elde ederiz S S , vektör akışı B (9l17) denklemine göre sıfıra eşittir. Bu, içinden aktığı anlamına gelir S 1 ve S 2 eşit ve zıttır ve (9l17)'nin anlamına göre normaller S 1 ve S 2 aynı anda dışa doğru yönlendirilmelidir, yani bunlardan biri G baypas yönüne sahip bir sağ vida sistemi ve diğeri - bir sol vida sistemi oluşturur. İkincisinin yönünü tersine değiştirerek (ve bununla birlikte karşılık gelen Ф'nin işareti), (4)'e giren akışın yüzey seçiminden bağımsızlığını elde ederiz. S.

Açıklama 2. Formül (2) türetilirken, bir manyetik alanda hareket eden bir iletken segmentinin kapalı bir devre oluşturmadığı, yani genelleştirilmesi sonucu elde edilen yasa (4)'ün ifade etmesine rağmen, içinde akım akmadığı varsayılmıştır. özellikle kapalı bir iletken devre için. İncelenen iletkendeki akımın görünümünün hangi etkilere yol açacağını görelim (Şekil 2). Hızın ortaya çıkışı sen İletken ekseni boyunca yönlendirilen taşıyıcıların düzenli hareketi, mutlak hızın bir açısı kadar bir dönmeye neden olacaktır. v karın kasları iletkenin hareket yönüne göre yükler (örn. v ). Bu durumda Lorentz kuvveti F ben her zaman dik kalmak v karın kasları, ayrıca iletken eksenine göre bir a açısı boyunca dönecektir. Ancak, EMF e 12'yi oluşturan boyuna bileşeninin değeri,

F || = F lçünkü bir = qv abs Bçünkü bir = qBv

formül (1) ile belirlenecek, böylece (2) - (4) ifadeleri geçerli kalacaktır. Enine bileşen, eşit büyüklükte

F ^ = F l günah bir = qv abs B günah bir = qBu,

açıkça yönlendirilmiş bir gücü temsil eder karşı iletken hareketi. Bu kuvvetin üstesinden gelmek için (belirli bir iletkenin hacmi içindeki tüm hareketli yükler üzerinden toplanır), onu bir manyetik alanda hareket ettirmek için gereken dış iş harcanır.

Bağıntıyı türetirken önceki derste verilen akıl yürütme sırasını tersine çevirerek (15l17), bu toplam kuvvet için elde ederiz. F ^ S iyi bilinen bir ifadedir (5l16). Mekanik Güç

P¢ kürk = – F^S v = – IBlv.

Boyuna bileşen tarafından belirlenen dış kuvvetlerin gücü F || , bölüm 1-2'ye göre iletkenler (2)

P sayfası= e12 ben = vBlI

ve eşit olduğu ortaya çıkıyor P¢ kürk. Böylece,

P¢ kürk + P sayfası = 0,

yani (daha önce belirtildiği gibi) manyetik alan kuvvetlerinin toplam işi sıfırdır. İletkeni hareket ettirmek için dış güç dengeleme F^ S , açıkça güç geliştirmeli

P kürk = – P¢ kürk = P sayfası ,

içinde hareket eden dış indüksiyon kuvvetlerinin çalışmasına (birim zaman başına) “aktaracak”.

Benzer olaylar, uçlarına potansiyel bir farkın uygulandığı bir manyetik alanda bir iletken hareket ettiğinde de meydana gelir. İletken sabitse, bölüm 1 - 2'deki (Şekil 3) akım yalnızca aşağıdakilerden dolayı akar: elektrik kuvvetleri. “Bırakılırsa”, manyetik kuvvetin etkisi altında bir hız görünecektir. v ve taşıyıcıların mutlak hızı v karın kasları iletkenin ekseninden sapar. Bir anda güç dönecek F ben Lorentz ve eksenel bileşeni görünecek F || yönlendirilmiş karşı akım. Eylemi telafi etmek için üçüncü taraf bir EMF e 21'in ortaya çıkmasını gerektirecektir (yani, sabit bir akımı korumak), kaynağın ek güç e 21 geliştirmesi gerekir. ben. Yukarıdaki akıl yürütmeyi tekrarlayarak, mükemmel bir iletken (birim zaman başına) şeklinde “serbest bırakılan” gücün bu olduğunu göstermek kolaydır. mekanik iş. Dolayısıyla bu durumda da Lorentz kuvvetinin toplam işi elbette sıfıra eşit olur (çünkü F ben ^ v karın kasları). Bunun olumsuz kısmı, neden oldu F || , akım kaynağının çalışması ile telafi edilirken, pozitif olan iletkenin faydalı çalışmasını temsil eder.

Pirinç. 3.

""Elektromanyetik indüksiyon olgusu" fiziği" - Plaka pratik olarak duracaktır. Akı bağlantısı. Manyetik alanın enerjisi. Homojen bir manyetik alanın enerjisi. Kendinden endüksiyon olgusu, elektrik mühendisliğinde önemli bir rol oynar. Kendi kendine indüksiyon emf, devredeki akımı koruyacaktır. Dolaşım için ifadeler her zaman geçerlidir. ısıtma iletkenleri Akım değişim oranının büyük değeri nedeniyle dalgalanma.

"Elektromanyetik indüksiyon" - Michael Faraday. Malzeme. Akımın büyüklüğü. indüksiyon akımı. Seviye. Hikaye. Elektromanyetik indüksiyon ve cihaz. Jeneratör alternatif akım. Sincwine. Tarih referansı. Seviye. Faraday'ın deneyleri. Görevleri içeren test sayfası. fenomen. Tek kutuplu indüksiyon. Puan. Manyetik iğne. Orkestra şefi. Video klip.

"Elektromanyetik indüksiyon çalışması" - Michael Faraday'ın portresi. Endüksiyon akımının gücü. Sorular. Sorular ve görevler. Beyan. Elektromanyetik indüksiyon. EMI fenomeni. Elektromanyetik alan. Akımın manyetik alanının enerjisi. Gerilim çizgilerinin yönü. Lenz kuralı. manyetik akı. Yüzey boyunca manyetik akı. Hareketli iletkenlerde endüksiyonun EMF'si.

"Kendinden endüksiyon ve endüktans" - EMF oluşumu olgusu. Kendi kendine indüksiyon. Kendi kendine indüksiyon olgusunun tezahürü. Orkestra şefi. Devre boyunca manyetik akı. Manyetik alanın enerjisi. bobin endüktansı. manyetik akı. Değer. Birimler. İndüktans. Akımın manyetik alanının enerjisi. Kendi kendine indüksiyonun EMF'si. Elektrik mühendisliğinde sonuç.

"Alan indüksiyonu" - İndüksiyon vektörünün akışı. Manyetik indüksiyon akışı. Devre dielektrikten yapılmıştır. Endüksiyonun EMF'si. Akım, tellerin hacmi üzerinde neredeyse eşit olarak dağıtılır. Endüksiyonun EMF'sinin boyutu. Hakikat. Vektör dolaşımı. Yüksek frekanslı akımlar. Toki Fuko. İletken sabittir. E.D.S.'nin değeri indüksiyon. akım yoğunluğu.

"Faraday'ın elektromanyetik indüksiyonu" - Fizkultminutka. Jeneratörün çalışma prensibi. Mıknatısın hareket zamanı. Dış görünüş jeneratör. Bir deneyim. EMI fenomeni. Bilgiyi organize edin. Faraday tarafından keşfedildi. Elektromanyetik indüksiyon olgusu. lineer yapı problemlerinin çözümü. indüksiyon akımı. Sorular.

Konuda toplam 18 sunum var