Электромагниттік индукция заңы

• Электромагниттік индукция - тұйық контурда осы контур арқылы өтетін магниттік ағын өзгерген кезде электр тогының пайда болу құбылысы.

Негізгі түсініктер

• Магниттік ағын (Ф) - берілген бет арқылы өтетін магнит өрісінің мөлшерінің өлшемі, вебермен (Вб) өлшенеді.
• Индукцияның электр қозғаушы күші (индукцияның ЭҚК, ε) - магниттік ағын өзгерген кезде контурда пайда болатын кернеу.

Фарадейдің электромагниттік индукция заңы

• Фарадейдің электромагниттік индукция заңы тұйық контурдағы индукцияның ЭҚК-і осы контур арқылы өтетін магниттік ағынның өзгеру жылдамдығына тең, теріс таңбамен алынған деп тұжырымдайды.
• Математикалық өрнегі: ε = -dФ/dt, мұндағы ε - индукцияның ЭҚК-і, Ф - магниттік ағын, t - уақыт.
• Ленц заңындағы "минус" таңбасы индукциялық токтың бастапқы магнит өрісінің өзгеруіне қарсы бағытталған магнит өрісін жасайтынын көрсетеді (Ленц ережесі).

Ленц ережесі

• Индукциялық ток әрқашан өзінің магнит өрісі осы токтың пайда болуына себепші болған магниттік ағынның өзгеруіне қарсы әрекет ететіндей бағытта болады.
• Ленц ережесі энергияның сақталу заңының салдары болып табылады.

Магниттік ағынды өзгерту тәсілдері (Ф)

• Контур арқылы өтетін магнит өрісінің (B) шамасын өзгерту.
• Магнит өрісінде орналасқан контурдың ауданын (S) өзгерту.
• Магниттік индукция векторы (B) мен контур бетінің нормалы арасындағы бұрышты (α) өзгерту.
• Магнит өрісінде контурды айналдыру.

Қозғалатын өткізгіштегі индукцияның ЭҚК-і

• Егер ұзындығы l өткізгіш магниттік индукция сызықтарына перпендикуляр B магнит өрісінде v жылдамдықпен қозғалса, онда онда индукцияның ЭҚК-і пайда болады.
• Қозғалатын өткізгіштегі индукцияның ЭҚК-і ε = Blv формуласымен анықталады, мұндағы B - магниттік индукция, l - өткізгіштің ұзындығы, v - қозғалыс жылдамдығы.

Индуктивтілік

• Индуктивтілік (L) - контурдың өз арқылы электр тогы өткен кезде магниттік ағынды жасау қабілетін сипаттайтын физикалық шама, генримен (Гн) өлшенеді.
• Катушканың индуктивтілігі оның геометриялық өлшемдеріне, орам санына және өзекшенің магниттік өткізгіштігіне байланысты.

Өздік индукцияның ЭҚК-і

• Өздік индукцияның ЭҚК-і контур арқылы өтетін ток күші өзгерген кезде пайда болады.
• Өздік индукцияның ЭҚК-і ε = -L(dI/dt) формуласымен анықталады, мұндағы L - контурдың индуктивтілігі, I - ток күші, t - уақыт.
• Өздік индукцияның ЭҚК-і контурдағы токтың өзгеруіне кедергі жасайды.

Магнит өрісінің энергиясы

• Магнит өрісі энергияға ие.
• Индуктивтілігі L катушканың тогы I болғандағы магнит өрісінің энергиясы W = (LI^2)/2 формуласымен анықталады.
• Магнит өрісінің энергиясы магнит өрісі бар кеңістікте шоғырланған.

Электромагниттік индукцияны қолдану

• Электр тогының генераторлары - механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді, магнит өрісінде контурдың айналуына негізделген.
• Трансформаторлар - айнымалы токтың кернеуін жоғарылату немесе төмендету үшін арналған құрылғылар, электромагниттік индукция құбылысына негізделген.
• Индукциялық плиталар - ыдыстың түбінде айнымалы магнит өрісімен индукцияланған құйынды токтар есебінен ыдысты қыздыру жүзеге асырылады.
• Түрлі датчиктер және өлшеуіш аспаптар.
• Құрылғыларды сымсыз зарядтау.

Құйынды токтар (Фуко токтары)

• Құйынды токтар - магнит өрісі өзгерген кезде массивтік өткізгіштерде пайда болатын индукциялық токтар.
• Өткізгіштің қызуына және энергияның жоғалуына әкелуі мүмкін.
• Металдарды балқыту үшін индукциялық пештерде және пойыздардың тежеу жүйелерінде қолданылады.

Өзара индукция

• Біріншінің жанында орналасқан басқа контурдағы ток өзгерген кезде бір контурда ЭҚК-нің пайда болу құбылысы.
• Өзара индукция коэффициенті екі контур арасындағы байланысты сипаттайды.
• Трансформаторларда қолданылады, мұнда энергия бірінші орамадан екіншісіне магнит өрісі арқылы беріледі.