§22.Электромагниттік индукция

 

          Тұйық контурды тесіп өтетін магнит ағыны өзгергенде контурда электр тогы пайда болу құбылысын электромагниттік индукция деп атайды.

 

Мысалы суретте көрсетілген тұйық тізбектің катушкасына тұрақты магнитті енгізгенде немесе шығарғанда тізбекте электр тогы пайда болады.

Электромагниттік индукция құбылысы кезінде пайда болатын электр тогын индукция тогы деп атайды, ал электр қозғаушы күшін индукция электр қозғаушы күші деп атайды.

 

22.1.Фарадейдің электромагниттік индукция заңы

          Тұйық контурды тесіп өтетін магнит ағыны өзгергенде контурда пайда болатын индукция электр қозғаушы күші осы контурды тесіп өтетін магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тура пропорционал.

.

          Индукция тогының бағыты Ленц ережесімен анықталады:

          Индукция тогы өзін тудырған себептерге қарсы бағытталады.

1)

2)

СИ жүйесінде к=1, сонда

 

Егер тізбекті тесіп өтетін магнит ағыны бірқалыпты өзгеретін болса

Тұйық контурда пайда болатын индукция электр қозғаушы күші магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең.

Электромагниттік индукция құбылысы келесі жағдайда байқалады:

1)     Магнит өрісіндегі контур деформацияланғанда немесе контурдың ауданы өзгергенде.

2. Контур сыртқы магнит өрісінде  жиілікпен айналғанда.

 

 

3. Контур айнымалы магнит өрісінде орналасқанда.

Айнымалы магнит өрісі өзін қоршаған кеңістікте құйынды электр өрісін тудырады. Өз кезегінде айнымалы электр өрісі өзін қоршаған кеңістікте құйынды магнит өрісін тудырады.

 

 

22.2.Өздік индукция құбылысы

          Айнымалы ток жүріп тұрған контурды тесіп өтетін магнит ағыны да айнымалы болады. Бұл жағдайда айнымалы ток жүріп тұрған контурдың өзінде индукция тогы пайда болады.  Бұл құбылыс өздік индукция деп аталады.

Магнит ағыны тізбектегі ток күшіне тура пропорционал:

мұндағы:  пропорционалдық коэффицент- контурдың индуктивтілігі немесе өздік индукция коэффициенті деп аталады, өлшем бірлігі 

Жалпы жағдайда өздік индукция заңы

          Контурдың индуктивтілігі контурдың пішініне және контур орналасқан ортаның магниттік қасиеттеріне тәуелді болады.

Соленоидтың (ұзын катушка) индуктивтілігі келесі формуламен анықталады

Контурдың пішіні өзгермесе және контур ферромагнетик емес ортада орналасқан жағдайда контур индуктивтігі тұрақты болады және бұл жағдайда өздік индукция заңы:

өздік индукция электр қозғаушы күші тізбектегі ток күшінің өзгеру жылдамдығына тура пропорционал болады:

               

22.3.Фуко тогы

          Үлкен шомбал өткізгіштерді айнымалы магнит өрісінде орналастырғанда пайда болатын индукция тогын Фуко тогы деп атайды. Үлкен өткізгіштердің электрлік кедергісі аз болады, сондықтан бұл өткізгіштердегі Фуко токтары үлкен мәнге жетеді. Фуко токтарының жылулық әсері индукциялық пештерде қолданылады. Индукциялық пештердің көмегімен металдарды вакуумда балқытып, қоспасыз өте таза металдар алынады. Трасформаторларда Фуко токтарының әсерінен энергияның шығындалуын азайту үшін өзекшелерді изоляцияланған жұқа пластиналардан құрайды. Айнымалы ток жүретін өткізгіштердегі Фуко тогы Ленц ережесіне сәйкес өткізгіш ішінде токты азайтатындай, ал өткізгіш бетінде токты күшейтетіндей түрде бағытталады. Нәтижесінде өте жоғары жиілікті айнымалы ток өткізгіштің беткі қабаттарымен жүреді. Бұл құбылыс скин-эффект деп аталады.

 

22.4.Тізбекті ажыратқандағы  және қосқандағы  токтың өзгеру заңы

Ленц ережесіне сәйкес өздік индукция нәтижесінде тізбекте пайда болатын қосымша токтар әрқашанда тізбектегі токтың өзгерісіне қарсы бағытталады. Соның нәтижесінде тізбекті тұйықтағанда немесе ажыратқанда токтың өзгерісі бірден емес, біртіндеп болады.

1) Тізбекті ажыратқанда  токтың өзгеру заңы

мұндағы:-  уақыт мезетіндегі тізбектегі ток күші, -  уақыт мезетіндегі тізбектегі ток күші, - тізбектің толық кедергісі, -тізбектің индуктивтілігі.

Тізбек ажырағанда ток күші экспоненталық заңмен кемиді.

 

Тізбектегі ток күшінің кему жылдамдығын сипаттау үшін тізбек уақытының тұрақтысы деп аталатын шама енгізілген. Тізбек уақытының тұрақтысы тізбектегі ток күші  есе азаятын уақытқа тең болады.

 

 

2) Тізбекті тұйықтағандағы токтың өзгеру заңы

 

мұндағы : - ток көзінің электр қозғаушы күші.

 екенін ескере отырып, тізбекті тұйықтағандағы токтың өзгеру заңын келесі түрде жазуға болады: