Индукциянын ЭКК

Практиктикалык сабак №6

Сабактын темасы: Идукциянын электр кыймылдаткыч күчү (Э.К.К) .

Сабактагы өтүлүүчү материалдар жана тапшырмалар:

• Индукциянын электр кыймылдаткыч күчүн билишет;

• Өзүнчө индукция кубулушу;

• Индиктивдүүлүктү билишет;

Сабактын критерийлери:

• Индукциянын электр кыймылдаткыч күчүн билишсе;

• Өзүнчө индукция кубулушун билишсе;

• Индиктивдүүлүктү билишсе;

• Өзүн-өзү контролдоо сезимине ээ болуп сын көз карашын өнүктүрүүгө, терең жана кеңири ой жүгүртүүгө тарбияланышса;

• Сабакка активдүү катышса;

Кайталоо үчүн жана жаңы темага өбөлгө түзүүчү суроолор:

• Индукциялык ток деп кандай токту айтабыз?

• Индукциялык ток магниттин кыймылынан кандай көз карандыда?

• Ленц эрежесинде эмне жөнүндө айтылат?

• Магнитти туюкталбаган шакекчеге алып келсе эмне үчүн система кыймылсыз абалда калат?

Жаңы теманы түшүндүрүү:

Туюк өткрөгүчтүн контуру аркылуу өтүүчү магнит талаасынын өзгөрүүсү өткөргүчтө электр тогун пайда кылуучу индукциянын электр кыймылдаткыч күчүн (э.к.к.) пайда болушуна алып келет. Бул ток индукциялык ток деп аталат. Ошондой эле индукциянын э.к.к туюк эмес өткөргүч магнит талаасында анын күч сызыктарын кесип өтүү менен кыймылда болгон учурда гана пайда болот. Ошентип магнит талаасы өткөргүчтөгү бош электрондорду ал өткөргүч боюнча багыттуу кыймылга алып келет. Мунун негизинде өткөргүчтүн учтарында потенциалдардын айырмасы, же индукциянын э.к.к. пайда болот.

Бир катар жүргүзүлгөн тажрыйбалар, өткөргүчтү бир тектүү магнит талаасында анын күч сызыктарына перпендикулярдуу абалда кыймылга келтирүүдөн пайда болгон индукцмянын э.к.к-нүн чоңдугу, магниттик индукциянын чоңдугунан В, өткөргүчтүн кыймылынын ылдамдыгынан , өткөргүчтүн узундугунан көз каранды болуп, төмөнкү формула менен туюнтулат: (12.1)

Эгер өткөргүч магнит талаасынын күч сызыктарына жарыш кыймылдаса, анда өткөргүчтөгү бош электрондорду бир багыттагы кыймылга келтирүүчү магнит талаасындагы күч жок болот. Ушуга байланыштуу индукциянын э.к.к-нүн пайда болбостугу тажрыйба жүзүндө далилденген.

Өткөргүч күч сызыгына бурчу менен кыймылда болсо, индукциянын э.к.к-нүн чоңдугу пропорционалдуу болорлугун да далилдөөгө болот. Мындай учурда индукциянын э.к.к. төмөндөгүдөй туюнтулат: (12.2)

Мында: -аралыктын өсүшү, -убакыттын өзгөрүүсү, -өткөргүч кыймылда болгон учурдагы анын контурунун өзгөрүүсү, -магнит агымынын өзгөрүүсү.

Ленц эрежесинен индукциянын э.к.к.бул күчтү пайда кылуучу магниттик агымдын өзгөрүүсүнө каршы аракет жасарын билебиз. Демек, индукциянын э.к.к-нүн формуласын бул шартка ылайык келтирүү үчүн (12.4) формуласынын оң жагынын белгисин карама-каршыга өзгөртөбүз. Анда СИ системасы үчүн индукциянын э.к.к-нүн жалпы формуласы төмөндөгүдөй жазылат:

(12.5)

Өткөргүчтө пайда болуучу индукциянын э.к.к.,өткөргүч аркылуу өтүүчү магниттик агымдын өзгөрүүсүнүн ылдамдыгына пропорционалдуу болот.

Индукциянын э.к.к-нүн ченөө бирдиги (12.4) формуласынан алынат:

Магнит агымынын ченөө бирдигин СИ системасында вольт-секунда деп атасак болот, анткени , 1Вб = 1В с

Каалагандай контурда өтүп жаткан электр тогу, бул контурду кесип өтүүчү магнит агымын пайда кылат. Электр тогу өзгөргөндө, магнит агымы да өзгөрөт, ошонун негизинде контурда э.к.к. индукцияланат. Бул кубулуш өзүнчө индукция деп аталат.

Өзүнчө индукцияны алыш үчүн 20-сүрөттө көрсөтүлгөндөй чынжыр түзөбүз. Ал турактуу ток булагынан, лампочка жана ага удаалаш туташтырылган темир өзөктүүкатышкандан турат. Ток жиберсек лампочка күңүрт күйөт, анткени чыңалуу жетишерлик деңгээлде чоң эмес,анын үстүнө ток катушка жана кошумча каршылык Я аркылу өтөт.

Чоң каршылык Яге параллель кошулган кичине каршылык r ди туташтырабыз. Бул моментте чынжырдагы каршылык кескин азаят да, ошол эле көз ирмем ичинде лампочка такыр өчүп калат, анан бат эле мурдагы күйгөнүнөн жарык күйөт. Чындыгында Ом законуна ылайык чынжырдагы каршылык кескин азайганда лампочканын азыктандыруучу ток күчү да кескин чоңоймок. Бирок биз карап көргөн тажрыйбада бардыгы башкача болду. Мындай кызык көрүнүштү эмне менен түшүндүрүүгө болот? Өткөргүчтөгү токту чоңойткон кезде ошону менен эле катар өткөргүчтүн контурундагы магнит агымы да жогорулайт.Мына ушунун натыйжасында, Ленцтин эрежеси боюнча, чынжырда карама каршы багытта электр кыймылдаткыч күчү индукцияланат. Бул электр кыймылдаткыч күчүнүн таасири менен генератордон келүүчү алгачкы токтун магнит агымынын өсүшүнө тоскоодук кылуучу өзүнчө индукциянын карама каршы базыттагы тогу пайда болот.

Темир өзөкчөсү бар чоң катушка магнит агымын чоң өзгөрүүгө алып келет. Мунун негизинде келип чыккан ток батареядан келген токту сезилерлик өлчөмдө азайтат. Лампочканын өчүп калышы ушуга байланышту. Талаанын өзгөрүүсү токтоп, бир калыпка келген кезде, индукцияланган ток жоголуп, лампочка аркылуу негизги ток толугу менен өтөт.

Параллель каршылык ди ажыратып коебуз. Бул моментте чынжырдын каршылыгы кескин чоңойот, ошол эле көз ирмемде лампочка ачык жарк дей түшүп , кайра күңүрт күйүп калат.Каршылык кескин чонойгондо,ток да кескин азаймак.Бирок бул тажрыйбада да бардыгы башкача болуп калды. Эмне үчүн лампочка ачык жарк дей түштү? Чынжырдагы токтун төмөндөшү менен бир эле убакта, өткөргүчтүн контурунун ичиндеги магнит агымы да азаят. Магнит агымынын бул азайышы, Ленц эрежеси боюнча, чынжырда электр кыймылдаткыч күчүн индукциялайт. Индукцияланган э.к.к-нүн таасири менен батареядан келүүчү токтун багытына дал келген өзүнчө индукциянын тогу пайда болот. Ушул эки токтун күчүнүн суммасынын негизинде лампочка жарк дей түшкөн. Магнит талаасы бир калыпка келген кезде өзүнчө индукциянын индукцияланган тогу токтоп, лампочка батареядан күчсүз токтун эсебинен күйүп калат. Ушуга байланыштуу лампочка күңгүрт күйөт. Эгер биз бүт чынжырды бириктирсек жана ажыратсак, анда биз байкаган кубулуш чоң масштабда болор эле. Анткени ток күчүнүн өзгөрүүсү чоң болмок. Ушул сыяктуу тажрыйбалар 1835-жылы Фарадей тарабынан жүргүзүлгөн. Тажрыйбалардын негизинде ал төмөндөгүдөй жыйынтыкка келген: чынжырды бириктирген кездеги өзүнчө индукция тогу баштапкы токко карама-каршы багытталган; чынжырды ажыраткан кездеги өзүнчө индукция тогу баштапкы ток менен бирдей багытталган.

Өзүнчө индукция кубулушу энергиянын сакталуу жана айлануу законунун негизинде толук түшүндүрүлөт. Эмне үчүн электр-магнитти өзүнө камтыган чынжырды бириктиргенде баштапкы токтун өсүшүндө бир катар тоскоолдуктар болот? Анткени ток булагы өзүнүн энергиясынын кыйла бөлүгүн электромагниттин магнит талаасынын энергиясын күчөтүүгө жумшайт. Чынжырды ажыраткан кезде магнит агымы жок болуш керек. Бирок, талаанын энергиясын жок болушу мункун эмес, ал электр тогунун энергиясына айланат.

Убакыттын өтүшү менен өзгөрүп туруучу тогу бар өткөргүчтөргө жакын жайланышкан өткөргүчтөрдө индукцияланган токтун пайда болушу өз ара индукция кубулушу деп аталат.

Ток күчү менен толук магниттик агымдын ортосундагы пропорционалдуулук коэффициенти катушканын индуктивдүүлүгү деп аталат.

(15.2)

Чынжырдагы токтун өзгөрүүсүнүн ылдамдыгы менен мындай пайда болгон өзүнчө индукциянын э.к.к-нүн ортосундагы байланышты мүнөздөөчү чоңдук чынжырдын индуктивдүүлүгү деп аталат. индуктивдүүлүктүн чен бирдиг СИ системасында генри (Гн) деп аталат (америкалык физик Д.Генринин атынан коюлган): 1Гн=1

Генри деп, ток бир секунда ичинде 1 амперге өзгөргөндө өзүнчө индукциянын 1 вольтко барабар болгон электр кыймылдаткыч күчүн пайда кыла турган өткөргүчтүн (катушканын) индуктивдүүлүгү аталат.

Бышыктоо: Маселе иштөө

№1. Узундугу 0,4 м болгон түз өткөргүч бир тектүү магнит талаасында (В=0,05 Тл), анын күч сызыктарына 30⁰ бурч менен 12м/с ылдамдыкта кыймылдайт. Пайда болгон индукциянын ЭКК сын тапкыла.

№2. Индукциясы 30 мТл болгон бир тектүү магнит талаасында узундугу 20 см ге барабар түз өткөргүч 100 м/с ылдамдыгы менен кыймылдайт. Эгерде өткөргүчтө 0,3 В ко барабар индукциянын ЭКК пайда болсо, анда өткөргүч менен магнит талаасынын багытынын ортосундагы бурчту тапкыла. Ылдамдык жана индукция векторлору бири-бирине перпендикулярдуу багытта.

№3. Индукциясы 2 мТл болгон магнит талаасында, узундугу 20 см ге барабар түз өткөргүч кыймылда болгондо өткөргүчтө 0,2 В ко барабар инукциянын электр кыймылдаткыч күчү пайда болот. Эгерде өткөргүч менен магнит талаасынын ортосундагы бурч 90⁰ болсо, анда өткөргүчтүн ылдамдыгын тапкыла. Ылдамдык менен индукция векторлору бири бирине перпендикулярдуу жайгашкан.

№4. Өткөрүмдүү алкак аркылуу өтүүчү 20 мВб ге барабар магнит агымы 2 мс убакыт ичинде нөлгө чейин бир калыпта азайды. Алкактагы индукциянын ЭКК сын тапкыла.

№5. 20 оромдон турган катушкада 2 мс убакыт ичинде магнит агымы 8 мВб чоңдугунан 10 мВб ге чейин чоңойду. Катушкада пайда болгон индукциянын ЭКК ны тапкыла.

№6. Катушкадагы токтун күчү бир калыпта өзгөргөн учурда, катушкада 10 В болгон өздүк индукциянын ЭКК сы пайда болот. Эгерде катушканын индуктивдүүлүгү 1 Гн болсо, анда катушкадагы ток күчүнүн өзгөрүшүнүн ылдамдыгын тапкыла.

Жыйынтыктоо:

1. Индукциянын э.к.к.эмнеден көз каранды?

2. Өзүнчө индукция деген эмне?

3. Өзүнчө индукция кантип алынат?

4. Өз ара индукция кубулушу кандай алынат?

5. Чынжырдын индуктивдүүлүгү деп эмнени айтабыз?

6. Кандай бирдик генри деп аталат?

Үйгө тапшырма берүү:

№7. 0,5 с убакыт ичинде катушкадагы токтун күчүн 5 А өзгөрткөн учурда катушкада 10 В га барабар өздүк индукциянын ЭКК сы пайда болот. Катушканын индуктивдүүлүгүн тапкыла.

№8. Катушкадагы токтун күчүнүн өзгөрүшүнүн ылдамдыгы 10 А/с болгон учурда ал катушкада 20 В га барабар өздүк индукциянын ЭКК сы пайда болот. Катушканын индуктивдүүлүгүн тапкыла.

№9. Алкактагы токтун күчүн 0,2 А га өзгөрткөндө, алкак акылуу өткөн магнит агымы 0,2 мВб өзгөрдү. Алкактын индуктивдүүлүгүн тапкыла. Жообун мГн менен бергиле.

№10. Эгерде индуктивдүүлүк 5 мГн болгон алкактагы токтун күчүн 0,2 А чоңдугунан 0,4 А чейин өзгөртсөк, анда алкак аркылуу өткөн магнит агымы канчага өзгөрөт? Жообун мВб менен бергиле.

Баалоо: Студенттер баалоо критерийлеринин негизинде бааланат