Электро-магниттик индукция кубулушу

Практикалык сабак №5

Сабактын темасы : Электр-магниттик индукция кубулушу.

Сабактагы өтүлүүчү материалдар жана тапшырмалар:

• Фарадейдин тажрыйбасын аныкташат;

• Электр-магниттик индукция кубулушун түшүнөт;

• Ленц эрежесин 17-сүрөт боюнча аныкташат;

Сабактын критерийлери:

• Фарадейдин тажрыйбасын аныктаса;

• Электр-магниттик индукция кубулушун түшүнсө;

• Ленц эрежесин 17-сүрөт боюнча аныктай алса;

• Биргелешип иштөө менен студенттердин коммуникациялык инсандык сапаттары калыптанса;

• Сабакка активдүү катышса;

Кайталоо үчүн жана жаңы темага өбөлгө түзүүчү суроолор:

• Магнит талаасынын чыңалышы деген эмне?

• Магниттик өткөрүмдүүлүктүн чен бирдиги үчүн эмне алынган?

• Парамагниттик, диамагниттик, аэромагниттиктер деп кандай заттарды айта аласыңар?

• Ферромагниттер кайда колдонулат?

Жаңы теманы түшүндүрүү:

Электр талаасы заряддалган кыймылсыз бөлүкчөлөр тарабынан, ал эми магнит талаасы болсо, кыймылдагы заряддалган бөлүкчөлөр, б.а. электр тогу аркылуу пайда болорлугун билебиз. Мындан электр жана магнит талааларынын ортосунда тыкыз өз ара байланыш бар экендигин көрүүгө болот. Убакыттын өтүшү менен өзгөргөн магнит талаасы электр талаасын пайда кылса, ал эми электр талаасынын өзгөрүүсү магнит талаасын жаратат.

Даниялык физик Эрстеддин биринчи болуп 1820-жылы тогу бар өткөргүчтүн айланасында магнит талаасынын пайда болорлугун аныктагандыгын жогоруда белгилеп өттүк эле. Анда токтун магнит талаасынын таасири менен магнит жебеси өзүнүн тең салмактуулук абалынан кыйшайгандыгын көргөнбүз.

Ангиялык физик М.Фарадей (1791-1867) Эрстеддин бул ачылышы менен таанышкандан кийин төмөндөгүдөй жыйынтыкка келген: эгер туюк чынжыр боюнча өткөн ток магнитти кыймылга алып келсе, анда тескерисинче, магниттин кыймылы туюк өткөргүчтө токтун пайда болушун шарттайт. Фарадей бул илимий жыйынтыгын өзү жүргүзгөн бир нече тажрыйбаларынын негизинде 1831-жылы далилденген.

Кыймылдагы магнит талаасынын таасири астында туюк өткөргүчтө пайда болгон ток индукциялык деп аталат, ал эми индукциялык токту алуу кубулушу электр-магниттик индукция деп аталат.

Индукциялык токтун алынышын шарттаган Фарадейдин бир тажрыйбасын карап көрөлү. Эгер туюк контур алып анын ичине магнитти киргизип же чыгарсак, анда контурда индукциялык ток пайда болот. Мында магнит катушкага жакындаганда гальвонометрдин жебеси бир жакка кыйшайса, магнит андан алыстаганда экинчи жагына кыйшаят. Демек, индукциялык токтун багыты өзгөрөт (17-сүрөт).

Магнит канчалык күчтүү, анын кыймылы канчалык тез, о.э. катушканын орому канча көп болсо, ошончолук күчтүү индукциялык ток пайда болот. Эгер туюк катушканын жанына магнитти коюп, же ал магнитти катушканын ичине киргизип койсок да магнит кыймылда болбосо индукциялык ток пайда болот. Мындан, туюк өткөргүчтө индукциялык токту алыш үчүн бир гана магнит талаасынын болушу жетишсиз экендигин көрөбүз. Ал үчүн магнит кыймылда болуусу зарыл.

Магнит туюк катушкага жакындаган кезде катушканын ичиндеги магнит агымы көбөйөт, мына ушунун натыйжасында ток пайда болот. Ал эми магнит алыстаганда катушканын ичиндеги магнит агымы азаят. Бул болсо карама-каршы багыттагы индукциялык токтун пайда болушуна алып келет.

Электр-магниттик индукция кубулушун толук изилдөө, бул кубулуштун жардамы менен практика жүзүндө каалаган кубаттуулуктугы электр тогун алууга мүмкүн экендигин көргөздү. Бул болсо электр энергиясын өндүрүштө колдонулуучу бардык электр энергиясы индукциялык генераторлордун жардамы менен алынат. Бул индукциялык генераторлордун иштөө принциптери электр-магниттик индукция кубулушуна негизделген. Мына ушуга байланыштуу Фарадей электр-техниканы негиздөөчүлөрдүн бири болуп эсептелет.

Магнитти туюк катушкага жакындатып же магнитти андан алыстатуу менен катушкада индукциялык токторду алабыз. Гальвонометрдин жардамы менен токтун багытын аныктоого болот. 18-сүрөттө буга карата жүргүзүлгөн тажрыйбалардын варианттары берилген.

Катушкага магниттин уюлун жакындаткан кезде катушканын магнитке жакын жагында бир аттуу уюл пайда болот (18-сүрөт, а жана в). Магниттин уюлу алыстаган кезде катушканын магнитке жакын жагында ар башка аттуу уюлдар пайда болот (18-сүрөт, б жана г). Бул болсо токтун магнит талаасы магниттин кыймылына карама-каршы аракет кылгандыгын б.а. кыймылдагы магниттин талаасы менен катушканын талаасы өз ара аракеттенишкендиктерин билдирет. Жогоруда каралган төрт учурда тең индукциялык токтун магнит талаасы магниттин кыймылына каршылык көргөзөт.

Мисалы 18-сүрөттүн а) учурун карап көрөлү. Катушкага магнит түндүк уюлу менен киргизилет. Бул учурда пайда болгон индукциялык ток катушканын жогорку башына да түндүк уюлун пайда кыоат. Демек, ток өзүнүн магнит талаасы менен магнитти түртөт, б.а. анын кыймылына каршы аракет кылат.

Орус окумштуусу Эмилий Христианович Ленц 1833-1834-жылдары ушул сыяктуу бир катар тажрыйбаларды жүргүзүп, алардын жыйынтыктарын жалпылоо менен индукциялык токтун багыты жөнүндө эреже кабыл алынган. Ал эреже боюнча: туюк контурда пайда болгон индукциялык ток өзүнүн магниттик талаасы менен ушул токту пайда кылган магниттик агымдын өзгөрүүсүнө карама-каршы аракет кылат.

Ленцтин эрежесин далилдей турган төмөнкү тажрыйбаны карап көрөлү. Бири туюк, экинчиси туюкталбаган алюминийден жасалган эки шакекчени учтуу нерсеге илип коелу (19-сүрөт). Магнитти туюк шакекчеге жакындатып алып келсек, шакекчеде индукциялык ток пайда болот. Ал токтон пайда болгон магнит талаасы магниттин талаасына карама-каршы аракет жасап система кыймылга келет. Эгер магнитти туюкталбаган шакекчеге алып келсе, анда система кыймылсыз абалда кала берет.

Бышыктоо: Маселе иштөө

Жыйынтыктоо үчүн суроолор:

1. Индукциялык ток деп кандай токту айтабыз?

2. Индукциялык ток магниттин кыймылынан кандай көз карандыда?

3. Ленц эрежесинде эмне жөнүндө айтылат?

4. Магнитти туюкталбаган шакекчеге алып келсе эмне үчүн ситема кыймылсыз абалда калат?

Үйгө тапшырма берүү:

1. Фарадейдин тажрыйбасын аныкта

2. Электр-магниттик индукция кубулушун түшүндүрүп бергиле

Баалоо: Студенттер баалоо критерийлеринин негизинде бааланата