Бақылау сұрақтары

1. Магнит өрісінің индукциясы деген не?

2. Био-Савар-Лаплас заңының физикалық мағынасы.

3. Ампер заңының қолданысы. Сол қол ережесі.

4. Қандай теорема магнит өрісінің құйынды екенін дәлелдейді?

5. Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасының маңыздылығы неде?

14-тақырып. ЭЛЕКТРМАГНИТТІК ИНДУКЦИЯ

Электрмагниттік индукция –ток өткізетін тұйық контурда осы контурды қамтыған магнит өрісі өзгергенде индукциялық токтың (ЭҚК-нің) пайда болу құбылысы.

Фарадей заңы: Электрмагниттік индукцияның электр қозғаушы күші (ЭҚК) контурды тесіп өтетін магнит индукциясының ағынының уақытқа байланысты өзгеру жылдамдығына тең болады.

(147)

Ленц ережесі: Индукциялық ток өзінің магнит өрісі индукциялық токты тудырған магнит ағынының өзгерісін болдырмауға тырысатындай бағыталады.

және

Контурдың индуктивтігі. Өздік индукция. Өзара индукция

Индуктивтік – электр тізбегінің магниттік қасиеттерін сипаттайтын оң скалярлық физикалық шама. Контурдың индуктивтігі тізбектен бірлік ток өткендегі контурмен ілініскен магниттік ағынға тең болады:

(148)

Тұйық контурдағы электр тогы индукциясы ток күшіне тура пропор-ционал магнит өрісін туғызады. Егер контурды қоршаған ортаның маг-ниттік өтімділігі магнит өрісінің кернеулігіне тәуелді болмаса, яғни фер-ромагнетиктер жоқ болса, жалпы жағдайда контурдың индуктивтілігі оның геометриялық пішініне, өлшемдеріне және ортаның магниттік өтімділігіне тәуелді болады.

Шексіз ұзын соленоидтың индуктивтілігі. Ұзын соленоидтың бойынан ток өткенде оның ішінде біртекті магнит өрісі қозады. Толық магнит ағыны: .Осыдан Мұндағы –соленоидтың орамдар саны, –соленоидтың ұзындығы,

–бір орамның ауданы, -соленоидтың көлемін толтырып тұрған ортаның (соленоид өзекшесінің) магниттік өтімділігі, –соленоидтың бірлік ұзындығына сәйкес орамдар саны.

Өздік индукция – өткізгіш контурда ағатын электр тогының өзгерген кезінде осы контурдың өзінде индукциялық ЭҚК-нің пайда болуы.

Өздік индукцияның ЭҚК контурдағы ток күшінің өзгеру жылдамдығына тура пропорционал. Өздік индукцияға Фарадей заңын қолданса:

(149)

Егер контур деформацияланбайды, қозғалмайды және ортаның магнит өтімділігі өзгермейді деп ұйғарылса, онда ,. (150)

Ленц ережесі бойынша: контурда индуктивтіктің болуы ондағы токтың өзгеруін баяулатады.

Егер ток артса , онда, өздік индукция тогы сыртқы ток көзінің контурдағы тогына қарсы бағытталып, оның өсуін баяулатады. Егер ток кемісе, онда, өздік индукция тогы сыртқы ток көзінің контурдағы тогымен бағыттас болып, оның кемуін баяулатады.

Өздік индукцияның экстратоктары – өткізгіште өздік индукция салдарынан пайда болатын және тізбекте ағатын токтың өзгерісіне әрқашан кедергі жасайтындай бағытталған қосымша токтар. ЭҚК тұрақты ток көзіне тізбекті тұйықтағанда ток күшінің өзгеруі:

,

ток көзінен ажыратқанда:

.

36-сурет

Өзара индукция –жақын орналасқан тогы бар екі контурдың біреуінде ток күшінің өзгеруінен екіншісінде индукциялық токтың пайда болуы. 1- контурда ток аққанда оның 2- контурды қиып өтетін магнит ағыны. Ток күшіөзгергенде 2-контурда индукцияланатын ЭҚК:

(151)

Дәл осылайша, 2- контурда ток аққанда оның 1- контурды қиып өтетін магнит ағыны. Ток күшіөзгергенде 1-контурда индукцияланатын ЭҚК:

. (152)

және – пропорционалдық коэффициенттеріконтурлардың өзара индуктивтігі деп аталады. Өзара индуктивтік контурлардың пішініне, өлшемдеріне, өзара орналасуына және контурларды қоршаған ортаның магниттік өтімділігіне тәуелді болады.

Магнит өрісінің энергиясы. Энергияның көлемдік тығыздығы

Тұйық өткізгіш контурдан өткен ток оның өсуіне қарсы ықпал жасайтын өздік индукцияның ЭҚК қарсы жұмыс істейді:

,

мұндағы контурдағы өздік индукциялық ағын ілінісуі. Энергияның сақталу заңы бойыншаА жұмыс контурдағы токтың меншікті энергиясын анықтайды: .

Тізбекте электр тогының өсуімен оның магнит өрісінің энергиясы да артады, яғни токтың меншікті энергиясы магнит өрісінің энергиясы болып табылады. Дәлірек айтқанда, токтың магнит өрісін жасаудағы атқарған жұмысы магнит өрісінің энергиясы:

. (153)

Соленоидтың магнит өрісінің энергиясы:

.

Энергияның көлемдік тығыздығы:

(154)