რა მნიშვნელობა აქვს ელექტრული ველის მორევს. მორევის ელექტრული ველი. თვითინდუქცია. თვითგამოწვეული ემფ. ინდუქციურობა. მაგნიტური ველის ენერგია. როგორ იცვლება მაგნიტური ნაკადი?
ალტერნატიული მაგნიტური ველი წარმოიქმნება გამოწვეული ელექტრული ველი . თუ მაგნიტური ველი მუდმივია, მაშინ არ იქნება ინდუცირებული ელექტრული ველი. აქედან გამომდინარე, ინდუცირებული ელექტრული ველი არ არის დაკავშირებული მუხტებთან, როგორც ეს ხდება ელექტროსტატიკური ველის შემთხვევაში; მისი ძალის ხაზები არ იწყება ან მთავრდება ბრალდებით, არამედ იკეტება საკუთარ თავზემაგნიტური ველის ხაზების მსგავსი. ეს იმას ნიშნავს, რომ ინდუცირებული ელექტრული ველიმაგნიტურის მსგავსად, არის მორევი.
თუ სტაციონარული გამტარი მოთავსებულია ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში, მაშინ მასში E ინდუცირებულია. დ.ს. ელექტრონებს მიმართული მოძრაობა ამოძრავებს ელექტრული ველით, რომელიც გამოწვეულია ალტერნატიული მაგნიტური ველით; ხდება ინდუცირებული ელექტრული დენი. ამ შემთხვევაში, დირიჟორი მხოლოდ ინდუცირებული ელექტრული ველის მაჩვენებელია. ველი მოძრაობაში აყენებს თავისუფალ ელექტრონებს გამტარში და ამით ავლენს თავს. ახლა შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დირიჟორის გარეშეც კი არსებობს ეს ველი, რომელსაც გააჩნია ენერგიის რეზერვი.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის არსი მდგომარეობს არა იმდენად ინდუცირებული დენის გამოჩენაში, არამედ მორევის ელექტრული ველის გამოჩენაში.
ელექტროდინამიკის ეს ფუნდამენტური პოზიცია დაადგინა მაქსველმა, როგორც ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის განზოგადება.
ელექტროსტატიკური ველისგან განსხვავებით, ინდუცირებული ელექტრული ველი არაპოტენციურია, ვინაიდან ინდუცირებულ ელექტრულ ველში შესრულებული სამუშაო დახურულ წრედზე ერთეული დადებითი მუხტის გადაადგილებისას უდრის e. დ.ს. ინდუქცია და არა ნული.
მორევის ელექტრული ველის ინტენსივობის ვექტორის მიმართულება დადგენილია ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონისა და ლენცის წესის შესაბამისად. ელექტრული მორევის ძალის ხაზების მიმართულება. ველი ემთხვევა ინდუქციური დენის მიმართულებას.
ვინაიდან მორევის ელექტრული ველი არსებობს გამტარის არარსებობის შემთხვევაში, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას დამუხტული ნაწილაკების სინათლის სიჩქარის შესადარებელ სიჩქარეებამდე დასაჩქარებლად. სწორედ ამ პრინციპის გამოყენებას ეფუძნება ელექტრონული ამაჩქარებლების – ბეტატრონების მოქმედება.
ინდუქციურ ელექტრულ ველს აქვს სრულიად განსხვავებული თვისებები ელექტროსტატიკურ ველთან შედარებით.
განსხვავება მორევის ელექტრულ ველსა და ელექტროსტატიკურ ველს შორის
1) არ არის დაკავშირებული ელექტრო მუხტებთან;
2) ამ ველის ძალის ხაზები ყოველთვის დახურულია;
3) მორევის ველის ძალების მიერ დახურული ტრაექტორიის გასწვრივ მუხტების გადაადგილების სამუშაო არ არის ნული.
|
ელექტროსტატიკური ველი |
ინდუქციური ელექტრული ველი |
| 1. შექმნილი სტაციონარული ელექტრო. ბრალდებები | 1. გამოწვეული მაგნიტური ველის ცვლილებებით |
| 2. ველის ხაზები ღიაა - პოტენციური ველი | 2. ძალის ხაზები დახურულია - მორევის ველი |
| 3. ველის წყაროები ელექტრო. ბრალდებები | 3. საველე წყაროების დაკონკრეტება შეუძლებელია |
| 4. საველე ძალების მიერ შესრულებული სამუშაო საცდელი მუხტის გადასატანად დახურულ გზაზე = 0. | 4. საველე ძალების მუშაობა საცდელი მუხტის გადასატანად დახურულ გზაზე = ინდუცირებული ემფ |
ელექტრული ველი, რომელიც წარმოიქმნება მაგნიტური ველის ცვლილებისას, აქვს სრულიად განსხვავებული სტრუქტურა, ვიდრე ელექტროსტატიკური. ის პირდაპირ არ არის დაკავშირებული ელექტრო მუხტებთან და მისი დაძაბულობის ხაზები არ შეიძლება დაიწყოს და დასრულდეს მათზე. ისინი საერთოდ არ იწყება ან მთავრდება არსად, არამედ დახურული ხაზებია, მაგნიტური ველის ინდუქციური ხაზების მსგავსი. ეს არის ეგრეთ წოდებული მორევის ელექტრული ველი. შეიძლება გაჩნდეს კითხვა: სინამდვილეში რატომ ჰქვია ამ ველს ელექტრო? ყოველივე ამის შემდეგ, მას აქვს განსხვავებული წარმოშობა და განსხვავებული კონფიგურაცია, ვიდრე სტატიკური ელექტრო ველი. პასუხი მარტივია: მორევის ველი მოქმედებს მუხტზე ქისევე, როგორც ელექტროსტატიკური და ეს არის ის, რაც მიგვაჩნია და დღესაც მიგვაჩნია ველის მთავარ თვისებად. მუხტზე მოქმედი ძალა კვლავ ტოლია ფ= qE,სად ე- მორევის ველის ინტენსივობა.
თუ მაგნიტური ნაკადი იქმნება ერთგვაროვანი მაგნიტური ველის მიერ, რომელიც კონცენტრირებულია გრძელ ვიწრო ცილინდრულ მილში r 0 რადიუსით (ნახ. 5.8), მაშინ სიმეტრიული მოსაზრებებიდან აშკარაა, რომ ელექტრული ველის სიძლიერის ხაზები განლაგებულია B ხაზების პერპენდიკულარულ სიბრტყეებზე და არიან. წრეები. ლენცის წესის შესაბამისად, მაგნიტური ველი იზრდება
დაძაბულობის E ინდუქციური ხაზები ქმნიან მარცხენა ხრახნს მაგნიტური ინდუქციის B მიმართულებით.
სტატიკური ან სტაციონარული ელექტრული ველისგან განსხვავებით, დახურულ გზაზე მორევის ველის მუშაობა არ არის ნული. მართლაც, როდესაც მუხტი მოძრაობს ელექტრული ველის სიძლიერის დახურული ხაზის გასწვრივ, ბილიკის ყველა მონაკვეთზე მუშაობას აქვს იგივე ნიშანი, რადგან ძალა და მოძრაობა ემთხვევა მიმართულებით. მორევის ელექტრული ველი, მაგნიტური ველის მსგავსად, არ არის პოტენციური.
მორევის ელექტრული ველის მუშაობა ერთი დადებითი მუხტის გადასაადგილებლად დახურული სტაციონარული გამტარის გასწვრივ რიცხობრივად უდრის ამ გამტარში ინდუცირებულ ემფს.
თუ რგოლი წავა AC, შემდეგ იცვლება ხვეულში გამავალი მაგნიტური ნაკადი. მაშასადამე, ინდუცირებული ემფ ხდება იმავე გამტარში, რომლის მეშვეობითაც ალტერნატიული დენი მიედინება. ამ ფენომენს თვითინდუქცია ეწოდება.
თვითინდუქციით, გამტარი წრე ორმაგ როლს ასრულებს: მასში დენი მიედინება, რაც იწვევს ინდუქციას და მასში ჩნდება ინდუცირებული ემფ. ცვალებადი მაგნიტური ველი იწვევს ემფ-ს იმ გამტარში, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება, რაც ქმნის ამ ველს.
დენის გაზრდის მომენტში მორევის ელექტრული ველის ინტენსივობა, ლენცის წესის შესაბამისად, მიმართულია დენის წინააღმდეგ. შესაბამისად, ამ მომენტში მორევის ველი ხელს უშლის დენის გაზრდას. პირიქით, იმ მომენტში, როდესაც დენი მცირდება, მორევის ველი მხარს უჭერს მას.
ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ როდესაც მუდმივი EMF-ის წყაროს შემცველი წრე იკეტება, გარკვეული დენის მნიშვნელობა არ დგინდება დაუყოვნებლივ, არამედ თანდათანობით დროთა განმავლობაში (ნახ. 5.13). მეორეს მხრივ, როდესაც წყარო გამორთულია, დახურულ სქემებში დენი მყისიერად არ ჩერდება. თვითინდუქციური ემფ, რომელიც წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში, შეიძლება აღემატებოდეს წყაროს ემფს, რადგან დენის და მისი მაგნიტური ველის ცვლილება ძალიან სწრაფად ხდება წყაროს გამორთვისას.
თვითინდუქციის ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს მარტივ ექსპერიმენტებში. ნახაზი 5.14 გვიჩვენებს წრედს პარალელური კავშირიორი იდენტური ნათურა. ერთ-ერთი მათგანი წყაროს უკავშირდება რეზისტორის საშუალებით R,ხოლო მეორე - სერიით ხვეულთან ერთად ლრკინის ბირთვით. როდესაც გასაღები დახურულია, პირველი ნათურა თითქმის მაშინვე ანათებს, ხოლო მეორე შესამჩნევი დაგვიანებით. თვითინდუქციური ემფ ამ ნათურის წრეში დიდია და დენის სიძლიერე მაშინვე არ აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. გახსნისას თვითინდუქციური ემფ-ის გამოჩენა შეიძლება ექსპერიმენტულად დაფიქსირდეს 5.15-ზე სქემატურად ნაჩვენები სქემით. როცა ხვეულში გასაღები იხსნება ლწარმოიქმნება თვითგამოწვეული ემფ, რომელიც ინარჩუნებს საწყის დენს. შედეგად, გახსნის მომენტში გალვანომეტრში (დატეხილი ისარი) მიედინება დენი, რომელიც მიმართულია საწყისი დენის საპირისპიროდ გახსნამდე (მყარი ისარი). უფრო მეტიც, დენის სიძლიერე მიკროსქემის გახსნისას აღემატება დენის სიძლიერეს, რომელიც გადის გალვანომეტრზე, როდესაც გადამრთველი დახურულია. ეს ნიშნავს, რომ თვითგამოწვეული ემფ ξ.
მეტი ემფ ξisბატარეის ელემენტები.
თვითინდუქციის ფენომენი მსგავსია ინერციის ფენომენის მექანიკაში. ამრიგად, ინერცია იწვევს იმ ფაქტს, რომ ძალის გავლენის ქვეშ სხეული მყისიერად კი არ იძენს გარკვეულ სიჩქარეს, არამედ თანდათანობით. სხეულის მყისიერად შენელება შეუძლებელია, რაც არ უნდა დიდი იყოს დამუხრუჭების ძალა. ანალოგიურად, თვითინდუქციის გამო, როდესაც წრე დახურულია, მიმდინარე სიძლიერე დაუყოვნებლივ არ იძენს გარკვეულ მნიშვნელობას, მაგრამ თანდათან იზრდება. წყაროს გამორთვით დენს მაშინვე არ ვაჩერებთ. თვითინდუქცია ინარჩუნებს მას გარკვეული დროის განმავლობაში, მიუხედავად მიკროსქემის წინააღმდეგობის არსებობისა.
შემდეგი, სხეულის სიჩქარის გასაზრდელად, მექანიკის კანონების მიხედვით, უნდა გაკეთდეს მუშაობა. დამუხრუჭებისას სხეული თავად ასრულებს დადებით მუშაობას. ანალოგიურად, დენის შესაქმნელად, უნდა მოხდეს მუშაობა მორევის ელექტრული ველის წინააღმდეგ და როდესაც დენი გაქრება, ეს ველი თავად აკეთებს დადებით მუშაობას.
ეს არ არის მხოლოდ ზედაპირული ანალოგია. მას აქვს ღრმა შინაგანი მნიშვნელობა. დენი ხომ მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების ერთობლიობაა. ელექტრონების სიჩქარის მატებასთან ერთად იცვლება მათ მიერ შექმნილი მაგნიტური ველი და წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს, რომელიც მოქმედებს თავად ელექტრონებზე და ხელს უშლის მათი სიჩქარის მყისიერ ზრდას გარე ძალის გავლენის ქვეშ. დამუხრუჭების დროს, პირიქით, მორევის ველი ინარჩუნებს ელექტრონის სიჩქარის მუდმივობას (ლენცის წესი). ამრიგად, ელექტრონების ინერცია და, შესაბამისად, მათი მასა, ნაწილობრივ მაინც ელექტრომაგნიტური წარმოშობისაა. მასა არ შეიძლება იყოს მთლიანად ელექტრომაგნიტური, რადგან არის ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკები მასით (ნეიტრონები და ა.შ.)
ინდუქციურობა.
ნებისმიერ დახურულ წრეში დენით შექმნილი მაგნიტური ინდუქციის B მოდული დენის სიძლიერის პროპორციულია. ვინაიდან მაგნიტური ნაკადი Ф პროპორციულია B-ს, მაშინ Ф ~ В ~ I.
ამიტომ შეიძლება იმის მტკიცება, რომ
სად ლ- პროპორციულობის კოეფიციენტი გამტარ წრეში არსებულ დენსა და მის მიერ შექმნილ მაგნიტურ ნაკადს შორის, რომელიც შეაღწევს ამ წრეში. ზომა ლწრის ინდუქციურობას ან მის თვითინდუქციურობის კოეფიციენტს უწოდებენ.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციისა და გამოხატვის კანონის გამოყენებით (5.7.1) ვიღებთ თანასწორობას:
| (5.7.2) |
ფორმულიდან (5.7.2) გამომდინარეობს, რომ ინდუქციურობა- ეს ფიზიკური რაოდენობა, რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციურ ემფ-ს, რომელიც ჩნდება წრედში, როდესაც დენი იცვლება 1 ა-ით 1 გვ.
ინდუქციურობა, ისევე როგორც ელექტრული ტევადობა, დამოკიდებულია გეომეტრიულ ფაქტორებზე: გამტარის ზომაზე და მის ფორმაზე, მაგრამ პირდაპირ არ არის დამოკიდებული დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერეზე. გარდა
გამტარის გეომეტრია, ინდუქციურობა დამოკიდებულია იმ გარემოს მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.
SI ინდუქციურობის ერთეულს ჰენრი (H) ეწოდება. გამტარის ინდუქციური ტოლია 1 გნ, თუ მასში, როდესაც მიმდინარე სიძლიერე იცვლება 1 ა ამისთვის 1წ ხდება თვით-ინდუცირებული ემფ 1 V:
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კიდევ ერთი განსაკუთრებული შემთხვევა არის ორმხრივი ინდუქცია. ორმხრივი ინდუქცია არის ინდუცირებული დენის გაჩენა დახურულ წრეში(ბორბალი) როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება მიმდებარე წრედში(ბორბალი). ამ შემთხვევაში, კონტურები ერთმანეთთან შედარებით სტაციონარულია, როგორიცაა, მაგალითად, ტრანსფორმატორის კოჭები.
რაოდენობრივად, ორმხრივი ინდუქცია ხასიათდება ორმხრივი ინდუქციის კოეფიციენტით, ანუ ორმხრივი ინდუქციით.
ნახაზი 5.16 გვიჩვენებს ორ წრეს. როდესაც წრეში იცვლება დენი I 1 1 წრეში 2 წარმოიქმნება ინდუქციური დენი I 2.
მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი Ф 1.2, რომელიც შექმნილია დენით პირველ წრეში და შეაღწევს მეორე წრედ შემოსაზღვრულ ზედაპირს, პროპორციულია დენის სიძლიერისა I 1:
პროპორციულობის კოეფიციენტს L 1, 2 ეწოდება ურთიერთ ინდუქციურობა. ის მსგავსია ინდუქციურ L.
მეორე წრეში ინდუცირებული ემფ, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, უდრის:
კოეფიციენტი L 1.2 განისაზღვრება ორივე კონტურის გეომეტრიით, მათ შორის მანძილით, მათი შედარებითი პოზიციადა მაგნიტური თვისებები გარემო. გამოხატულია ურთიერთ ინდუქციურობა ლ 1.2, ისევე როგორც ინდუქციური L, ჰენრიში.
თუ დენი იცვლება მეორე წრეში, მაშინ პირველ წრეში წარმოიქმნება ინდუცირებული ემფ
როდესაც დირიჟორში იცვლება დენის სიძლიერე, ამ უკანასკნელში ჩნდება მორევის ელექტრული ველი. ეს ველი ანელებს ელექტრონებს, როდესაც დენი იზრდება და აჩქარებს, როდესაც ის მცირდება.
მიმდინარე მაგნიტური ველის ენერგია.
როდესაც მუდმივი EMF წყაროს შემცველი წრე დახურულია, დენის წყაროს ენერგია თავდაპირველად იხარჯება დენის შექმნაზე, ანუ გამტარის ელექტრონების მოძრაობაზე და დენთან დაკავშირებული მაგნიტური ველის ფორმირებაზე, და ასევე ნაწილობრივ მატებაზე შინაგანი ენერგიაგამტარი, ანუ გასათბობად. მუდმივი დენის მნიშვნელობის დადგენის შემდეგ, წყაროს ენერგია იხარჯება ექსკლუზიურად სითბოს გათავისუფლებაზე. ამ შემთხვევაში, მიმდინარე ენერგია არ იცვლება.
დენის შესაქმნელად საჭიროა ენერგიის დახარჯვა, ანუ სამუშაო უნდა გაკეთდეს. ეს აიხსნება იმით, რომ როდესაც წრე დახურულია, როდესაც დენი იწყებს მატებას, გამტარში ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, რომელიც მოქმედებს იმ ელექტრული ველის წინააღმდეგ, რომელიც წარმოიქმნება დირიჟორში დენის წყაროს გამო. იმისთვის, რომ მიმდინარე სიძლიერე I-ის ტოლი გახდეს, მიმდინარე წყარომ უნდა გააკეთოს მუშაობა მორევის ველის ძალების წინააღმდეგ. ეს სამუშაო მიდის მიმდინარე ენერგიის გასაზრდელად. მორევის ველი უარყოფითად მუშაობს.
როდესაც წრე იხსნება, დენი ქრება და მორევის ველი ასრულებს დადებით მუშაობას. დენში შენახული ენერგია თავისუფლდება. ეს გამოვლინდება მძლავრი ნაპერწკალით, რომელიც ჩნდება მაღალი ინდუქციური მიკროსქემის გახსნისას.
დენის ენერგიის გამოხატვა, რომელიც მიედინება წრეში L ინდუქციით, შეიძლება დაიწეროს ინერციასა და თვითინდუქციას შორის ანალოგიის საფუძველზე.
თუ თვითინდუქცია ინერციის მსგავსია, მაშინ ინდუქციურობამ დენის შექმნის პროცესში უნდა შეასრულოს იგივე როლი, როგორც მასა მექანიკაში სხეულის სიჩქარის გაზრდისას. ელექტროდინამიკაში სხეულის სიჩქარის როლს ასრულებს დენის ძალა I, როგორც ელექტრული მუხტების მოძრაობის დამახასიათებელი რაოდენობა. თუ ეს ასეა, მაშინ მიმდინარე ენერგია W m შეიძლება ჩაითვალოს სხეულის კინეტიკური ენერგიის მსგავს რაოდენობად. - მექანიკაში და ჩაწერეთ ფორმაში.
თუ მაგნიტურ ველში მდებარე დახურული გამტარი სტაციონარულია, მაშინ ინდუცირებული ემფ-ის წარმოქმნა არ შეიძლება აიხსნას ლორენცის ძალის მოქმედებით, რადგან ის მოქმედებს მხოლოდ მოძრავ მუხტებზე.
ცნობილია, რომ მუხტების მოძრაობა ასევე შეიძლება მოხდეს ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, ამიტომ შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ელექტრონები სტაციონარული გამტარში მოძრაობენ ელექტრული ველით და ეს ველი პირდაპირ წარმოიქმნება მაგნიტური ცვლადი. ველი.
ამ დასკვნამდე მივიდა პირველად ჯ.მაქსველმა. ალტერნატიული მაგნიტური ველის მიერ წარმოქმნილ ელექტრული ველი ეწოდებაინდუცირებული ელექტრული ველი . იგი იქმნება სივრცის ნებისმიერ წერტილში, სადაც არის ალტერნატიული მაგნიტური ველი, მიუხედავად იმისა, არის თუ არა იქ გამტარი წრე. წრე მხოლოდ საშუალებას აძლევს აღმოაჩინოს წარმოქმნილი ელექტრული ველი. ამრიგად, ჯ. მაქსველმა განაზოგადა მ. ფარადეის იდეები ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის შესახებ და აჩვენა, რომ სწორედ მაგნიტური ველის ცვლილებით გამოწვეული ინდუცირებული ელექტრული ველის გამოჩენაა.ფიზიკური მნიშვნელობა
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენები.
1. გამოწვეულია არა მუხტების გარკვეული განაწილებით, არამედ მონაცვლეობითი მაგნიტური ველით.
2. ელექტროსტატიკური და სტაციონარული ელექტრული ველის ხაზებისგან განსხვავებით, რომლებიც იწყება დადებითი მუხტებით და მთავრდება უარყოფითი მუხტებით, ინდუცირებული ველის სიძლიერის ხაზები - დახურული ხაზები. ამიტომ ეს სფერო არის მორევის ველი.
კვლევამ აჩვენა, რომ მაგნიტური ველის ინდუქციური ხაზები და მორევის ელექტრული ველის ინტენსივობის ხაზები განლაგებულია ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. მორევის ელექტრული ველი დაკავშირებულია მონაცვლეობით მაგნიტურ ველთან, რომელიც იწვევს მას წესით მარცხენა ხრახნი:
თუ მარცხენა ხრახნის წვერი პროგრესულად მოძრაობს მიმართულებით ΔΒ , შემდეგ ხრახნიანი თავის შემობრუნება მიუთითებს ინდუცირებული ელექტრული ველის სიძლიერის ხაზების მიმართულებაზე (ნახ. 1).
3. ინდუცირებული ელექტრული ველი არა პოტენციალი. პოტენციური სხვაობა გამტარის ნებისმიერ ორ წერტილს შორის, რომლებშიც ინდუცირებული დენი გადის, ტოლია 0-ის. ამ ველის მიერ შესრულებული სამუშაო დახურულ გზაზე მუხტის გადაადგილებისას არ არის ნული. ინდუცირებული ემფ არის ინდუცირებული ელექტრული ველის მუშაობა განსახილველი დახურული წრედის გასწვრივ ერთეული მუხტის გადასაადგილებლად, ე.ი. არა პოტენციალი, არამედ ინდუცირებული ემფ არის ინდუცირებული ველის ენერგეტიკული მახასიათებელი.
ლიტერატურა
აქსენოვიჩ L.A. ფიზიკა საშუალო სკოლაში: თეორია. დავალებები. ტესტები: სახელმძღვანელო. ზოგადსაგანმანათლებლო დაწესებულებების შემწეობა. გარემო, განათლება / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; რედ. კ.ს.ფარინო. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - გვ. 350-351.
გარდა პოტენციური კულონის ელექტრული ველისა, არის მორევის ველი, რომელშიც არის დაძაბულობის დახურული ხაზები. იცის ზოგადი თვისებებიელექტრული ველი, უფრო ადვილია მორევის ბუნების გაგება. ის წარმოიქმნება ცვალებადი მაგნიტური ველით.
რა იწვევს ინდუცირებულ დენს სტაციონარული გამტარში? რა არის ელექტრული ველის ინდუქცია? ამ კითხვებზე პასუხს, ასევე განსხვავებას მორევსა და ელექტროსტატიკური და სტაციონარული, ფუკოს დენებს, ფერიტებს და სხვას შორის შემდეგი სტატიიდან შეიტყობთ.
როგორ იცვლება მაგნიტური ნაკადი?
მორევის ელექტრული ველი, რომელიც გამოჩნდა მაგნიტური ველის შემდეგ, სრულიად განსხვავებული ტიპისაა, ვიდრე ელექტროსტატიკური. მას პირდაპირი კავშირი არ აქვს მუხტებთან და მის ხაზებზე ძაბვები არ იწყება და არ მთავრდება. ეს არის დახურული ხაზები, მაგნიტური ველის მსგავსად. ამიტომ მას უწოდებენ მორევის ელექტრულ ველს.
მაგნიტური ინდუქცია
მაგნიტური ინდუქცია შეიცვლება უფრო სწრაფად, რაც უფრო მაღალია ძაბვა. ლენცის წესი ამბობს: მაგნიტური ინდუქციის მატებასთან ერთად, ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მიმართულება ქმნის მარცხენა ხრახნს სხვა ვექტორის მიმართულებით. ანუ, როდესაც მარცხენა ხრახნი ბრუნავს დაძაბულობის ხაზების მიმართულებით, მისი მთარგმნელობითი მოძრაობა გახდება იგივე, რაც მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს.
თუ მაგნიტური ინდუქცია მცირდება, მაშინ დაძაბულობის ვექტორის მიმართულება შექმნის სწორ ხრახნს სხვა ვექტორის მიმართულებით.
დაძაბულობის ხაზებს აქვთ იგივე მიმართულება, როგორც ინდუცირებული დენი. მორევის ელექტრული ველი მუხტზე იგივე ძალით მოქმედებს, როგორც ადრე. თუმცა, ამ შემთხვევაში, მისი მუშაობა მუხტის გადაადგილებაზე არ არის ნულოვანი, როგორც სტაციონარულ ელექტრულ ველში. ვინაიდან ძალასა და გადაადგილებას ერთი და იგივე მიმართულება აქვს, დაძაბულობის დახურული ხაზის გასწვრივ მთელი ბილიკის გასწვრივ მუშაობა იგივე იქნება. აქ დადებითი ერთეული მუხტის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლი იქნება დირიჟორში ინდუქციის ელექტრომოძრავი ძალის.
ინდუქციური დენები მასიურ გამტარებლებში
მასიურ გამტარებლებში ინდუქციური დენები მაქსიმალურ მნიშვნელობებს აღწევს. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათ აქვთ დაბალი წინააღმდეგობა.
ასეთ დინებებს ფუკოს დინებებს უწოდებენ (ეს არის ფრანგი ფიზიკოსი, რომელმაც შეისწავლა ისინი). მათი გამოყენება შესაძლებელია გამტარების ტემპერატურის შესაცვლელად. ეს არის ინდუქციური ღუმელების პრინციპი, მაგალითად, საყოფაცხოვრებო მიკროტალღური ღუმელები. იგი ასევე გამოიყენება ლითონების დნობისთვის. ელექტრომაგნიტური ინდუქცია ასევე გამოიყენება ლითონის დეტექტორებში, რომლებიც მდებარეობს საჰაერო ტერმინალებში, თეატრებსა და სხვა საზოგადოებრივ ადგილებში, სადაც ხალხის დიდი ბრბოა.
მაგრამ ფუკოს დენები იწვევს ენერგიის დაკარგვას სითბოს გამომუშავებისთვის. ამრიგად, ტრანსფორმატორების, ელექტროძრავების, გენერატორების და რკინისგან დამზადებული სხვა მოწყობილობების ბირთვები მზადდება არა მყარი, არამედ ერთმანეთისგან იზოლირებული სხვადასხვა ფირფიტებისგან. ფირფიტები უნდა იყოს მკაცრად პერპენდიკულარულ მდგომარეობაში დაძაბულობის ვექტორთან მიმართებაში, რომელსაც აქვს მორევის ელექტრული ველი. ფირფიტებს ექნებათ მაქსიმალური წინააღმდეგობა დენის მიმართ და წარმოიქმნება სითბოს მინიმალური რაოდენობა.
ფერიტები
რადიო აპარატურა მუშაობს უმაღლეს სიხშირეებზე, სადაც რიცხვი აღწევს მილიონობით ვიბრაციას წამში. ძირითადი ხვეულები აქ არ იქნება ეფექტური, რადგან ფუკოს დენები გამოჩნდება თითოეულ ფირფიტაში.
არსებობს მაგნიტის იზოლატორები, რომლებსაც ფერიტები ეწოდება. მორევის დენები მათში არ გამოჩნდება მაგნიტიზაციის უკუქცევის დროს. აქედან გამომდინარე, ენერგიის დანაკარგები სითბოსთვის მცირდება მინიმუმამდე. ისინი გამოიყენება ბირთვების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება მაღალი სიხშირის ტრანსფორმატორებისთვის, ტრანზისტორი ანტენებისთვის და ა.შ. ისინი მიიღება საწყისი ნივთიერებების ნარევიდან, რომელიც დაჭერით და თერმულად მუშავდება.
თუ ფერომაგნიტში მაგნიტური ველი სწრაფად იცვლება, ეს იწვევს ინდუცირებული დენების წარმოქმნას. მათი მაგნიტური ველი ხელს შეუშლის ბირთვში მაგნიტური ნაკადის შეცვლას. ამიტომ, ნაკადი არ შეიცვლება, მაგრამ ბირთვი არ იქნება ხელახლა მაგნიტიზებული. ფერიტებში მორევის დინებები იმდენად მცირეა, რომ მათ შეუძლიათ სწრაფად ხელახლა მაგნიტიზაცია.
1. სხეულებში მოლეკულებსა და ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალები
(სლაიდი=პასუხი)
მოლეკულებს შორის არის მიზიდულობისა და მოგერიების ერთდროული ძალები, რომლებსაც უწოდებენ მოლეკულურ ძალებს. ეს არის ელექტრომაგნიტური ბუნების ძალები. ორ მოლეკულას შორის მოქმედი ძალები დამოკიდებულია მათ შორის მანძილზე. თუ მოლეკულებს შორის მანძილი გაიზარდა, მაშინ ჭარბობს ინტერმოლეკულური მიზიდულობის ძალები. მცირე დისტანციებზე ჭარბობს საგრებელი ძალები.
2. რაზეა დამოკიდებული დიფუზიის, აორთქლების და ბრაუნის მოძრაობის სიჩქარე?
(სლაიდი=პასუხი)
დიფუზიის სიჩქარე დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპზე, ტემპერატურაზე და ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობაზე.
ბრაუნის მოძრაობის სიჩქარე დამოკიდებულია ბრაუნის ნაწილაკების ტემპერატურასა და მასაზე.
აორთქლების სიჩქარე დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპზე, ტემპერატურაზე, ზედაპირის ფართობზე და ზედაპირზე ჰაერის მოძრაობის არსებობაზე (ქარი).
3. ტემპერატურის, წნევის, ტენიანობის საზომი ხელსაწყოები
(სლაიდი=პასუხი)
ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება თერმომეტრი.
წნევის საზომი გამოიყენება წნევის გასაზომად.
ტენიანობის გასაზომად გამოიყენება კონდენსაციის ჰიგირომეტრი, თმის ჰიგირომეტრი და ფსიქომეტრი.
4. ფაზის გადასვლები (აორთქლება, დნობა, სუბლიმაცია, კონდენსაცია, კრისტალიზაცია)
(სლაიდი=პასუხი)
დნობა არის ნივთიერების მყარი მდგომარეობიდან თხევადში გადასვლის პროცესი.
კრისტალიზაცია არის ნივთიერების თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლის პროცესი.
სუბლიმაცია არის ნივთიერების მყარი მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში გადასვლის პროცესი.
აორთქლება არის ნივთიერების გადასვლის პროცესი თხევადი მდგომარეობიდან აირის მდგომარეობაში.
კონდენსაცია არის ნივთიერების აირისებრი მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში გადასვლის პროცესი.
5. გაჯერებული, უჯერი ორთქლი, დინამიური წონასწორობა
(სლაიდი=პასუხი)
გაჯერებული ორთქლი არის ორთქლი, რომელიც იმყოფება დინამიურ წონასწორობაში თავის სითხესთან.
უჯერი ორთქლი არის ორთქლი, რომელიც ვერ მიაღწია დინამიურ წონასწორობას თავის სითხესთან.
დინამიური წონასწორობა არის მდგომარეობა სითხესა და მის ორთქლს შორის, რომელშიც მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც ტოვებენ სითხეს, უდრის მასში დაბრუნებული მოლეკულების რაოდენობას.
6. გაზის წნევის ფორმულები, კლეიპერონის განტოლება, მენდელეევ-კლიპერონის განტოლება, კინეტიკურ ენერგიასა და ტემპერატურას შორის ურთიერთობა
(სლაიდი=პასუხი)
გაზის წნევის ფორმულა - გაზის კომბინირებული კანონი - გვ = nkT
კლეიპერონის განტოლება
მენდელეევ-კლეიპერონის განტოლება
კინეტიკურ ენერგიასა და ტემპერატურას შორის კავშირი E = (3/2) kT
7. ტემპერატურის გადაქცევა ცელსიუსიდან კელვინში, კელვინიდან ცელსიუსში
(სლაიდი=პასუხი)
კავშირი აბსოლუტურ ტემპერატურასა და მასშტაბის ტემპერატურას შორის ცელსიუსიგამოხატული ფორმულით T = 273.16 +ტ, სადაც t არის ტემპერატურა ცელსიუს გრადუსებში.
ხშირად გამოიყენება სავარაუდო ფორმულა:
1) ცელსიუსში ტემპერატურიდან კელვინში ტემპერატურაზე გადაყვანა T = 273 + ტ
2) კელვინის ტემპერატურიდან ცელსიუსში ტემპერატურაზე გადაყვანა t = T – 273
8. კელვინის მასშტაბი, ცელსიუსის მასშტაბი
(სლაიდი=პასუხი)
0 0 ცელსიუსის შკალაზე არის ყინულის დნობის ტემპერატურა.
100 0 კელვინის შკალაზე არის წყლის დუღილის წერტილი.
0 0 კელვინის შკალაზე არის აბსოლუტური ნული - ტემპერატურა, რომელზეც უნდა შეჩერდეს მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობა.
ცელსიუსის მასშტაბი კელვინის მასშტაბი
9. კავშირი ტემპერატურასა და აირის წნევას შორის, გაზის მოლეკულების ტემპერატურასა და კინეტიკურ ენერგიას შორის
(სლაიდი=პასუხი)
კავშირი ტემპერატურასა და გაზის წნევას შორის p=nkT. პირდაპირპროპორციული კავშირია p-სა და T-ს შორის(რამდენჯერაც არ უნდა გაიზარდოს ტემპერატურა, გაზის წნევა იმავე რაოდენობით იზრდება).
კავშირი გაზის მოლეკულების ტემპერატურასა და კინეტიკურ ენერგიას შორის E = (3/2)kT. პირდაპირპროპორციული კავშირი არსებობს p და E-ს შორის(რამდენჯერაც არ უნდა გაიზარდოს ტემპერატურა, გაზის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იმავე რაოდენობით იზრდება)
10. ისტ-ის ძირითადი დებულებები და მათი ექსპერიმენტული დასაბუთება
(სლაიდი=პასუხი)
MCT ეფუძნება სამ მნიშვნელოვან პრინციპს, რომლებიც დადასტურებულია ექსპერიმენტულად და თეორიულად.
- ყველა სხეული შედგება პაწაწინა ნაწილაკებისგან - ატომებისგან, მოლეკულებისგან, რომლებიც მოიცავს კიდევ უფრო მცირე ნაწილაკებს. ელემენტარული ნაწილაკები(ელექტრონები, პროტონები, ნეიტრონები). ნებისმიერი ნივთიერების სტრუქტურა არის დისკრეტული (შეწყვეტილი).
- მატერიის ატომები და მოლეკულები ყოველთვის უწყვეტ ქაოტურ მოძრაობაში არიან.
- ნებისმიერი ნივთიერების ნაწილაკებს შორის არის ურთიერთქმედების ძალები - მიზიდულობა და მოგერიება. ამ ძალების ბუნება ელექტრომაგნიტურია.
ეს დებულებები დადასტურებულია ემპირიულად.
11. მოლეკულების მასა და ზომა
(სლაიდი=პასუხი)
მოლეკულაარის მოცემული ნივთიერების ყველაზე პატარა სტაბილური ნაწილაკი, რომელსაც აქვს თავისი ძირითადი ქიმიური თვისებები.
მოლეკულა შედგება კიდევ უფრო მცირე ნაწილაკებისგან - ატომებისგან, რომლებიც თავის მხრივ შედგება ელექტრონებისა და ბირთვებისგან.
ატომიარის მოცემული ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილაკი.
მოლეკულური ზომები ძალიან მცირეა.
მოლეკულის დიამეტრის სიდიდის რიგია 1·10 -8 სმ = 1*10-10 მ.
მოლეკულის მოცულობის სიდიდის რიგია 1·10 -20 მ3
მოლეკულური მასის სიდიდის რიგი 1·10 - 23 გ = 1·10 -26 კგ
12. თვისებები მყარი, სითხეები, აირები
(სლაიდი=პასუხი)
მყარი ინარჩუნებს მოცულობას და ინარჩუნებს ფორმას.
სითხეები ინარჩუნებენ მოცულობას, მაგრამ არ ინარჩუნებენ ფორმას.
აირები არ ინარჩუნებენ მოცულობას ან ფორმას.
13. ფაზური გადასვლები ხდება სითბოს შთანთქმის ან გათავისუფლების დროს.
(სლაიდი=პასუხი)
დნობა ხდება სითბოს შეწოვით
კრისტალიზაცია ხდება სითბოს გათავისუფლებით.
აორთქლება ხდება სითბოს შთანთქმით.
კონდენსაცია ხდება სითბოს გათავისუფლებით.
სუბლიმაცია ხდება სითბოს შთანთქმით
14. ტენიანობა და ნამის წერტილი
(სლაიდი=პასუხი)
აბსოლუტური ტენიანობა– მნიშვნელობა, რომელიც გვიჩვენებს, რამდენი წყლის ორთქლი იმყოფება 1 მ³ ჰაერში.
ჰაერის შედარებითი ტენიანობა -ეს არის მნიშვნელობა, რომელიც აჩვენებს, თუ რამდენად შორს არის ორთქლი გაჯერებისგან. ეს არის ნაწილობრივი წნევის თანაფარდობაp წყლის ორთქლის შემცველობა ჰაერში მოცემულ ტემპერატურაზე, გაჯერებული ორთქლის წნევამდე გვ 0 იმავე ტემპერატურაზე, გამოხატული პროცენტულად:
თუ ჰაერი არ შეიცავს წყლის ორთქლს, მაშინ მისი აბსოლუტური და ფარდობითი ტენიანობა 0-ის ტოლია.
თუ ტენიანი ჰაერი გაცივდა, მასში არსებული ორთქლი შეიძლება მიიტანოს გაჯერებამდე, შემდეგ კი ის კონდენსდება.
ნამის წერტილი -ეს არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ჰაერში არსებული წყლის ორთქლი გაჯერებულია.
15. დნობისა და დუღილის გრაფიკი
სტატიები თემაზე
