Laiskuse efekt. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus
Definitsioon 1
E. H. Lenz pakutud reegel (seadus), mis võimaldab teil leida induktsioonivoolu suund. Oma sõnastuses on see järgmine: „Kui metalljuht liigub galvaanilise voolu lähedal või magneti lähedal, siis ergastub selles sellise suunaga galvaaniline vool, mis põhjustaks puhkejuhtme liikumise otse vastupidises suunas. liikumissuund, mis on siin juhtmele väljastpoolt peale pandud, eeldusel, et paigal olev traat saab liikuda ainult selle viimase liikumise suunas või täpselt vastupidises suunas.
2. definitsioon
Praegu on Lenzi reegel sõnastatud lühidalt: "Indutseeritud voolu suund on selline, et selle mõju on vastupidine seda põhjustava põhjuse tegevusele." Või: Induktsioonivooludel, mis tekivad juhis nende liikumise tulemusena pidevas magnetväljas, on suund, milles magnetvälja pondemotoorsed jõud, mida need juhid kogevad, takistavad juhtide liikumist.
Seda reeglit järgitakse kõigil induktsioonijuhtudel.
Pilt 1.
Oletame, et vooluringis (2) tekib induktsioon, kui see liigub vooluga (1) vooluringi magnetväljas (joonis 1). Sel juhul ilmub induktsioonvool, mille suund on selline, et ahelaga (1) koostoime jõud takistab ahela liikumist. Kui ahel (2) tuuakse vooluringile (1) lähemale, ilmub vool $I_2"$ ja selle voolu magnetmoment on suunatud vooluvälja $I_1$ vastas. Kontuurile (2) mõjub jõud, mis surub see eemal vooluringist (1). Kui ahel (2) eemaldatakse ahelast (1), ilmub vooluringi (2) vool $I^("")_2, selle momendi suund langeb kokku vooluväljaga $I_1$, seetõttu tõmbab ahelale (2) mõjuv jõud selle vooluringi (1) külge.
Oletame, et mõlemad ahelad on paigal, ahelas (1) voolab vahelduvvool $I_1$, mille muutused on põhjustatud voolu $I_2$ ilmumisest. Teise kanali voolu suund on selline, et selle voolu tekitatud magnetvoog $(Ф)$ kipub nõrgendama välisvoo muutusi, mis viib induktsioonivoolu tekkeni. Kui vool $I_1$ suureneb, siis väline magnetvoog, mis on suunatud paremale, suureneb ja tekib vool $I_2"$, mis tekitab vasakule suunatud voo (joonis 1).
Kui vool $I_1$ väheneb, tekib vooluringi (2) vool $I^("")_2, mille magnetvoog on suunatud samamoodi nagu välisvoog, täiendav magnetvoog hoiab välisvoo muutumatuna .
Lenzi reegel ja energia jäävuse seadus
Lenzi seadus on energia jäävuse seaduse tagajärg. Induktsioonvoolud, nagu kõik teised, toodavad tööd. Näiteks kui suletud juht liigub magnetväljas, tuleb täiendavat tööd teha välisjõudude poolt, kuna indutseeritud voolud interakteeruvad magnetväli, tekitades jõudu, mis on suunatud liikumisele vastupidiselt.
Näide 1
Harjutus: Märkida ahelasse ilmuva induktsioonivoolu suund a) kui magnet tuuakse vooluringile lähemale; b) kui magnet on vooluringist eemaldatud (joonis 2). Selgitage, kuidas magnet ja voolu juhtiv mähis interakteeruvad juhtudel a) ja b).
Joonis 2.
Lahendus:
Kui viia magneti $(N)$ põhjapoolus kontuurile lähemale, siis tekib kontuurile ka põhjapoolus. Kui eemaldame vooluringist magneti põhjapooluse, ilmub vooluringile lõunapoolus. Sel juhul tõrjuvad nagu magneti poolused ja erinevalt poolustest tõmbavad. See tähendab, et kui magneti lähenemisel vooluringile tekib ahelasse indutseeritud vool, tõrjuvad magneti ja indutseeritud voolu vahelised vastasmõjujõud magneti mähisest välja ning kui magneti eemaldamisel tekib vooluringis vool, indutseeritud vooluga mähis ja magnet tõmmatakse.
Vastavalt Lenzi reeglile on voolude suunad joonisel 3 näidatud suunad.
Joonis 3.
Näide 2
Harjutus: Sirge juht pikkusega $l$ liigub magnetväljas endaga paralleelselt. See juht võib olla osa suletud vooluringist, mille ülejäänud osad on liikumatud. Leidke juhis tekkiv EMF, märkige indutseeritud voolu suund.
Lahendus:
Joonis 4.
Tähistagem $v$ juhi hetkelist liikumiskiirust, $dt$ - juhi liikumisaega, siis dirigent kirjeldab pindala, mis on võrdne:
Aja jooksul $dt$ läbib juht kõiki ala $dS$ läbivaid magnetinduktsiooni jooni. Seetõttu võib magnetvoo muutuse kirjutada järgmiselt:
kus $B_n$ on magnetinduktsiooni komponent, mis on risti alaga $dS$. Faraday seadust kasutades saame:
\[((\mathcal E))_i=-\frac(dФ)(dt)=(-B)_nlv.\]
Indutseeritud voolu suund ja emfi märk määratakse Lenzi reegliga. Vool on suunatud nii, et juhile mõjuv mehaaniline jõud on vastupidine kiirusele.
Vastus:$((\mathcal E))_i=(-B)_nlv.$
Lenzi valitsemise suurejooneline demonstratsioon on Elihu Tomsoni eksperiment.
Reegli füüsiline olemus
kus miinusmärk tähendab, et indutseeritud emf toimib nii, et indutseeritud vool takistab voo muutumist. See asjaolu kajastub Lenzi reeglis.
Lenzi reegel on olemuselt üldine ja kehtib erinevates füüsilistes olukordades, mis võivad konkreetselt erineda füüsiline mehhanism induktsioonivoolu ergastamine. Seega, kui magnetvoo muutuse põhjustab vooluringi pindala muutus (näiteks ristkülikukujulise vooluringi ühe külje liikumise tõttu), siis ergastab indutseeritud voolu Lorentzi jõud mis toimivad konstantses magnetväljas liikuva juhi elektronidele. Kui magnetvoo muutus on seotud välise magnetvälja suuruse muutumisega, siis induktsioonivoolu ergastab pööris elektriväli, mis ilmub magnetvälja muutumisel. Kuid mõlemal juhul on indutseeritud vool suunatud nii, et see kompenseerib ahelat läbiva magnetvälja voo muutust.
Kui statsionaarsesse elektriahelasse tungiv väline magnetväli tekib teises vooluringis voolavast voolust, siis indutseeritud voolu saab suunata kas välisega samas suunas või vastupidises suunas: see sõltub sellest, kas välisvool väheneb. või suureneb. Kui välisvool suureneb, suureneb selle tekitatav magnetväli ja selle voog, mis viib induktsioonivoolu ilmnemiseni, mis seda tõusu vähendab. Sel juhul suunatakse induktsioonivool põhivoolu vastassuunas. Vastupidisel juhul, kui välisvool aja jooksul väheneb, põhjustab magnetvoo vähenemine indutseeritud voolu ergastamist, mis kipub voogu suurendama ja see vool on suunatud välisvooluga samas suunas.
Lingid
Märkmed
Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.
- Khe Sanhi piiramine
- Port de Hal/Hallepoort
Vaadake, mis on "Lenzi reegel" teistes sõnaraamatutes:
LENZI REEGEL- LENZI REGEL, elektromagnetiline seadus, mille tuletas vene füüsik Heinrich Lenz (1804 65) aastal 1834. Seadus ütleb, et indutseeritud elektrivool liigub vastupidises suunas voolu tekitanud laengule. vaata ka INDUKTSIOON... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik
Lenzi reegel- - [Ja.N.Luginski, M.S.Fezi Žilinskaja, Ju.S.Kabirov. Inglise-vene elektrotehnika ja energeetika sõnaraamat, Moskva, 1999] Elektrotehnika teemad, põhimõisted EN indutseeritud voolu seadus Lenzi seadus Lenzi reegel ... Tehniline tõlkija juhend
Lenzi reegel- reegel, mis määrab induktsioonivoolude suuna (tekib siis, kui elektromagnetiline induktsioon); energia jäävuse seaduse tagajärg. Lenzi reegli järgi on suletud ahelas tekkiv indutseeritud vool suunatud nii, et... ...
Lenzi reegel- Lenko taisyklė statusas T valdkond fizika vastavusmenys: engl. Lenzi seadus; Lenzi reegel vok. Lenzsche Regel, f; Lenzsches Gesetz, n rus. Lenzi seadus, m; Lenzi reegel, n pranc. loi de Lenz, f … Fizikos terminų žodynas
LENZA REEGEL- määrab voolu suuna. elektromagnetilise induktsiooni tagajärjel tekkivad voolud; on energia jäävuse seaduse tagajärg. L. p., mille asutas (1833) E. H. Lenz. Induktsioon vooluahelas on vool suunatud nii, et selle tekitatav vool ... ... Füüsiline entsüklopeedia
REEGLI- (1) gimlet määrab alalisvooluga sirge juhi magnetvälja tugevusvektori suuna. Kui voolik on sisse keeratud voolu suunas, siis määrab selle pöörlemise suund magnetiliste jõujoonte suuna... ... Suur polütehniline entsüklopeedia
Lenzi reegel- Lenzi reegel, induktsioonivoolu suuna määramise reegel: juhtiva ahela ja magnetvälja allika suhtelisest liikumisest tekkival induktsioonivoolul on alati suund selline, et tema enda magnetvoog ... ... Vikipeedia
parema käe reegel- kergesti meeldejäetav reegel induktsioonivoolu suuna määramiseks magnetväljas liikuvas juhis: kui asetate parem peopesa nii et jäta tysq pöial langes kokku liikumissuunaga..... entsüklopeediline sõnaraamat metallurgias
faasi reegel- võrrand, mis ühendab termodünaamilise süsteemi vabadusastmete arvu (C) komponentide arvuga (K) ja tasakaalufaaside arvuga (F): C = K F + 2. Kui rõhu mõju faasitasakaalule võib jätta tähelepanuta, siis on faasireegel järgmine:... ... Metallurgia entsüklopeediline sõnaraamat
võimenduse reegel- , segmentide reegel on üks aine massi jäävuse seaduse ilmingutest, mis määrab kindlaks seose keemilised ühendid ja kahe aine massid ja kahest esimesest moodustatud 3. aine; aitab skeemilt määrata... Metallurgia entsüklopeediline sõnaraamat
Raamatud
- 11. klass. Füüsika, kogu. Plaat on mõeldud 11. klassi õpilaste abistamiseks, kes õpivad füüsikat algtasemel. See sisaldab teoreetilist materjali, mis koosneb 15 põhiosast kooli õppekava. Lihtsus... Ostke audioraamat 124 rubla eest
Peal see õppetund, mille teemaks on: “Lenzi reegel. Elektromagnetilise induktsiooni seadus", õpime üldreegel, mis võimaldab teil määrata induktsioonivoolu suuna ahelas, mille kehtestas 1833. aastal E.X. Lenz. Vaatleme ka katset alumiiniumrõngastega, mis seda reeglit selgelt demonstreerib, ja sõnastame elektromagnetilise induktsiooni seaduse
Tuues magneti tahkele rõngale lähemale või eemaldudes sellest, muudame rõnga piirkonda tungivat magnetvoogu. Elektromagnetilise induktsiooni nähtuse teooria kohaselt peaks rõngas tekkima induktiivne elektrivool. Ampere'i katsetest on teada, et seal, kus vool läbib, tekib magnetväli. Järelikult hakkab suletud ring käituma nagu magnet. See tähendab, et kahe magneti (püsimagnet, mida me liigutame, ja suletud vooluring) vahel on vastastikmõju.
Kuna süsteem ei reageerinud magneti lähenemisele rõngale lõikega, siis võime järeldada, et avatud vooluringis indutseeritud voolu ei teki.
Sõrmuse magneti tõrjumise või tõmbamise põhjused
1. Kui magnet läheneb
Magneti pooluse lähenedes tõrjub rõngas sellest eemale. See tähendab, et see käitub nagu magnet, millel on meie poolel sama poolus kui läheneval magnetil. Kui tuua magneti põhjapoolus lähemale, siis indutseeritud vooluga rõnga magnetinduktsiooni vektor on suunatud magneti põhjapooluse magnetilise induktsiooni vektori suhtes vastupidises suunas (vt joonis 2).
Riis. 2. Magnetile lähenemine rõngale
2. Magneti eemaldamisel rõngast
Magneti eemaldamisel tõmmatakse rõngas selle taha. Järelikult moodustub taanduva magneti küljel rõnga juures vastandpoolus. Voolu kandva rõnga magnetinduktsiooni vektor on suunatud taanduva magneti magnetilise induktsiooni vektoriga (vt joonis 3).
Riis. 3. Magneti eemaldamine rõngast
Sellest katsest võime järeldada, et magneti liikumisel käitub ka rõngas nagu magnet, mille polaarsus sõltub sellest, kas rõnga piirkonda tungiv magnetvoog suureneb või väheneb. Kui voog suureneb, on rõnga ja magneti magnetilise induktsiooni vektorid vastassuunalised. Kui rõngast läbiv magnetvoog aja jooksul väheneb, siis rõnga magnetvälja induktsioonivektor ühtib suunas magneti induktsioonivektoriga.
Induktsioonivoolu suuna rõngas saab määrata reegliga parem käsi. Kui suunate parema käe pöidlaga magnetinduktsiooni vektori suunas, näitavad neli painutatud sõrme sõrmuse voolu suunda (vt joonis 4).
Riis. 4. Parema käe reegel
Kui ahelasse tungiv magnetvoog muutub, tekib ahelasse indutseeritud vool sellises suunas, et selle magnetvoog kompenseerib välise magnetvoo muutumise.
Kui väline magnetvoog suureneb, siis indutseeritud vool koos oma magnetväljaga kipub seda suurenemist aeglustama. Kui magnetvoog väheneb, siis indutseeritud vool koos oma magnetväljaga kipub seda vähenemist aeglustama.
Seda elektromagnetilise induktsiooni omadust väljendatakse indutseeritud emf valemis miinusmärgiga.
Elektromagnetilise induktsiooni seadus
Kui ahelasse tungiv väline magnetvoog muutub, tekib ahelasse indutseeritud vool. Sel juhul on elektromotoorjõu väärtus arvuliselt võrdne magnetvoo muutumise kiirusega, mis on võetud märgiga "-".
Lenzi reegel on elektromagnetiliste nähtuste energia jäävuse seaduse tagajärg.
Bibliograafia
- Myakishev G.Ya. Füüsika: õpik. 11. klassi jaoks Üldharidus institutsioonid. - M.: Haridus, 2010.
- Kasjanov V.A. Füüsika. 11. klass: Hariduslik. üldhariduse jaoks institutsioonid. - M.: Bustard, 2005.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Füüsika 11. - M.: Mnemosyne.
Kodutöö
- Küsimused lõike 10 lõpus (lk 33) – Myakishev G.Ya. Füüsika 11 (vt soovitatavate näitude loendit)
- Kuidas on sõnastatud elektromagnetilise induktsiooni seadus?
- Miks on elektromagnetilise induktsiooni seaduse valemis märk "-"?
- Internetiportaal Festival.1september.ru ().
- Interneti-portaal Physics.kgsu.ru ().
- Internetiportaal Youtube.com ().
1831. aastal avastas inglise füüsik M. Faraday selle nähtuse oma katsetes elektromagnetiline induktsioon. Siis uuris seda nähtust vene teadlane E.Kh. Lenz ja B. S. Jacobi.
Praegu põhinevad paljud seadmed elektromagnetilise induktsiooni nähtusel, näiteks mootoris või elektrivoolugeneraatoris, trafodes, raadiovastuvõtjates ja paljudes muudes seadmetes.
Elektromagnetiline induktsioon- see on voolu ilmnemine suletud juhis, kui seda läbib magnetvoog. See tähendab, et tänu sellele nähtusele saame muuta mehaanilise energia elektrienergiaks – ja see on imeline. Lõppude lõpuks ei teadnud inimesed enne selle nähtuse avastamist elektrivoolu tootmise meetoditest, välja arvatud galvaniseerimine.
Kui juht puutub kokku magnetväljaga, tekib selles emf, mida saab kvantitatiivselt väljendada elektromagnetilise induktsiooni seaduse kaudu.
Elektromagnetilise induktsiooni seadus
Juhtivas vooluringis indutseeritud elektromotoorjõud on võrdne selle ahela magnetvoo sidestuse muutumise kiirusega.
Mitme pöördega mähises sõltub kogu emf keerdude arvust n:
Kuid üldiselt kasutatakse üldise vooühendusega EMF-i valemit:
Ahelas ergastatud EMF tekitab voolu. Enamik lihtne näide Voolu välimus juhis on mähis, mida läbib püsimagnet. Indutseeritud voolu suunda saab määrata kasutades Lenzi reeglid.
Lenzi reegel
Ahelat läbiva magnetvälja muutumisel indutseeritud vool takistab selle muutumist.
Juhul, kui sisestame mähisesse magneti, suureneb vooluringis olev magnetvoog, mis tähendab, et indutseeritud voolu tekitatud magnetväli on Lenzi reegli kohaselt suunatud magnetvälja suurenemise vastu. Voolu suuna määramiseks peate magnetit vaatama põhjapoolusest. Sellest asendist keerame kere voolu magnetvälja suunas, st poole põhjapoolus. Vool liigub kere pöörlemissuunas, st päripäeva.
Juhul, kui eemaldame magneti mähistelt, väheneb magnetvoog ahelas, mis tähendab, et indutseeritud voolu tekitatud magnetväli on suunatud magnetvälja vähenemisele. Voolu suuna määramiseks peate vutlari lahti keerama; rõnga pöörlemissuund näitab voolu suunda juhis - vastupäeva.
Elektriline Ja magnetväljad loodud samadest allikatest - elektrilaengud, seega võime eeldada, et nende väljade vahel on teatav seos. See oletus leidis eksperimentaalse kinnituse 1831. aastal silmapaistva inglise füüsiku M. Faraday katsetes. Ta avas elektromagnetilise induktsiooni nähtus.
Elektromagnetilise induktsiooni nähtus on induktsioongeneraatorite töö aluseks elektrivool, mis moodustavad kogu maailmas toodetud elektrienergia.
- Magnetvoog
Magnetvälja suletud ahela kaudu muutmise protsessi kvantitatiivne tunnus on füüsikaline suurus, mida nimetatakse magnetvoog. Magnetvoog (F) läbi suletud ahela pindalaga (S) on füüsikaline suurus, mis võrdub magnetilise induktsiooni vektori (B) suuruse ja ahela (S) pindala ja nurga koosinuse korrutisega vahelvektor B ja pinna normaal: Φ = BS cos α. Magnetvoo ühik F - weber (Wb): 1 Wb = 1 T · 1 m 2.
risti maksimaalselt.
Kui magnetinduktsiooni vektor paralleelselt kontuuri pindala, seejärel magnetvoog võrdne nulliga.
- Elektromagnetilise induktsiooni seadus
Elektromagnetilise induktsiooni seadus kehtestati eksperimentaalselt: suletud vooluringis indutseeritud emf on suuruselt võrdne ahelaga piiratud pinda läbiva magnetvoo muutumise kiirusega: Seda valemit nimetatakse nn. Faraday seadus .
Elektromagnetilise induktsiooni põhiseaduse klassikaline demonstratsioon on Faraday esimene katse. Selles, mida kiiremini liigutate magnetit läbi pooli keerdude, seda suurem on selles indutseeritud vool ja seega ka indutseeritud emf.
- Lenzi reegel
Induktsioonivoolu suuna sõltuvuse magnetvälja muutuse olemusest suletud ahela kaudu tegi 1833. aastal eksperimentaalselt kindlaks vene füüsik E. H. Lenz. Vastavalt Lenzi reegel , indutseeritud vool, mis tekib suletud vooluringis koos selle magnetväljaga, neutraliseerib magnetvoo muutuse, millega see helistas. Lühidalt võib selle reegli sõnastada järgmiselt: indutseeritud vool on suunatud nii, et vältida põhjus, mis seda põhjustab. Lenzi reegel peegeldab eksperimentaalset tõsiasja, mis neil alati on olnud vastupidised märgid(miinus sisselogimine Faraday valem).
Lenz kavandas seadme, mis koosneb kahest alumiiniumist rõngast, tahkest ja lõigatud, mis on paigaldatud alumiiniumist risttalale. Nad võisid pöörlema ümber telje nagu jalas. Kui magnet sisestati tahkesse rõngasse, hakkas see magneti eest "ära jooksma", keerates nookurit vastavalt. Kui magnet rõngast eemaldati, üritas see magnetile järele jõuda. Kui magnet liikus lõigatud rõnga sees, ei toimunud liikumist. Lenz selgitas katset sellega, et indutseeritud voolu magnetväli püüdis kompenseerida välise magnetvoo muutust.
Lenzi reeglil on sügav füüsiline tähendus – see väljendab energia jäävuse seadus.