UTENOS KOLEGIJOS
VERSLO IR TECHNOLOGIJŲ FAKULTETAS
INFORMACINIŲ SISTEMŲ TECHNOLOGIJŲ STUDIJŲ PROGRAMA
INFORMACINIŲ TECHNOLOGIJŲ KATEDRA
Elektromagnetinė indukcija
Fizikos kursinis darbas
Atliko: IST-06N grupės studentas
Justinas Vainiūnas
2007
Turinys
Įvadas 3
2. Elektros eros pradžia, elektromagnetinės indukcijos reiškinys 4
3. INDUKCIJOS SROVĖS KRYPTIS. LENCO TAISYKLĖ 5
4. FARADĖJAUS ELEKTRONINĖS INDUKCIJOS DĖSNIS 8
5. Sūkurines srovės 8
6. Saviindukcijos reiškinys 9
Literatūros sąrašas 12
Įvadas
Šiandien kuris iš mūsų nors savaitę galėtų pilnavertiškai pragyventi be elektros, t.y. nenaudojant buitinių prietaisų, automobilių, mobilių telefonų, kompiuterių ir t.t. Manau kad nedaugelis, nes šiandieninei visuomenei elektra yra būtina, tiek darbe, buityje, laisvalaikio metu ar mokantis. Retas vaikas (vyresnis nei septynerių metų) jau nebeįsivaizduoja savo veiklos jei staiga pradingus elektrai jis negales žaisti su kompiuteriu, arba žiūrėti televizijos. Neabejotinai suaugusiam žmogui elektros energijos dingimas taip pat sukelia begale problemų. Kad žmogus yra pripratęs prie pastovaus elektros energijos tiekimo parodo ir tas faktas, jog įvykus elektros tinklų avarijai (t.y. žmogui nutrūksta elektros srovė), žmogus net neturi žvakes, ar taip kokio baterijomis maitinamo žibinto kad nors menkai apsišviestų savo patalpas.
Kad ir kaip bebūtų šiandien stengiamasi užtikrinti jog kiekvienam vartotojui būtų pastovi elektros energija. Tačiau šiame darbe norėčiau panagrinėti pačios elektros pradžią, kurią pradėjo Maiklas Faradėjus, kurio tyrimai ir išradimai sukūrė elektros energiją, kuris pradėjo pradžią tam, ką turime šiandien.
2. Elektros eros pradžia, elektromagnetinės indukcijos reiškinys
Didysis anglų fizikas Maiklas Faradėjus (1791-1867) užsibrėžė tikslą „magnetizmą paversti elektra“. Jeigu elektros srovė gali įmagnetinti geležį, – Samprotavo Faradėjus, – tai ir magnetas savo ruoštu turi sukurti elektros srovę. Tačiau tam tikslui pasiekti prireikė dešimties metų įtempto darbo. Faradėjus ir kiti to meto fizikai nesuprato svarbiausio : srovę gali sukelti tik magnetinio lauko kitimas. Bandymą sunkino ir ta aplinkybė, kad nebuvo pakankamai jautriu galvometrų, Faradėjui teko juos sukonstruoti ir pasigaminti pačiam. Tik 1831 metais mokslininko pastangas vainikavo sėkmė. Faradėjus ištyrė, kad srovė ritėje atsiranda tuo metu, kai į ją kišamas arba iš jos traukiamas magnetas (1,1 pav., a.b); kai rite juda atžvilgiu nejudančio magneto arba kitos ritės, kuria teka srovė;kai kinta tekančios antrąją rite srovės stiprumas. Visais šiais atvejais kinta veriantis tiriamąją ritę magnetinis srautas.
Elektros srovės atsiradimas uždarame laidininke, kintant jį veriančiam magnetiniam srautui, vadinamas elektromagnetinė indukcija (lot. inducto – paskatinimas). Indukcijos būdu gauta srovė vadinama indukuota srove, o verčianti ją tekėti elektros jėga vadinama indukcinė EVJ.
Kaip aiškina indukcinės EVJ atsiradimą elektroninė teorija? Judant laidininkui, kartu juda ir jame esantys laisvieji elektronai. Magnetiniame lauke judančius elektronus veikia Lorenco jėga, kuri juos nukreipia išilgai laidininko. Elektronai kaupiasi viename , o priešingame gale susidaro jų trūkumas. Tarp laidininko galų susidaro potencialų skirtumas – indukcinė EVJ
Indukcinė EVJ yra lygi darbui, kuri atlieka Lorenco jėga, perkeldama vienetinį krūvį nuotoliu, lygiu laidininko ilgiui l:Matome kad indukcin4s EVJ didumas priklauso nuo magnetinio lauko indukcijos, laidininko ilgio, jo judėjimo greičio, ir kampo tarp magnetinių linijų ir laidininko judėjimo krypčių.
Faradėjaus atradimas atvėrė kelią “didžiajai elektrai”, parodė būda mechaninei energijai paversti elektros energija. Elektromagnetinės indukcijos reiškinių pagrįstas galingų srovės šaltinių generatorių veikiamas. Visa šiuolaikine elektrifikacija – tai elektromagnetinės indukcijos reiškinio praktinis pritaikymas
Pats faradėjus nenumatė, kad jo atradimas taip pakeis visą Žemės veidą. Kalbama, kad paklaustas, kokios naudos galima tikėtis iš naujojo atradimo, Faradėjus atsakė : „ Kokia nauda gali būti iš naujagimio?“.3. INDUKCIJOS SROVĖS KRYPTIS. LENCO TAISYKLĖ
Judant magnetiniame lauke tiesiam laidininkui indukuotoji srovė teka ta kryptimi, kuria teigimą krūvį veikia Lenco jėga. Nesunku suvokti kad srovės krypčiai rasti galima taikyti šią dešinės rankos taisyklę: dešinę ranką reikia ištiesti taip, kad magnetinio lauko linijos eitu į delną, o atlenktas nykštys rodytų laidininko judėjimą sukeliančios jėgos kryptį. Tada ištiesti pirštai rodys indikuotosios srovės kryptį.
Srovė gali indukuotis ir nesant mechaninio judėjimo. Pavyzdžiui, įjungiant arba išjungiant srovę vidinėje ritėje, išorinėje ritėje(1,3 pav.) indukuojasi srovė, nes atsiranda arba išnyksta magnetinis laukas. Universalią taisyklę indukuotosios srovės krypčiai nustatyti suformulavo Peterburgo akademikas Emilis Lencas (1804-1865): indukuotoji srovė visuomet teka tokia kryptimi, kad jos magnetinis laukas priešinasi tam magnetinio lauko kitimui, dėl kurio
ji atsirado, t.y. priešinasi savo atsiradimo priežasčiai. Šį teiginį galima vaizdžiai pademonstruoti, pritaikius tam pačiam laidininkui ir dešinės, ir kairės rankos taisykles. 1,4 paveiksle pavaizduotas laidininkas juda veikiamas mechaninės jėgos Fmech, kurios krypty rodo dešinės rankos nykštys; jame indukuojasi srovė, kurios kryptį rodo dešinės rankos pirštai. Pritaikę indukuotai srovei kairiosios rankos taisyklę, pamatysime, kad ją veikia kad ja veikia priešingos krypties Ampero jėga FA. Ši jėga atsiranda todėl, kad indukuotoji srovė kuria savo magnetinį lauką, ir priešinasi laidininko judėjimui išoriniame magnetiniame lauke