Застосування явища електромагнітної індукції. Електромагнітна індукція та її застосування

Тема: Використання електромагнітної індукції.

Цілі уроку:

Освітня:

1. Продовжити роботу над формуванням поняття про електромагнітне поле як вид матерії та докази його реального існування.
2. Удосконалювати навички вирішення якісних та розрахункових завдань.

Розвиваюча:Продовжити роботу з учнями над...

1. формуванням уявлень про сучасну фізичну картину світу,
2. вмінням розкривати взаємозв'язок між вивченим матеріалом та явищами життя,
3. розширенням кругозору учнів

Виховна:Навчитися бачити прояви вивчених закономірностей у навколишньому житті

Демонстрації

1. Трансформатор
2. Фрагменти CD-диску «Фізика 7-11 класи. Бібліотека наочних посібників»

1) «Вироблення електроенергії»
2) «Запис та зчитування інформації на магнітній стрічці»

3. Презентації

1) «Електромагнітна індукція – тести» (I та II частини)
2) "Трансформатор"

Хід уроку

1. Актуалізація:

Перед тим, як розглядати новий матеріал, дайте відповідь, будь ласка, на такі питання:

2. Розв'язання задачза картками, див. презентацію (Додаток 1) (відповіді: 1 Б, 2 Б, 3 В, 4 А, 5 В) – 5 хв

Використання електромагнітної індукції

1) Минулого навчального року при вивченні з інформатики теми «Носії інформації» ми говорили про диски, дискети тощо. Виявляється запис, і зчитування інформації з допомогою магнітної стрічки ґрунтується на застосуванні явища електромагнітної індукції.
Запис та відтворення інформації за допомогою магнітної стрічки (Фрагменти CD-диску «Фізика 7-11 класи. Бібліотека наочних посібників», «Запис та зчитування інформації на магнітній стрічці» – 3 хв) (Додаток 2)

2) Розглянемо пристрій та принципову дію такого приладу, як ТРАНСФОРМАТОР. (див. презентацію Додаток 3)
Дія трансформатора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції.

ТРАНСФОРМАТОР - апарат, що перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги при незмінній частоті.

3) У найпростішому випадку трансформатор складається із замкнутого сталевого осердя, на який надіті дві котушки з дротяними обмотками. Та з обмоток, яка підключається до джерела змінної напруги, називається первинною, а та, до якої приєднують «навантаження», тобто прилади, що споживають електроенергію, називається вторинною.

а) підвищуючий трансформатор

б) знижуючий трансформатор

При передачі енергії на велику відстань - використання трансформаторів, що знижують і підвищують.

4) Робота трансформатора (проведення досвіду).

Загоряння лампочки у вторинній котушці ( пояснення цього досвіду);
- принцип роботи зварювального апарату ( Чому витки у вторинній котушці понижуючого трансформатора товщі?);
- принцип роботи печі ( Потужність в обох котушках однакова, а сила струму?)

5) Практичне застосування електромагнітної індукції

Приклади технічного використання електромагнітної індукції: трансформатор, генератор електричного струму – джерело електрики.
Завдяки відкриттю електромагнітної індукції стало можливим вироблення дешевої електричної енергії. Основою роботи сучасних електростанцій (у тому числі атомних) є індукційний генератор.
Генератор змінного струму (фрагмент диска Фрагменти CD-диску "Фізика 7-11 класи. Бібліотека наочних посібників", "Вироблення електроенергії" - 2 хв) (Додаток 4)

Індукційний генератор складається з двох частин: рухомого ротора та нерухомого статора. Найчастіше статор є магніт (постійний чи електричний), що створює вихідне магнітне поле (його називають індуктором). Ротор складається з однієї або декількох обмоток, в яких під дією магнітного поля, що змінюється, створюється індукційний струм. (Інша назва такого ротора – якір).

- виявлення металевих предметів – спеціальні детектори;
- поїзд на магнітних подушках(Див. стор. 129 підручника В. А. Касьянов «Фізика - 11»)
струми Фуко (вихрові струми;)
– замкнуті індукційні струми, що виникають у масивних провідних тілах.

З'являються або внаслідок зміни магнітного поля, в якому знаходиться тіло, що проводить, або в результаті такого руху тіла, коли змінюється магнітний потік, що пронизує це тіло (або будь-яку його частину).
Як і будь-які інші струми, вихрові струми мають на провідник теплову дію: тіла, в яких виникають такі струми, нагріваються.

Приклад: пристрій електропечей для плавки металів та НВЧ – печей.

4. Висновки, оцінки.

1) Електромагнітна індукція, наведіть приклади практичного застосування електромагнітної індукції.
2) Електромагнітні хвилі – найпоширеніший вид матерії, а електромагнітна індукція – окремий випадок прояву електромагнітних хвиль.

5. Розв'язання задач за картками, див.(Додаток 5) (відповіді - 1В, 2А, 3А, 4Б).

6. Будинок завдання:П.35,36 (Підручник фізики за ред. В.А.Касьянова 11 клас)

Радіомовлення. Змінне магнітне поле, що збуджується струмом, що змінюється, створює в навколишньому просторі електричне поле, яке в свою чергу збуджує магнітне поле, і т.д. Взаємно породжуючи одне одного, ці поля утворюють єдине змінне електромагнітне поле - електромагнітну хвилю. Виникнувши там, де є провід зі струмом, електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла -300000 км/с.

Магнітотерапія.У спектрі частот різні місця займають радіохвилі, світло, рентгенівське випромінювання та інші електромагнітні випромінювання. Їх зазвичай характеризують безперервно пов'язаними між собою електричними та магнітними полями.

Синхрофазотрони.В даний час під магнітним полем розуміють особливу форму матерії, що складається з заряджених частинок. У сучасній фізиці пучки заряджених частинок використовують для проникнення в глиб атомів з метою їх вивчення. Сила, з якою діє магнітне поле на заряджену частинку, що рухається, називається силою Лоренца.

Витратоміри – лічильники. Метод заснований на застосуванні закону Фарадея для провідника в магнітному полі: в потоці електропровідної рідини, що рухається в магнітному полі, наводиться ЕРС, пропорційна швидкості потоку, що перетворюється електронною частиною в електричний аналоговий/цифровий сигнал.

Генератор постійного струму.У режимі генератора якір машини обертається під впливом зовнішнього моменту. Між полюсами статора є постійний магнітний потік, що пронизує якір. Провідники обмотки якоря рухаються в магнітному полі і, отже, в них індукується ЕРС, напрямок якої можна визначити за правилом "правої руки". При цьому на одній щітці виникає позитивний потенціал щодо другої. Якщо до затискачів генератора підключити навантаження, то в ній піде струм.

Явище ЭМИ широко застосовується у трансформаторах. Розглянемо цей пристрій докладніше.

ТРАНСФОРМАТОРИ.) - статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно пов'язані обмотки і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або кілька систем змінного струму.

Виникнення індукційного струму в контурі, що обертається, і його застосування.

Явище електромагнітної індукції застосовується перетворення механічної енергії на енергію електричного струму. Для цієї мети використовуються генератори, принцип дії

яких можна розглянути на прикладі плоскої рамки, що обертається в однорідному магнітному полі

Нехай рамка обертається у однорідному магнітному полі (В = const) рівномірно з кутовою швидкістю u = const.

Магнітний потік, зчеплений з рамкою площею S,у будь-який момент часу tдорівнює

де а - ut- Кут повороту рамки в момент часу t(початок відліку вибрано так, щоб при /. = 0 було а = 0).

При обертанні рамки в ній виникатиме змінна ЕРС індукції

змінюється згодом за гармонійним законом. ЕРС %" максимальна при sin Wt= 1, тобто.

Таким чином, якщо в однорідному

магнітному полі рівномірно обертається рамка, то в ній виникає змінна ЕРС, що змінюється за гармонічним законом.

Процес перетворення механічної енергії на електричну оборотний. Якщо по рамці, поміщеній у магнітне поле, пропускати струм на неї діятиме момент, що обертає, і рамка почне обертатися. На цьому принципі заснована робота електродвигунів, призначених для перетворення електричної енергії на механічну.

Квиток 5.

Магнітне поле у ​​речовині.

Експериментальні дослідження показали, що всі речовини більшою чи меншою мірою мають магнітні властивості. Якщо два витки зі струмами помістити в якесь середовище, то сила магнітної взаємодії між струмами змінюється. Цей досвід показує, що індукція магнітного поля, створюваного електричними струмами речовині, відрізняється від індукції магнітного поля, створюваного тими самими струмами у вакуумі.

Фізична величина, що показує, скільки разів індукція магнітного поля в однорідному середовищі відрізняється за модулем від індукції магнітного поля у вакуумі, називається магнітною проникністю:

Магнітні властивості речовин визначаються магнітними властивостями атомів або елементарних частинок (електронів, протонів та нейтронів), що входять до складу атомів. В даний час встановлено, що магнітні властивості протонів і нейтронів майже в 1000 разів слабші за магнітні властивості електронів. Тому магнітні властивості речовин переважно визначаються електронами, що входять до складу атомів.

Речовини дуже різноманітні за своїми магнітними властивостями. Більшість речовин ці властивості виражені слабо. Слабо-магнітні речовини поділяються на дві великі групи – парамагнетики та діамагнетики. Вони відрізняються тим, що при внесенні в зовнішнє магнітне поле намагнічуються парамагнітні зразки так, що їх власне магнітне поле виявляється спрямованим по зовнішньому полю, а діамагнітні зразки намагнічуються проти зовнішнього поля. Тому у парамагнетиків μ > 1, а у діамагнетиків μ< 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало. Например, у алюминия, который относится к парамагнетикам, μ – 1 ≈ 2,1·10–5, у хлористого железа (FeCl3) μ – 1 ≈ 2,5·10–3. К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь (μ – 1 ≈ –3·10–6), вода (μ – 1 ≈ –9·10–6), висмут (μ – 1 ≈ –1,7·10–3) и другие вещества. Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному – парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики – выталкиваются (рис. 1.19.1).

Завдання магнітостатики у речовині.

Магнітні характеристики речовини – вектор намагніченості, магнітна

сприйнятливість та магнітна приникність речовини.

Вектор намагнічування - магнітний момент елементарного об'єму, який використовується для опису магнітного стану речовини. По відношенню до напрямку вектора магнітного поля розрізняють подовжню і поперечну намагніченість. Поперечна намагніченість досягає значних величин в анізотропних магнетиках і близька до нуля в ізотропних магнетиках. Тому, в останніх можна виразити вектор намагнічування через напруженість магнітного поля та коефіцієнт х названий магнітною сприйнятливістю:

Магнітна сприйнятливість- фізична величина, що характеризує зв'язок між магнітним моментом (намагніченістю) речовини та магнітним полем у цій речовині.

Магнітна проникністьфізична величина, що характеризує зв'язок між магнітною індукцією та напруженістю магнітного поля в речовині.

Зазвичай позначається грецькою літерою. Можливо як скаляром (в ізотропних речовин), і тензором (в анізотропних).

У загальному вигляді вводиться як тензор таким чином:

Квиток 6.

Класифікація магнетиків

Магнетикаминазиваються речовини, здатні набувати у зовнішньому магнітному полі власне магнітне поле, тобто намагнічуватися. Магнітні властивості речовини визначаються магнітними властивостями електронів та атомами (молекулами) речовини. За магнітними властивостями магнетики поділяються на три основні групи: діамагнетики, парамагнетики та феромагнетики.

1. Магнетики з лінійною залежністю:

1) Парамагнетики – речовини, які слабо намагнічуються в магнітному полі, причому результуюче поле в парамагнетиках сильніше, ніж у вакуумі, магнітна проникність парамагнетиків m> 1; Такими властивостями мають алюміній, платина, кисень та ін;

парамагнетики ,

2) Діамагнетики – речовини, які слабо намагнічуються проти поля, тобто поле в діамагнетиках слабше, ніж у вакуумі, магнітна проникність m< 1. К диамагнетикам относятся медь, серебро, висмут и др.;

діамагнетики ;

З нелінійною залежністю:

3) феромагнетики – речовини, здатні сильно намагнічуватись у магнітному полі, . Це залізо, кобальт, нікель та деякі сплави. 2.

Феромагнетики.

Залежить від передісторії та є функцією напруженості; існує гістерезис.

І може досягати високих значень порівняно з пара-і діамагнетиками.

Закон повного струму для магнітного поля в речовині (теорема про циркуляцію вектора)

Де I і I" - відповідно алгебраїчні суми макрострумів (струмів провідності) і мікрострумів (молекулярних струмів), що охоплюються довільним замкнутим контуром L. Таким чином, циркуляція вектора магнітної індукції В довільному замкнутому контуру дорівнює алгебраїчній сумі струмів провідностей і молекул контуром, помноженою на магнітну постійну Вектор В, таким чином, характеризує результуюче поле, створене як макроскопічними струмами в провідниках (струмами провідності), так і мікроскопічними струмами в магнетиках, тому лінії вектора магнітної індукції не мають джерел і є замкнутими.

Вектор напруженості магнітного поля та його циркуляція.

Напруженість магнітного поля - (стандартне позначення Н) це векторна фізична величина, що дорівнює різниці вектора магнітної індукції B і вектора намагніченості M.

У СІ: де магнітна постійна

Умови на межі поділу двох середовищ

Досліджуємо зв'язок між векторами Еі Dна межі розділу двох однорідних ізотропних діелектриків (у яких діелектричні проникності дорівнюють ε 1 та ε 2) за відсутності на кордоні вільних зарядів.

Замінивши векторні проекції Епроекціями вектора D, Поділеними на ε 0 ε, отримаємо

побудуємо прямий циліндр мізерно малої висоти на межі розділу двох діелектриків (рис. 2); одна основа циліндра знаходиться у першому діелектрику, інша - у другому. Підстави ΔS настільки малі, що в межах кожного з них вектор Dоднаковий. Відповідно до теореми Гауса для електростатичного поля в діелектриці

(нормалі nі n"до основ циліндра протилежно спрямовані). Тому

Замінивши векторні проекції Dпроекціями вектора Е, помноженими на ε 0 ε, отримаємо

Отже, при переході через межу поділу двох діелектричних середовищ тангенціальна складова вектора Е(Е τ) та нормальна складова вектора D(D n) змінюються безперервним чином (не відчувають стрибка), а нормальна складова вектора Е(Е n) та тангенціальна складова вектора D(D τ) відчувають стрибок.

З умов (1) - (4) для складових векторів Еі Dбачимо, що лінії цих векторів зазнають злам (заломлюються). Знайдемо як пов'язані між кути α 1 і α 2 (на рис. 3 α 1 >α 2). Використовуючи (1) та (4), Е τ2 = Е τ1 і ε 2 E n2 = ε 1 E n1 . Розкладемо вектори E 1і E 2на тангенціальні та нормальні складові біля межі розділу. З рис. 3 ми бачимо, що

Враховуючи записані вище умови, знайдемо закон заломлення ліній напруженості Е(а значить, і ліній усунення D)

З цієї формули можна зробити висновок, що, входячи в діелектрик з більшою діелектричною проникністю, лінії Еі Dвіддаляються від нормалі.

Білет 7.

Магнітні моменти атомів та молекул.

Магнітний момент мають елементарні частинки, атомні ядра, електронні оболонки атомів та молекул. Магнітний момент елементарних частинок (електронів, протонів, нейтронів та інших), як показала квантова механіка, зумовлений існуванням у них власного механічного моменту – спина. Магнітний момент ядер складаються з власних (спинових) Магнітний момент, що утворюють ці ядра протонів і нейтронів, а також Магнітний момент, пов'язаний з їх орбітальним рухом усередині ядра. Магнітний момент електронних оболонок атомів та молекул складаються зі спинових та орбітальних Магнітний момент електронів. Спіновий магнітний момент електрона mсп може мати дві рівні та протилежно спрямовані проекції на напрямок зовнішнього магнітного поля Н. Абсолютна величина проекції

де mв = (9,274096 ±0,000065) · 10-21ерг/гс - Бора магнетон де h - Планка постійна, е і me - заряд та маса електрона, з - швидкість світла; SH - проекція спінового механічного моменту на напрямок поля H. Абсолютна величина спінового магнітного моменту

Типи магнетиків.

МАГНЕТИК, речовина, що має магнітні властивості, які визначаються наявністю власних або індукованих зовнішнім магнітним полем магнітних моментів, а також характером взаємодії між ними. Розрізняють діамагнетики, в яких зовнішнє магнітне поле створює результуючий магнітний момент, спрямований протилежно до зовнішнього поля, і парамагнетики, в яких ці напрямки збігаються.

Діамагнетики- речовини, що намагнічуються проти спрямування зовнішнього магнітного поля. За відсутності зовнішнього магнітного поля діамагнетики немагнітні. Під впливом зовнішнього магнітного поля кожен атом діамагнетика набуває магнітний момент I (кожний моль речовини - сумарний магнітний момент), пропорційний магнітної індукції H і направлений назустріч полю.

Парамагнетики- речовини, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі у напрямку зовнішнього магнітного поля. Парамагнетики відносяться до слабомагнітних речовин, магнітна проникність трохи відрізняється від одиниці.

Атоми (молекули або іони) парамагнетика мають власні магнітні моменти, які під дією зовнішніх полів орієнтуються по полю і тим самим створюють результуюче поле, що перевищує зовнішнє. Парамагнетики втягуються у магнітне поле. За відсутності зовнішнього магнітного поля парамагнетик не намагнічений, оскільки через теплового руху власні магнітні моменти атомів орієнтовані абсолютно безладно.

Орбітальний магнітний та механічний моменти.

Електрон в атомі рухається довкола ядра. У класичній фізиці руху точки по колу відповідає момент імпульсу L=mvr, де m – маса частки, v – її швидкість, r – радіус траєкторії. У квантовій механіці ця формула не застосовується, оскільки невизначені одночасно радіус і швидкість (див. "Співвідношення невизначеностей"). Але сама величина моменту імпульсу існує. Як його визначити? З квантово-механічної теорії атома водню випливає, що модуль моменту імпульсу електрона може приймати такі дискретні значення:

де l – так зване орбітальне квантове число, l = 0, 1, 2, n-1. Отже, момент імпульсу електрона, як і енергія, квантується, тобто. набуває дискретних значень. Зауважимо, що з великих значеннях квантового числа l (l >>1) рівняння (40) набуде вигляду . Це не що інше, як один із постулатів Н. Бора.

З квантово-механічної теорії атома водню випливає ще один важливий висновок: проекція моменту імпульсу електрона на якийсь заданий напрямок у просторі z (наприклад, на напрямок силових ліній магнітного або електричного поля) також квантується за правилом:

де m = 0, ± 1, ± 2, … ± l – так зване магнітне квантове число.

Електрон, що рухається навколо ядра, є елементарним круговим електричним струмом. Такому струму відповідає магнітний момент pm. Вочевидь, що він пропорційний механічному моменту імпульсу L. Ставлення магнітного моменту pm електрона до механічного моменту імпульсу L називається гіромагнітним ставленням. Для електрона в атомі водню

знак мінус показує, що вектори магнітного та механічного моментів направлені в протилежні сторони). Звідси можна знайти так званий орбітальний магнітний момент електрона:

Гідромагнітне відношення.

Квиток 8.

Атом у зовнішньому магнітному полі. Прецесія поверхні орбіти електрона в атомі.

При внесенні атома в магнітне поле з індукцією на електрон, що рухається орбітою, еквівалентної замкнутому контуру зі струмом, діє момент сил :

Аналогічно змінюється вектор орбітального магнітного моменту електрона:

З цього випливає, що вектори і , і сама орбіта прецесуєнавколо напрямку вектора. На малюнку 6.2 показано прецесійний рух електрона та його орбітального магнітного моменту, а також додатковий (прецесійний) рух електрона.

Ця прецесія називається ларморівською прецесією . Кутова швидкість цієї прецесії залежить тільки від індукції магнітного поля та збігається з нею у напрямку.

Індукований орбітальний магнітний момент.

Теорема Лармору:єдиним результатом впливу магнітного поля на орбіту електрона в атомі є прецесія орбіти та вектора – орбітального магнітного моменту електрона з кутовою швидкістю навколо осі, що проходить через ядро ​​атома паралельно вектору індукції магнітного поля.

Прецесія орбіти електрона в атомі призводить до появи додаткового орбітального струму, спрямованого протилежно до струму. I:

де – площа проекції орбіти електрона на площину перпендикулярну вектору . Знак мінус каже, що протилежний вектору. Тоді загальний орбітальний момент атома дорівнює:

Діамагнітний ефект.

Діамагнітний ефект - це ефект, при якому складові магнітних полів атомів складаються і утворюють власне магнітне поле речовини, що послаблює зовнішнє магнітне поле.

Оскільки діамагнітний ефект зумовлений дією зовнішнього магнітного поля на електрони атомів речовини, то діамагнетизм властивий усім речовинам.

Діамагнітний ефект виникає у всіх речовинах, але якщо молекули речовини мають власні магнітні моменти, які орієнтуються у напрямку зовнішнього магнітного поля і підсилюють його, то діамагнітний ефект перекривається сильнішим парамагнітним ефектом і речовина є парамагнетиком.

Діамагнітний ефект виникає у всіх речовинах, але якщо молекули речовини мають власні магнітні моменти, які орієнтуються у напрямку зовнішнього магнітного поля і посилюють erOj, то діамагнітний ефект перекривається сильнішим парамагнітним ефектом і речовина виявляється парамагнетиком.

Теорема Лармор.

Якщо атом помістити в зовнішнє магнітне поле з індукцією (рис.12.1), то на електрон, що рухається по орбіті, діятиме обертальний момент сил, що прагне встановити магнітний момент електрона у напрямку силових ліній магнітного поля (механічного моменту - проти поля).

Квиток 9

9.Сильномагнітні речовини – феромагнетики- речовини, що мають спонтанну намагніченість, тобто вони намагнічені навіть за відсутності зовнішнього магнітного поля. До феромагнетиків крім основного їх представника - заліза - відносяться, наприклад, кобальт, нікель, гадоліній, їх сплави та сполуки.

Для феромагнетиків залежність Jвід НДосить складна. У міру зростання Ннамагніченість Jспочатку росте швидко, потім повільніше і, нарешті, досягається так зване магнітне насиченняJнас, що вже не залежить від напруженості поля.

Магнітна індукція У= m 0 ( H+J) у слабких полях росте швидко зі зростанням Нвнаслідок збільшення J, а в сильних полях, оскільки другий доданок постійно ( J=Jнас), Узростає зі збільшенням Нза лінійним законом.

Істотна особливість феромагнетиків – не тільки великі значення m (наприклад, для заліза – 5000), але і залежність m від Н. Спочатку m росте із збільшенням Н,потім, досягаючи максимуму, починає зменшуватися, прагнучи у разі сильних полів до 1 (m= В/(m 0 Н)= 1+J/Н,тому при J=Jнас = const зі зростанням Нставлення J/H->0, а m.->1).

Характерна риса феромагнетиків полягає також у тому, що для них залежність Jвід H(а отже, і Ввід Н)визначається передісторією намагнічення феромагнетика. Це явище отримало назву магнітної гістерези.Якщо намагнітити феромагнетик до насичення (точка 1 , Рис. 195), а потім почати зменшувати напруженість Ннамагнічуючого поля, те, як показує досвід, зменшення Jописується кривою 1 -2, лежачої вище кривої 1 -0. При H=0 Jвідрізняється від нуля, тобто. у феромагнетиці спостерігається залишкове намагніченняJ oc .З наявністю залишкового намагнічення пов'язане існування постійних магнітів.Намагнічення перетворюється на нуль під дією поля Н C ,має напрям, протилежне полю, що спричинив намагнічення.

Напруженість H Cназивається коерцитивною силою.

При подальшому збільшенні протилежного поля феромагнетик перемагнічується (крива 3-4), і за H=-H нас досягається насичення (точка 4). Потім феромагнетик можна знову розмагнітити (крива 4-5 -6) і знову перемагнітити до насичення (крива 6- 1 ).

Таким чином, при дії на феромагнетик змінного магнітного поля намагніченість J змінюється відповідно до кривої 1 -2-3-4-5-6-1, яка називається петлею гістерезису. Гістерезис призводить до того, що намагнічення феромагнетика не є однозначною функцією H, тобто одному і тому ж значенню Hвідповідає кілька значень J.

Різні феромагнетики дають різні гістерезисні петлі. Феромагнетикиз малою (не більше від кількох тисячних до 1-2 А/см) коерцитивною силою H C(з вузькою петлею гістерезису) називаються м'якими,з великою (від кількох десятків до кількох тисяч ампер на сантиметр) коерцитивною силою (з широкою петлею гістерези) жорсткими.Величини H C, Jос і m max визначають застосовність феромагнетиків для тих чи інших практичних цілей. Так, жорсткі феромагнетики (наприклад, вуглецеві та вольфрамові сталі) застосовуються для виготовлення постійних магнітів, а м'які (наприклад, м'яке залізо, сплав заліза з нікелем) -для виготовлення сердечників трансформаторів.

Феромагнетики мають ще одну істотну особливість: для кожного феромагнетика є певна температура, звана точкою Кюрі,коли він втрачає свої магнітні властивості. При нагріванні зразка вище точки Кюрі феромагнетик перетворюється на звичайний парамагнетик.

Процес намагнічення феромагнетиків супроводжується зміною його лінійних розмірів та обсягу. Це явище отримало назву магнітострикції.

Природа феромагнетизму.Згідно з уявленнями Вейсса, феромагнетики при температурах нижче точки Кюрі мають спонтанну намагніченість незалежно від наявності зовнішнього поля, що намагнічує. Спонтанне намагнічення, однак, перебуває в суперечності з тим, що багато феромагнітних матеріалів навіть при температурах нижче точки Кюрі не намагнічені. Для усунення цієї суперечності Вейсс ввів гіпотезу, згідно з якою феромагнетик нижче точки Кюрі розбивається на велику кількість малих макроскопічних областей. доменів,мимовільно намагнічених до насичення.

За відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти окремих доменів орієнтовані хаотично і компенсують один одного, тому результуючий магнітний момент феромагнетика дорівнює нулю і феромагнетик не намагнічений. Зовнішнє магнітне поле орієнтує по полю магнітні моменти не окремих атомів, як це має місце у випадку парамагнетиків, а цілих областей спонтанної намагніченості. Тому зі зростанням Ннамагніченість Jта магнітна індукції Увже досить слабких полях ростуть дуже швидко. Цим пояснюється також збільшення m феромагнетиків до максимального значення у слабких полях. Експерименти показали, що залежність від Я не є такою плавною, як показано на рис. 193 а має ступінчастий вигляд. Це свідчить про те, що всередині феромагнетика домени повертаються по полю стрибком.

При ослабленні зовнішнього магнітного поля до нуля феромагнетики зберігають залишкове намагнічення, так як тепловий рух не в змозі швидко дезорієнтувати магнітні моменти таких великих утворень, як домени. Тому і спостерігається явище магнітної гістерези (рис.195). Для того, щоб феромагнетик розмагнітити, необхідно прикласти коерцитивну силу; розмагнічування сприяють також струшування та нагрівання феромагнетика. Крапка Кюрі виявляється тією температурою, вище за яку відбувається руйнування доменної структури.

Існування доменів у феромагнетиках доведено експериментально. Прямим експериментальним методом їх спостереження є метод порошкових фігур.На ретельно відполіровану поверхню феромагнетика наноситься водяна суспензія дрібного феромагнітного порошку (наприклад, магнетиту). Частинки осідають переважно у місцях максимальної неоднорідності магнітного поля, т. е. межах між доменами. Тому порошок, що осів, окреслює межі доменів і подібну картину можна сфотографувати під мікроскопом. Лінійні розміри доменів дорівнювали 10 -4 -10 -2 см.

Принцип дії трансформаторів, що застосовуються для підвищення або зниження напруги змінного струму, заснований на явищі взаємної індукції

Первинна та вторинна котушки (обмотки), що мають відповідно n 1 і N 2 витків, укріплені на замкнутому залізному сердечнику. Оскільки кінці первинної обмотки приєднані до джерела змінної напруги з е.р.с. ξ 1 , то в ній виникає змінний струм I 1 , створює змінний магнітний потік Ф, який практично повністю локалізований в залізному сердечнику і, отже, майже повністю пронизує витки вторинної обмотки. Зміна цього потоку викликає у вторинній обмотці появу е.р.с. взаємної індукції, а первинної - э.д.с. самоіндукції.

Струм I 1 первинної обмотки визначається згідно із законом Ома: де R 1 - Опір первинної обмотки. Падіння напруги I 1 R 1 на опорі R 1 при швидкозмінних полях мало порівняно з кожною з двох е.р.с., тому . Е.Д.С. взаємної індукції, що виникає у вторинній обмотці,

Отримаємо, що е.д.с., що виникає у вторинній обмотці, де знак мінус показує, що е.р.с. у первинній та вторинній обмотках протилежні за фазою.

Відношення числа витків N 2 /N 1 , показує, скільки разів е.р.с. у вторинній обмотці трансформатора більше (або менше), ніж у первинній, називається коефіцієнтом трансформації.

Нехтуючи втратами енергії, які в сучасних трансформаторах не перевищують 2 % і пов'язані в основному з виділенням в обмотках джоулевої теплоти та появою вихрових струмів, та застосовуючи закон збереження енергії, можемо записати, що потужності струму в обох обмотках трансформатора практично однакові: ξ 2 I 2 »ξ 1 I 1 , знайдемо ξ 2 /ξ 1 = I 1 /I 2 = N 2 /N 1, тобто струми в обмотках обернено пропорційні числу витків у цих обмотках.

Якщо N 2 /N 1 >1, то маємо справу з підвищуючим трансформатором,збільшує змінну е.р.с. і понижуючим струм (застосовуються, наприклад, передачі електроенергії великі відстані, оскільки у разі втрати на джоулеву теплоту, пропорційні квадрату сили струму, знижуються); якщо N 2 /N 1 <1, то маємо справу з понижувальним трансформатором,зменшуючим е.р.с. і підвищує струм (застосовуються, наприклад, при електрозварюванні, так як для неї потрібен великий струм при низькій напрузі).

Трансформатор, що складається з однієї обмотки, називається автотрансформатором.У разі підвищуючого автотрансформатора е.р.с. підводиться до частини обмотки, а вторинна е.р.с. знімається з усієї обмотки. У знижувальному автотрансформаторі напруга мережі подається на всю обмотку, а вторинна е.р.с. знімається з частини обмотки.

11.Гармонічне коливання - явище періодичного зміни будь-якої величини, у якому залежність від аргументу має характер функції синуса чи косинуса. Наприклад, гармонійно коливається величина, що змінюється у часі таким чином:

Або ,де х - значення величини, що змінюється, t - час, інші параметри - постійні: А - амплітуда коливань, ω - циклічна частота коливань, - повна фаза коливань, - початкова фаза коливань. Узагальнене гармонійне коливання у диференціальному вигляді

Види коливань:

Вільні коливання відбуваються під впливом внутрішніх сил системи після того, як система була виведена із положення рівноваги. Щоб вільні коливання були гармонійними, необхідно, щоб коливальна система була лінійною (описувалася лінійними рівняннями руху) і в ній була відсутня диссипація енергії (остання викликала б згасання).

Вимушені коливання відбуваються під впливом зовнішньої періодичної сили. Щоб вони були гармонійними, достатньо, щоб коливальна система була лінійною (описувалася лінійними рівняннями руху), а зовнішня сила сама змінювалася згодом як гармонійне коливання (тобто щоб залежність від часу цієї сили була синусоїдальною).

Механічне гармонійне коливання - це прямолінійний нерівномірний рух, при якому координати тіла, що коливається (матеріальної точки) змінюються за законом косинуса або синуса в залежності від часу.

Відповідно до цього визначення, закон зміни координати в залежності від часу має вигляд:

де wt - величина під знаком косинуса чи синуса; w-коефіцієнт, фізичний зміст якого розкриємо нижче; А – амплітуда механічних гармонійних коливань. Рівняння (4.1) є основними кінематичними рівняннями гармонійних механічних коливань.

Електромагнітними коливаннями називаються періодичні зміни напруженості Е та індукції В. Електромагнітними коливаннями є радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські промені, гамма-промені.

Висновок формули

Електромагнітні хвилі як універсальне явище були передбачені класичними законами електрики та магнетизму, відомими як рівняння Максвелла. Якщо ви уважно подивіться на рівняння Максвелла без джерел (зарядів або струмів), то виявите, що разом з можливістю, що нічого не трапиться, теорія до того ж допускає нетривіальні рішення зміни електричного і магнітного полів. Почнемо з рівнянь Максвелла для вакууму:

де - Векторний диференціальний оператор (набла)

Одне з рішень – найпростіше.

Щоб знайти інше, більш цікаве рішення, ми скористаємося векторною тотожністю, яка справедлива для будь-якого вектора, у вигляді:

Щоб подивитися як ми можемо використовувати його, візьмемо операцію вихору від виразу (2):

Ліва частина еквівалентна:

де ми спрощуємо, використовуючи наведене вище рівняння (1).

Права частина еквівалентна:

Рівняння (6) і (7) рівні, таким чином, ці результати у векторнозначному диференціальному рівнянні для електричного поля, а саме

Застосовуючи аналогічні вихідні результати у аналогічному диференціальному рівнянні для магнітного поля:

Ці диференціальні рівняння еквівалентні хвильовому рівнянню:

де c0 - швидкість хвилі у вакуумі; f - описує зміщення.

Або ще простіше: де - оператор Д'Аламбера:

Зауважте, що у випадку електричного та магнітного полів швидкість:

Диференціальне рівняння гармонійних коливань матеріальної точки , або де m - маса точки; k - коефіцієнт квазіпружної сили (k=тω2).

Гармонічний осцилятор в квантовій механіці є квантовим аналогом простого гармонійного осцилятора, при цьому розглядають не сили, що діють на частинку, а гамільтоніан, тобто повну енергію гармонійного осцилятора, причому потенційна енергія передбачається квадратично залежною від координат. Врахування наступних доданків у розкладанні потенційної енергії по координаті веде до поняття ангармонічного осцилятора

Гармонійний осцилятор (у класичній механіці) - це система, яка при зміщенні з положення рівноваги зазнає дії повертаючої сили F, пропорційної зміщенню x (згідно із законом Гука):

де k - Позитивна константа, що описує жорсткість системи.

Гамільтоніан квантового осцилятора маси m, власна частота якого ω, виглядає так:

У координатному поданні , . Завдання про віднайденні рівнів енергії гармонійного осцилятора зводиться до знаходження таких чисел E, при яких наступне диференціальне рівняння в приватних похідних має рішення в класі функцій, що квадратично інтегруються.

Під ангармонічним осцилятором розуміють осцилятор із неквадратичною залежністю потенційної енергії від координати. Найпростішим наближенням ангармонічного осцилятора є наближення потенційної енергії до третього складника Тейлора в ряді:

12. Пружинний маятник - механічна система, що складається з пружини з коефіцієнтом пружності (жорсткістю) k (закон Гука), один кінець якої жорстко закріплений, а на другому знаходиться вантаж маси m.

Коли на масивне тіло діє пружна сила, що повертає його в положення рівноваги, воно коливається біля цього положення. Таке тіло називають пружинним маятником. Коливання виникають під впливом зовнішньої сили. Коливання, які продовжуються після того, як зовнішня сила перестала діяти, називають вільними. Вагання, обумовлені дією зовнішньої сили, називають вимушеними. При цьому сама сила називається примушуючою.

У найпростішому випадку пружинний маятник є тверде тіло, що рухається по горизонтальній площині, прикріплене пружиною до стіни.

Другий закон Ньютона для такої системи за умови відсутності зовнішніх сил та сил тертя має вигляд:

Якщо на систему впливають зовнішні сили, то рівняння коливань перепишеться так:

Де f(x) - це рівнодіюча зовнішніх сил, співвіднесена до одиниці маси вантажу.

У разі наявності загасання, пропорційного швидкості коливань з коефіцієнтом c:

Період пружинного маятника:

Математичний маятник - осцилятор, що є механічною системою, що складається з матеріальної точки, що знаходиться на невагомій нерозтяжній нитці або на невагомому стрижні в однорідному полі сил тяжіння. Період малих власних коливань математичного маятника довжини l нерухомо підвішеного в однорідному полі тяжкості з прискоренням вільного падіння g дорівнює і залежить від амплітуди і маси маятника.

Диференціальне рівняння пружинного маятника х = Асos (wоt + jo).

Рівняння коливань маятника

Коливання математичного маятника описуються звичайним диференціальним рівнянням виду

де w - позитивна константа, що визначається виключно з параметрів маятника. Невідома функція; x(t) - це кут відхилення маятника в момент від нижнього положення рівноваги, виражений у радіанах; , де L ― довжина підвісу, g ― прискорення вільного падіння. Рівняння малих коливань маятника біля нижнього положення рівноваги (т.зв. гармонійне рівняння) має вигляд:

Маятник, що робить малі коливання, рухається синусоїдою. Оскільки рівняння руху є звичайним ДК другого порядку, визначення закону руху маятника необхідно задати дві початкові умови - координату і швидкість, у тому числі визначаються дві незалежні константи:

де A – амплітуда коливань маятника, – початкова фаза коливань, w – циклічна частота, яка визначається з рівняння руху. Рух, що чиниться маятником, називається гармонійними коливаннями.

Фізичний маятник - осцилятор, що представляє собою тверде тіло, що здійснює коливання в полі будь-яких сил щодо точки, що не є центром мас цього тіла, або нерухомої осі, перпендикулярної до напряму дії сил і не проходить через центр мас цього тіла.

Момент інерції щодо осі, що проходить через точку підвісу:

Нехтуючи опором середовища, диференціальне рівняння коливань фізичного маятника у полі сили тяжіння записується так:

Наведена довжина – це умовна характеристика фізичного маятника. Вона чисельно дорівнює довжині математичного маятника, період якого дорівнює періоду цього фізичного маятника. Наведена довжина обчислюється так:

де I - момент інерції щодо точки підвісу, m - маса, a - відстань від точки підвісу до центру мас.

Коливальний контур - осцилятор, що є електричним ланцюгом, що містить з'єднані котушку індуктивності і конденсатор. У такому ланцюгу можуть збуджуватися коливання струму (і напруги). Коливальний контур - найпростіша система, в якій можуть відбуватися вільні електромагнітні коливання

езонансна частота контуру визначається так званою формулою Томсона:

Паралельний коливальний контур

Нехай конденсатор ємністю C заряджений до напруги. Енергія, запасена в конденсаторі складає

Магнітна енергія, зосереджена в котушці, максимальна і дорівнює

Де L-індуктивність котушки - максимальне значення струму.

Енергія гармонійних коливань

При механічних коливаннях тіло, що коливається (або матеріальна точка) володіє кінетичною і потенційною енергією. Кінетична енергія тіла W:

Повна енергія в контурі:

Електромагнітні хвилі переносять енергію. При поширенні хвиль з'являється потік електромагнітної енергії. Якщо виділити площу S , орієнтовану перпендикулярно до напряму поширення хвилі, то за малий час Δt через майданчик протікає енергія ΔWем, рівна ΔWем = (wе + wм)υSΔt

13. Складання гармонійних коливань одного напрямку та однакової частоти

Тіло, що вагається, може брати участь у декількох коливальних процесах, тоді слід знайти результуюче коливання, іншими словами, коливання необхідно скласти. У цьому розділі будемо складати гармонійні коливання одного напрямку та однакової частоти

застосовуючи метод вектора амплітуди, що обертається, побудуємо графічно векторні діаграми цих коливань (рис. 1). Так як вектори A1 і A2 обертаються з однаковою кутовою швидкістю ω0, то різниця фаз (φ2 - φ1) між ними залишатиметься постійною. Значить, рівняння результуючого коливання (1)

У формулі (1) амплітуда А та початкова фаза φ відповідно визначаються виразами

Отже, тіло, беручи участь у двох гармонійних коливаннях одного напрямку і однакової частоти, здійснює при цьому також гармонійне коливання в тому ж напрямку і з тією ж частотою, що і коливання, що складаються. Амплітуда результуючого коливання залежить від різниці фаз (φ2 - φ1) коливань, що складаються.

Складання гармонійних коливань одного напрямку з близькими частотами

Нехай амплітуди коливань, що складаються, рівні А, а частоти рівні ω і ω+Δω, причому Δω<<ω. Выберем начало отсчета так, чтобы начальные фазы обоих колебаний были равны нулю:

Складаючи ці вирази та враховуючи, що у другому співмножнику Δω/2<<ω, получим

Періодичні зміни амплітуди коливання, що виникають при складанні двох гармонійних коливань одного напрямку з близькими частотами, називаються биттям.

Биття виникають від того, що один із двох сигналів постійно відстає від іншого по фазі і в ті моменти, коли коливання відбуваються синфазно, сумарний сигнал виявляється посилений, а в ті моменти, коли два сигнали опиняються в протифазі, вони взаємно гасять один одного. Ці моменти періодично змінюють один одного в міру наростання відставання.

Графік коливань при битті

Знайдемо результат складання двох гармонійних коливань однакової частоти ω, які відбуваються у взаємно перпендикулярних напрямках вздовж осей х та у. Початок відліку для простоти виберемо так, щоб початкова фаза першого коливання дорівнювала нулю, і запишемо це у вигляді (1)

де - різниця фаз обох коливань, А і В рівні амплітудам коливань, що складаються. Рівняння траєкторії результуючого коливання визначимо винятком із формул (1) часу t. Записуючи коливання, що складаються як

і замінюючи у другому рівнянні на і на , знайдемо після нескладних перетворень рівняння еліпса, у якого осі орієнтовані довільно щодо координатних осей: (2)

Оскільки траєкторія результуючого коливання має форму еліпса, такі коливання називаються еліптично поляризованими.

Розміри осей еліпса і його орієнтація залежать від амплітуд коливань, що складаються, і різниці фаз α. Розглянемо деякі окремі випадки, які представляють для нас фізичний інтерес:

1) α = mπ (m=0, ±1, ±2, ...). У цьому випадку еліпс стає відрізком прямої (3)

де знак плюс відповідає нулю та парним значенням m (рис. 1а), а знак мінус - непарним значенням m (рис. 2б). Результуюче коливання є гармонійне коливання з частотою ω і амплітудою, яке відбувається вздовж прямої (3), що становить віссю х кут. І тут маємо справу з лінійно поляризованими коливаннями;

2) α = (2m+1)(π/2) (m=0, ±1, ±2,...). У цьому випадку рівняння матиме вигляд

Фігури Ліссажу - замкнуті траєкторії, що прокреслюються точкою, що здійснює одночасно два гармонійні коливання у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Вперше вивчені французьким вченим Жюлем Антуаном Ліссажу. Вид фігур залежить від співвідношення між періодами (частотами), фазами та амплітудами обох коливань. У найпростішому випадку рівності обох періодів фігури є еліпси, які при різниці фаз 0 або вироджуються у відрізки прямих, а при різниці фаз П/2 і рівності амплітуд перетворюються на окружність. Якщо періоди обох коливань неточно збігаються, то різниця фаз постійно змінюється, унаслідок чого еліпс постійно деформується. При суттєво різних періодах фігури Лісаж не спостерігаються. Однак, якщо періоди відносяться як цілі числа, то через проміжок часу, що дорівнює найменшому кратному обох періодів, точка, що рухається, знову повертається в те ж положення - виходять фігури Лісажу більш складної форми. Фігури Ліссажу вписуються в прямокутник, центр якого збігається з початком координат, а сторони паралельні до осей координат і розташовані по обидва боки від них на відстанях, рівних амплітудам коливань.

де A, B - амплітуди коливань, a, b - частоти, - зсув фаз

14. Затухаючі коливання відбуваються у замкнутій механічній системі

В якій є втрати енергії на подолання сил

опору (β ≠ 0) або в закритому коливальному контурі,

якому наявність опору R призводить до втрат енергії коливань на

нагрівання провідників (? ≠ 0).

І тут загальне диференціальне рівняння коливань (5.1)

набуде вигляду: x′′ + 2βx′ + ω0 x = 0 .

Логарифмічний декремент згасання χ є фізична величина, обернена до коливань, після яких амплітуда А зменшується в e раз.

АПЕРІОДИЧНИЙ ПРОЦЕС-перехідний процес в динамічній. системі, при якому вихідна величина, що характеризує перехід системи від одного стану до іншого, або монотонно прагне до встановленого значення, або має один екстремум (див. рис.). Теоретично може тривати нескінченно багато часу. А. п. мають місце, напр., в системах автоматич. управління.

Графіки аперіодичних процесів зміни параметра x(t) системи в часі: хуст - значення (граничне) значення параметра

Найменший активний опір контуру, при якому процес є аперіодичним, називається критичним опором

Також це такий опір, при якому в контурі реалізується режим вільних коливань.

15. Коливання, які виникають під дією зовнішньої сили, що періодично змінюється, або зовнішньої періодично змінюється е.р.с., називаються відповідно вимушеними механічними і вимушеними електромагнітними коливаннями.

Диференціальне рівняння набуде наступного вигляду:

q′′ + 2βq′ + ω0 q = cos(ωt) .

Резонанс (фр. resonance, від лат. resono - відгукуюсь) - явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, що настає при наближенні частоти зовнішнього впливу до деяких значень (резонансних частот), що визначаються властивостями системи. Збільшення амплітуди – це лише наслідок резонансу, а причина – збіг зовнішньої (збудливої) частоти з внутрішньою (власною) частотою коливальної системи. За допомогою явища резонансу можна виділити та/або посилити навіть дуже слабкі періодичні коливання. Резонанс - явище, що полягає в тому, що при певній частоті сила, що змушує, коливальна система виявляється особливо чуйною на дію цієї сили. Ступінь чуйності теоретично коливань описується величиною, званої добротність. Явище резонансу вперше було описано Галілео Галілеєм у 1602 р. у роботах, присвячених дослідженню маятників та музичних струн.

Найбільш відома більшості людей механічна резонансна система - це звичайна гойдалка. Якщо ви підштовхуватимете гойдалки відповідно до їхньої резонансної частоти, розмах руху буде збільшуватися, в іншому випадку рухи будуть загасати. Резонансну частоту такого маятника з достатньою точністю в діапазоні малих зсувів від рівноважного стану можна знайти за формулою: ,

де g це прискорення вільного падіння (9,8 м/с для поверхні Землі), а L - довжина від точки підвішування маятника до центру його мас. (Точніша формула досить складна, і включає еліптичний інтеграл). Важливо, що резонансна частота залежить від маси маятника. Також важливо, що розгойдувати маятник не можна на кратних частотах (вищих гармоніках), але це можна робити на частотах, рівних часткам від основної (нижчих гармоніках).

Амплітуда та фаза вимушених коливань.

Розглянемо залежність амплітуди А вимушених коливань від частоти (8.1)

З формули (8.1) слід, що амплітуда А зміщення має максимум. Щоб визначити резонансну частоту ωрез - частоту, при якій амплітуда А зміщення досягає максимуму, - потрібно знайти максимум функції (1), або, що те саме, мінімум підкореного виразу. Продиференціювавши підкорене вираз по ω і прирівнявши його нулю, отримаємо умову, що визначає ωрез:

Ця рівність виконується при ω=0, ± , у яких тільки позитивне значення має фізичний зміст. Отже, резонансна частота (8.2)

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Не випадково, що й найважливіший крок у відкритті цієї нової боку електромагнітних взаємодій було зроблено основоположником поглядів на електромагнітному полі - однією з найбільших учених світу - Майклом Фарадеєм (1791-1867 р.). Фарадей був цілком упевнений у єдності електричних та магнітних явищ. Незабаром після відкриття Ерстеда він записав у своєму щоденнику (1821 р.): "Перетворити магнетизм на електрику". З цього часу Фарадей, не перестаючи, думав над цією проблемою. Кажуть, він постійно носив у жилетній кишені магніт, який мав нагадувати йому про поставлене завдання. Через десять років, в 1831 р., внаслідок наполегливої ​​праці та віри в успіх завдання було вирішено. Їм було зроблено відкриття, що лежить в основі пристрою всіх генераторів електростанцій світу, що перетворюють механічну енергію на енергію електричного струму. Інші джерела: гальванічні елементи, термо- і фотоелементи дають незначну частку енергії, що виробляється.

Електричний струм, розмірковував Фарадей, здатний намагнітити металеві предмети. Для цього достатньо покласти залізний брусок усередину котушки. Чи не може магніт у свою чергу спричинити появу електричного струму або змінити його величину? Довгий час нічого виявити не вдавалося.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ЯВИЩА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Висловлювання синьйорів Нобілі та Антинорі з журналуAntologia"

« Пан Фарадей нещодавно відкрив новий клас електродинамічних явищ. Він представив про це мемуар Лондонського королівського Товариства, але цей мемуар досі не опублікований. Ми знаємо про ньоготільки замітку, повідомлену м. Ашеттом Академії наук у Парижі26 грудня 1831 року, на підставі листа, який він отримав від м. Фарадея.

Це повідомлення спонукало кавалера Антінорі і мене відразу повторити основний досвід і вивчити його з різноманітних точок зору. Ми втішаємо себе надією, що результати, до яких ми прийшли, мають відоме значення, а тому ми поспішаємо опублікувати їх, не маючи жоднихпопередніхматеріалів, крім тієї нотатки, яка стала вихідною точкою в наших дослідженнях.»

"Мемуар м. Фарадея, – як каже замітка, – ділиться на чотири частини.

У першій, озаглавленій "Порушення гальванічної електрики", ми знаходимо наступний головний факт: гальванічний струм, що проходить через металевий провід, виробляє інший струм у проводі, що наближається; другий струм у напрямку протилежний першому і триває лише одну мить. Якщо збудливий струм видалити, у дроті, що під його впливом, виникає струм, протилежний тому, що у ньому першому випадку, тобто. у тому напрямку, як збуджуючий струм.

Друга частина мемуару оповідає про електричні струми, що викликаються магнітом. Наближаючи до магнітів котушки, м. Фарадей виробляв електричні струми; при видаленні котушок виникали струми протилежного спрямування. Ці струми сильно діють на гальванометр, проходять, хоч і слабо, через розсіл та інші розчини. Звідси випливає, що цей учений, користуючись магнітом, збуджував електричні струми, відкриті Ампером.

Третя частина мемуару належить до основного електричного стану, який м. Фарадей називає електромонічне стан.

У четвертій частині йдеться про так само цікавий, як і незвичайний досвід, що належить м. Араго; як відомо, цей досвід полягає в тому, що магнітна стрілка обертається під впливом металевого диска, що обертається. Він встановив, що при обертанні металевого диска під впливом магніту можуть з'являтися електричні струми у кількості, достатній для того, щоб зробити з диска нову електричну машину.

СУЧАСНА ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Електричні струми створюють навколо себе магнітне поле. А чи не може магнітне поле спричинити появу електричного поля? Фарадеєм експериментально було виявлено, що при зміні магнітного потоку, що пронизує замкнутий контур, у ньому виникає електричний струм. Це було названо електромагнітної індукцією. Струм, що виникає при явищі електромагнітної індукції, називають індукційним. Строго кажучи, під час руху контуру в магнітному полі генерується не певний струм, а певна ЕРС. Більш детальне вивчення електромагнітної індукції показало, що ЕРС індукції, що виникає в якомусь замкнутому контурі, дорівнює швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром, взяту зі зворотним знаком.

Електрорушійна сила в ланцюзі - це результат дії сторонніх сил, тобто. сил неелектричного походження При русі провідника в магнітному полі роль сторонніх сил виконує сила Лоренца, під впливом якої відбувається поділ зарядів, у результаті кінцях провідника з'являється різницю потенціалів. ЕРС індукції у провіднику характеризує роботу щодо переміщення одиничного позитивного заряду вздовж провідника.

Явище електромагнітної індукції є основою дії електричних генераторів. Якщо рівномірно обертати дротяну рамку в однорідному магнітному полі, виникає індукований струм, періодично змінює свій напрямок. Навіть одиночна рамка, що обертається в однорідному магнітному полі, є генератором змінного струму.

Експериментальне дослідження явища електромагнітної індукції

Розглянемо класичні досліди Фарадея, за допомогою яких було виявлено явище електромагнітної індукції:

При переміщенні постійного магніту його силові лінії перетинають витки котушки, при цьому виникає індукційний струм, тому стрілка гальванометра відхиляється. Показання приладу залежать від швидкості переміщення магніту та кількості витків котушки.

У цьому досвіді ми пропускаємо через першу котушку струм, який створює магнітний потік і при русі другої котушки всередині першої відбувається перетин магнітних ліній, тому виникає індукційний струм.

При проведенні досвіду №2 було зафіксовано, в момент включення рубильника стрілка приладу відхилялася і показувала значення ЕРС, потім стрілка поверталася в початкове положення. При відключенні рубильника стрілка знову відхилялася, але в інший бік і показувала значення ЕРС, потім поверталася до початкового положення. У момент включення рубильника величина струму збільшується, але виникає якась сила, яка заважає збільшенню струму. Ця сила сама себе індукує, тому її назвали ЕРС самоіндукції. У момент відключення відбувається те саме, тільки напрям ЕРС змінилося, тому стрілка приладу відхилилася в протилежний бік.

Цей досвід показує, що ЕРС електромагнітної індукції виникає при зміні величини та напрямку струму. Це доводить, що ЕРС індукції, яка сама себе створює – є швидкість зміни струму.

Протягом одного місяця Фарадей дослідним шляхом відкрив усі суттєві особливості явища електромагнітної індукції. Залишалося лише надати закону сувору кількісну форму і повністю розкрити фізичну природу явища. Вже сам Фарадей уловив те спільне, від чого залежить поява індукційного струму в дослідах, які виглядають по-різному.

У замкнутому проводить контурі виникає струм при зміні числа ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену цим контуром. Це називається електромагнітної індукцією.

І чим швидше змінюється кількість ліній магнітної індукції, тим більше струм, що виникає. При цьому причина зміни числа ліній магнітної індукції байдужа.

Це може бути зміна числа ліній магнітної індукції, що пронизують нерухомий провідник внаслідок зміни сили струму в сусідній котушці, і зміна числа ліній внаслідок руху контуру в неоднорідному магнітному полі, густота ліній якого змінюється в просторі.

ПРАВИЛО ЛЕНЦЯ

Індукційний струм, що виник у провіднику, негайно починає взаємодіяти з струмом, що його породив, або магнітом. Якщо магніт (або котушку зі струмом) наближати до замкнутого провідника, то індукційний струм, що з'являється, своїм магнітним полем обов'язково відштовхує магніт (котушку). Для зближення магніту та котушки потрібно здійснити роботу. При видаленні магніту з'являється тяжіння. Це правило виконується неухильно. Уявіть собі, що справа була б інакше: ви підштовхнули магніт до котушки, і він сам собою кинувся б всередину неї. При цьому порушився закон збереження енергії. Адже механічна енергія магніту збільшилася б і одночасно виникав струм, що саме по собі вимагає витрати енергії, бо струм також може виконувати роботу. Індукований у якорі генератора електричний струм, взаємодіючи з магнітним полем статора, гальмує обертання якоря. Тільки тому для обертання якоря потрібно виконувати роботу, тим більшу, чим більша сила струму. За рахунок цієї роботи і з'являється індукційний струм. Цікаво відзначити, що якби магнітне поле нашої планети було дуже великим і дуже неоднорідним, то швидкі рухи провідних тіл на її поверхні та в атмосфері були б неможливі через інтенсивну взаємодію, індуковану в тілі струму з цим полем. Тіла рухалися б як у щільному в'язкому середовищі і при цьому сильно розігрівалися б. Ані літаки, ані ракети не могли б літати. Людина не могла б швидко рухати ні руками, ні ногами, тому що людське тіло - непоганий провідник.

Якщо котушка, в якій наводиться струм, нерухома щодо сусідньої котушки зі змінним струмом, як, наприклад, трансформатора, то і в цьому випадку напрямок індукційного струму диктується законом збереження енергії. Цей струм завжди спрямований так, що створене ним магнітне поле прагне зменшити зміни струму в первинній обмотці.

Відштовхування або тяжіння магніту котушкою залежить від напрямку індукційного струму в ній. Тому закон збереження енергії дозволяє сформулювати правило, що визначає напрямок індукційного струму. У чому різниця двох дослідів: наближення магніту до котушки та його видалення? У першому випадку магнітний потік (або число ліній магнітної індукції, що пронизують витки котушки) збільшується (рис а), а в другому випадку - зменшується (рис. б). Причому в першому випадку лінії індукції магнітного поля, створеного виниклим у котушці індукційним струмом, виходять з верхнього кінця котушки, так як котушка відштовхує магніт, а в другому випадку, навпаки, входять в цей кінець. Ці лінії магнітної індукції на малюнку зображені штрихом .

Тепер ми підійшли до головного: зі збільшенням магнітного потоку через витки котушки індукційний струм має такий напрям, що створюване ним магнітне поле перешкоджає наростанню магнітного потоку через витки котушки. Адже вектор індукції поля спрямований проти вектора індукції поля, зміна якого породжує електричний струм. Якщо магнітний потік через котушку слабшає, то індукційний струм створює магнітне поле з індукцією, що збільшує магнітний потік через витки котушки.

У цьому полягає сутність загального правила визначення напряму індукційного струму, яке застосовується у всіх випадках. Це було встановлено російським фізиком Э.X. Ленцем (1804-1865).

Відповідно до правила Ленца, що у замкнутому контурі індукційний струм має такий напрям, що створений ним магнітний потік через поверхню, обмежену контуром, прагне перешкоджати зміні потоку, що породжує даний струм. Або індукційний струм має такий напрям, що перешкоджає причині його зухвалої.

У разі надпровідників компенсація зміни зовнішнього магнітного потоку буде повною. Потік магнітної індукції через поверхню, обмежену надпровідним контуром, взагалі не змінюється з часом за жодних умов.

ЗАКОН ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

електромагнітна індукція фарадей ленц

Досліди Фарадея показали, що сила індукційного струму I i у провідному контурі пропорційна швидкості зміни числа ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену цим контуром. Більше точно це твердження можна сформулювати, використовуючи поняття магнітного потоку.

Магнітний потік наочно тлумачиться як число ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню площею S. Тому швидкість зміни цього числа не що інше, як швидкість зміни магнітного потоку. Якщо за короткий час Д tмагнітний потік змінюється на Д Ф, то швидкість зміни магнітного потоку дорівнює.

Тому твердження, яке випливає безпосередньо з досвіду, можна сформулювати так:

сила індукційного струму пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром:

Нагадаємо, що в ланцюзі виникає електричний струм у тому випадку, коли на вільні заряди діють сторонні сили. Роботу цих сил при переміщенні одиничного позитивного заряду вздовж замкнутого контуру називають електрорушійною силою. Отже, за зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром, у ньому з'являються сторонні сили, дія яких характеризується ЕРС, званої ЕРС індукції. Позначимо її літерою E i.

Закон електромагнітної індукції формулюється саме для ЕРС, а чи не для сили струму. При такому формулюванні закон виражає сутність явища, яка залежить від властивостей провідників, у яких виникає індукційний струм.

Відповідно до закону електромагнітної індукції (ЕМІ) ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює модулю швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром:

Як у законі електромагнітної індукції врахувати напрямок індукційного струму (або знак ЕРС індукції) відповідно до правила Ленца?

На малюнку зображено замкнутий контур. Вважатимемо позитивним напрямок обходу контуру проти годинникової стрілки. Нормаль до контуру утворює правий гвинт із напрямом обходу. Знак ЕРС, тобто питомої роботи, залежить від напрямку сторонніх сил по відношенню до напрямку обходу контуру.

Якщо ці напрями збігаються, то E i > 0 і відповідно I i > 0. Інакше ЕРС та сила струму негативні.

Нехай магнітна індукція зовнішнього магнітного поля спрямована вздовж нормалі до контуру та зростає з часом. Тоді Ф> 0 > 0. Згідно з правилом Ленца індукційний струм створює магнітний потік Ф" < 0. Линии индукции Bмагнітного поля індукційного струму зображені на малюнку штрихом. Отже, індукційний струм I i спрямований за годинниковою стрілкою (проти позитивного напрямку обходу) та ЕРС індукції негативна. Тому в законі електромагнітної індукції має стояти знак мінус:

У Міжнародній системі одиниць закон електромагнітної індукції використовують задля встановлення одиниці магнітного потоку. Цю одиницю називають вебером (Вб).

Оскільки ЕРС індукції E i виражають у вольтах, а час у секундах, то із закону ЕМІ вебер можна визначити наступним чином:

магнітний потік через поверхню, обмежену замкнутим контуром, дорівнює 1 Вб, якщо при рівномірному спаданні цього потоку до нуля за 1 с в контурі виникає ЕРС індукції дорівнює 1 В: 1 Вб = 1 В 1 с.

ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ЯВИЩА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Радіомовлення

Змінне магнітне поле, що збуджується струмом, що змінюється, створює в навколишньому просторі електричне поле, яке в свою чергу збуджує магнітне поле, і т.д. Взаємно породжуючи одне одного, ці поля утворюють єдине змінне електромагнітне поле - електромагнітну хвилю. Виникнувши там, де є провід зі струмом, електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла -300000 км/с.

Магнітотерапія

У діапазоні частот різні місця займають радіохвилі, світло, рентгенівське випромінювання та інші електромагнітні випромінювання. Їх зазвичай характеризують безперервно пов'язаними між собою електричними та магнітними полями.

Синхрофазотрони

В даний час під магнітним полем розуміють особливу форму матерії, що складається з заряджених частинок. У сучасній фізиці пучки заряджених частинок використовують для проникнення в глиб атомів з метою їх вивчення. Сила, з якою діє магнітне поле на заряджену частинку, що рухається, називається силою Лоренца.

Витратоміри - лічильники

Метод заснований на застосуванні закону Фарадея для провідника в магнітному полі: в потоці електропровідної рідини, що рухається в магнітному полі, наводиться ЕРС, пропорційна швидкості потоку, що перетворюється електронною частиною в електричний аналоговий/цифровий сигнал.

Генератор постійного струму

У режимі генератора якір машини обертається під впливом зовнішнього моменту. Між полюсами статора є постійний магнітний потік, що пронизує якір. Провідники обмотки якоря рухаються в магнітному полі і, отже, в них індукується ЕРС, напрямок якої можна визначити за правилом "правої руки". При цьому на одній щітці виникає позитивний потенціал щодо другої. Якщо до затискачів генератора підключити навантаження, то в ній піде струм.

Явище ЭМИ широко застосовується у трансформаторах. Розглянемо цей пристрій докладніше.

ТРАНСФОРМАТОРИ

Трансформатор (від латів. transformo - перетворювати) - статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно пов'язані обмотки і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або кількох систем змінного струму одну або кілька інших систем змінного струму.

Винахідником трансформатора є російський вчений П.М. Яблучків (1847 – 1894 р.). У 1876 р. Яблучків використовував індукційну котушку з двома обмотками як трансформатор для живлення винайдених ним електричних свічок. Трансформатор Яблочкова мав незамкнений сердечник. Трансформатори із замкнутим сердечником, подібні до застосовуваних нині, з'явилися значно пізніше, у 1884р. З винаходом трансформатора виник технічний інтерес до змінного струму, який досі не застосовувався.

Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, розподіл її між приймачами, а також у різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.

Перетворення енергії у трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатор є сердечником з тонких сталевих ізольованих одна від одної пластин, на якому поміщаються дві, а іноді і більше обмоток (котушок) із ізольованого дроту. Обмотка, до якої приєднується джерело електричної енергії змінного струму, називається первинною обмоткою, інші обмотки - вторинними.

Якщо у вторинній обмотці трансформатора намотано втричі більше витків, ніж у первинній, то магнітне поле, створене в осерді первинної обмоткою, перетинаючи витки вторинної обмотки, створить у ній утричі більше напруги.

Застосувавши трансформатор із зворотним співвідношенням витків, можна так само легко і просто отримати знижену напругу.

Урівняння ідеального трансформатора

Ідеальний трансформатор - трансформатор, у якого відсутні втрати енергії на нагрівання обмоток та потоки розсіювання обмоток. В ідеальному трансформаторі всі силові лінії проходять через всі витки обох обмоток, і оскільки магнітне поле, що змінюється, породжує одну і ту ж ЕРС в кожному витку, сумарна ЕРС, що індукується в обмотці, пропорційна повному числу її витків. Такий трансформатор всю енергію, що надходить з первинного ланцюга трансформує в магнітне поле і, потім, в енергію вторинного ланцюга. У цьому випадку енергія, що надходить, дорівнює перетвореній енергії:

Де P1 - миттєве значення надходить на трансформатор потужності, що надходить з первинного ланцюга,

P2 - миттєве значення перетвореної трансформатором потужності, що надходить у вторинний ланцюг.

Поєднавши це рівняння з відношення напруги на кінцях обмоток, отримаємо рівняння ідеального трансформатора:

Таким чином, отримуємо, що при збільшенні напруги на кінцях вторинної обмотки U2, зменшується струм вторинного ланцюга I2.

Для перетворення опору одного ланцюга до опору іншого, потрібно помножити величину на квадрат відношення. Наприклад, опір Z2 підключений до кінців вторинної обмотки, його наведене значення до первинного ланцюга буде

Це правило справедливе також і для вторинного ланцюга:

Позначення на схемах

На схемах трансформатор позначається так:

Центральна товста лінія відповідає сердечнику, 1 - первинна обмотка (зазвичай ліворуч), 2,3 - вторинні обмотки. Число півкола в якомусь грубому наближенні символізує число витків обмотки (більше витків - більше півкола, але без суворої пропорційності).

ЗАСТОСУВАННЯ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Трансформатори широко використовуються в промисловості та побуті для різних цілей:

1. Для передачі та розподілу електричної енергії.

Зазвичай на електростанціях генератори змінного струму виробляють електричну енергію при напрузі 6-24 кВ, а передавати електроенергію на далекі відстані вигідно при значно більших напругах (110, 220, 330, 400, 500, 750 кВ). Тому кожної електростанції встановлюють трансформатори, здійснюють підвищення напруги.

Розподіл електричної енергії між промисловими підприємствами, населеними пунктами, у містах та сільських місцевостях, а також усередині промислових підприємств здійснюється по повітряних та кабельних лініях, при напрузі 220, 110, 35, 20, 10 та 6 кВ. Отже, у всіх розподільчих вузлах повинні бути встановлені трансформатори, що знижують напругу до величини 220, 380 і 660

2. Для забезпечення потрібної схеми включення вентилів у перетворювальних пристроях та узгодження напруги на виході та вході перетворювача. Трансформатори, що застосовуються з цією метою, називаються перетворювальними.

3. Для різних технологічних цілей: зварювання (зварювальні трансформатори), живлення електротермічних установок (електропічні трансформатори) та ін.

4. Для живлення різних ланцюгів радіоапаратури, електронної апаратури, пристроїв зв'язку та автоматики, електропобутових приладів, для поділу електричних ланцюгів різних елементів зазначених пристроїв, для узгодження напруги та ін.

5. Для включення електровимірювальних приладів та деяких апаратів (реле та ін.) в електричні ланцюги високої напруги або ж у ланцюги, якими проходять великі струми, з метою розширення меж вимірювання та забезпечення електробезпеки. Трансформатори, що застосовуються з цією метою, називаються вимірювальними.

ВИСНОВОК

Явище електромагнітної індукції та її окремі випадки широко застосовуються в електротехніці. Для перетворення механічної енергії на енергію електричного струму використовуються синхронні генератори. Для підвищення або зниження напруги змінного струму використовуються трансформатори. Використання трансформаторів дозволяє економічно передавати електроенергію від електричних станцій до вузлів споживання.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

1. Курс фізики, Навчальний посібник для вузів. Т.І. Трофімова, 2007.

2. Основи теорії ланцюгів, Г.І. Атабеков, Лань, СПб, -М., - Краснодар, 2006.

3. Електричні машини, Л.М. Піотровський, Л., «Енергія», 1972.

4. Силові трансформатори. Довідкова книга/Под ред. С.Д. Лізунова, А.К. Лоханіна. М.: Витрата енергії 2004.

5. Конструювання трансформаторів. А.В. Шевців. М.: Держенерговидав. 1959.

6. Розрахунок трансформаторів. Навчальний посібник для вишів. П.М. Тихомиров. М: Енергія, 1976.

7. Фізика -навчальний посібник для технікумів, автор В.Ф. Дмитрієва, видання Москва "Вища школа" 2004.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Загальні поняття, історія відкриття електромагнітної індукції Коефіцієнт пропорційності у законі електромагнітної індукції. Зміна магнітного потоку з прикладу приладу Ленца. Індуктивність соленоїда, розрахунок густини енергії магнітного поля.

лекція, доданий 10.10.2011


Історія відкриття явища електромагнітної індукції Вивчення залежності магнітного потоку від магнітної індукції. Практичне застосування явища електромагнітної індукції: радіомовлення, магнітотерапія, синхрофазотрони, електричні генератори.

реферат, доданий 15.11.2009


Робота з переміщення провідника зі струмом у магнітному полі. Вивчення явища електромагнітної індукції Способи отримання індукційного струму в постійному та змінному магнітному полі. Природа електрорушійної сили електромагнітної індукції. Закон Фарадея.

презентація , доданий 24.09.2013


Електромагнітна індукція – явище породження вихрового електричного поля змінним магнітним полем. Історія відкриття Майклом Фарадеєм цього явища. Індукційний генератор змінного струму Формула визначення електрорушійної сили індукції.

реферат, доданий 13.12.2011


Електромагнітна індукція. Закон Ленца, електрорушійна сила. Методи вимірювання магнітної індукції та магнітної напруги. Вихрові струми (струми Фуко). Обертання рамки в магнітному полі. Самоіндукція, струм при замиканні та розмиканні ланцюга. Взаємна індукція.

курсова робота , доданий 25.11.2013


Електричні машини як такі, у яких перетворення енергії відбувається в результаті явища електромагнітної індукції, історія та основні етапи розробки, досягнення у цій галузі. Створення електродвигуна із можливістю практичного застосування.

реферат, доданий 21.06.2012


Характеристика вихрового електричного поля. Аналітичне пояснення дослідних фактів. Закони електромагнітної індукції та Ома. Явища обертання поверхні поляризації світла в магнітному полі. Способи одержання індукційного струму. Застосування правила Ленца.

презентація , додано 19.05.2014


Дитинство та юність Майкла Фарадея. Початок роботи у Королівському інституті. Перші самостійні дослідження М. Фарадея. Закон електромагнітної індукції, електроліз. Хвороба Фарадея, останні експериментальні роботи. Значення відкриттів М. Фарадея.

реферат, доданий 07.06.2012


Короткий нарис життя, особистісного та творчого становлення великого англійського фізика Майкла Фарадея. Дослідження Фарадея в галузі електромагнетизму та відкриття ним явища електромагнітної індукції, формулювання закону. Експерименти із електрикою.

реферат, доданий 23.04.2009


Період шкільного навчання Майкла Фарадея, його перші самостійні дослідження (досліди з виплавки сталей, що містять нікель). Створення англійським фізиком першої моделі електродвигуна, відкриття електромагнітної індукції та законів електролізу.

Радіомовлення

Змінне магнітне поле, що збуджується струмом, що змінюється, створює в навколишньому просторі електричне поле, яке в свою чергу збуджує магнітне поле, і т.д. Взаємно породжуючи одне одного, ці поля утворюють єдине змінне електромагнітне поле - електромагнітну хвилю. Виникнувши там, де є провід зі струмом, електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла -300000 км/с.

Магнітотерапія

У діапазоні частот різні місця займають радіохвилі, світло, рентгенівське випромінювання та інші електромагнітні випромінювання. Їх зазвичай характеризують безперервно пов'язаними між собою електричними та магнітними полями.

Синхрофазотрони

В даний час під магнітним полем розуміють особливу форму матерії, що складається з заряджених частинок. У сучасній фізиці пучки заряджених частинок використовують для проникнення в глиб атомів з метою їх вивчення. Сила, з якою діє магнітне поле на заряджену частинку, що рухається, називається силою Лоренца.

Витратоміри - лічильники

Метод заснований на застосуванні закону Фарадея для провідника в магнітному полі: в потоці електропровідної рідини, що рухається в магнітному полі, наводиться ЕРС, пропорційна швидкості потоку, що перетворюється електронною частиною в електричний аналоговий/цифровий сигнал.

Генератор постійного струму

У режимі генератора якір машини обертається під впливом зовнішнього моменту. Між полюсами статора є постійний магнітний потік, що пронизує якір. Провідники обмотки якоря рухаються в магнітному полі і, отже, в них індукується ЕРС, напрямок якої можна визначити за правилом "правої руки". При цьому на одній щітці виникає позитивний потенціал щодо другої. Якщо до затискачів генератора підключити навантаження, то в ній піде струм.

Трансформатори

Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, розподіл її між приймачами, а також у різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.

Перетворення енергії у трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатор є сердечником з тонких сталевих ізольованих одна від одної пластин, на якому поміщаються дві, а іноді і більше обмоток (котушок) із ізольованого дроту. Обмотка, до якої приєднується джерело електричної енергії змінного струму, називається первинною обмоткою, інші обмотки - вторинними.

Якщо у вторинній обмотці трансформатора намотано втричі більше витків, ніж у первинній, то магнітне поле, створене в осерді первинної обмоткою, перетинаючи витки вторинної обмотки, створить у ній утричі більше напруги.

Застосувавши трансформатор із зворотним співвідношенням витків, можна так само легко і просто отримати знижену напругу.

Реферат

з дисципліни «Фізика»

Тема: "Відкриття явища електромагнітної індукції"

Виконав:

Студент гурту 13103/1

Санкт-Петербург

2. Досліди Фарадея. 3

3. Практичне застосування явища електромагнітної індукції. 9

4. Список використаної литературы.. 12

Електромагнітна індукція - явище виникнення електричного струму в замкнутому контурі за зміни магнітного потоку, що проходить через нього. Електромагнітна індукція була відкрита Майклом Фарадеєм 29 серпня 1831 року. Він виявив, що електрорушійна сила, що виникає в замкнутому контурі, що проводить, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром. Розмір електрорушійної сили (ЭРС) залежить від цього, що причиною зміни потоку - зміна самого магнітного поля чи рух контуру (чи його частини) в магнітному полі. Електричний струм, викликаний цією ЕРС, називається індукційним струмом.

У 1820 р. Ганс Христиан Ерстед показав, що електричний струм, що протікає по ланцюгу, викликає відхилення магнітної стрілки. Якщо електричний струм породжує магнетизм, з магнетизмом має бути пов'язана поява електричного струму. Ця думка захопила англійського вченого М. Фарадея. «Перетворити магнетизм на електрику», - записав він у 1822 р. у своєму щоденнику.

Майкл Фарадей

Майкл Фарадей (1791-1867) народився в Лондоні, в одній із найбідніших його частин. Його батько був ковалем, а мати – дочкою землероба-орендаря. Коли Фарадей досяг шкільного віку, його віддали до початкової школи. Курс, пройдений Фарадеєм тут, був дуже вузький і обмежувався лише навчанням читання, письма та початків рахунку.

За кілька кроків від будинку, в якому жила родина Фарадеїв, знаходилася книгарня, яка була разом з тим і палітурним закладом. Сюди-то й потрапив Фарадей, закінчивши курс початкової школи, коли постало питання про вибір професії для нього. Майклу тим часом минуло лише 13 років. Вже в юнацькому віці, коли Фарадей щойно починав свою самоосвіту, він прагнув спиратися лише на факти і перевіряти повідомлення інших власними дослідами.

Ці прагнення домінували в ньому все життя як основні риси його наукової діяльності. Фізичні та хімічні досліди Фарадей став робити ще хлопчиком за першого ж знайомства з фізикою та хімією. Якось Майкл відвідав одну з лекцій Гемфрі Деві, великого англійського фізика. Фарадей зробив докладний запис лекції, переплів її та відіслав Деві. Той був настільки вражений, що запропонував Фарадею працювати з ним як секретар. Незабаром Деві вирушив у подорож Європою і взяв із собою Фарадея. За два роки вони завітали до найбільших європейських університетів.

Повернувшись до Лондона у 1815 році, Фарадей почав працювати асистентом в одній із лабораторій Королівського інституту в Лондоні. На той час це була одна з найкращих фізичних лабораторій світу. З 1816 по 1818 Фарадей надрукував ряд дрібних нотаток і невеликих мемуарів з хімії. До 1818 належить перша робота Фарадея з фізики.

Спираючись на досліди своїх попередників і скомбінувавши кілька власних дослідів, до вересня 1821 Майкл надрукував «Історію успіхів електромагнетизму». Вже в цей час він становив цілком правильне поняття про сутність явища відхилення магнітної стрілки під дією струму.

Досягши цього успіху, Фарадей цілих десять років залишає заняття у сфері електрики, присвятивши себе дослідженню низки предметів іншого роду. У 1823 року Фарадеєм було зроблено одне з найважливіших відкриттів у сфері фізики - він уперше домігся зрідження газу, разом із тим встановив простий, але дійсний метод обігу газів у рідину. У 1824 році Фарадей зробив кілька відкриттів у галузі фізики. Серед іншого він встановив той факт, що світло впливає на колір скла, змінюючи його. Наступного року Фарадей знову звертається від фізики до хімії, і результатом його робіт у цій галузі є відкриття бензину та сірчано-нафталінової кислоти.

У 1831 році Фарадей опублікував трактат «Про особливий оптичний обман», що послужив основою прекрасного і цікавого оптичного снаряда, що називається «хромотропом». Того ж року вийшов ще один трактат вченого «Про вібруючі платівки». Багато з цих робіт могли самі собою обезсмертити ім'я їхнього автора. Але найважливішими з наукових праць Фарадея є його дослідження в галузі електромагнетизму та електричної індукції.

Досліди Фарадея

Одержимий ідеями про нерозривний зв'язок та взаємодію сил природи, Фарадей намагався довести, що так само, як за допомогою електрики Ампер міг створювати магніти, так само і за допомогою магнітів можна створювати електрику.

Логіка його була простою: механічна робота легко переходить у тепло; навпаки, тепло можна перетворити на механічну роботу (скажімо, у паровій машині). Взагалі, серед сил природи найчастіше трапляється таке співвідношення: якщо народжує Б, те й народжує А.

Якщо з допомогою електрики Ампер отримував магніти, то, мабуть, можна «отримати електрику зі звичайного магнетизму». Таке ж завдання поставили перед собою Араго та Ампер у Парижі, Колладон – у Женеві.

Строго кажучи, важливий відділ фізики, що трактує явища електромагнетизму та індукційної електрики, і що має нині таке величезне значення для техніки, був створений Фарадеєм з нічого. На той час, коли Фарадей остаточно присвятив себе дослідженням у галузі електрики, було встановлено, що за звичайних умов достатньо присутності наелектризованого тіла, щоб його вплив порушив електрику в будь-якому іншому тілі. Разом з тим було відомо, що дріт, яким проходить струм і який також являє собою наелектризоване тіло, не впливає на поміщені поруч інші дроти.

Чому залежав цей виняток? Ось питання, яке зацікавив Фарадея і рішення якого призвело його до найважливіших відкриттів у галузі індукційної електрики. Фарадей ставить безліч дослідів, веде педантичні записи. Кожному невеликому дослідженню він присвячує параграф у лабораторних записах (видані в Лондоні повністю в 1931 під назвою «Щоденник Фарадея»). Про працездатність Фарадея говорить хоча б той факт, що останній параграф «Щоденника» позначений номером 16041. Блискуча майстерність Фарадея-експериментатора, одержимість, чітка філософська позиція не могли бути винагороджені, але очікувати результату довелося довгих одинадцять років.

Крім інтуїтивної переконаності у загальному зв'язку явищ, його, власне, у пошуках «електрики з магнетизму» ніщо не підтримувало. До того ж він, як його вчитель Деві, більше покладався на свої досліди, ніж на уявні побудови. Деві вчив його:

– Хороший експеримент має більше цінності, аніж глибокодумність такого генія, як Ньютон.

Проте саме Фарадею судилися великі відкриття. Великий реаліст, він стихійно рвав пута емпірики, колись нав'язані йому Деві, і в ці хвилини його осяяло велике прозріння - він набував здатності до глибоких узагальнень.

Перший проблиск удачі з'явився лише 29 серпня 1831 року. У цей день Фарадей випробовував у лабораторії нескладний пристрій: залізне кільце діаметром близько шести дюймів, обмотане двома шматками ізольованого дроту. Коли Фарадей підключив до затискачів однієї обмотки батарею, його помічник, артилерійський сержант Андерсен, побачив, як сіпнулася стрілка гальванометра, приєднаного до іншої обмотки.

Смикнулася і заспокоїлася, хоча постійний струм продовжував текти по першій обмотці. Фарадей ретельно переглянув усі деталі цієї простої установки – все було гаразд.

Але стрілка гальванометра вперто стояла на нулі. З досади Фарадей вирішив вимкнути струм, і тут сталося диво - під час розмикання ланцюга стрілка гальванометра знову хитнулася і знову застигла на нулі!

Гальванометр, залишаючись абсолютно спокійним під час проходження струму, приходить у коливання при замиканні ланцюга і при розмиканні його. Виявилося, що в той момент, коли в перший дріт пропускається струм, а також коли це пропускання припиняється, в другому дроті також збуджується струм, що має в першому випадку протилежний напрямок з першим струмом і однаковий з ним у другому випадку, що триває лише одну мить.

Ось тут і відкрилися Фарадею у всій ясності великі ідеї Ампера – зв'язок між електричним струмом та магнетизмом. Адже перша обмотка, в яку він подавав струм, одразу ставала магнітом. Якщо розглядати її як магніт, то експеримент 29 серпня показав, що магнетизм начебто народжує електрику. Тільки дві речі залишалися в цьому випадку дивними: чому сплеск електрики при включенні електромагніта став швидко сходити нанівець? І більше, чому сплеск з'являється при вимкненні магніту?

Наступного дня, 30 серпня – нова серія експериментів. Ефект ясно виражений, проте абсолютно незрозумілий.

Фарадей відчуває, що відкриття десь поряд.

«Я тепер знову займаюся електромагнетизмом і думаю, що напав на вдалу річ, але ще не можу стверджувати це. Цілком можливо, що після всіх моїх праць я врешті-решт витягну водорості замість риби».

Наступного ранку, 24 вересня, Фарадей підготував багато різних пристроїв, у яких основними елементами були не обмотки з електричним струмом, а постійні магніти. І ефект також існував! Стрілка відхилялася і одразу ж прямувала на місце. Цей легкий рух відбувався при найнесподіваніших маніпуляціях з магнітом, іноді, здавалося, випадково.

Наступний експеримент – 1 жовтня. Фарадей вирішує повернутися до самого початку – до двох обмоток: однієї зі струмом, іншої – приєднаної до гальванометра. Відмінність з першим експериментом – відсутність сталевого кільця – сердечника. Сплеск майже непомітний. Результат тривіальний. Зрозуміло, що магніт без сердечника набагато слабший за магніт з сердечником. Тому й ефект виражений слабкіше.

Фарадей розчарований. Два тижні він не підходить до приладів, розмірковуючи про причини невдачі.

«Я взяв циліндричний магнітний брусок (3/4 дюйма в діаметрі та 8 1/4 дюйма довжиною) і ввів один його кінець усередину спіралі з мідного дроту (220 футів завдовжки), з'єднаного з гальванометром. Потім я швидким рухом вштовхнув магніт усередину спіралі на всю його довжину, і стрілка гальванометра зазнала поштовху. Потім я так само швидко витяг магніт зі спіралі, і стрілка знову хитнулася, але в протилежний бік. Ці хитання стрілки повторювалися щоразу, як магніт вштовхувався чи виштовхувався».

Секрет – у русі магніту! Імпульс електрики визначається не становищем магніту, а рухом!

Це означає, що «електрична хвиля виникає лише за руху магніту, а чи не з властивостей, властивих йому спокою».

Рис. 2. Досвід Фарадея з котушкою

Ця ідея надзвичайно плідна. Якщо рух магніту щодо провідника створює електрику, то, мабуть, і рух провідника щодо магніту має народжувати електрику! Причому ця «електрична хвиля» не зникне доти, доки триватиме взаємне переміщення провідника та магніту. Значить, є можливість створити генератор електричного струму, що діє скільки завгодно довго, аби тривав взаємний рух дроту та магніту!

28 жовтня Фарадей встановив між полюсами підковоподібного магніту мідний диск, що обертається, з якого за допомогою ковзних контактів (один на осі, інший - на периферії диска) можна було знімати електричну напругу. То справді був перший електричний генератор, створений руками людини. Так було знайдено нове джерело електричної енергії, крім раніше відомих (тертя та хімічних процесів), - індукція, і новий вид цієї енергії - індукційна електрика.

Досліди, аналогічні фарадіївським, як уже говорилося, проводилися у Франції та Швейцарії. Професор Женевської академії Колладон був досвідченим експериментатором (він, наприклад, зробив на Женевському озері точні вимірювання швидкості звуку у воді). Можливо, побоюючись струсу приладів, він, як і Фарадей, по можливості видалив гальванометр від решти установки. Багато хто стверджував, що Колладон спостерігав ті ж швидкоплинні рухи стрілки, що й Фарадей, але, чекаючи стабільнішого, тривалішого ефекту, не надав цим «випадковим» сплескам належного значення.

Справді, думка більшості вчених на той час зводилося до того що, зворотний ефект «створення електрики з магнетизму» повинен, мабуть, мати так само стаціонарний характер, як і «прямий» ефект – «освіта магнетизму» з допомогою електричного струму. Несподівана «швидкість» цього ефекту збила з пантелику багатьох, у тому числі Колладона, і ці багато хто поплатився за свою упередженість.

Продовжуючи свої досліди, Фарадей відкрив далі, що досить простого наближення дроту, закрученого в замкнуту криву, до іншої, по якій йде гальванічний струм, щоб у нейтральному дроті порушити індуктивний струм напрямку, зворотного гальванічному струму, що видаляє нейтральний дроти. струм вже однакового напряму з гальванічним, що йде нерухомим дротом, і що, нарешті, ці індуктивні струми збуджуються тільки під час наближення і видалення дроту до провідника гальванічного струму, а без цього руху струми не збуджуються, як би близько один до одного дроту не знаходилися .

Таким чином, було відкрито нове явище, аналогічне вищеописаному явищу індукції при замиканні та припинення гальванічного струму. Ці відкриття викликали, у свою чергу, нові. Якщо можна викликати індуктивний струм замиканням та припиненням гальванічного струму, то чи не вийде той самий результат від намагнічування та розмагнічування заліза?

Роботи Ерстеда та Ампера встановили вже спорідненість магнетизму та електрики. Було відомо, що залізо робиться магнітом, коли навколо нього обмотаний ізольований дріт і останнім проходить гальванічний струм, і що магнітні властивості цього заліза припиняються, як тільки припиняється струм.

Виходячи з цього, Фарадей придумав такого роду досвід: навколо залізного кільця було обмотано два ізольовані дроти; причому один дріт був обмотаний навколо однієї половини кільця, а інша - навколо іншої. Через один дріт пропускався струм від гальванічної батареї, а кінці іншої були з'єднані з гальванометром. І ось, коли струм замикався чи припинявся і коли, отже, залізне кільце намагнічувалося чи розмагнічувалося, стрілка гальванометра швидко вагалася і потім швидко зупинялася, тобто в нейтральному дроті порушувалися ті самі миттєві індуктивні струми - цього разу: вже під вплив.

Рис. 3. Досвід Фарадея із залізним кільцем

Таким чином, тут вперше магнетизм був перетворений на електрику. Отримавши ці результати, Фарадей вирішив урізноманітнити свої досліди. Замість залізного кільця він почав використовувати залізну смугу. Замість збудження в залізі магнетизму гальванічним струмом він намагнічував залізо дотиком до постійного сталевого магніту. Результат виходив той самий: у дроті, що обмотував залізо, завжди збуджувався струм у момент намагнічування та розмагнічування заліза. Потім Фарадей вносив у дротяну спіраль сталевий магніт - наближення та видалення останнього викликало у дроті індукційні струми. Словом, магнетизм, у сенсі порушення індукційних струмів, діяв так само, як і гальванічний струм.

У той час фізиків посилено займало одне загадкове явище, відкрите в 1824 Араго і не знаходило пояснення, незважаючи на те, що цього пояснення посилено шукали такі видатні вчені того часу, як сам Араго, Ампер, Пуассон, Бабеддж і Гершель. Справа полягала в наступному. Магнітна стрілка, що вільно висить, швидко приходить у стан спокою, якщо під неї підвести коло з немагнітного металу; якщо потім коло привести до обертального руху, магнітна стрілка починає рухатися за ним.

У спокійному стані не можна було відкрити ні найменшого тяжіння чи відштовхування між колом і стрілкою, тим часом як те саме коло, що знаходилося в русі, тягло за собою не тільки легку стрілку, а й важкий магніт. Це справді чудове явище здавалося вченим того часу таємничою загадкою, що чимось виходить за межі природного. Фарадей, виходячи зі своїх вищевикладених даних, припустив, що гурток немагнітного металу, під впливом магніту, під час обертання оббігається індуктивними струмами, які впливають на магнітну стрілку і тягнуть її за магнітом. І справді, ввівши край гуртка між полюсами великого підковоподібного магніту і з'єднавши дротом центр і край гуртка з гальванометром, Фарадей отримав при обертанні гуртка постійний електричний струм.

Потім Фарадей зупинився на іншому явище, що тоді викликало загальну цікавість. Як відомо, якщо посипати на магніт залізної тирси, вони групуються за певними лініями, званими магнітними кривими. Фарадей, звернувши увагу на це явище, дав основи в 1831 магнітним кривим назва «ліній магнітної сили», що увійшло потім у загальне вживання. Вивчення цих ліній привело Фарадея до нового відкриття, виявилося, що для збудження індуктивних струмів наближення і видалення джерела від магнітного полюса необов'язкові. Для збудження струмів достатньо перетнути відомим чином лінії магнітної сили.

Рис. 4. «Лінії магнітної сили»

Подальші роботи Фарадея у згаданому напрямі набували, з сучасного йому погляду, характеру чогось зовсім чудового. На початку 1832 він демонстрував прилад, в якому збуджувалися індуктивні струми без допомоги магніту або гальванічного струму. Прилад складався із залізної смуги, поміщеної у дротяній котушці. Прилад цей за звичайних умов не давав жодної ознаки появи в ньому струмів; але тільки йому давалося напрям, відповідне напрямку магнітної стрілки, у дроті порушувався струм.

Потім Фарадей давав положення магнітної стрілки одній котушці і потім вводив до неї залізну смугу: струм знову збуджувався. Причиною, яка викликала в цих випадках струм, був земний магнетизм, що викликав індуктивні струми подібно до звичайного магніту або гальванічного струму. Щоб наочніше показати і довести це, Фарадей зробив ще один досвід, який цілком підтвердив його міркування.

Він міркував, що якщо коло з немагнітного металу, наприклад, з міді, обертаючись у положенні, при якому він перетинає лінії магнітної сили сусіднього магніту, дає індуктивний струм, то те ж коло, обертаючись без магніту, але в положенні, при якому коло перетинатиме лінії земного магнетизму, теж повинен дати індуктивний струм. І справді, мідне коло, що обертається в горизонтальній площині, дав індуктивний струм, який помітно відхиляв стрілку гальванометра. Ряд досліджень у галузі електричної індукції Фарадей закінчив відкриттям, зробленим у 1835 році, «індуктуючого впливу струму на самого себе».

Він з'ясував, що при замиканні або розмиканні гальванічного струму в самому дроті, що є провідником цього струму, збуджуються моментальні індуктивні струми.

Російський фізик Еміль Христофорович Ленц (1804-1861) дав правило визначення напрями індукційного струму. «Індукційний струм завжди спрямований так, що створюване ним магнітне поле ускладнює або гальмує рух, що викликає індукцію, - зазначає А.А. Коробко-Стефанов у своїй статті про електромагнітну індукцію. - Наприклад, при наближенні котушки до магніту індукційний струм, що виникає, має такий напрямок, що створене ним магнітне поле буде протилежно магнітному полю магніту. В результаті між котушкою та магнітом виникають сили відштовхування. Правило Ленца випливає із закону збереження та перетворення енергії. Якби індукційні струми прискорювали їхній рух, то створювалася б робота з нічого. Котушка сама собою після невеликого поштовху прагнула б назустріч магніту, і водночас індукційний струм виділяв би в ній теплоту. Насправді індукційний струм створюється за рахунок роботи зі зближення магніту і котушки.

Рис. 5. Правило Ленца

Чому виникає індукційний струм? Глибоке пояснення явища електромагнітної індукції дав англійський фізик Джемс Клерк Максвелл – творець закінченої математичної теорії електромагнітного поля. Щоб краще зрозуміти суть справи, розглянемо простий досвід. Нехай котушка складається з одного витка дроту та пронизується змінним магнітним полем, перпендикулярним до площини витка. У котушці, звісно, ​​виникає індукційний струм. Винятково сміливо та несподівано тлумачив цей експеримент Максвелл.

При зміні магнітного поля в просторі, на думку Максвелла, виникає процес, для якого присутність дротяного витка не має жодного значення. Головне тут - виникнення замкнутих кільцевих ліній електричного поля, що охоплюють магнітне поле, що змінюється. Під дією електричного поля, що виникає, рухаються електрони, і в витку виникає електричний струм. Виток - це прилад, що дозволяє виявити електричне поле. Сутність явища електромагнітної індукції в тому, що змінне магнітне поле завжди породжує в навколишньому просторі електричне поле із замкнутими силовими лініями. Таке поле називається вихровим».

Дослідження у сфері індукції, виробленої земним магнетизмом, дали Фарадею можливість висловити ще 1832 року ідею телеграфу, яка потім лягла основою цього винаходу. А взагалі відкриття електромагнітної індукції недарма відносять до найвидатніших відкриттів XIX століття - на цьому явищі засновано роботу мільйонів електродвигунів і генераторів електричного струму в усьому світі.

Практичне застосування явища електромагнітної індукції

1. Радіомовлення

Змінне магнітне поле, що збуджується струмом, що змінюється, створює в навколишньому просторі електричне поле, яке в свою чергу збуджує магнітне поле, і т.д. Взаємно породжуючи одне одного, ці поля утворюють єдине змінне електромагнітне поле - електромагнітну хвилю. Виникнувши там, де є провід зі струмом, електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла -300000 км/с.

Рис. 6. Радіо

2. Магнітотерапія

У діапазоні частот різні місця займають радіохвилі, світло, рентгенівське випромінювання та інші електромагнітні випромінювання. Їх зазвичай характеризують безперервно пов'язаними між собою електричними та магнітними полями.

3. Синхрофазотрони

В даний час під магнітним полем розуміють особливу форму матерії, що складається з заряджених частинок. У сучасній фізиці пучки заряджених частинок використовують для проникнення в глиб атомів з метою їх вивчення. Сила, з якою діє магнітне поле на заряджену частинку, що рухається, називається силою Лоренца.

4. Витратоміри-лічильники

Метод заснований на застосуванні закону Фарадея для провідника в магнітному полі: в потоці електропровідної рідини, що рухається в магнітному полі, наводиться ЕРС, пропорційна швидкості потоку, що перетворюється електронною частиною в електричний аналоговий/цифровий сигнал.

5. Генератор постійного струму

У режимі генератора якір машини обертається під впливом зовнішнього моменту. Між полюсами статора є постійний магнітний потік, що пронизує якір. Провідники обмотки якоря рухаються в магнітному полі і, отже, в них індукується ЕРС, напрямок якої можна визначити за правилом "правої руки". При цьому на одній щітці виникає позитивний потенціал щодо другої. Якщо до затискачів генератора підключити навантаження, то в ній піде струм.

6. Трансформатори

Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, розподіл її між приймачами, а також у різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.

Перетворення енергії у трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатор є сердечником з тонких сталевих ізольованих одна від одної пластин, на якому поміщаються дві, а іноді і більше обмоток (котушок) із ізольованого дроту. Обмотка, до якої приєднується джерело електричної енергії змінного струму, називається первинною обмоткою, інші обмотки - вторинними.

Якщо у вторинній обмотці трансформатора намотано втричі більше витків, ніж у первинній, то магнітне поле, створене в осерді первинної обмоткою, перетинаючи витки вторинної обмотки, створить у ній утричі більше напруги.

Застосувавши трансформатор із зворотним співвідношенням витків, можна так само легко і просто отримати знижену напругу.

Список використаної літератури

1. [Електронний ресурс]. Електромагнітна індукція.

< https://ru.wikipedia.org/>

2. [Електронний ресурс]. Фарадей. Відкриття електромагнітної індукції.

< http://www.e-reading.club/chapter.php/26178/78/Karcev_-_Maksvell.html >

3. [Електронний ресурс]. Відкриття електромагнітної індукції.

4. [Електронний ресурс]. Практичне застосування явища електромагнітної індукції