თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა
სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.
გამოქვეყნდა http://www.allbest.ru/
შესავალი
შემთხვევითი არ არის, რომ პირველი და ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ამ ახალი მხარის აღმოჩენაში გადადგა ელექტრომაგნიტური ველის შესახებ იდეების ფუძემდებელმა - მსოფლიოში ერთ-ერთმა უდიდესმა მეცნიერმა - მაიკლ ფარადეიმ (1791-1867). . ფარადეი აბსოლუტურად დარწმუნებული იყო ელექტრული და მაგნიტური ფენომენების ერთიანობაში. ორსტედის აღმოჩენიდან მალევე, მან თავის დღიურში (1821) დაწერა: „მაგნიტიზმი ელექტროენერგიად აქციეთ“. მას შემდეგ ფარადეი, შეუწყვეტლად, ფიქრობდა ამ პრობლემაზე. ამბობენ, რომ მას ჟილეტის ჯიბეში გამუდმებით ეჭირა მაგნიტი, რომელიც მას დაკისრებული დავალების შესახებ უნდა გაეხსენებინა. ათი წლის შემდეგ, 1831 წელს, შრომისმოყვარეობისა და წარმატების რწმენის შედეგად, პრობლემა მოგვარდა. მან გააკეთა აღმოჩენა, რომელიც ეფუძნება მსოფლიოს ელექტროსადგურების ყველა გენერატორის მშენებლობას, რომლებიც მექანიკურ ენერგიას ელექტრო დენის ენერგიად გარდაქმნიან. სხვა წყაროები: გალვანური უჯრედები, თერმო- და ფოტოცელები წარმოქმნიან ენერგიის უმნიშვნელო წილს.
ელექტრული დენი, ფარადეის აზრით, შეუძლია რკინის ობიექტების დამაგნიტიზაცია. ამისათვის უბრალოდ ჩადეთ რკინის ზოლი კოჭის შიგნით. შეუძლია თუ არა მაგნიტს, თავის მხრივ, გამოიწვიოს ელექტრული დენის გამოჩენა ან შეცვალოს მისი სიდიდე? დიდი ხნის განმავლობაში ვერაფერი იპოვეს.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის აღმოჩენის ისტორია
სინიორ ნობილისა და ანტინორის გამონათქვამები ჟურნალიდან "ანტოლოგია"
« მისტერ ფარადეიმ ახლახან აღმოაჩინა ელექტროდინამიკური ფენომენების ახალი კლასი. ამის შესახებ მან მემუარები წარუდგინა ლონდონის სამეფო საზოგადოებას, მაგრამ ეს მემუარები ჯერ არ გამოქვეყნებულა. ჩვენ ვიცით მის შესახებმხოლოდ ბ-ნი აპარიზის მეცნიერებათა აკადემიის კლერკი1831 წლის 26 დეკემბერი, თავად მისტერ ფარადეისგან მიღებული წერილის საფუძველზე.
ამ შეტყობინებამ აიძულა შევალიე ანტინორი და მე, სასწრაფოდ გავიმეოროთ ძირითადი ექსპერიმენტი და შეგვესწავლა სხვადასხვა თვალსაზრისით. ჩვენ თავს ვამშვიდებთ იმ იმედით, რომ შედეგებს, რომლებსაც მივაღწიეთ, რაიმე მნიშვნელობისაა და ამიტომ ვჩქარობთ მათ გამოქვეყნებას ყოველგვარი ქონის გარეშე.წინამასალები, გარდა შენიშვნისა, რომელიც ჩვენი კვლევის ამოსავალი წერტილი იყო.»
„მისტერ ფარადეის მემუარები“, როგორც ჩანაწერშია ნათქვამი, „ოთხ ნაწილად იყოფა.
პირველში, სახელწოდებით "გალვანური ელექტროენერგიის აგზნება", ვხვდებით შემდეგ ძირითად ფაქტს: გალვანური დენი, რომელიც გადის ლითონის მავთულში, წარმოქმნის სხვა დენს მოახლოებულ მავთულში; მეორე დენი პირველის მიმართულების საპირისპიროა და გრძელდება მხოლოდ ერთ მომენტში. თუ აღგზნების დენი ამოღებულია, მავთულში წარმოიქმნება დენი მისი გავლენის ქვეშ, საპირისპიროდ, რაც მასში წარმოიშვა პირველ შემთხვევაში, ე.ი. იმავე მიმართულებით, როგორც ამაღელვებელი დენი.
მემუარის მეორე ნაწილი მოგვითხრობს მაგნიტის მიერ გამოწვეულ ელექტრო დენებზე. კოჭის მაგნიტებთან მიახლოებით, მისტერ ფარადეიმ გამოუშვა ელექტრული დენები; როდესაც ხვეულები ამოიღეს, წარმოიშვა საპირისპირო მიმართულების დენები. ეს დენები ძლიერ გავლენას ახდენენ გალვანომეტრზე, გადის, თუმცა სუსტად, მარილწყალში და სხვა ხსნარებში. აქედან გამომდინარეობს, რომ ამ მეცნიერმა, მაგნიტის გამოყენებით, აღაგზნა ბ-ნი ამპერის მიერ აღმოჩენილი ელექტრული დენები.
მემუარის მესამე ნაწილი ეხება ძირითად ელექტრულ მდგომარეობას, რომელსაც ბატონი ფარადეი ელექტრომონიურ მდგომარეობას უწოდებს.
მეოთხე ნაწილი საუბრობს ექსპერიმენტზე, როგორც ცნობისმოყვარე, ასევე უჩვეულო, რომელიც ეკუთვნის ბატონ არაგოს; როგორც ცნობილია, ეს ექსპერიმენტი შედგება იმაში, რომ მაგნიტური ნემსი ბრუნავს მბრუნავი ლითონის დისკის გავლენით. მან აღმოაჩინა, რომ როდესაც ლითონის დისკი ბრუნავს მაგნიტის გავლენით, ელექტრული დენები შეიძლება გამოჩნდეს იმ რაოდენობით, რომელიც საკმარისია დისკიდან ახალი ელექტრული მანქანის შესაქმნელად.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის თანამედროვე თეორია
ელექტრული დენები მათ გარშემო ქმნიან მაგნიტურ ველს. შეიძლება მაგნიტურმა ველმა გამოიწვიოს ელექტრული ველი? ფარადეიმ ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა, რომ როდესაც დახურულ წრეში შემავალი მაგნიტური ნაკადი იცვლება, მასში წარმოიქმნება ელექტრული დენი. ამ მოვლენას ელექტრომაგნიტური ინდუქცია ეწოდა. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის დროს წარმოქმნილ დენს ინდუქციური ეწოდება. მკაცრად რომ ვთქვათ, როდესაც წრე მოძრაობს მაგნიტურ ველში, წარმოიქმნება არა გარკვეული დენი, არამედ გარკვეული EMF. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის უფრო დეტალურმა შესწავლამ აჩვენა, რომ ინდუქციური EMF, რომელიც ხდება ნებისმიერ დახურულ წრეში, უდრის მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარეს ამ წრედით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე, საპირისპირო ნიშნით აღებული.
წრედში ელექტრომამოძრავებელი ძალა არის გარე ძალების მოქმედების შედეგი, ე.ი. არაელექტრული წარმოშობის ძალები. როდესაც გამტარი მოძრაობს მაგნიტურ ველში, გარე ძალების როლს ასრულებს ლორენცის ძალა, რომლის მოქმედებით მუხტები იყოფა, რის შედეგადაც პოტენციური განსხვავება ჩნდება გამტარის ბოლოებში. დირიჟორში ინდუქციის EMF ახასიათებს დირიჟორის გასწვრივ ერთეული დადებითი მუხტის გადაადგილების მუშაობას.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი საფუძვლად უდევს ელექტრო გენერატორების მუშაობას. თუ მავთულის ჩარჩო თანაბრად ბრუნავს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, მაშინ წარმოიქმნება ინდუცირებული დენი, რომელიც პერიოდულად ცვლის მის მიმართულებას. ერთი ჩარჩოც კი, რომელიც ბრუნავს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, არის ალტერნატიული დენის გენერატორი.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენების ექსპერიმენტული შესწავლა
განვიხილოთ ფარადეის კლასიკური ექსპერიმენტები, რომელთა დახმარებით აღმოაჩინეს ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი:
როდესაც მუდმივი მაგნიტი მოძრაობს, მისი ძალის ხაზები კვეთს კოჭის მოხვევებს და წარმოიქმნება ინდუქციური დენი, ამიტომ გალვანომეტრის ნემსი გადახრის. მოწყობილობის ჩვენებები დამოკიდებულია მაგნიტის მოძრაობის სიჩქარეზე და კოჭის მობრუნების რაოდენობაზე.
ამ ექსპერიმენტში პირველ ხვეულში გავდივართ დენს, რომელიც ქმნის მაგნიტურ ნაკადს და როდესაც მეორე ხვეული მოძრაობს პირველის შიგნით, მაგნიტური ხაზები იკვეთება, ამიტომ წარმოიქმნება ინდუქციური დენი.
No2 ექსპერიმენტის ჩატარებისას დაფიქსირდა, რომ გადამრთველის ჩართვის მომენტში მოწყობილობის ისარი გადახრილია და აჩვენებდა EMF-ის მნიშვნელობას, შემდეგ ისარი დაუბრუნდა საწყის მდგომარეობას. როდესაც გადამრთველი გამორთული იყო, ისარი კვლავ გადაიხარა, მაგრამ სხვა მიმართულებით და აჩვენა EMF-ის მნიშვნელობა, შემდეგ დაბრუნდა თავდაპირველ პოზიციაზე. გადამრთველის ჩართვის მომენტში დენი იზრდება, მაგრამ წარმოიქმნება რაიმე სახის ძალა, რომელიც ხელს უშლის დენის ზრდას. ეს ძალა თავისთავად იწვევს, ამიტომ მას ეწოდა თვითინდუქციური ემფ. გამორთვის დროს იგივე ხდება, შეიცვალა მხოლოდ EMF-ის მიმართულება, ამიტომ მოწყობილობის ისარი საპირისპირო მიმართულებით გადაიხარა.
ეს გამოცდილება აჩვენებს, რომ ელექტრომაგნიტური ინდუქციის EMF ხდება, როდესაც იცვლება დენის სიდიდე და მიმართულება. ეს ადასტურებს, რომ ინდუქციის EMF, რომელიც თავად ქმნის, არის დენის ცვლილების სიჩქარე.
ერთი თვის განმავლობაში ფარადეიმ ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის ყველა არსებითი მახასიათებელი. დარჩა მხოლოდ კანონის მკაცრი რაოდენობრივი ფორმის მიცემა და ფენომენის ფიზიკური ბუნების სრულად გამოვლენა. თავად ფარადეიმ უკვე გაითავისა საერთო რამ, რაც განსაზღვრავს ინდუქციური დენის გამოჩენას ექსპერიმენტებში, რომლებიც გარეგნულად განსხვავებულად გამოიყურება.
დახურულ გამტარ წრეში დენი წარმოიქმნება, როდესაც იცვლება მაგნიტური ინდუქციური ხაზების რაოდენობა, რომლებიც შეაღწევენ ამ წრედით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე. ამ მოვლენას ელექტრომაგნიტური ინდუქცია ეწოდება.
და რაც უფრო სწრაფად იცვლება მაგნიტური ინდუქციის ხაზების რაოდენობა, მით მეტია მიღებული დენი. ამ შემთხვევაში, მაგნიტური ინდუქციის ხაზების რაოდენობის ცვლილების მიზეზი სრულიად გულგრილია.
ეს შეიძლება იყოს ფიქსირებულ გამტარში შემავალი მაგნიტური ინდუქციის ხაზების რაოდენობის ცვლილება მეზობელ კოჭში დენის სიძლიერის ცვლილების გამო და ხაზების რაოდენობის ცვლილება მიკროსქემის გადაადგილების გამო არაჰომოგენურ მაგნიტურ ველში. , რომლის ხაზების სიმკვრივე იცვლება სივრცეში.
ლენცის წესი
დირიჟორში წარმოქმნილი ინდუქციური დენი დაუყოვნებლივ იწყებს ურთიერთქმედებას დენთან ან მაგნიტთან, რომელიც წარმოქმნის მას. თუ მაგნიტი (ან სპირალი დენით) მიუახლოვდება დახურულ გამტარს, მაშინ წარმოქმნილი ინდუქციური დენი თავისი მაგნიტური ველით აუცილებლად მოგერიებს მაგნიტს (კოჭს). სამუშაო უნდა გაკეთდეს მაგნიტისა და ხვეულის ერთმანეთთან დაახლოებაზე. როდესაც მაგნიტი ამოღებულია, მიზიდულობა ხდება. ეს წესი მკაცრად დაცულია. წარმოიდგინეთ, რომ ყველაფერი სხვაგვარად ყოფილიყო: თქვენ მიიზიდეთ მაგნიტი ხვეულისკენ და ის თავისთავად შემოიჭრებოდა მასში. ეს არღვევს ენერგიის შენარჩუნების კანონს. მაგნიტის მექანიკური ენერგია ხომ გაიზრდებოდა და ამავდროულად წარმოიქმნებოდა დენი, რაც თავისთავად მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას, რადგან დენსაც შეუძლია სამუშაოს შესრულება. გენერატორის არმატურაში გამოწვეული ელექტრული დენი, რომელიც ურთიერთქმედებს სტატორის მაგნიტურ ველთან, ანელებს არმატურის ბრუნვას. მხოლოდ ამიტომ, არმატურის როტაციისთვის საჭიროა სამუშაოს შესრულება, რაც უფრო დიდია, მით უფრო დიდია მიმდინარე ძალა. ამ სამუშაოს გამო წარმოიქმნება ინდუქციური დენი. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ ჩვენი პლანეტის მაგნიტური ველი რომ იყოს ძალიან დიდი და უაღრესად არაერთგვაროვანი, მაშინ მის ზედაპირზე და ატმოსფეროში გამტარ სხეულების სწრაფი მოძრაობა შეუძლებელი იქნებოდა სხეულში გამოწვეული დენის ინტენსიური ურთიერთქმედების გამო. ველი. სხეულები გადაადგილდებოდნენ როგორც მკვრივ ბლანტი გარემოში და ამავე დროს ძლიერად თბებოდნენ. ვერც თვითმფრინავებმა და ვერც რაკეტებმა ვერ დაფრინავენ. ადამიანი სწრაფად ვერ მოძრაობს არც ხელებს და არც ფეხებს, რადგან ადამიანის სხეული კარგი გამტარია.
თუ კოჭა, რომელშიც დენი გამოწვეულია, სტაციონარულია მეზობელ კოჭთან მიმართებაში ალტერნატიული დენით, როგორც, მაგალითად, ტრანსფორმატორში, მაშინ ამ შემთხვევაში ინდუქციური დენის მიმართულება ნაკარნახევია ენერგიის შენარჩუნების კანონით. ეს დენი ყოველთვის მიმართულია ისე, რომ მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ველი ამცირებს დენის ცვალებადობას პირველადში.
მაგნიტის მოგერიება ან მიზიდულობა ხვეულით დამოკიდებულია მასში ინდუქციური დენის მიმართულებაზე. ამიტომ ენერგიის შენარჩუნების კანონი საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ წესი, რომელიც განსაზღვრავს ინდუქციური დენის მიმართულებას. რა განსხვავებაა ორ ექსპერიმენტს შორის: მაგნიტის მიახლოება ხვეულთან და მისი მოცილება? პირველ შემთხვევაში, მაგნიტური ნაკადი (ან მაგნიტური ინდუქციური ხაზების რაოდენობა, რომლებიც შეაღწევენ კოჭის მოხვევებში) იზრდება (ნახ. ა), ხოლო მეორე შემთხვევაში მცირდება (ნახ. ბ). უფრო მეტიც, პირველ შემთხვევაში, მაგნიტური ველის ინდუქციის B ხაზები, რომლებიც წარმოიქმნება კოჭაში წარმოქმნილი ინდუქციური დენით, გამოდის კოჭის ზედა ბოლოდან, რადგან კოჭა მოგერიებს მაგნიტს, ხოლო მეორე შემთხვევაში. პირიქით, ისინი ამ ბოლოში შედიან, ნახატზე მაგნიტური ინდუქციის ეს ხაზები შტრიხით არის ნაჩვენები.
ახლა ჩვენ მივედით მთავარ აზრამდე: მაგნიტური ნაკადის მატებასთან ერთად ხვეულის შემობრუნებით, ინდუქციურ დენს აქვს ისეთი მიმართულება, რომ მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ველი ხელს უშლის მაგნიტური ნაკადის ზრდას ხვეულის შემობრუნებით. ყოველივე ამის შემდეგ, ამ ველის ინდუქციური ვექტორი მიმართულია ველის ინდუქციური ვექტორის წინააღმდეგ, რომლის ცვლილება წარმოქმნის ელექტრო დენს. თუ კოჭის გავლით მაგნიტური ნაკადი სუსტდება, მაშინ ინდუქციური დენი ქმნის მაგნიტურ ველს ინდუქციით, რომელიც ზრდის მაგნიტურ ნაკადს ხვეულის შემობრუნებით.
ეს არის ინდუქციური დენის მიმართულების განსაზღვრის ზოგადი წესის არსი, რომელიც გამოიყენება ყველა შემთხვევაში. ეს წესი დაადგინა რუსმა ფიზიკოსმა ე. ლენცი (1804-1865 წწ.).
ლენცის წესის მიხედვით, ინდუქციურ დენს, რომელიც წარმოიქმნება დახურულ წრეში, აქვს ისეთი მიმართულება, რომ მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადი სქემით შემოსაზღვრული ზედაპირის გავლით, ცდილობს თავიდან აიცილოს ნაკადის ცვლილება, რომელიც წარმოქმნის ამ დენს. ან, ინდუქციურ დენს აქვს ისეთი მიმართულება, რომ ხელს უშლის მის გამომწვევ მიზეზს.
სუპერგამტარების შემთხვევაში გარე მაგნიტური ნაკადის ცვლილებების კომპენსაცია სრული იქნება. მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი ზედაპირზე, რომელიც შემოსაზღვრულია ზეგამტარი წრედით, არ იცვლება დროთა განმავლობაში, ნებისმიერ პირობებში.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი
ელექტრომაგნიტური ინდუქციური ფარადეის ლენცი
ფარადეის ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ინდუცირებული დენის სიძლიერე მე i გამტარ წრეში პროპორციულია მაგნიტური ინდუქციური ხაზების რაოდენობის ცვლილების სიჩქარის, რომლებიც შეაღწევენ ამ წრედით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე. უფრო ზუსტად, ეს განცხადება შეიძლება ჩამოყალიბდეს მაგნიტური ნაკადის კონცეფციის გამოყენებით.
მაგნიტური ნაკადი ნათლად არის განმარტებული, როგორც მაგნიტური ინდუქციის ხაზების რაოდენობა, რომელიც აღწევს ზედაპირზე ფართობის მქონე ს. ამრიგად, ამ რიცხვის ცვლილების სიჩქარე სხვა არაფერია, თუ არა მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარე. თუ მოკლე დროში ტმაგნიტური ნაკადი იცვლება D-მდე ფ, მაშინ მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარე უდრის.
ამრიგად, განცხადება, რომელიც უშუალოდ გამოცდილებიდან გამომდინარეობს, შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად:
ინდუქციური დენის სიძლიერე პროპორციულია მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარის კონტურით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე:
შეგახსენებთ, რომ ელექტრული დენი წარმოიქმნება წრეში, როდესაც გარე ძალები მოქმედებენ თავისუფალ მუხტებზე. ამ ძალების მუშაობას დახურულ წრეზე ერთი დადებითი მუხტის გადაადგილებისას ელექტრომამოძრავებელი ძალა ეწოდება. ამიტომ, როდესაც მაგნიტური ნაკადი იცვლება კონტურით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე, მასში ჩნდება გარე ძალები, რომელთა მოქმედება ხასიათდება EMF-ით, რომელსაც ეწოდება ინდუქციური EMF. ასოთი ავღნიშნოთ ემე .
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი ჩამოყალიბებულია სპეციალურად EMF-სთვის და არა დენის სიძლიერისთვის. ამ ფორმულირებით კანონი გამოხატავს ფენომენის არსს, რომელიც არ არის დამოკიდებული დირიჟორების თვისებებზე, რომლებშიც ხდება ინდუქციური დენი.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის (EMR) მიხედვით, დახურულ მარყუჟში ინდუქციის EMF უდრის აბსოლუტური მნიშვნელობით მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარეს მარყუჟით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე:
როგორ გავითვალისწინოთ ინდუქციური დენის მიმართულება (ან ინდუქციური EMF-ის ნიშანი) ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონში ლენცის წესის შესაბამისად?
ფიგურაში ნაჩვენებია დახურული მარყუჟი. დადებითად განვიხილავთ კონტურის გვერდის ავლით საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. ნორმალური კონტურით ქმნის მარჯვენა ხრახნს შემოვლითი მიმართულებით. EMF-ის ნიშანი, ანუ კონკრეტული სამუშაო, დამოკიდებულია გარე ძალების მიმართულებაზე მიკროსქემის გვერდის ავლით მიმართულებაზე.
თუ ეს მიმართულებები ემთხვევა, მაშინ ე i > 0 და, შესაბამისად, მე i > 0. წინააღმდეგ შემთხვევაში, EMF და დენის სიძლიერე უარყოფითია.
მოდით, გარე მაგნიტური ველის მაგნიტური ინდუქცია მიმართული იყოს ნორმალურის გასწვრივ კონტურისკენ და გაიზარდოს დროთა განმავლობაში. მერე ფ> 0 და > 0. ლენცის წესის მიხედვით, ინდუქციური დენი ქმნის მაგნიტურ ნაკადს. ფ" < 0. Линии индукции ბ„ინდუქციური დენის მაგნიტური ველი ნაჩვენებია ნახატზე ტირეთი, ამიტომ ინდუქციური დენი მე i მიმართულია საათის ისრის მიმართულებით (დადებითი შემოვლითი მიმართულების საწინააღმდეგოდ) და ინდუქციური emf უარყოფითია. ამიტომ, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონში უნდა იყოს მინუს ნიშანი:
ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი გამოიყენება მაგნიტური ნაკადის ერთეულის დასადგენად. ამ ერთეულს ეწოდება ვებერი (Wb).
ინდუქციის EMF-დან ე i გამოიხატება ვოლტებში, ხოლო დრო წამებშია, შემდეგ ვებერის EMP კანონიდან შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად:
დახურული მარყუჟით შემოსაზღვრული ზედაპირის მაგნიტური ნაკადი უდრის 1 Wb-ს, თუ ამ ნაკადის ერთგვაროვანი შემცირებით ნულამდე 1 წამში, მარყუჟში გამოჩნდება ინდუქციური emf ტოლი 1 V: 1 Wb \u003d 1 V. 1 წმ.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენების პრაქტიკული გამოყენება
მაუწყებლობა
ალტერნატიული მაგნიტური ველი, რომელიც აღგზნებულია ცვალებადი დენით, ქმნის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში, რომელიც თავის მხრივ აღაგზნებს მაგნიტურ ველს და ა.შ. ურთიერთწარმოქმნით ეს ველები ქმნიან ერთ ცვლად ელექტრომაგნიტურ ველს - ელექტრომაგნიტურ ტალღას. გაჩნდა იმ ადგილას, სადაც არის მავთული დენით, ელექტრომაგნიტური ველი ვრცელდება სივრცეში სინათლის სიჩქარით -300000 კმ/წმ.
მაგნიტოთერაპია
სიხშირის სპექტრში სხვადასხვა ადგილი უკავია რადიოტალღებს, სინათლეს, რენტგენს და სხვა ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას. ისინი, როგორც წესი, ხასიათდებიან მუდმივად ურთიერთდაკავშირებული ელექტრული და მაგნიტური ველებით.
სინქროფაზოტრონები
ამჟამად მაგნიტური ველი გაგებულია, როგორც მატერიის სპეციალური ფორმა, რომელიც შედგება დამუხტული ნაწილაკებისგან. თანამედროვე ფიზიკაში დამუხტული ნაწილაკების სხივები გამოიყენება ატომებში ღრმად შესაღწევად მათი შესასწავლად. ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკზე, ეწოდება ლორენცის ძალას.
ნაკადის მრიცხველები - მეტრი
მეთოდი ეფუძნება ფარადეის კანონის გამოყენებას მაგნიტურ ველში გამტარებისთვის: მაგნიტურ ველში მოძრავი ელექტროგამტარი სითხის ნაკადში, EMF ინდუცირებულია ნაკადის სიჩქარის პროპორციულად, რომელიც ელექტრონულ ნაწილში გარდაიქმნება. ელექტრო ანალოგური / ციფრული სიგნალი.
DC გენერატორი
გენერატორის რეჟიმში, აპარატის არმატურა ბრუნავს გარე მომენტის გავლენის ქვეშ. სტატორის პოლუსებს შორის არის მუდმივი მაგნიტური ნაკადი, რომელიც შეაღწევს არმატურას. არმატურის გრაგნილების გამტარები მოძრაობენ მაგნიტურ ველში და, შესაბამისად, მათში წარმოიქმნება EMF, რომლის მიმართულება შეიძლება განისაზღვროს „მარჯვენა ხელის“ წესით. ამ შემთხვევაში, დადებითი პოტენციალი ჩნდება ერთ ფუნჯზე მეორესთან შედარებით. თუ დატვირთვა დაკავშირებულია გენერატორის ტერმინალებთან, მაშინ მასში დენი შემოვა.
EMR ფენომენი ფართოდ გამოიყენება ტრანსფორმატორებში. მოდით განვიხილოთ ეს მოწყობილობა უფრო დეტალურად.
ტრანსფორმატორები
ტრანსფორმატორი (ლათ. transformo - ტრანსფორმაცია) - სტატიკური ელექტრომაგნიტური მოწყობილობა, რომელსაც აქვს ორი ან მეტი ინდუქციურად დაწყვილებული გრაგნილი და შექმნილია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის გზით ერთი ან მეტი AC სისტემის ერთ ან მეტ სხვა AC სისტემაში გადაქცევისთვის.
ტრანსფორმატორის გამომგონებელი რუსი მეცნიერი პ.ნ. იაბლოჩკოვი (1847 - 1894 წწ.). 1876 წელს იაბლოჩკოვმა გამოიყენა ინდუქციური ხვეული ორი გრაგნილით, როგორც ტრანსფორმატორი მის მიერ გამოგონილი ელექტრო სანთლების გასაძლიერებლად. იაბლოჩკოვის ტრანსფორმატორს ჰქონდა ღია ბირთვი. დახურული ბირთვიანი ტრანსფორმატორები, რომლებიც დღეს გამოიყენება, გაცილებით გვიან, 1884 წელს გამოჩნდა. ტრანსფორმატორის გამოგონებით გაჩნდა ტექნიკური ინტერესი ალტერნატიული დენის მიმართ, რომელიც ამ დრომდე არ იყო გამოყენებული.
ტრანსფორმატორები ფართოდ გამოიყენება ელექტროენერგიის გადაცემაში დიდ დისტანციებზე, მის განაწილებაში მიმღებებს შორის, აგრეთვე სხვადასხვა გამასწორებელ, გამაძლიერებელ, სასიგნალო და სხვა მოწყობილობებში.
ტრანსფორმატორში ენერგიის გარდაქმნა ხორციელდება მაგნიტური ველის მონაცვლეობით. ტრანსფორმატორი არის ერთმანეთისგან იზოლირებული თხელი ფოლადის ფირფიტების ბირთვი, რომელზედაც მოთავსებულია იზოლირებული მავთულის ორი და ზოგჯერ მეტი გრაგნილი (ხვეული). გრაგნილს, რომელსაც უკავშირდება AC ელექტრო ენერგიის წყარო, ეწოდება პირველადი გრაგნილი, დანარჩენ გრაგნილებს ეწოდება მეორადი.
თუ ტრანსფორმატორის მეორად გრაგნილში სამჯერ მეტი ბრუნია დახვეული, ვიდრე პირველადში, მაშინ პირველადი გრაგნილით ბირთვში შექმნილი მაგნიტური ველი, რომელიც გადაკვეთს მეორადი გრაგნილის მოხვევებს, შექმნის მასში სამჯერ მეტ ძაბვას.
საპირისპირო მობრუნების კოეფიციენტის მქონე ტრანსფორმატორის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად და მარტივად მიიღოთ შემცირებული ძაბვა.
ზეიდეალური ტრანსფორმატორის განტოლება
იდეალური ტრანსფორმატორი არის ტრანსფორმატორი, რომელსაც არ აქვს ენერგიის დანაკარგები გრაგნილების გასათბობად და გრაგნილი გაჟონვის ნაკადებისთვის. იდეალურ ტრანსფორმატორში ძალის ყველა ხაზი გადის ორივე გრაგნილის ყველა შემობრუნებას და ვინაიდან ცვალებადი მაგნიტური ველი წარმოქმნის ერთსა და იმავე EMF-ს თითოეულ შემობრუნებაში, გრაგნილში ინდუცირებული მთლიანი EMF პროპორციულია მისი შემობრუნების მთლიანი რაოდენობის. ასეთი ტრანსფორმატორი პირველადი წრედიდან შემოსულ ენერგიას გარდაქმნის მაგნიტურ ველად, შემდეგ კი მეორადი წრედის ენერგიად. ამ შემთხვევაში, შემომავალი ენერგია უდრის გარდაქმნილ ენერგიას:
სადაც P1 არის ელექტროენერგიის მყისიერი მნიშვნელობა, რომელიც მიეწოდება ტრანსფორმატორს პირველადი სქემიდან,
P2 არის მეორადი წრეში შემავალი ტრანსფორმატორის მიერ გარდაქმნილი სიმძლავრის მყისიერი მნიშვნელობა.
ამ განტოლების გაერთიანებით ძაბვის თანაფარდობა გრაგნილების ბოლოებზე, მივიღებთ განტოლებას იდეალური ტრანსფორმატორისთვის:
ამრიგად, ჩვენ ვიღებთ, რომ მეორადი გრაგნილის U2 ბოლოებზე ძაბვის მატებით, მეორადი წრედის I2 დენი მცირდება.
ერთი მიკროსქემის წინააღმდეგობის მეორის წინააღმდეგობაზე გადასაყვანად, თქვენ უნდა გაამრავლოთ მნიშვნელობა თანაფარდობის კვადრატზე. მაგალითად, წინააღმდეგობა Z2 უკავშირდება მეორადი გრაგნილის ბოლოებს, მისი შემცირებული მნიშვნელობა პირველად წრედზე იქნება
ეს წესი ასევე მოქმედებს მეორადი წრედისთვის:
აღნიშვნა დიაგრამებზე
დიაგრამებში ტრანსფორმატორი მითითებულია შემდეგნაირად:
ცენტრალური სქელი ხაზი შეესაბამება ბირთვს, 1 არის პირველადი გრაგნილი (ჩვეულებრივ მარცხნივ), 2.3 არის მეორადი გრაგნილი. ნახევარწრეების რაოდენობა გარკვეული უხეში მიახლოებით სიმბოლოა გრაგნილის შემობრუნების რაოდენობას (მეტი შემობრუნება - მეტი ნახევარწრიული, მაგრამ მკაცრი პროპორციულობის გარეშე).
ტრანსფორმატორის აპლიკაციები
ტრანსფორმატორები ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში სხვადასხვა მიზნებისთვის:
1. ელექტროენერგიის გადაცემისა და განაწილებისათვის.
როგორც წესი, ელექტროსადგურებში ალტერნატიული დენის გენერატორები წარმოქმნიან ელექტროენერგიას 6-24 კვ ძაბვით და მომგებიანია ელექტროენერგიის გადაცემა დიდ დისტანციებზე გაცილებით მაღალი ძაბვებით (110, 220, 330, 400, 500 და 750 კვ). . ამიტომ, თითოეულ ელექტროსადგურზე დამონტაჟებულია ტრანსფორმატორები, რომლებიც ზრდის ძაბვას.
ელექტროენერგიის განაწილება სამრეწველო საწარმოებს, დასახლებებს, ქალაქებსა და სოფლად, აგრეთვე სამრეწველო საწარმოებს შორის, ხორციელდება საჰაერო და საკაბელო ხაზებით, 220, 110, 35, 20, 10 და 6 კვ ძაბვით. ამიტომ, ტრანსფორმატორები უნდა დამონტაჟდეს ყველა გამანაწილებელ კვანძში, რომლებიც ამცირებენ ძაბვას 220, 380 და 660 ვ-მდე.
2. გადამყვან მოწყობილობებში სარქველების ჩართვის სასურველი სქემის უზრუნველყოფა და ძაბვის შესატყვისი გადამყვანის გამომავალსა და შეყვანაში. ამ მიზნებისთვის გამოყენებულ ტრანსფორმატორებს ეწოდება ტრანსფორმატორები.
3. სხვადასხვა ტექნოლოგიური მიზნებისათვის: შედუღება (შედუღების ტრანსფორმატორები), ელექტროთერმული დანადგარების ელექტრომომარაგება (ელექტროღუმელის ტრანსფორმატორები) და სხვ.
4. რადიოტექნიკის, ელექტრონული მოწყობილობების, საკომუნიკაციო და ავტომატიზაციის მოწყობილობების, საყოფაცხოვრებო ტექნიკის სხვადასხვა სქემების კვებისათვის, ამ მოწყობილობების სხვადასხვა ელემენტების ელექტრული სქემების გამოყოფისათვის, ძაბვის შესატყვისი და სხვ.
5. ელექტრული საზომი ხელსაწყოების და ზოგიერთი ხელსაწყოს (რელეები და ა.შ.) ჩართვა მაღალი ძაბვის ელექტრო სქემებში ან სქემებში, რომლებშიც დიდი დენები გადის, გაზომვის ლიმიტების გაფართოებისა და ელექტრული უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად. ამ მიზნებისთვის გამოყენებულ ტრანსფორმატორებს ეწოდება საზომი.
დასკვნა
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი და მისი განსაკუთრებული შემთხვევები ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში. გამოიყენება მექანიკური ენერგიის ელექტრო ენერგიად გადაქცევისთვის სინქრონული გენერატორები. ტრანსფორმატორები გამოიყენება ცვლადი ძაბვის გასაძლიერებლად ან შესამცირებლად. ტრანსფორმატორების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ელექტროენერგიის ეკონომიურად გადატანას ელექტროსადგურებიდან მოხმარების კვანძებში.
ბიბლიოგრაფია:
1. ფიზიკის კურსი, სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. თ.ი. ტროფიმოვა, 2007 წ.
2. სქემების თეორიის საფუძვლები, გ.ი. ატაბეკოვი, ლან, პეტერბურგი, - მ., - კრასნოდარი, 2006 წ.
3. ელექტრო მანქანები, ლ.მ. პიოტროვსკი, ლ., ენერგია, 1972 წ.
4. დენის ტრანსფორმატორები. საცნობარო წიგნი / ედ. ს.დ. ლიზუნოვა, ა.კ. ლოხანინი. მ.: ენერგოიზდატი 2004 წ.
5. ტრანსფორმატორების დიზაინი. A.V. საპოჟნიკოვი. მ.: გოსენერგოიზდატ. 1959 წ.
6. ტრანსფორმატორების გაანგარიშება. სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. პ.მ. ტიხომიროვი. მოსკოვი: ენერგია, 1976 წ.
7. ფიზიკა - სახელმძღვანელო ტექნიკური სასწავლებლებისთვის ავტორი ვ.ფ. დიმიტრიევი, მოსკოვის "უმაღლესი სკოლა" 2004 წლის გამოცემა.
მასპინძლობს Allbest.ru-ზე
მსგავსი დოკუმენტები
ზოგადი ცნებები, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის აღმოჩენის ისტორია. პროპორციულობის კოეფიციენტი ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონში. მაგნიტური ნაკადის შეცვლა Lenz მოწყობილობის მაგალითზე. სოლენოიდის ინდუქციურობა, მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივის გაანგარიშება.
ლექცია, დამატებულია 10/10/2011
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის აღმოჩენის ისტორია. მაგნიტური ნაკადის მაგნიტურ ინდუქციაზე დამოკიდებულების გამოკვლევა. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის პრაქტიკული გამოყენება: მაუწყებლობა, მაგნიტოთერაპია, სინქროფაზოტრონები, ელექტრო გენერატორები.
რეზიუმე, დამატებულია 15/11/2009
მუშაობა მაგნიტურ ველში დენით გამტარის გადაადგილებაზე. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის შესწავლა. მუდმივ და ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში ინდუქციური დენის მიღების მეთოდები. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ელექტრომოძრავი ძალის ბუნება. ფარადეის კანონი.
პრეზენტაცია, დამატებულია 24/09/2013
ელექტრომაგნიტური ინდუქცია არის მორევის ელექტრული ველის წარმოქმნის ფენომენი მონაცვლეობით მაგნიტური ველით. მაიკლ ფარადეის მიერ ამ ფენომენის აღმოჩენის ისტორია. ინდუქციური გენერატორი. ინდუქციის ელექტრომოძრავი ძალის განსაზღვრის ფორმულა.
რეზიუმე, დამატებულია 12/13/2011
ელექტრომაგნიტური ინდუქცია. ლენცის კანონი, ელექტრომოძრავი ძალა. მაგნიტური ინდუქციისა და მაგნიტური ძაბვის გაზომვის მეთოდები. მორევის დენები (ფუკოს დენები). ჩარჩოს როტაცია მაგნიტურ ველში. თვითინდუქცია, დენი მიკროსქემის დახურვის და გახსნისას. ორმხრივი ინდუქცია.
ნაშრომი, დამატებულია 25.11.2013
ელექტრო მანქანები, როგორც ისინი, რომლებშიც ენერგიის ტრანსფორმაცია ხდება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის შედეგად, განვითარების ისტორია და ძირითადი ეტაპები, მიღწევები ამ სფეროში. ელექტროძრავის შექმნა პრაქტიკული გამოყენების შესაძლებლობით.
რეზიუმე, დამატებულია 21/06/2012
მორევის ელექტრული ველის მახასიათებლები. ექსპერიმენტული ფაქტების ანალიტიკური ახსნა. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონები და Ohm. სინათლის პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის ფენომენი მაგნიტურ ველში. ინდუქციური დენის მიღების მეთოდები. ლენცის წესის გამოყენება.
პრეზენტაცია, დამატებულია 19/05/2014
მაიკლ ფარადეის ბავშვობა და ახალგაზრდობა. სამეფო ინსტიტუტში დაწყება. მ.ფარადეის პირველი დამოუკიდებელი კვლევები. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი, ელექტროლიზი. ფარადეის დაავადება, ბოლოდროინდელი ექსპერიმენტული სამუშაო. მ.ფარადეის აღმოჩენების მნიშვნელობა.
რეზიუმე, დამატებულია 06/07/2012
დიდი ინგლისელი ფიზიკოსის მაიკლ ფარადეის ცხოვრების, პიროვნული და შემოქმედებითი განვითარების მოკლე ჩანახატი. ფარადეის კვლევა ელექტრომაგნიტიზმის სფეროში და მის მიერ ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის აღმოჩენა, კანონის ფორმულირება. ექსპერიმენტები ელექტროენერგიით.
რეზიუმე, დამატებულია 04/23/2009
მაიკლ ფარადეის სასკოლო პერიოდი, მისი პირველი დამოუკიდებელი კვლევა (ნიკელის შემცველი ფოლადების დნობის ექსპერიმენტები). ინგლისელი ფიზიკოსის მიერ ელექტროძრავის პირველი მოდელის შექმნა, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის აღმოჩენა და ელექტროლიზის კანონები.
მაუწყებლობა
ალტერნატიული მაგნიტური ველი, რომელიც აღგზნებულია ცვალებადი დენით, ქმნის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში, რომელიც თავის მხრივ აღაგზნებს მაგნიტურ ველს და ა.შ. ურთიერთწარმოქმნით ეს ველები ქმნიან ერთ ცვლად ელექტრომაგნიტურ ველს - ელექტრომაგნიტურ ტალღას. გაჩნდა იმ ადგილას, სადაც არის მავთული დენით, ელექტრომაგნიტური ველი ვრცელდება სივრცეში სინათლის სიჩქარით -300000 კმ/წმ.
მაგნიტოთერაპია
სიხშირის სპექტრში სხვადასხვა ადგილი უკავია რადიოტალღებს, სინათლეს, რენტგენს და სხვა ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას. ისინი, როგორც წესი, ხასიათდებიან მუდმივად ურთიერთდაკავშირებული ელექტრული და მაგნიტური ველებით.
სინქროფაზოტრონები
ამჟამად მაგნიტური ველი გაგებულია, როგორც მატერიის სპეციალური ფორმა, რომელიც შედგება დამუხტული ნაწილაკებისგან. თანამედროვე ფიზიკაში დამუხტული ნაწილაკების სხივები გამოიყენება ატომებში ღრმად შესაღწევად მათი შესასწავლად. ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკზე, ეწოდება ლორენცის ძალას.
ნაკადის მრიცხველები - მეტრი
მეთოდი ეფუძნება ფარადეის კანონის გამოყენებას მაგნიტურ ველში გამტარებისთვის: მაგნიტურ ველში მოძრავი ელექტროგამტარი სითხის ნაკადში, EMF ინდუცირებულია ნაკადის სიჩქარის პროპორციულად, რომელიც ელექტრონულ ნაწილში გარდაიქმნება. ელექტრო ანალოგური / ციფრული სიგნალი.
DC გენერატორი
გენერატორის რეჟიმში, აპარატის არმატურა ბრუნავს გარე მომენტის გავლენის ქვეშ. სტატორის პოლუსებს შორის არის მუდმივი მაგნიტური ნაკადი, რომელიც შეაღწევს არმატურას. არმატურის გრაგნილების გამტარები მოძრაობენ მაგნიტურ ველში და, შესაბამისად, მათში წარმოიქმნება EMF, რომლის მიმართულება შეიძლება განისაზღვროს „მარჯვენა ხელის“ წესით. ამ შემთხვევაში, დადებითი პოტენციალი ჩნდება ერთ ფუნჯზე მეორესთან შედარებით. თუ დატვირთვა დაკავშირებულია გენერატორის ტერმინალებთან, მაშინ მასში დენი შემოვა.
ტრანსფორმატორები
ტრანსფორმატორები ფართოდ გამოიყენება ელექტროენერგიის გადაცემაში დიდ დისტანციებზე, მის განაწილებაში მიმღებებს შორის, აგრეთვე სხვადასხვა გამასწორებელ, გამაძლიერებელ, სასიგნალო და სხვა მოწყობილობებში.
ტრანსფორმატორში ენერგიის გარდაქმნა ხორციელდება მაგნიტური ველის მონაცვლეობით. ტრანსფორმატორი არის ერთმანეთისგან იზოლირებული თხელი ფოლადის ფირფიტების ბირთვი, რომელზედაც მოთავსებულია იზოლირებული მავთულის ორი და ზოგჯერ მეტი გრაგნილი (ხვეული). გრაგნილს, რომელსაც უკავშირდება AC ელექტრო ენერგიის წყარო, ეწოდება პირველადი გრაგნილი, დანარჩენ გრაგნილებს ეწოდება მეორადი.
თუ ტრანსფორმატორის მეორად გრაგნილში სამჯერ მეტი ბრუნია დახვეული, ვიდრე პირველადში, მაშინ პირველადი გრაგნილით ბირთვში შექმნილი მაგნიტური ველი, რომელიც გადაკვეთს მეორადი გრაგნილის მოხვევებს, შექმნის მასში სამჯერ მეტ ძაბვას.
საპირისპირო მობრუნების კოეფიციენტის მქონე ტრანსფორმატორის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად და მარტივად მიიღოთ შემცირებული ძაბვა.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრაქტიკული გამოყენება
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი ძირითადად გამოიყენება მექანიკური ენერგიის ელექტრო დენის ენერგიად გადაქცევისთვის. ამ მიზნით მიმართეთ ალტერნატორები(ინდუქციური გენერატორები).
| ცოდვა |
| - |
| მაგრამ |
| AT |
| თან |
| თ |
| ფ |
| ბრინჯი. 4.6 |
აგზნების გრაგნილი ჯაგრის-კონტაქტის აპარატში, მაგნიტიზებს როტორს და ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტი ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებით.
გენერატორის სტატორზე არის ალტერნატიული დენის სამი გრაგნილი, რომლებიც გადაადგილებულია ერთი მეორესთან შედარებით 120 0-ით და ურთიერთდაკავშირებულია გარკვეული გადართვის სქემის მიხედვით.
როდესაც აღგზნებული როტორი ბრუნავს ორთქლის ან ჰიდრავლიკური ტურბინის დახმარებით, მისი ბოძები გადის სტატორის გრაგნილების ქვეშ და მათში წარმოიქმნება ელექტრომამოძრავებელი ძალა, რომელიც იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით. გარდა ამისა, გენერატორი, ელექტრული ქსელის გარკვეული სქემის მიხედვით, დაკავშირებულია ელექტროენერგიის მოხმარების კვანძებთან.
თუ ელექტროენერგიას სადგურების გენერატორებიდან მომხმარებლებს ელექტროგადამცემი ხაზებით გადასცემთ პირდაპირ (გენერატორის ძაბვაზე, რომელიც შედარებით მცირეა), მაშინ ქსელში მოხდება ენერგიისა და ძაბვის დიდი დანაკარგები (ყურადღება მიაქციეთ კოეფიციენტებს 
, 
). ამიტომ, ელექტროენერგიის ეკონომიური ტრანსპორტირებისთვის აუცილებელია დენის სიძლიერის შემცირება. თუმცა, რადგან გადაცემული სიმძლავრე უცვლელი რჩება, ძაბვა უნდა
იზრდება იმავე ფაქტორით, როგორც დენი მცირდება.
ელექტროენერგიის მომხმარებელზე, თავის მხრივ, ძაბვა უნდა შემცირდეს საჭირო დონემდე. ელექტრულ მოწყობილობებს, რომლებშიც ძაბვა იზრდება ან მცირდება მოცემული რაოდენობის ჯერ, ეწოდება ტრანსფორმატორები. ტრანსფორმატორის მუშაობა ასევე ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონს.
| ცოდვა |
| ცოდვა |
| ტ |
| ნ |
| ტ |
| - |
| = |
| . |
| ცოდვა |
| ცოდვა |
| ტ |
| ნ |
| ტ |
| - |
| = |
მერე 
მძლავრ ტრანსფორმატორებში, კოჭის წინააღმდეგობა ძალიან მცირეა,
ამრიგად, პირველადი და მეორადი გრაგნილების ტერმინალებზე ძაბვები დაახლოებით ტოლია EMF-ის:
სადაც კ-ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი. ზე კ<1 (
) ტრანსფორმატორი არის ამაღლება, ზე კ>1 (
) ტრანსფორმატორი არის დაწევა.
დატვირთვის ტრანსფორმატორის მეორად გრაგნილთან დაკავშირებისას მასში დენი შემოვა. კანონის მიხედვით ელექტროენერგიის მოხმარების ზრდით
ენერგიის დაზოგვა, სადგურის გენერატორების მიერ გამოყოფილი ენერგია უნდა გაიზარდოს, ე.ი
ეს ნიშნავს, რომ ტრანსფორმატორით ძაბვის გაზრდით
in კჯერ, შესაძლებელია წრეში მიმდინარე სიძლიერის შემცირება იმავე რაოდენობით (ამ შემთხვევაში ჯოულის დანაკარგები მცირდება კ 2-ჯერ).
თემა 17. მაქსველის თეორიის საფუძვლები ელექტრომაგნიტური ველისთვის. ელექტრომაგნიტური ტალღები
60-იან წლებში. მე-19 საუკუნე ინგლისელმა მეცნიერმა ჯ.მაქსველმა (1831-1879) შეაჯამა ელექტრული და მაგნიტური ველების ექსპერიმენტულად დადგენილი კანონები და შექმნა სრული ერთიანი ელექტრომაგნიტური ველის თეორია. ეს საშუალებას გაძლევთ გადაწყვიტოთ ელექტროდინამიკის მთავარი ამოცანა: იპოვეთ ელექტრული მუხტებისა და დენების მოცემული სისტემის ელექტრომაგნიტური ველის მახასიათებლები.
მაქსველმა წამოაყენა ჰიპოთეზა ამის შესახებ ნებისმიერი მონაცვლეობითი მაგნიტური ველი აღაგზნებს მიმდებარე სივრცეში მორევის ელექტრულ ველს, რომლის მიმოქცევა არის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ემფ-ის მიზეზი წრეში.:
(5.1)
განტოლება (5.1) ეწოდება მაქსველის მეორე განტოლება. ამ განტოლების მნიშვნელობა არის ის, რომ ცვალებადი მაგნიტური ველი წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს და ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, იწვევს ცვალებად მაგნიტურ ველს მიმდებარე დიელექტრიკულში ან ვაკუუმში. ვინაიდან მაგნიტური ველი იქმნება ელექტრული დენით, მაქსველის აზრით, მორევის ელექტრული ველი უნდა ჩაითვალოს გარკვეულ დენად,
რომელიც მიედინება როგორც დიელექტრიკში, ასევე ვაკუუმში. მაქსველმა უწოდა ამ მიმდინარეობას მიკერძოებული დენი.
გადაადგილების დენი, როგორც ჩანს მაქსველის თეორიიდან
და ეიხენვალდის ექსპერიმენტებით, იქმნება იგივე მაგნიტური ველი, როგორც გამტარ დენი.
თავის თეორიაში მაქსველმა შემოიტანა კონცეფცია სრული დენიჯამის ტოლი
გამტარობის და გადაადგილების დენები. აქედან გამომდინარე, მთლიანი დენის სიმკვრივე
მაქსველის თანახმად, წრეში მთლიანი დენი ყოველთვის დახურულია, ანუ მხოლოდ გამტარ დენი წყდება გამტარების ბოლოებზე, ხოლო დიელექტრიკულში (ვაკუუმში) დირიჟორის ბოლოებს შორის არის გადაადგილების დენი, რომელიც ხურავს გამტარობის დენი.
ჯამური დენის კონცეფციის შემოღებით, მაქსველმა განაზოგადა ვექტორული ცირკულაციის თეორემა (ან):
(5.6)
განტოლება (5.6) ეწოდება მაქსველის პირველი განტოლება ინტეგრალური ფორმით. ეს არის მთლიანი დენის განზოგადებული კანონი და გამოხატავს ელექტრომაგნიტური თეორიის მთავარ პოზიციას: გადაადგილების დენები ქმნის იგივე მაგნიტურ ველებს, როგორც გამტარ დენები.
მაქსველის მიერ შექმნილი ელექტრომაგნიტური ველის ერთიანმა მაკროსკოპულმა თეორიამ შესაძლებელი გახადა ერთიანი თვალსაზრისით არა მხოლოდ ელექტრული და მაგნიტური ფენომენების ახსნა, არამედ ახლის პროგნოზირება, რომელთა არსებობა შემდგომში პრაქტიკაში დადასტურდა (მაგ. ელექტრომაგნიტური ტალღების აღმოჩენა).
ზემოთ განხილული დებულებების შეჯამებით, წარმოგიდგენთ განტოლებებს, რომლებიც ქმნიან მაქსველის ელექტრომაგნიტური თეორიის საფუძველს.
1. თეორემა მაგნიტური ველის ვექტორის მიმოქცევის შესახებ:
ეს განტოლება გვიჩვენებს, რომ მაგნიტური ველები შეიძლება შეიქმნას მუხტების გადაადგილებით (ელექტრული დენები) ან ელექტრული ველების მონაცვლეობით.
2. ელექტრული ველი შეიძლება იყოს პოტენციური () და მორევიც (), ასე რომ, ველის მთლიანი სიძლიერე 
. ვინაიდან ვექტორის ცირკულაცია ნულის ტოლია, მაშინ ვექტორის ცირკულაცია მთლიანი ელექტრული ველის სიძლიერის
ეს განტოლება გვიჩვენებს, რომ ელექტრული ველის წყარო შეიძლება იყოს არა მხოლოდ ელექტრული მუხტი, არამედ დროში ცვალებადი მაგნიტური ველები.
3. 
,
4. 
სად არის მოცულობითი მუხტის სიმკვრივე დახურულ ზედაპირზე; არის ნივთიერების სპეციფიკური გამტარობა.
სტაციონარული ველებისთვის ( E=კონსტ , B= const) მაქსველის განტოლებები იღებენ ფორმას
ანუ მაგნიტური ველის წყაროები ამ შემთხვევაში მხოლოდ
გამტარობის დენები და ელექტრული ველის წყაროები მხოლოდ ელექტრული მუხტებია. ამ კონკრეტულ შემთხვევაში ელექტრული და მაგნიტური ველი ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია, რაც შესაძლებელს ხდის ცალ-ცალკე შესწავლას მუდმივიელექტრული და მაგნიტური ველები.
ვექტორული ანალიზიდან ცნობილის გამოყენება სტოკსის და გაუსის თეორემები, შეიძლება წარმოიდგინოთ მაქსველის განტოლებათა სრული სისტემა დიფერენციალური ფორმით(ველს ახასიათებს სივრცის თითოეულ წერტილში):
(5.7)
ცხადია, მაქსველის განტოლებები არა სიმეტრიულიელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან დაკავშირებით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ბუნება
არის ელექტრული მუხტები, მაგრამ არ არის მაგნიტური მუხტები.
მაქსველის განტოლებები ყველაზე ზოგადი განტოლებებია ელექტროსთვის
და მაგნიტური ველები მედიაში მოსვენებულ მდგომარეობაში. ისინი იგივე როლს ასრულებენ ელექტრომაგნიტიზმის თეორიაში, როგორც ნიუტონის კანონები მექანიკაში.
ელექტრომაგნიტური ტალღაეწოდება ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც ვრცელდება სივრცეში სასრული სიჩქარით.
ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა გამომდინარეობს მაქსველის განტოლებიდან, რომლებიც ჩამოყალიბდა 1865 წელს ელექტრული და მაგნიტური ფენომენების ემპირიული კანონების განზოგადების საფუძველზე. ელექტრომაგნიტური ტალღა წარმოიქმნება ალტერნატიული ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთკავშირის გამო - ერთ ველში ცვლილება იწვევს მეორეში ცვლილებას, ანუ რაც უფრო სწრაფად იცვლება მაგნიტური ველის ინდუქცია დროში, მით მეტია ელექტრული ველის სიძლიერე და პირიქით. ამრიგად, ინტენსიური ელექტრომაგნიტური ტალღების ფორმირებისთვის აუცილებელია საკმარისად მაღალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური რხევების აგზნება. ფაზის სიჩქარეგანისაზღვრება ელექტრომაგნიტური ტალღები
გარემოს ელექტრული და მაგნიტური თვისებები:
ვაკუუმში ( 
) ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ემთხვევა სინათლის სიჩქარეს; მატერიაში 
, Ამიტომაც მატერიაში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ყოველთვის ნაკლებია, ვიდრე ვაკუუმში.
ელექტრომაგნიტური ტალღებია ათვლის ტალღები –
ვექტორების რხევები და ხდება ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეებში და ვექტორებში და ქმნიან მარჯვენა სისტემას. ასევე მაქსველის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ვექტორები და ყოველთვის რხევავენ იმავე ფაზებში და მყისიერი მნიშვნელობები ედა ჰნებისმიერ წერტილში დაკავშირებულია ურთიერთობით
თვითმფრინავის ელექტრომაგნიტური ტალღის განტოლებები ვექტორული ფორმით:
(6.66)
| წ |
| ზ |
| x |
| ბრინჯი. 6.21 |
ფიზიკაში ნებისმიერი ტალღით ენერგიის გადაცემის დასახასიათებლად ვექტორულ სიდიდეს ე.წ ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე. ის რიცხობრივად უდრის დროის ერთეულზე გადაცემული ენერგიის რაოდენობას ერთეული ფართობის გავლით იმ მიმართულებით, რომლის მიმართულებაც პერპენდიკულარულია.
ტალღა ვრცელდება. ვექტორის მიმართულება ემთხვევა ენერგიის გადაცემის მიმართულებას. ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის მნიშვნელობა შეიძლება მივიღოთ ენერგიის სიმკვრივის ტალღის სიჩქარეზე გამრავლებით
ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივე არის ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივისა და მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივის ჯამი:
(6.67)
ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის სიმკვრივის გამრავლებით მის ფაზურ სიჩქარეზე, მივიღებთ ენერგიის ნაკადის სიმკვრივეს
(6.68)
ვექტორები და ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და ქმნიან მარჯვენა სისტემას ტალღის გავრცელების მიმართულებით. ამიტომ მიმართულება
ვექტორი 
ემთხვევა ენერგიის გადაცემის მიმართულებას და ამ ვექტორის მოდული განისაზღვრება მიმართებით (6.68). ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის ვექტორი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ვექტორული პროდუქტი.
(6.69)
ვექტორული ზარი უმოვ-პოინტინგის ვექტორი.
ვიბრაციები და ტალღები
თემა 18. თავისუფალი ჰარმონიული ვიბრაციები
მოძრაობებს, რომლებსაც აქვთ გარკვეული ხარისხის გამეორება, ეწოდება რყევები.
თუ ფიზიკური სიდიდეების მნიშვნელობები, რომლებიც იცვლება მოძრაობის პროცესში, მეორდება რეგულარული ინტერვალებით, მაშინ ასეთ მოძრაობას ე.წ. პერიოდული (პლანეტების მოძრაობა მზის გარშემო, დგუშის მოძრაობა შიგაწვის ძრავის ცილინდრში და ა.შ.). ოსცილატორულ სისტემას, მიუხედავად მისი ფიზიკური ბუნებისა, ე.წ ოსცილატორი. ოსცილატორის მაგალითია რხევადი წონა, რომელიც შეჩერებულია ზამბარაზე ან ძაფზე.
სრული სვინგირხევის მოძრაობის ერთი სრული ციკლი ეწოდება, რის შემდეგაც იგი მეორდება იმავე თანმიმდევრობით.
აგზნების მეთოდის მიხედვით, ვიბრაციები იყოფა:
· უფასო(შინაგანი) წარმოიქმნება სისტემაში, რომელიც წარმოდგენილია წონასწორობის პოზიციის მახლობლად გარკვეული საწყისი ზემოქმედების შემდეგ;
· იძულებულიხდება პერიოდული გარეგანი მოქმედების ქვეშ;
· პარამეტრული,ხდება რხევითი სისტემის რომელიმე პარამეტრის შეცვლისას;
· თვითრხევებიხდება სისტემებში, რომლებიც დამოუკიდებლად არეგულირებენ გარე გავლენის ნაკადს.
ხასიათდება ნებისმიერი რხევითი მოძრაობა დიაპაზონი A - რხევის წერტილის მაქსიმალური გადახრა წონასწორობის პოზიციიდან.
მუდმივი ამპლიტუდის მქონე წერტილის რხევებს უწოდებენ დაუცველი, და რყევები თანდათან მცირდება ამპლიტუდით – ქრებოდა.
დრო, რომელსაც სჭირდება სრული რხევა, ეწოდება პერიოდი(T).
სიხშირე პერიოდული რხევები არის სრული რხევების რაოდენობა დროის ერთეულზე.რხევის სიხშირის ერთეული - ჰერცი(ჰც). ჰერცი არის რხევების სიხშირე, რომლის პერიოდი უდრის 1 s: 1 Hz = 1 s -1 .
ციკლურიან წრიული სიხშირეპერიოდული რხევები არის სრული რხევების რაოდენობა, რომელიც ხდება დროში 2p ერთად: 
.
\u003d რად / წმ.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი საფუძვლად უდევს თანამედროვე ელექტროინჟინერიას, ისევე როგორც რადიოინჟინერიას, რომელიც, თავის მხრივ, ქმნის თანამედროვე ინდუსტრიის ბირთვს, რომელმაც მთლიანად გარდაქმნა მთელი ჩვენი ცივილიზაცია. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრაქტიკული გამოყენება მისი აღმოჩენიდან მხოლოდ ნახევარი საუკუნის შემდეგ დაიწყო. იმ დროს ტექნოლოგიური პროგრესი ჯერ კიდევ შედარებით ნელი იყო. მიზეზი იმისა, თუ რატომ თამაშობს ელექტროტექნიკა ასეთ მნიშვნელოვან როლს ჩვენს თანამედროვე ცხოვრებაში, არის ის, რომ ელექტროენერგია არის ენერგიის ყველაზე მოსახერხებელი ფორმა და ეს არის ზუსტად ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის გამო. ეს უკანასკნელი აადვილებს ელექტროენერგიის მიღებას მექანიკური ენერგიიდან (გენერატორებიდან), ენერგიის (ტრანსფორმატორების) მოქნილად განაწილებას და ტრანსპორტირებას და მის უკან გადაქცევას მექანიკურ ენერგიად (ელექტროძრავა) და სხვა სახის ენერგიად და ეს ყველაფერი ხდება ძალიან მაღალი ეფექტურობით. . დაახლოებით 50 წლის წინ, ქარხნებში ჩარხებს შორის ენერგიის განაწილება განხორციელდა ლილვებისა და ქამრების ამძრავების რთული სისტემის მეშვეობით - გადაცემის ტყე იმდროინდელი ინდუსტრიული "ინტერიერის" დამახასიათებელი დეტალი იყო. თანამედროვე ჩარხები აღჭურვილია კომპაქტური ელექტროძრავებით, რომლებიც იკვებება ფარული ელექტრული გაყვანილობის სისტემით.
თანამედროვე ინდუსტრია იყენებს ერთიან ელექტრომომარაგების სისტემას, რომელიც მოიცავს მთელ ქვეყანას და ზოგჯერ რამდენიმე მეზობელ ქვეყანას.
ელექტრომომარაგების სისტემა იწყება დენის გენერატორით. გენერატორის მუშაობა ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის პირდაპირ გამოყენებას. სქემატურად, უმარტივესი გენერატორი არის სტაციონარული ელექტრომაგნიტი (სტატორი), რომლის ველში ბრუნავს ხვეული (როტორი). როტორის გრაგნილში აღგზნებული ალტერნატიული დენი ამოღებულია სპეციალური მოძრავი კონტაქტების - ჯაგრისების დახმარებით. ვინაიდან ძნელია დიდი სიმძლავრის გადატანა მოძრავი კონტაქტებით, ხშირად გამოიყენება ინვერსიული გენერატორის წრე: მბრუნავი ელექტრომაგნიტი ასტიმულირებს დენს სტაციონარული სტატორის გრაგნილებში. ამრიგად, გენერატორი გარდაქმნის როტორის ბრუნვის მექანიკურ ენერგიას ელექტროენერგიად. ამ უკანასკნელს ამოძრავებს ან თერმული ენერგია (ორთქლის ან გაზის ტურბინა) ან მექანიკური ენერგიით (ჰიდროტურბინა).
ელექტრომომარაგების სისტემის მეორე ბოლოში არის სხვადასხვა აქტივატორები, რომლებიც იყენებენ ელექტროენერგიას, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ელექტროძრავა (ელექტროძრავა). ყველაზე გავრცელებული, მისი სიმარტივის გამო, არის ეგრეთ წოდებული ასინქრონული ძრავა, რომელიც გამოიგონეს დამოუკიდებლად 1885-1887 წლებში. ჰტალიელი ფიზიკოსი ფერარისი და ცნობილი ხორვატი ინჟინერი ტესლა (აშშ). ასეთი ძრავის სტატორი არის რთული ელექტრომაგნიტი, რომელიც ქმნის მბრუნავ ველს. ველის როტაცია მიიღწევა გრაგნილების სისტემის გამოყენებით, რომელშიც დენები ფაზურია. უმარტივეს შემთხვევაში საკმარისია აიღოთ ორი ველის სუპერპოზიცია პერპენდიკულარული მიმართულებით, ფაზაში გადაადგილებული 90°-ით (ნახ. VI.10).
ასეთი ველი შეიძლება დაიწეროს როგორც რთული გამოხატულება:
რომელიც წარმოადგენს მუდმივი სიგრძის ორგანზომილებიან ვექტორს, რომელიც ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ o სიხშირით. მიუხედავად იმისა, რომ ფორმულა (53.1) მსგავსია ალტერნატიული დენის კომპლექსური წარმოდგენის § 52-ში, მისი ფიზიკური მნიშვნელობა განსხვავებულია. ალტერნატიული დენის შემთხვევაში, რთული გამოხატვის მხოლოდ რეალურ ნაწილს ჰქონდა რეალური მნიშვნელობა, მაგრამ აქ რთული მნიშვნელობა წარმოადგენს ორგანზომილებიან ვექტორს და მისი ფაზა არის არა მხოლოდ ალტერნატიული ველის კომპონენტების რხევების ფაზა, არამედ ასევე ახასიათებს ველის ვექტორის მიმართულებას (იხ. სურ. VI.10).
ტექნოლოგიაში, ველის ბრუნვის გარკვეულწილად უფრო რთული სქემა ჩვეულებრივ გამოიყენება ეგრეთ წოდებული სამფაზიანი დენის დახმარებით, ანუ სამი დინება, რომელთა ფაზები გადაადგილებულია 120 ° -ით ერთმანეთთან შედარებით. ეს დენები ქმნიან მაგნიტურ ველს სამი მიმართულებით, ბრუნავს ერთი მეორესთან შედარებით 120 ° კუთხით (ნახ. VI.11). გაითვალისწინეთ, რომ ასეთი სამფაზიანი დენი ავტომატურად მიიღება გრაგნილების მსგავსი მოწყობის გენერატორებში. გამოიგონეს სამფაზიანი დენი, რომელიც ფართოდ გამოიყენებოდა ტექნოლოგიაში
ბრინჯი. VI.10. მბრუნავი მაგნიტური ველის მიღების სქემა.
ბრინჯი. VI.11. ასინქრონული ძრავის სქემა. სიმარტივისთვის, როტორი ნაჩვენებია როგორც ერთი შემობრუნება.
1888 წელს გამოჩენილი რუსი ელექტრო ინჟინრის დოლივო-დობროვოლსკის მიერ, რომელმაც გერმანიაში ამ საფუძველზე ააგო მსოფლიოში პირველი ტექნიკური ელექტროგადამცემი ხაზი.
ინდუქციური ძრავის როტორის გრაგნილი შედგება მოკლე ჩართვის უმარტივეს შემთხვევაში. ალტერნატიული მაგნიტური ველი იწვევს დენს კოჭებში, რაც იწვევს როტორის ბრუნვას იმავე მიმართულებით, როგორც მაგნიტური ველი. ლენცის წესის მიხედვით, როტორი მიდრეკილია „დაეწიოს“ მბრუნავ მაგნიტურ ველს. დატვირთული ძრავისთვის როტორის სიჩქარე ყოველთვის ნაკლებია ველზე, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში ინდუქციური EMF და დენი როტორში გადაიქცევა ნულამდე. აქედან მოდის სახელი - ასინქრონული ძრავა.
ამოცანა 1. იპოვეთ ინდუქციური ძრავის როტორის ბრუნვის სიჩქარე დატვირთვის მიხედვით.
როტორის ერთ შემობრუნებაში დენის განტოლებას აქვს ფორმა
სადაც - როტორთან მიმართებაში სრიალის ველის კუთხური სიჩქარე, ახასიათებს კოჭის ორიენტაციას ველთან მიმართებაში, ხვეულის მდებარეობას როტორში (ნახ. VI.12, ა). რთულ სიდიდეებზე გადასვლისას (იხ. § 52), ვიღებთ ხსნარს (53.2)
იმავე მაგნიტურ ველში ხვეულზე მოქმედი ბრუნი არის
ბრინჯი. VI.12. ასინქრონული ძრავის პრობლემაზე. a - როტორის გრაგნილის შემობრუნება "მოცურულ" ველში; ბ - ძრავის დამახასიათებელი დატვირთვა.
როგორც წესი, როტორის გრაგნილი შეიცავს უამრავ თანაბრად დაშორებულ ბრუნს, ასე რომ, 9-ზე მეტი ჯამი შეიძლება შეიცვალოს ინტეგრაციით, შედეგად, ვიღებთ მთლიან ბრუნვას ძრავის ლილვზე.
სად არის როტორის შემობრუნების რაოდენობა. დამოკიდებულების გრაფიკი ნაჩვენებია ნახ. VI.12, ბ. მაქსიმალური ბრუნვის მომენტი შეესაბამება სრიალის სიხშირეს. გაითვალისწინეთ, რომ როტორის ომური წინააღმდეგობა გავლენას ახდენს მხოლოდ სრიალის სიხშირეზე და არა ძრავის მაქსიმალურ ბრუნვაზე. უარყოფითი სრიალის სიხშირე (როტორი "გასწრებს" ველს) შეესაბამება გენერატორის რეჟიმს. ამ რეჟიმის შესანარჩუნებლად საჭიროა გარე ენერგიის დახარჯვა, რომელიც გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად სტატორის გრაგნილებში.
მოცემული ბრუნვისთვის, სრიალის სიხშირე ორაზროვანია, მაგრამ მხოლოდ რეჟიმია სტაბილური
ელექტროენერგიის კონვერტაციისა და ტრანსპორტირების სისტემების მთავარი ელემენტია ტრანსფორმატორი, რომელიც ცვლის ცვლადი ძაბვას. ელექტროენერგიის შორ მანძილზე გადაცემისთვის, ხელსაყრელია მაქსიმალური ძაბვის გამოყენება, რომელიც შემოიფარგლება მხოლოდ იზოლაციის რღვევით. ამჟამად, გადამცემი ხაზები მუშაობს დაახლოებით ძაბვით, მოცემული გადაცემის სიმძლავრისთვის, დენი ხაზში უკუპროპორციულია ძაბვისა და ხაზში დანაკარგები ეცემა ძაბვის კვადრატს. მეორეს მხრივ, გაცილებით დაბალი ძაბვაა საჭირო ელექტროენერგიის მომხმარებელთა კვებისათვის, ძირითადად, დიზაინის (იზოლაციის) სიმარტივისა და უსაფრთხოების მიზეზების გამო. აქედან გამომდინარეობს ძაბვის ტრანსფორმაციის საჭიროება.
ჩვეულებრივ, ტრანსფორმატორი შედგება ორი გრაგნილისაგან რკინის საერთო ბირთვზე (ნახ. VI. 13). ტრანსფორმატორში საჭიროა რკინის ბირთვი, რათა შემცირდეს მაწანწალა ნაკადი და, შესაბამისად, უკეთესი ნაკადის კავშირი გრაგნილებს შორის. ვინაიდან რკინა ასევე გამტარია, ის გადის ცვლადს
ბრინჯი. V1.13. AC ტრანსფორმატორის სქემა.
ბრინჯი. VI.14. როგოვსკის ქამრის სქემა. წყვეტილი ხაზი პირობითად აჩვენებს ინტეგრაციის გზას.
მაგნიტური ველი მხოლოდ არაღრმა სიღრმეზე (იხ. § 87). ამრიგად, ტრანსფორმატორების ბირთვები უნდა გაკეთდეს ლამინირებული, ანუ ერთმანეთისგან ელექტრული იზოლირებული თხელი ფირფიტების ნაკრების სახით. 50 ჰც სიმძლავრის სიხშირისთვის, ფირფიტის ჩვეულებრივი სისქე არის 0,5 მმ. მაღალი სიხშირის ტრანსფორმატორებისთვის (რადიოინჟინერიაში), თქვენ უნდა გამოიყენოთ ძალიან თხელი ფირფიტები (მმ) ან ფერიტის ბირთვები.
ამოცანა 2. რა ძაბვაზე უნდა იყოს იზოლირებული ტრანსფორმატორის ბირთვის ფირფიტები?
თუ ბირთვში ფირფიტების რაოდენობა და ტრანსფორმატორის გრაგნილის თითო ბრუნზე ძაბვა, მაშინ ძაბვა მეზობელ ფირფიტებს შორის
გაფანტული ნაკადის არარსებობის უმარტივეს შემთხვევაში, EMF თანაფარდობა ორივე გრაგნილში პროპორციულია მათი შემობრუნების რაოდენობისა, რადგან ინდუქციური EMF თითო ბრუნზე განისაზღვრება იმავე ნაკადით ბირთვში. თუ გარდა ამისა, ტრანსფორმატორში დანაკარგები მცირეა, ხოლო დატვირთვის წინააღმდეგობა დიდია, მაშინ აშკარაა, რომ პირველადი და მეორადი გრაგნილების ძაბვის თანაფარდობა ასევე პროპორციულია. ეს არის ტრანსფორმატორის მუშაობის პრინციპი, რაც ამით აადვილებს ძაბვის მრავალჯერ შეცვლას.
ამოცანა 3. იპოვეთ ძაბვის ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი თვითნებური დატვირთვისთვის.
ტრანსფორმატორში დანაკარგებისა და გაჟონვის უგულებელყოფით (იდეალური ტრანსფორმატორი), ჩვენ ვწერთ გრაგნილებში დენების განტოლებას სახით (SI ერთეულებში)
სადაც არის რთული დატვირთვის წინააღმდეგობა (იხ. § 52) და გამოთქმა (51.2) გამოიყენება რთული მიკროსქემის ინდუქციური EMF-სთვის. მიმართებით (51.6); თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ძაბვის ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი განტოლებების (53.6) ამოხსნის გარეშე, მაგრამ უბრალოდ გაყოფით ერთმანეთზე:
ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი ტოლია, შესაბამისად, უბრალოდ მობრუნების რაოდენობის თანაფარდობა ნებისმიერ დატვირთვაზე. ნიშანი დამოკიდებულია გრაგნილების დასაწყისისა და დასასრულის არჩევანზე.
მიმდინარე ტრანსფორმაციის კოეფიციენტის მოსაძებნად, თქვენ უნდა ამოხსნათ სისტემა (53.7), რის შედეგადაც მივიღებთ
ზოგად შემთხვევაში, კოეფიციენტი აღმოჩნდება რაღაც რთული მნიშვნელობა, ანუ გრაგნილების დენებს შორის ჩნდება ფაზის ცვლა. საინტერესოა მცირე დატვირთვის განსაკუთრებული შემთხვევა, ანუ დენების თანაფარდობა ხდება ძაბვების შეფარდების შებრუნებული.
ტრანსფორმატორის ეს რეჟიმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი დენების გასაზომად (დენი ტრანსფორმატორი). გამოდის, რომ დენების იგივე მარტივი ტრანსფორმაცია ასევე შენარჩუნებულია დენის თვითნებური დამოკიდებულების დროს დენის ტრანსფორმატორის სპეციალური დიზაინით. ამ შემთხვევაში მას როგოვსკის კოჭას უწოდებენ (ნახ. VI.14) და წარმოადგენს თვითნებური ფორმის მოქნილ დახურულ სოლენოიდს ერთიანი გრაგნილით. ქამრის მოქმედება ეფუძნება მაგნიტური ველის ცირკულაციის შენარჩუნების კანონს (იხ. § 33): სადაც ინტეგრაცია ხორციელდება ქამრის შიგნით კონტურის გასწვრივ (იხ. ნახ. VI.14), არის მთლიანი გაზომილი დენი დაფარული. ქამრით. თუ ვივარაუდებთ, რომ ქამრის განივი ზომები საკმარისად მცირეა, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ ქამარზე ინდუქციური ემფ შემდეგნაირად:
სად არის ქამრის განივი მონაკვეთი, a არის გრაგნილის სიმკვრივე, ორივე მნიშვნელობა ითვლება მუდმივად ქამრის გასწვრივ; ქამრის შიგნით, თუ ქამრის გრაგნილის სიმკვრივე და მისი კვეთა 50 მუდმივია სიგრძის გასწვრივ (53.9).
ელექტრული ძაბვის მარტივი კონვერტაცია შესაძლებელია მხოლოდ ალტერნატიული დენის დროს. ეს განსაზღვრავს მის გადამწყვეტ როლს თანამედროვე ინდუსტრიაში. იმ შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა პირდაპირი დენი, წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი სირთულეები. მაგალითად, ულტრა შორ მანძილზე ელექტროგადამცემ ხაზებში პირდაპირი დენის გამოყენება იძლევა მნიშვნელოვან უპირატესობებს: სითბოს დანაკარგები მცირდება, რადგან არ არსებობს კანის ეფექტი (იხ. § 87) და არ არსებობს რეზონანსი.
(ტალღა) გარდამავალი გადამცემი ხაზის ჩართვა-გამორთვისას, რომლის სიგრძე არის ალტერნატიული დენის ტალღის სიგრძის რიგითობა (6000 კმ სამრეწველო სიხშირეზე 50 ჰც). სირთულე მდგომარეობს გადამცემი ხაზის ერთ ბოლოში მაღალი ძაბვის ალტერნატიული დენის გასწორებაში და მეორეზე მისი ინვერსიაში.
