قاعدة لينز (1883)إن التيار التحريضي المثار في حلقة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي يتم توجيهه دائمًا بطريقة تجعل المجال المغناطيسي الذي يخلقه يمنع التغيير في التدفق المغناطيسي الذي يسبب التيار المستحث.

تجربة لينز

وصف التجربة:الحلقة المغلقة يصدها المغناطيس إذا تم دفعها داخل الحلقة، وتنجذب إذا تم سحب المغناطيس.

تعود حركة الخاتم إلى المجال المغناطيسي للتيار التعريفي.

تطبيق قاعدة لينز

مثال يتحرك المغناطيس إلى اليمين (يتحرك داخل الدائرة)

1. تحديد اتجاه خطوط المجال الخارجيةب.

2. تحديد ما إذا كان التدفق المغناطيسي يزيد أم يتناقص

دائرة كهربائية.

3. تحديد اتجاه المجال المغناطيسي التعريفيب أنا

إذا زاد التدفق المغناطيسيب أنا موجهة ضدب، لتعويض هذه الزيادة. إذا انخفض التدفق المغناطيسيب أنا نفس الاتجاه كماب، لتعويض هذا الانخفاض.

باستخدام قاعدة الثقب، حدد اتجاه التيار التحريضي.

دوامة المجال الكهربائي

سبب ظهور القوى الدافعة الكهربية المستحثة في حلقة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي هو ظهوردوامة المجال الكهربائي في أي منطقة من الفضاء حيث يوجد مجال مغناطيسي متناوب. - فرضية ماكسويل. خطوط المجال الدوامة مغلق.

دعونا ندرج خصائص الحقول المعروفة لنا

1. كهرباء، يحدث حيثما توجد كهرباء. رسوم. خطوط القوة تبدأ وتنتهي عند الشحنات. المحتملة، أي. عمل الحلقة المغلقة هو صفر. التوتر، الإمكانات.

2. المجال الحالي – المغناطيسي، الدوامة، العمل على طول حلقة مغلقة ليس صفراً. يتدفق التيار في اتجاه تناقص الإمكانات. يعمل الحقل فقط على الرسوم المتحركة.

3. المجال الكهربائي الدوامي. يعمل على أي رسوم. العمل في حلقة مغلقة يساوي القوة الدافعة الكهربية المستحثة. يتم تحديد القوة الدافعة الكهربية المستحثة بواسطة قانون فاراداي.

2. الحث الذاتي. الحث

يعتبر الحث الذاتي حالة خاصة مهمة

الحث الكهرومغناطيسي عند التغيير

التدفق المغناطيسي يسبب القوى الدافعة الكهربية المستحثة,

أنشئ التيار في الدائرة نفسها .

في أي دائرة يمر عبرها التيار،

ينشأ مجال مغناطيسي.الخطوط الميدانية لهذا المجال

تتخلل جميع المساحة المحيطة بها، بما في ذلك تقاطع مساحة الكنتور نفسه.

يسمى التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار في هذه الدائرة بالذات التدفق المغناطيسي الخاص

وبما أن التدفق المغناطيسي متناسب تحريض المجال المغناطيسي، يتناسب التدفق المغناطيسي الخاص به مع القوة الحالية في الدائرة

لذلك، يمكننا تقديم معامل التناسب

عامل التناسبلبين التدفق المغناطيسي الذاتي في الدائرة والقوة الحالية فيها تسمى محاثة الدائرة.

محاثة الموصل تعتمد على الحجم، شكل الموصل، الخواص المغناطيسية للوسط.

وحدة الحث تسمى هنري

إذا كان حدوث تيار مستحث أو فرق جهد في موصل يتحرك في مجال مغناطيسي يمكن تفسيره بفعل قوة لورنتز التي تؤدي إلى حركة الشحنات. كيف يمكننا تفسير حدوث تيار كهربائي في موصل ثابت يقع في مجال مغناطيسي متغير؟ وجود مجال كهربائي !!! أي نوع من هذا المجال؟

إن أي تغير في المجال المغناطيسي يولد مجالاً كهربائياً حثياً في الفضاء المحيط (بغض النظر عن وجود أو عدم وجود دائرة مغلقة، فإذا كان الموصل مفتوحاً ينشأ فرق جهد عند طرفيه، وإذا كان الموصل مغلقاً فإن فرق الجهد ينشأ عند طرفيه). ويلاحظ فيه تيار تحريضي).

المجال الكهربائي المجال الكهروستاتيكي 1. يتم إنشاؤه بواسطة شحنات كهربائية ثابتة 2. خطوط المجال مفتوحة - - مجال محتمل 3. ​​مصادر المجال هي شحنات كهربائية 4. عمل قوى المجال لتحريك شحنة اختبار على طول مسار مغلق يساوي 0 المجال الكهربائي التحريضي (المجال الكهربائي الدوامي) 1. ناتج عن تغيرات في المجال المغناطيسي 2. خطوط القوة مغلقة - - مجال دوامي 3. لا يمكن تحديد مصادر المجال 4. عمل قوى المجال لتحريك شحنة اختبار على طول المسار المغلق يساوي القوة الدافعة الكهربية المستحثة

الحث (أو معامل الحث الذاتي) هو معامل التناسب بين التيار الكهربائي المتدفق في أي دائرة مغلقة والتدفق المغناطيسي الناتج عن هذا التيار عبر السطح: Ф = LI، Ф التدفق المغناطيسي، I الحالي في الدائرة، L الحث. يعبر الحث عن القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية في الدائرة، والتي تحدث عندما يتغير التيار فيها: ξ сi=-L ΔI/ Δt. يترتب على هذه الصيغة أن الحث يساوي عدديًا القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية التي تحدث في الدائرة عندما يتغير التيار بمقدار 1 A في 1 ثانية. الحث

المجال الكهربائي الذي ينشأ عندما يتغير المجال المغناطيسي له بنية مختلفة تمامًا عن البنية الكهروستاتيكية. وهي غير متصلة مباشرة بالشحنات الكهربائية، ولا يمكن أن تبدأ خطوط توترها وتنتهي عليها. وهي لا تبدأ ولا تنتهي في أي مكان على الإطلاق، ولكنها خطوط مغلقة، تشبه خطوط تحريض المجال المغناطيسي. هذا هو ما يسمى بالمجال الكهربائي الدوامة. قد يطرح السؤال: لماذا في الواقع يسمى هذا المجال بالكهرباء؟ بعد كل شيء، له أصل مختلف وتكوين مختلف عن المجال الكهربائي الساكن. الجواب بسيط: يعمل مجال الدوامة على الشحنة ستمامًا مثل الكهروستاتيكية، وهذا ما اعتبرناه وما زلنا نعتبره الخاصية الرئيسية للمجال. القوة المؤثرة على الشحنة لا تزال تساوي F= التيسير الكمي,أين ه- شدة مجال الدوامة.

إذا تم إنشاء التدفق المغناطيسي بواسطة مجال مغناطيسي موحد يتركز في أنبوب أسطواني طويل وضيق بنصف قطر r 0 (الشكل 5.8)، فمن الواضح من اعتبارات التماثل أن خطوط شدة المجال الكهربائي تقع في مستويات متعامدة مع الخطوط B وتكون الدوائر. وفقا لقاعدة لينز، كلما زاد المجال المغناطيسي

خطوط التحريض للتوتر E تشكل المسمار الأيسر مع اتجاه الحث المغناطيسي B.

على عكس المجال الكهربائي الساكن أو الثابت، فإن عمل المجال الدوامي على مسار مغلق ليس صفرًا. في الواقع، عندما تتحرك شحنة على طول خط مغلق من شدة المجال الكهربائي، فإن الشغل على جميع أقسام المسار له نفس الإشارة، حيث أن القوة والحركة متطابقتان في الاتجاه. إن المجال الكهربائي الدوامي، مثل المجال المغناطيسي، ليس محتملاً.

إن عمل المجال الكهربائي الدوامي لتحريك شحنة موجبة واحدة على طول موصل ثابت مغلق يساوي عدديًا القوة الدافعة الكهربية المستحثة في هذا الموصل.

إذا كان التيار المتردد يتدفق عبر الملف، فإن التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف يتغير. ولذلك، يحدث القوة الدافعة الكهربية المستحثة في نفس الموصل الذي يتدفق من خلاله التيار المتردد. وتسمى هذه الظاهرة بالحث الذاتي.

مع الحث الذاتي، تلعب الدائرة الموصلة دورًا مزدوجًا: يتدفق التيار من خلالها، مما يسبب الحث، ويظهر فيها المجال الكهرومغناطيسي المستحث. يؤدي المجال المغناطيسي المتغير إلى إحداث قوة دافعة كهربية في نفس الموصل الذي يتدفق من خلاله التيار، مما يؤدي إلى إنشاء هذا المجال.

في لحظة زيادة التيار، يتم توجيه شدة المجال الكهربائي الدوامي، وفقًا لقاعدة لينز، ضد التيار. وبالتالي فإن مجال الدوامة في هذه اللحظة يمنع التيار من الزيادة. على العكس من ذلك، في لحظة انخفاض التيار، يدعمه مجال الدوامة.

وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه عند إغلاق دائرة تحتوي على مصدر للمجالات الكهرومغناطيسية الثابتة، لا يتم تحديد قيمة تيار معينة على الفور، ولكن تدريجيًا مع مرور الوقت (الشكل 5.13). ومن ناحية أخرى، عندما يتم إيقاف المصدر، فإن التيار في الدوائر المغلقة لا يتوقف على الفور. يمكن أن تتجاوز القوة الدافعة الكهربية ذاتية الحث التي تنشأ في هذه الحالة القوة الدافعة الكهربية المصدر، حيث يحدث التغيير في التيار ومجاله المغناطيسي بسرعة كبيرة عند إيقاف تشغيل المصدر.

ويمكن ملاحظة ظاهرة الاستقراء الذاتي في تجارب بسيطة. يوضح الشكل 5.14 دائرة لتوصيل مصباحين متماثلين على التوازي. واحد منهم متصل بالمصدر من خلال المقاوم ص،والآخر - في سلسلة مع الملف لمع قلب الحديد. عند إغلاق المفتاح، يومض المصباح الأول على الفور تقريبًا، والثاني بتأخير ملحوظ. إن القوة الدافعة الكهربية ذاتية الحث في دائرة هذا المصباح كبيرة، ولا تصل القوة الحالية على الفور إلى قيمتها القصوى. يمكن ملاحظة ظهور القوة الدافعة الكهربية ذاتية الحث عند الفتح بشكل تجريبي باستخدام دائرة موضحة تخطيطيًا في الشكل 5.15. عندما يتم فتح المفتاح في الملف لتنشأ قوة دافعة مستحثة ذاتيًا، مما يحافظ على التيار الأولي. ونتيجة لذلك، في لحظة الفتح، يتدفق تيار عبر الجلفانومتر (سهم متقطع)، موجه عكس التيار الأولي قبل الفتح (سهم متصل). علاوة على ذلك، فإن قوة التيار عند فتح الدائرة تتجاوز قوة التيار المار عبر الجلفانومتر عند إغلاق المفتاح. وهذا يعني أن القوى الدافعة الكهربية المستحثة ذاتيًا ξ. المزيد من القوى الدافعة الكهربية نعمعناصر البطارية.

وظاهرة الاستقراء الذاتي تشبه ظاهرة القصور الذاتي في الميكانيكا. وبالتالي، يؤدي القصور الذاتي إلى حقيقة أنه تحت تأثير القوة، لا يكتسب الجسم سرعة معينة على الفور، ولكن تدريجيا. لا يمكن إبطاء الجسم على الفور، بغض النظر عن مدى قوة الكبح. بنفس الطريقة، بسبب الحث الذاتي، عندما تكون الدائرة مغلقة، لا تكتسب قوة التيار قيمة معينة على الفور، ولكنها تزداد تدريجياً. وبإطفاء المصدر لا نوقف التيار على الفور. ويحافظ عليها الحث الذاتي لبعض الوقت، على الرغم من وجود مقاومة الدائرة.

بعد ذلك، من أجل زيادة سرعة الجسم، وفقًا لقوانين الميكانيكا، يجب بذل شغل. عند الكبح، يقوم الجسم نفسه بعمل إيجابي. وبنفس الطريقة، لتوليد تيار، يجب بذل شغل ضد المجال الكهربائي الدوامي، وعندما يختفي التيار، يقوم هذا المجال نفسه بعمل إيجابي.

وهذا ليس مجرد تشبيه سطحي. لها معنى داخلي عميق. بعد كل شيء، التيار هو عبارة عن مجموعة من الجسيمات المشحونة المتحركة. مع زيادة سرعة الإلكترونات، يتغير المجال المغناطيسي الذي تخلقه ويولد مجالًا كهربائيًا دواميًا يعمل على الإلكترونات نفسها، مما يمنع الزيادة الفورية في سرعتها تحت تأثير قوة خارجية. وعلى العكس من ذلك، أثناء الكبح، يميل مجال الدوامة إلى الحفاظ على سرعة الإلكترون ثابتة (قاعدة لينز). وبالتالي، فإن قصور الإلكترونات، وبالتالي كتلتها، هو على الأقل جزئيًا من أصل كهرومغناطيسي. لا يمكن أن تكون الكتلة كهرومغناطيسية بالكامل، حيث توجد جسيمات متعادلة كهربائيًا لها كتلة (النيوترونات، وما إلى ذلك).

الحث.

تتناسب الوحدة B من الحث المغناطيسي الناتج عن التيار في أي دائرة مغلقة مع قوة التيار. بما أن التدفق المغناطيسي Ф يتناسب مع B، إذن Ф ~ В ~ I.

ولذلك يمكن القول بذلك

أين ل- معامل التناسب بين التيار في الدائرة الموصلة والتدفق المغناطيسي الناتج عنه الذي يخترق هذه الدائرة. مقاس ليسمى محاثة الدائرة أو معامل الحث الذاتي.

باستخدام قانون الحث الكهرومغناطيسي والتعبير (5.7.1)، نحصل على المساواة:

(5.7.2)

من الصيغة (5.7.2) يتبع ذلك الحث- هذه كمية فيزيائية تساوي عدديًا القوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية التي تحدث في الدائرة عندما يتغير التيار بمقدار 1 أمبير لكل 1 ص.

تعتمد الحث، مثل السعة الكهربائية، على عوامل هندسية: حجم الموصل وشكله، ولكنها لا تعتمد بشكل مباشر على قوة التيار في الموصل. يستثني

هندسة الموصل، يعتمد الحث على الخواص المغناطيسية للبيئة التي يوجد فيها الموصل.

تسمى وحدة الحث في النظام الدولي للوحدات (SI) بالهنري (H). محاثة الموصل تساوي 1 جيجا, إذا كان فيه عندما تتغير القوة الحالية 1 أ خلف 1 ثانية يحدث emf المستحث ذاتيا 1 فولت:

حالة خاصة أخرى من الحث الكهرومغناطيسي هي الحث المتبادل. الحث المتبادل هو حدوث تيار مستحث في دائرة مغلقة(بكرة) عندما تتغير قوة التيار في الدائرة المجاورة(بكرة). في هذه الحالة، تكون الخطوط ثابتة بالنسبة لبعضها البعض، مثل ملفات المحولات على سبيل المثال.

ومن الناحية الكمية، يتميز الحث المتبادل بمعامل الحث المتبادل، أو الحث المتبادل.

يوضح الشكل 5.16 دائرتين. عندما يتغير التيار I 1 في الدائرة 1 في الدائرة 2 ينشأ تيار تحريضي I2.

يتناسب تدفق الحث المغناطيسي Ф 1.2، الناتج عن التيار في الدائرة الأولى ويخترق السطح الذي تحده الدائرة الثانية، مع القوة الحالية I 1:

معامل التناسب L 1, 2 يسمى الحث المتبادل. إنه مشابه للحث L.

القوة الدافعة الكهربية المستحثة في الدائرة الثانية، وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، تساوي:

يتم تحديد المعامل L 1.2 من خلال هندسة كلتا الدائرتين والمسافة بينهما وموقعهما النسبي والخصائص المغناطيسية للبيئة. يتم التعبير عن الحث المتبادل ل 1.2، مثل الحث L، في هنري.

إذا تغير التيار في الدائرة الثانية، يحدث قوة دافعة مستحثة في الدائرة الأولى

عندما تتغير شدة التيار في موصل، يظهر مجال كهربائي دوامي في الأخير. يعمل هذا المجال على إبطاء حركة الإلكترونات عندما يزيد التيار ويتسارع عندما ينخفض.

طاقة المجال المغناطيسي الحالية.

عندما تكون الدائرة التي تحتوي على مصدر ثابت للمجال الكهرومغناطيسي مغلقة، يتم إنفاق طاقة المصدر الحالي في البداية على إنشاء تيار، أي على تحريك إلكترونات الموصل وتشكيل مجال مغناطيسي مرتبط بالتيار، و وأيضًا جزئيًا على زيادة الطاقة الداخلية للموصل، أي تسخينه. بعد تحديد قيمة تيار ثابتة، يتم إنفاق طاقة المصدر حصريًا على إطلاق الحرارة. في هذه الحالة، الطاقة الحالية لا تتغير.

لإنشاء تيار، من الضروري إنفاق الطاقة، أي أنه يجب القيام بالعمل. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنه عندما تكون الدائرة مغلقة، عندما يبدأ التيار في الزيادة، يظهر مجال كهربائي دوامي في الموصل، يعمل ضد المجال الكهربائي الذي يتم إنشاؤه في الموصل بسبب المصدر الحالي. لكي تصبح قوة التيار مساوية لـ I، يجب أن يبذل المصدر الحالي شغلًا ضد قوى مجال الدوامة. يذهب هذا العمل إلى زيادة الطاقة الحالية. يقوم مجال الدوامة بعمل سلبي.

عند فتح الدائرة، يختفي التيار ويقوم المجال الدوامي بعمل إيجابي. يتم تحرير الطاقة المخزنة في التيار. يتم اكتشاف ذلك من خلال شرارة قوية تحدث عند فتح دائرة ذات تحريض عالي.

يمكن كتابة تعبير عن طاقة التيار I الذي يتدفق عبر دائرة ذات محاثة L بناءً على التشابه بين القصور الذاتي والتحريض الذاتي.

إذا كان الحث الذاتي مشابهًا للقصور الذاتي، فإن الحث في عملية إنشاء التيار يجب أن يلعب نفس دور الكتلة عند زيادة سرعة الجسم في الميكانيكا. يتم لعب دور سرعة الجسم في الديناميكا الكهربائية من خلال القوة الحالية I ككمية تميز حركة الشحنات الكهربائية. إذا كان الأمر كذلك، فإن الطاقة الحالية W m يمكن اعتبارها كمية مماثلة للطاقة الحركية للجسم - في الميكانيكا، واكتبها في النموذج.

التيار الكهربائي في الدائرة ممكن إذا كانت القوى الخارجية تؤثر على الشحنات الحرة للموصل. العمل الذي تبذله هذه القوى لتحريك شحنة موجبة واحدة على طول حلقة مغلقة يسمى القوة الدافعة الكهربية. عندما يتغير التدفق المغناطيسي عبر السطح المحدود بالكفاف، تظهر قوى غريبة في الدائرة، ويتميز عملها بالمجال الكهرومغناطيسي المستحث.

بالنظر إلى اتجاه التيار التحريضي حسب قاعدة لينز:

إن القوة الدافعة الكهربية المستحثة في حلقة مغلقة تساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي يحده الحلقة، مأخوذًا بالإشارة المعاكسة.

لماذا؟ - لأن التيار المستحث يتصدى للتغير في التدفق المغناطيسي، والقوة الدافعة الكهربية المستحثة ومعدل تغير التدفق المغناطيسي لهما علامات مختلفة.

إذا أخذنا في الاعتبار ليس دائرة واحدة، بل ملفًا، حيث N هو عدد اللفات في الملف:

حيث R هي مقاومة الموصل.

دوامة المجال الكهربائي

سبب حدوث تيار كهربائي في موصل ثابت هو المجال الكهربائي.
إن أي تغير في المجال المغناطيسي يولد مجالاً كهربائياً حثياً، بغض النظر عن وجود أو عدم وجود دائرة مغلقة، وإذا كان الموصل مفتوحاً، فإن فرق الجهد ينشأ عند طرفيه؛ إذا كان الموصل مغلقا، فسيتم ملاحظة التيار المستحث فيه.

المجال الكهربائي الحثي هو دوامة.
يتزامن اتجاه خطوط المجال الكهربائي الدوامة مع اتجاه التيار التعريفي
للمجال الكهربائي الحثي خصائص مختلفة تمامًا مقارنة بالمجال الكهروستاتيكي.

المجال الكهروستاتيكي- تنشأ عن شحنات كهربائية ثابتة، خطوط المجال مفتوحة - - مجال محتمل، مصادر المجال هي شحنات كهربائية، عمل قوى المجال لتحريك شحنة اختبار على طول مسار مغلق هو 0

المجال الكهربائي التعريفي (المجال الكهربائي الدوامي)- بسبب التغيرات في المجال المغناطيسي، تكون خطوط القوة مغلقة (مجال دوامي)، ولا يمكن تحديد مصادر المجال، وعمل قوى المجال لتحريك شحنة الاختبار على طول مسار مغلق يساوي القوة الدافعة الكهربية المستحثة.

تيارات إيدي

تسمى التيارات التحريضية في الموصلات الضخمة بتيارات فوكو. يمكن لتيارات فوكو أن تصل إلى قيم كبيرة جدًا، لأن مقاومة الموصلات الضخمة منخفضة. لذلك، يتم تصنيع قلوب المحولات من لوحات معزولة.
في الفريت - العوازل المغناطيسية، لا تنشأ تيارات إيدي عمليا.

استخدام التيارات الدوامية

تسخين وصهر المعادن في الفراغ، والمخمدات في أجهزة القياس الكهربائية.

الآثار الضارة للتيارات الدوامة

هذه هي خسائر الطاقة في قلوب المحولات والمولدات بسبب إطلاق كميات كبيرة من الحرارة.

المجال الكهرومغناطيسي - فيزياء رائعة

للفضوليين

انقر فوق شقلبة خنفساء

إذا قمت بدغدغة خنفساء مستلقية على ظهرها، فإنها تقفز بمقدار 25 سم، ويتم سماع نقرة عالية. هراء، قد تقول.
لكن في الواقع، تقوم الحشرة، دون مساعدة ساقيها، بدفع عجلة أولية قدرها 400 جم، ثم تنقلب في الهواء وتهبط على ساقيها. 400 جرام - مذهل!
والأكثر إثارة للدهشة هو أن القوة التي يتم تطويرها أثناء الدفع أكبر بمئة مرة من القوة التي يمكن أن توفرها أي من عضلات الحشرة. كيف يتمكن الخلل من تطوير مثل هذه القوة الهائلة؟
كم مرة يستطيع القيام بقفزاته المذهلة؟ ما هو القيد على تكرار تكرارها؟

يتحول...
عندما تكون الحشرة مستلقية رأسًا على عقب، فإن نتوءًا خاصًا في الجزء الأمامي من جسمها يمنعها من الاستقامة للقيام بالقفز. لبعض الوقت يتراكم توتر العضلات، ثم ينحني بشكل حاد، يرمي نفسه.
قبل أن تتمكن الحشرة من القفز مرة أخرى، يجب عليها "شد" عضلاتها ببطء مرة أخرى.

كيف تنشأ القوة الدافعة الكهربائية في موصل يوجد في مجال مغناطيسي متناوب؟ ما هو المجال الكهربائي الدوامي وطبيعته وأسباب حدوثه؟ ما هي الخصائص الرئيسية لهذا المجال؟ سوف يجيب درس اليوم على كل هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى.

الموضوع: الحث الكهرومغناطيسي

درس:دوامة المجال الكهربائي

دعونا نتذكر أن قاعدة لينز تسمح لنا بتحديد اتجاه التيار المستحث في دائرة تقع في مجال مغناطيسي خارجي بتدفق متناوب. وبناء على هذه القاعدة أمكن صياغة قانون الحث الكهرومغناطيسي.

قانون الحث الكهرومغناطيسي

عندما يتغير التدفق المغناطيسي المخترق لمنطقة الدائرة، تظهر قوة دافعة كهربائية في هذه الدائرة، تساوي عدديًا معدل تغير التدفق المغناطيسي، مأخوذًا بعلامة الطرح.

كيف تنشأ هذه القوة الدافعة الكهربائية؟ اتضح أن المجالات الكهرومغناطيسية الموجودة في الموصل الموجود في مجال مغناطيسي متناوب ترتبط بظهور جسم جديد - دوامة المجال الكهربائي.

دعونا نفكر في الخبرة. يوجد ملف من الأسلاك النحاسية يتم إدخال قلب حديد فيه من أجل تعزيز المجال المغناطيسي للملف. يتم توصيل الملف من خلال الموصلات إلى مصدر التيار المتردد. يوجد أيضًا ملف من الأسلاك موضوع على قاعدة خشبية. يتم توصيل لمبة كهربائية بهذا الملف. مادة السلك مغطاة بالعزل. قاعدة الملف مصنوعة من الخشب، أي مادة لا توصل التيار الكهربائي. إطار الملف مصنوع أيضًا من الخشب. وبالتالي، يتم القضاء على أي إمكانية اتصال المصباح الكهربائي مع الدائرة المتصلة بالمصدر الحالي. عندما يكون المصدر مغلقًا، يضيء المصباح الكهربائي، وبالتالي يتدفق تيار كهربائي في الملف، مما يعني أن القوى الخارجية تبذل شغلًا في هذا الملف. من الضروري معرفة من أين تأتي القوى الخارجية.

لا يمكن للمجال المغناطيسي الذي يخترق مستوى الملف أن يسبب ظهور مجال كهربائي، لأن المجال المغناطيسي يعمل فقط على الشحنات المتحركة. ووفقا للنظرية الإلكترونية لتوصيل المعادن، فإن هناك إلكترونات بداخلها يمكنها التحرك بحرية داخل الشبكة البلورية. إلا أن هذه الحركة في غياب مجال كهربائي خارجي تكون عشوائية. يؤدي هذا الاضطراب إلى حقيقة أن التأثير الكلي للمجال المغناطيسي على الموصل الحامل للتيار هو صفر. وهذا ما يميز المجال الكهرومغناطيسي عن المجال الكهروستاتيكي، الذي يعمل أيضًا على الشحنات الثابتة. وبالتالي فإن المجال الكهربائي يؤثر على الشحنات المتحركة والثابتة. ومع ذلك، فإن نوع المجال الكهربائي الذي تمت دراسته سابقًا يتم إنشاؤه فقط بواسطة الشحنات الكهربائية. ويتم إنشاء التيار المستحث بدوره بواسطة مجال مغناطيسي متناوب.

لنفترض أن الإلكترونات الموجودة في الموصل قد تم ضبطها في حركة منتظمة تحت تأثير نوع جديد من المجال الكهربائي. وهذا المجال الكهربائي لا يتولد عن طريق الشحنات الكهربائية، بل عن طريق مجال مغناطيسي متناوب. توصل فاراداي وماكسويل إلى فكرة مماثلة. الشيء الرئيسي في هذه الفكرة هو أن المجال المغناطيسي المتغير بمرور الوقت يولد مجالًا كهربائيًا. الموصل الذي يحتوي على إلكترونات حرة يجعل من الممكن اكتشاف هذا المجال. يعمل هذا المجال الكهربائي على تحريك الإلكترونات الموجودة في الموصل. لا تتكون ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي من ظهور تيار تحريضي، بل من ظهور نوع جديد من المجال الكهربائي الذي يحرك الشحنات الكهربائية في الموصل (الشكل 1).

يختلف مجال الدوامة عن المجال الثابت. لا يتم توليده بواسطة شحنات ثابتة، لذلك لا يمكن لخطوط شدة هذا المجال أن تبدأ وتنتهي عند الشحنة. وفقا للبحث، فإن خطوط شدة المجال الدوامي هي خطوط مغلقة تشبه خطوط تحريض المجال المغناطيسي. وبالتالي، فإن هذا المجال الكهربائي هو دوامة - مثل المجال المغناطيسي.

الخاصية الثانية تتعلق بعمل قوى هذا المجال الجديد. من خلال دراسة المجال الكهروستاتيكي، وجدنا أن الشغل الذي تبذله قوى المجال الكهروستاتيكي على طول ملف مغلق يساوي صفرًا. نظرًا لأنه عندما تتحرك شحنة في اتجاه واحد، يكون الإزاحة والقوة الفعالة في اتجاه مشترك ويكون الشغل موجبًا، وعندما تتحرك الشحنة في الاتجاه المعاكس، يكون الإزاحة والقوة الفعالة في اتجاه معاكس ويكون الشغل سالبًا، سيكون إجمالي العمل صفراً. في حالة وجود مجال دوامي، فإن العمل على طول حلقة مغلقة سيكون مختلفًا عن الصفر. لذلك، عندما تتحرك شحنة على طول خط مغلق من مجال كهربائي له طابع دوامي، فإن الشغل في أقسام مختلفة سيحافظ على إشارة ثابتة، حيث أن القوة والإزاحة في أقسام مختلفة من المسار ستحافظ على نفس الاتجاه بالنسبة لكل منهما آخر. إن عمل قوى المجال الكهربائي الدوامة لتحريك شحنة على طول حلقة مغلقة لا يساوي الصفر، وبالتالي يمكن للمجال الكهربائي الدوامي توليد تيار كهربائي في حلقة مغلقة، وهو ما يتزامن مع النتائج التجريبية. ومن ثم يمكننا القول إن القوة المؤثرة على الشحنات من مجال الدوامة تساوي حاصل ضرب الشحنة المنقولة وقوة هذا المجال.

هذه القوة هي القوة الخارجية التي تقوم بهذا العمل. الشغل الذي تبذله هذه القوة، والمتعلق بكمية الشحنة المنقولة، هو القوة الدافعة الكهربية المستحثة. يتم تحديد اتجاه متجه شدة المجال الكهربائي الدوامي عند كل نقطة من خطوط الكثافة بواسطة قاعدة لينز ويتزامن مع اتجاه التيار التعريفي.

في دائرة ثابتة تقع في مجال مغناطيسي متناوب، ينشأ تيار كهربائي مستحث. لا يمكن للمجال المغناطيسي نفسه أن يكون مصدرًا للقوى الخارجية، لأنه لا يمكنه التأثير إلا على الشحنات الكهربائية المتحركة بشكل منظم. لا يمكن أن يكون هناك مجال كهروستاتيكي، لأنه يتولد من شحنات ثابتة. وبعد افتراض أن المجال المغناطيسي المتغير مع الزمن يولد مجالاً كهربائياً، علمنا أن هذا المجال المتناوب ذو طبيعة دوامية، أي أن خطوطه مغلقة. يختلف عمل المجال الكهربائي الدوامي على طول حلقة مغلقة عن الصفر. القوة المؤثرة على الشحنة المنقولة من المجال الكهربائي الدوامي تساوي قيمة هذه الشحنة المنقولة مضروبة في شدة المجال الكهربائي الدوامي. هذه القوة هي القوة الخارجية التي تؤدي إلى حدوث المجالات الكهرومغناطيسية في الدائرة. القوة الدافعة الكهربائية للتحريض، أي نسبة عمل القوى الخارجية إلى كمية الشحنة المنقولة، تساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي المأخوذ بعلامة الطرح. يتم تحديد اتجاه متجه شدة المجال الكهربائي الدوامي عند كل نقطة من خطوط الكثافة بواسطة قاعدة لينز.

1. كاسيانوف ف.أ.، الفيزياء الصف الحادي عشر: كتاب مدرسي. للتعليم العام المؤسسات. - الطبعة الرابعة، الصورة النمطية. - م: حبارى، 2004. - 416 ص: مريض، 8 لتر. لون على
2. جيندنشتاين إل إي، ديك يو آي، الفيزياء 11. - م: منيموسين.
3. Tikhomirova S.A.، Yarovsky B.M.، الفيزياء 11. - M.: Mnemosyne.
   

1. كتاب الفيزياء الإلكترونية ().
2. فيزياء رائعة ().
3. كسفاتيت.كوم ().

1. كيف نفسر حقيقة أن ضربة البرق يمكن أن تذيب الصمامات وتلحق الضرر بالأجهزة الكهربائية الحساسة وأجهزة أشباه الموصلات؟
2. * عند فتح الحلقة، نشأ في الملف قوة دافعة حثية ذاتية مقدارها 300 V، ما شدة المجال الكهربائي الدوامي في لفات الملف، إذا كان عددها 800، ونصف قطر اللفات 4 سم؟