Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա

Էլեկտրամագնիսկան ինդուկցիա, էլեկտրամագնիսկան մակածում, էլեկտրական հոսանքի առաջացում փակ կոնտուրում՝ դրանով անցնող մագնիսական հոսքի փոփոխության ժամանակ։ Հայտնաբերել է Մայքլ Ֆարադեյը 1831 թ. օգոստոսի 29-ին։

Մակածման հոսանքի ի հայտ գալը վկայում է, որ հաղորդիչ կոնտուրում առաջանում է որոշակի ԷլՇու։ Ֆարադեյի փորձերը ցույց են տվել, որ մակածման հոսանքը, հետևաբար՝ նաև մակածման ԷլՇՈւ-ն, առաջանում են միայն այն ժամանակ, երբ փակ կոնտուրով սահմանափակված մակերևույթով անցնող ինդուկցիայի գծերի թիվը փոփոխվում է։ Բայց որևէ մակերևույթով անցնող ինդուկցիայի գծերի թիվը համեմատական է այդ մակերևույթով անցնող ինդուկցիայի գծերի թիվը համեմատական է այ մակերևույթով մագնիսական հոսքին, ուստի՝ կարելի է եզրակացնել, որ էլեկտրամագնիսական մակածման ԷլՇՈւ-ի ծագման պատճառը մագնիսական հոսքի փոփոխությունն է։

Փորձերից հետևում է, որ որքան արագ է փոփոխվում մագնիսական հոսքը, այնքան մեծ է կոնտուրում մակածված ԷլՇՈւ-ն, այսինքն՝ մակածման ԷլՇՈւ-ի մոդուլը համեմատական է հոսքի փոփոխության արագության` Δφ/Δt մոդուլին՝

$|\varepsilon |+\left|{\frac {\Delta \Phi }{\Delta t}}\right|$ : Ներմուծելով համեմատականության գործակից՝ այդ կախումը կարող ենք արտահայտել հետևյալ հավասարումով.

$|\varepsilon |=k\left|{\frac {\Delta \Phi }{\Delta t}}\right|$

Միավորների միջազգային համակարգում համեմատականության գործակիցը՝ k=1, ուստի վերևում նշված բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝

$|\varepsilon |=\left|{\frac {\Delta \Phi }{\Delta t}}\right|$

Այս բանաձևի հիման վրա կարելի է ձևակերպել մագնիսական հոսքի միավորի՝ վեբերի (1 Վբ) ևս մեկ սահմանում՝ փակ կոնտուրով սահմանափակված մակերևույթով մագնիսական հոսքը հավասար է 1 Վբ-ի, եթե 1 վայրկյանում այդ հոսքի՝ մինչև զրո հավասարաչափ նվազման դեպքում կոնտուրում ծագում է 1 Վ մակածման

Էլեկտրամագնիսական մակածման ԷլՇՈւ-ի մոդուլը

Բանաձևը հնարավորություն է տալիս որոշելու էլեկտրամագնիսական մակածման ԷլՇՈւ-ի մոդուլը։ Այն ներկայացնենք այնպես, որ արտահայտի նաև մակածման հոսանքի ուղղությունը, այսինքն՝ հաշվի առնի նաև Լենցի կանոնը։ Դրա համար անհրաժեշտ է նախ ընտրել փակ կոնտուրի շրջանցման դրական ուղղություն։ Այն կարելի է կապել կոնտուրով սահմանափակված մակերևույթի նորմալի հետ։ Որպես կոնտուրի շրջանցման դրական ուղղություն ընդունվում է խցանահանի բռնակի պտտման ուղղությունը, երբ խցանահանի սայրը համընթաց շարժվում է մակերևույթի նորմալի ուղղությամբ։ Եթե մակածման հոսանքի ուղղությունը համընկնում է կոնտուրի շրջանցման դրական ուղղության հետ, ապա հոսանքի ուժը, ինչպես նաև մակածման ԷլՇՈւ-ն համարվում է դրական, հակառակ դեպքում՝ բացասական։ Դիցուք՝ մագնիսական ինդուկցիայի B վեկտորն ուղղված է կոնտուրով սահմանափակված մակերևույթի նորմալի երկայնքով և ժամանակի ընթացքում աճում է։ Այդ դեպքում մագնիսական հոսքի փոփոխման արագությունը դրական է։ Համաձայն Լենցի կանոնի՝ մակածված հոսանքի ստեղծած մագնիսական դաշտի ինդուկցիան պետք է հակառակ ուղղված լինի B վեկտորին, որպեսզի խոչընդոտի նրա աճը։ Այստեղից հետևում է, որ մակածման հոսանքի ուղղությունը հակառակ է կոնտուրի շրջանցման դրական ուղղությանը, այսինքն՝ մակածման ԷլՇՈւ-ն ունի բացասական նշան՝ $\varepsilon <0$: Ուստի՝ բանաձևում ${\frac {\vartriangle \Phi }{\vartriangle t}}$ արտահայտության առաջ պետք է դրվի «մինուս» նշան։ Երբ դաշտը նվազում է, ${\frac {\vartriangle \Phi }{\vartriangle t}}$ <0: Դարձյալ Լենցի կանոնով որոշելով մակածման հոսանքի ուղղությունը, համոզվում ենք, որ այս դեպքում $\varepsilon >0$: Հետևաբար՝ այս դեպքում ևս բանաձևում պետք է դրվի «մինուս» նշան, որպեսզի ε-ն լինի դրական։ Այսպիսով՝ բոլոր դեպքերում $|\varepsilon |=-{\frac {\vartriangle \Phi }{\vartriangle t}}$ :

Այս բանաձևն արտահայտում է էլեկտրամագնիսական մակածման օրենքը, համաձայն որի՝ փակ կոնտուրում էլեկտրամագնիսական մակածման ԷլՇՈւ-ն հավասար է այդ կոնտուրով մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը՝ վերցրած հակառակ նշանով։ Մագնիսական հոսքի Φ=BScosα բանաձևից հետևում է, որ փակ կոնտուրով հոսքը կարելի է փոփոխել երեք տարբեր եղանակներով։

Փակ կոնտուրով հոսքի փոփոխման եղանակները

1. Մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորի և դաշտում տեղադրված հարթ կոնտուրի մակերևույթի նորմալի կազմած α անկյունը չեն փոխվում, փոխվում է միայն մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի մոդուլը։ Այս դեպքում ԷլՇՈւ-ն որոշվում է, $\varepsilon =-S\cos \alpha {\frac {\vartriangle B}{\vartriangle t}}$ բանաձևով։

2. Մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորը և նրա ու կոնտուրի մակերևույթի նորմալի կազմած α անկյունը չեն փոխվում, փոխվում է միայն կոնտուրի մակերեսը։ Այդ դեպքում մակածված ԷլՇՈւ-ն կարելի է որոշել $\varepsilon =-B\cos \alpha {\frac {\vartriangle S}{\vartriangle t}}$ բանաձևով։

3. Մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորը և կոնտուրի մակերեսը չեն փոխվում, փոխվում է միայն կոնտուրի մակերևույթի նորմալի և ինդուկցիայի վեկտորի կազմած α անկյունը։

Գործնականում, որպես կանոն, մակածման հոսանք ստանում են ոչ թե մեկ փակ կոնտուրում, այլ մեծ թվով գալարներ պարունակող փաթույթում։ Այդ դեպքում, երբ մագնիսական հոսքի փոփոխման արագությունը բոլոր գալարներում նույնն է, մակածման ԷԼՇՈւ-ն մեծանում է N անգամ, որտեղ N-ը փաթույթի գալարների թիվն է՝ $\varepsilon =-N\cos \alpha {\frac {\vartriangle \Phi }{\vartriangle t}}$:

Տես նաև

• Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենք

Աղբյուրներ

• Ավագ դպրոցի 11-րդ դասարանի ֆիզիկայի դասագիրք ընդհանուր և բնագիտամաթեմատիկական հոսքերի համար։ Երևան, «Էդիթ Պրինտ» 2010: Հեղինակներ՝ Էդուարդ Ղազարյան, Ալբերտ Կիրակոսյան, Գագիկ Մելիքյան, Արտավազդ Մամյան, Սոս Մաիլյան։

Արտաքին հղումներ

• The Feynman Lectures on Physics Vol. II Ch. 17: The Laws of Induction

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 21)։