Фарадей тәжірибелері. Электромагниттік индукция заңы. Ленц ережесі

6.2 Сабақ міндеті:

1. Ортаның магниттік өтімділігі, Фарадей тәжірибелері және Ленц ережесі жайында ұғындыру.

2. Білімгерлердің білімін арттыру, тереңдету.

3. Білімгерлерді ұқыптылыққа тәрбиелеу.

6.3 Дәріс тезисі:

Жер шары өзінің магнит өрісімен қоршалған. Ол жер магнитосферасын құрап бірнеше ондаған километрге созылып жатыр. Жердің магнит өрісі бізді тірі организмдер үшін қауіпті космос бөлшектерінің ағынынан қорғайды. Космостан жерге ұшуда бұл бөлшектер магнитосфералық күш сызықтарының маңында қозғалады. Олар магнит сызықтарына соқтығысқандай болып, жер бетінен ондаған километр қашықтықта бір полюстан келесі полюсқа тербеліс жасайды. Кеңістіктің осы аймағын радиациялық белдеу деп атаймыз.

1821ж. Майкл Фарадейде мынадай сұрақ туындады:

Егер «электрді» «магнетизмге» айналдыру мүмкін болса, неліктен «магнетизмді» «электрге» айналдыруға болмайды?. («Электр тогы темір кесегін магниттей алады. Ендеше, магнит өз тарапынан электр тогын тудыра алмас па екен?»).

Ол гальвонаметрге жалғанған катушканың жоғарғы бөлігіне магниттің N солтүстік полюсын жақындатып енгізеді. Бұл жағдайда магнит өрісі тудыратын магнит ағыны арта бастайды. Гальвонаметр тілшесі нөлден ауытқиды, бұл катушкада электр тогының пайда болғанын білдіреді. Бұл индукциялық ток деп аталады.

Электромагниттік индукция құбылысы деген уақыт өтумен айнымалы магнит өрісінде орналасқан немесе тұрақты магнит өрісінде контурды тесіп өтетін магнит индукция сызықтарының саны өзгеретідей болып қозғалатын өткізгіш контурда электр тогының пайда болуы.

Ом заңы бойынша индукциялық ток артатын болса, сәйкесінше индукциялық ЭҚК-і пайда болады. (e_i).

(1)

1833 ж. орыс ғалымы Э.Х Ленц индукциялық токтың бағытын анықтайтын жалпылама ережені тағайындады.

Ленц ережесі: тұйық контурда пайда болған индукция тогы өзін тудырған магнит ағынының өзгерісіне қарсы тұрады.

Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Осы ғалымның құрметiне Ленцер ежесi деп аталған бұл тұжырым мынадай: Кезкелген ток тәрiздi тұйық контурда пайда болатын индукциялық ток та өзiнiң маңында магнит өрiсiнтуғызады. Индукциялық ток, әрқашан да өзi тудырып тұрған магнит өрiсi, сол токты тудырып тұрған магнит ағынының кез келген өзгерiсiне кедергi жасайтындай болып бағытталады. Электромагниттiк индукция заңының өрнегiндегi минус таңбасы осы Ленц ережесiмен байланысты.

Ленц ережесi электромагниттiк құбылыстардағы энергияның сақталу заңының салдары болып табылады. Мұны тұйық және тұйық емес (үзiгi бар) сақиналар мен жасаған тәжiрибе айқын көрсетедi.

6.4 Үлестірмелі материал: электрондық кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланған әдебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев.-Өңд., толықт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/ С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006

Бақылау сұрақтар

1. Радиациялық белдеу дегеніміз не?

2. Индукциялық ток жайында не білесіңдер?

Тақырып №21. Индуктивтілік. Өздік индукция құбылысы Магнит өрісінің энергиясы. Механикалық тербелістер мен толқындар. Дыбыс және ультрадыбыс.

6.2 Сабақ міндеті:

1. Индуктивтілік, магнит өрісінің энергиясы және механикалық тербелістер мен толқындар жайында ұғындыру.

2. Білімгерлердің білімін арттыру, тереңдету.

3. Білімгерлерді ұқыптылыққа тәрбиелеу.

6.3 Дәріс тезисі:

Өткiзгiш арқылы өтiп жатқан ток туғызып отырған магнит өрiсiнiң ағыны Ф сол өрiстiң магнит индукциясына пропорционал, ал магнит индукциясы өз кезегiнде тiзбектегi ток күшiнен тәуелдi, олай болса, өздiк индукция магнит ағыны сол өткiзгiштiң өзiндегi ток күшiне тура пропорционал, яғни Ф ~ I. Контурдың пiшiнiнен және ортаның магниттiк қасиеттерiнен тәуелдi болатын пропорционалдық коэффициентi L деп белгiлеп, индуктивтiлiк немесе өздiк индукция коэффициентi деп атайды. Онда

Ф = L·I

Мұндағы L – дiң бiрлiгi ретiнде 1А ток өткенде 1 Вб магнит ағынын туғызатын контурдың индуктивтiлiгi алынады. Оны 1 Генри (Гн) деп атайды. Яғни, 1 Гн = 1 Вб/А. Ленц ережесi бойынша индукциялық ЭҚК-i тiзбектегi токтың арту сәтiнде оның өсуiне, ал төмендеу сәтiнде оның кемуiне кедергi жасайды. Осы тұрғыдан алғанда өздiк индукция құбылысы механикадағы заттардың инерттiлiк қасиетiмен, ал индуктивтiлiк сәйкес инерттi масса мен баламалы.

Егер контур арқылы айнымалы ток жүріп жатса, онда контурды тесіп өтетін маггнит ағыны өзгереді. (және айнымалы магнит ағыны пайда болады.) Соның арқасында айнымалы ток өтіп жатқан өткізгіштің өзінде индукцияның ЭҚК-і пайда болады. Бұл құбылыс өздік индукция деп аталады. (e_S).

(2)

L- контурдың индуктивтілігі. ; ;

[ L ]= (Генри); - ток күшінің өзгеру жылдамдығы.

Магнит өрісі, барлық күш өрістері сияқты энергияға ие болады. Катушкадағы негізгі ток артқанда оның тудыратын магнит өрісі де күшейеді және негізгі ток энергиясының бір бөлігі магнит өрісінің энергиясына түрленеді.

(3)