كيفية اكتشاف الحلقات المغلقة

إذا تم تدريس الفيزياء جيدًا في مدرستك ، فربما تتذكر التجربة التي أوضحت بوضوح ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

ظاهريا ، بدا الأمر كالتالي: جاء المعلم إلى الفصل ، وحضر الحاضرون بعض الأجهزة ووضعوها على الطاولة. بعد شرح المادة النظرية ، بدأت مظاهرة من التجارب ، والتي توضح بوضوح القصة.

الحث الكهرومغناطيسي

لإثبات ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي المطلوبة مغو مغناطيس قوي جداً ، مباشر ، أسلاك توصيل وجهاز يسمى الجلفانومتر.

كان مظهر الجلفانومتر عبارة عن صندوق مسطح أكبر بقليل من ورقة A4 القياسية ، وخلف الجدار الأمامي ، الذي تم إغلاقه بواسطة الزجاج ، تم وضع مقياس بصفر في الوسط. خلف نفس الزجاج يمكن للمرء رؤية سهم أسود سميك. كل هذا كان مميزًا حتى من أحدث المكاتب.

تم توصيل خيوط الجلفانومتر بالملف باستخدام الأسلاك ، وبعد ذلك تحرك المغناطيس ببساطة لأعلى ولأسفل داخل الملف باليد. بمرور الوقت مع تحرك المغناطيس من جانب إلى آخر ، تحرك إبرة الجلفانومتر ، مما يشير إلى أن التيار يتدفق عبر الملف. صحيح ، بعد التخرج ، أخبرني صديق لمدرسة الفيزياء أنه على الجدار الخلفي لجلفانومتر كان هناك مقبض غاطس ، والذي تم استخدامه لتحريك مطلق النار يدويًا إذا فشلت التجربة.

الآن تبدو هذه التجارب بسيطة ولا تكاد تستحق الاهتمام. لكن الحث الكهرومغناطيسي يستخدم الآن في العديد من الآلات والأجهزة الكهربائية. في عام 1831 ، شارك مايكل فاراداي في دراسته.

في ذلك الوقت ، لم يكن هناك ما يكفي من الأدوات الحساسة والدقيقة ، لذلك استغرق الأمر سنوات عديدة لتخمين أن المغناطيس يجب أن يتحرك داخل الملف. تم تجربة مغناطيس من مختلف الأشكال والقوة ، كما تغيرت بيانات الملف اللولبية ، وتم تطبيق المغناطيس على الملف بطرق مختلفة ، لكن التدفق المغناطيسي المتناوب الذي تحققه حركة المغناطيس أدى فقط إلى نتائج إيجابية.

لقد أثبتت دراسات فاراداي أن القوة الدافعة الكهربائية الناشئة في دائرة مغلقة (لفائف وجلفانومتر في تجربتنا) تعتمد على معدل التغير في التدفق المغنطيسي ، والذي يحدده القطر الداخلي للملف. في هذه الحالة ، يكون غير مبال تمامًا بكيفية حدوث التغير في التدفق المغناطيسي: إما بسبب التغير في المجال المغناطيسي أو بسبب حركة الملف في مجال مغناطيسي ثابت.

الاستقراء الذاتي ، EMF الاستقراء الذاتي

الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الملف موجود في مجاله المغناطيسي الذي أنشأه التيار الذي يتدفق عبره. إذا تغير التيار في الدائرة قيد النظر (لفائف والدوائر الخارجية) لسبب ما ، فإن التدفق المغناطيسي الذي يسبب EMF سيتغير أيضًا.

يسمى هذا EMF الاستقراء الذاتي EMF. درس عالم روسي بارز E.Kh. هذه الظاهرة. لينز. في عام 1833 ، اكتشف قانون تفاعل الحقول المغناطيسية في ملف ، مما أدى إلى الاستقراء الذاتي. يُعرف هذا القانون الآن باسم قانون لينز. (يجب عدم الخلط بينه وبين قانون جول لينز)!

يقول قانون لينز إن اتجاه التيار التعريفي الناشئ في دائرة مغلقة موصلة إلى درجة أنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا يقاوم التغيير في التدفق المغناطيسي الذي تسبب في ظهور تيار التعريفي.

في هذه الحالة ، يكون الملف في تدفقه المغناطيسي ، والذي يتناسب طرديا مع القوة الحالية: Ф = L * I.

في هذه الصيغة ، يوجد معامل التناسب L ، يُسمى أيضًا معامل الحث أو الحث الذاتي للملف. في نظام SI ، تسمى وحدة الحث هنري (GN).إذا كان الملف ذو تيار مباشر يبلغ 1A ، يخلق تدفقًا مغنطيسيًا خاصًا قدره 1VB ، فإن هذا الملف يحتوي على محاثة تبلغ 1H.

مثل مكثف مشحون مزود بالطاقة الكهربائية ، فإن الملف الذي من خلاله يتدفق التيار لديه طاقة مغناطيسية. نظرًا لظاهرة الاستقراء الذاتي ، إذا كان الملف متصلاً بدائرة ذات مصدر EMF ، عند إغلاق الدائرة ، يتم ضبط التيار بتأخير.

بنفس الطريقة ، فإنه لا يتوقف على الفور عند قطع الاتصال. في هذه الحالة ، يعمل EMF الذاتي الاستقراء على أطراف الملف ، وتكون قيمته أعلى (عشرة أضعاف) بشكل كبير من EMF لمصدر الطاقة. على سبيل المثال ، يتم استخدام ظاهرة مماثلة في ملفات الإشعال للسيارات ، في عمليات المسح الأفقية للتلفزيونات ، وكذلك في المخطط القياسي لتشغيل مصابيح الفلورسنت. هذه كلها مظاهر مفيدة للتحريض الذاتي EMF.

في بعض الحالات ، يكون EMF الذاتي التعريفي ضارًا: إذا كان مفتاح الترانزستور محملاً بملف لفائف مرحل أو مغناطيس كهربائي ، يتم تثبيت الصمام الثنائي الواقي بالتوازي مع لفيفة لحماية EMF من الاستقراء الذاتي مع قطبية EMF العكسي لمصدر الطاقة. يظهر هذا التضمين في الشكل 1.

الشكل 1. حماية التبديل الترانزستور ضد الحث الذاتي EMF.

كيفية اكتشاف الحلقات المغلقة

غالبًا ما تنشأ شكوك ، ولكن هل هناك دوائر قصيرة في المحولات أو اللفات الحركية؟ لمثل هذه الفحوصات ، يتم استخدام أجهزة مختلفة ، على سبيل المثال ، RLC - الجسور أو الأجهزة المنزلية الصنع - المجسات ومع ذلك ، فمن الممكن التحقق من وجود دوائر قصيرة باستخدام مصباح نيون بسيط. يمكن أن يصلح أي مصباح - حتى من غلاية كهربائية صينية معيبة.

لإجراء القياس ، يجب توصيل مصباح بدون مقاوم محدد باللف المدروس. يجب أن يكون متعرجا أكبر الحث. إذا كان محول التيار الكهربائي ، ثم قم بتوصيل المصباح بالتيار الكهربائي المتعرج. بعد ذلك ، يجب تمرير تيار من عدة أجزاء من المللي. لهذا الغرض ، يمكنك استخدام مصدر طاقة مع المقاوم سلسلة متصلة ، كما هو مبين في الشكل 2.

يمكنك استخدام البطاريات كمصدر للطاقة. إذا كان هناك وميض لمصباح في لحظة فتح دائرة التزويد ، يكون الملف قابلاً للاستعمال ، ولا توجد دورات قصيرة الدائرة. (لجعل تسلسل العمليات أكثر وضوحًا ، يظهر المفتاح في الشكل 2).

يمكن إجراء مثل هذه القياسات باستخدام مقياس مؤشر مؤشر كبطارية ، مثل TL-4 في وضع قياس المقاومة * 1 أوم. في هذا الوضع ، يعطي الجهاز المحدد تيارًا يبلغ حوالي واحد ونصف مللي أمبير ، وهو ما يكفي تمامًا للقياسات الموضحة. رقمي متعدد لا يمكن استخدامها لهذه الأغراض - لا يكفي تيارها لإنشاء شدة المجال المغناطيسي اللازمة.

يمكن إجراء قياسات مماثلة أيضًا تمامًا ، إذا تم استبدال المصباح النيون بأصابعك: لزيادة دقة "جهاز القياس" ، يجب أن تكون أصابعك مائلة قليلاً. مع ملف العمل ، سوف تشعر بصدمة كهربائية قوية إلى حد ما ، بالطبع ليست قاتلة ، ولكن أيضًا ليست لطيفة جدًا.

الشكل 2. الكشف عن المنعطفات ذات الدائرة القصيرة باستخدام مصباح النيون.

Comments

[#1]

شكرا لك يمكن الوصول إليها ، مفهومة ، بسيطة. 5 نقاط.

[#2 ماكاروف V.V.]

يمكن فحص المنعطفات ذات الدارة القصيرة في لف الجزء الثابت للمحرك الكهربائي من أجل الحث بجهاز خاص. عادةً ما يتغير الحث في مثل هذا الملف بشكل قابل للإنخفاض نسبيًا ويمكن أن يختلف بعامل 1.5 - 2.