Umumta’lim maktabiing fizika kursida “elektiromagnit induksiya hodisasi. Elektr yurituvchi kuch. Faraday qonuni” mavzusini o’qitishda interfaol ta’lim metodlaridan foydalanish”

 Induksiya EYK ning tabiati. Endi EYK ning vujudga kelish tabiati bilan qiziqaylik. Buning uchun tajriba o’tkazamiz. Bir qismi
harakatga kelishi mumkin bo’lgan kontur magnit maydonga kiritilgan.Bir jinsli magnit maydon induksiya vektori bizdan rasm tekisligiga qarab perpendikulyar yo’nalgan bo’lsin. Harakatlanuvchi qism ichidagi elektronlarga Lorens kuchi ta’sir etadi. Harakatlanuvchi qismning o’rni 1 dan 2 ga o’zgarganda, kontur o’rab turgan magnit oqimi ham o’zgaradi. Harakatlantiruvchi qism ichidagi elektronlarga ta’sir qilgan Lorens kuchi ularni harakatga keltirib, induksiya EYK ni vujudga keltiradi.
Elektromagnit induksiya uchun Faradey qonuniga muvofiq, harakatsiz kontur o’zgaruvchan magnit maydonda turganida ham EYK induksiyalanishi mumkin. Lekin bu holda uni Lorens kuchi vujudga keltirgan deya olmaymiz.Chunki Lorens kuchi harakatsiz elektronlarga ta’sir etmaydi. Bu muammoni hal qilish uchun Maksvell magnit maydonning har qanday o’zgarishi atrofda elektr maydonni va bu elektr maydon esa induksiya elektr yurituvchi kuchini vujudga keltiradi deb tushintirdi. Chunki elektr maydon harakatsiz elektronlarga ham ta’sir qiladi.
Elektromagnit induksiya EYK voltlarda ifodalanadi.
Elektromagnit yoki magnit induksiya ishlab chiqarishdir elektromotor kuch bo'ylab elektr o'tkazgich o'zgaruvchanlikda magnit maydon.Maykl Faradey odatda 1831 yilda induktsiya kashf etilgan deb hisoblangan va Jeyms Klerk Maksvell sifatida matematik tarzda tasvirlangan Faradey induksiya qonuni. Lenz qonuni induktsiya qilingan maydon yo'nalishini tavsiflaydi. Keyinchalik Faradey qonuni umumlashtirilib, to'rttadan biri bo'lgan Maksvell-Faradey tenglamasiga aylandi Maksvell tenglamalari uning nazariyasida elektromagnetizm.
Elektromagnit induksiya ko'plab dasturlarni, shu jumladan elektr komponentlarini topdi induktorlar va transformatorlar va shunga o'xshash qurilmalar elektr motorlar va generatorlar.
Faradeyning simlar orasidagi induksiyani ko'rsatadigan tajribasi: Suyuq akkumulyator (o'ngda) kichik lasan orqali oqadigan oqimni ta'minlaydi (A), magnit maydon hosil qilish. Bobinlar harakatsiz bo'lganda, oqim paydo bo'lmaydi. Ammo kichik lasan katta lasan ichiga yoki ichkarisiga ko'chirilganda (B), katta spiral orqali magnit oqimi o'zgarib, galvanometr tomonidan aniqlanadigan oqimni keltirib chiqaradi (G).

2.1.1.-rasm. Faradeyning temir uzuk apparati diagrammasi

Faradeyning temir uzuk apparati diagrammasi. Chap spiralning magnit oqimining o'zgarishi o'ng sariqdagi oqimni keltirib chiqaradi.
Elektromagnit induktsiya tomonidan kashf etilgan Maykl Faradey, 1831 yilda nashr etilgan. Bu tomonidan mustaqil ravishda kashf etilgan Jozef Genri 1832 yilda.
Faradayning birinchi eksperimental namoyishida (1831 yil 29-avgust), u temir halqaning qarama-qarshi tomonlariga ikkita simni o'ralgan yoki "torus "(zamonaviyga o'xshash tartib toroidal transformator ). Elektromagnitlar haqidagi tushunchasiga asoslanib, u bitta simda oqim oqa boshlaganda, bir xil to'lqin halqa bo'ylab o'tib, qarama-qarshi tomonga elektr ta'sirini keltirib chiqaradi deb kutgan. U bitta simni a ga ulab qo'ydi galvanometr va boshqa simni batareyaga ulab qo'yganida uni tomosha qildi. U simni akkumulyatorga ulaganda, ikkinchisi esa uni uzganda "elektr toki to'lqini" deb nomlagan vaqtinchalik tokni ko'rdi. Ushbu induksiya o'zgarishga bog'liq edi magnit oqimi Batareya ulanganda va uzilganda sodir bo'lgan. Ikki oy ichida Faraday elektromagnit induksiyaning yana bir nechta ko'rinishini topdi. Masalan, u magistral magnitni simlar spiralidan ichkariga va ichkariga tezlik bilan siljitganda vaqtinchalik oqimlarni ko'rdi va u barqaror magnitning yonidagi mis diskni toymasin elektr qo'rg'oshin bilan aylantirish orqali oqim ("Faradey disk "). Faraday elektromagnit induktsiyani o'zi chaqirgan kontseptsiya yordamida tushuntirdi kuch chiziqlari. Biroq, o'sha paytda olimlar uning nazariy g'oyalarini, asosan, matematik shakllanmaganligi sababli rad etishgan. Istisno bo'ldi Jeyms Klerk Maksvell, Faradey g'oyalarini uning miqdoriy elektromagnit nazariyasining asosi sifatida ishlatgan. Maksvell modelida elektromagnit induktsiya vaqtining o'zgaruvchan tomoni differentsial tenglama sifatida ifodalangan Oliver Heaviside Faraday qonuni deb ataladi, garchi u Faradeyning dastlabki formulasidan bir oz farq qilsa va harakatlanuvchi EMFni ta'riflamasa ham. Heaviside versiyasi (qarang Maksvell - Faradey tenglamasi quyida ) deb tanilgan tenglamalar guruhida bugungi kunda tan olingan shakl Maksvell tenglamalari. 1834 yilda Geynrix Lenz "zanjir orqali oqim" ni tavsiflash uchun uning nomidagi qonunni ishlab chiqdi. Lenz qonuni elektromagnit induktsiya natijasida hosil bo'lgan EMF va oqim yo'nalishini beradi.
Faradey induksiya qonuni va Lenz qonuni
Asosiy maqola: Faradey induksiya qonuni.



2.1.2-rasm
Elektromagnit

2.1.3-rasm. Elektromagnitning uzluksizligi.
Elektromagnitning uzluksiz elektr toki bilan o'tadigan uzunlamasına kesmasi. Magnit maydon chiziqlari ko'rsatiladi, ularning yo'nalishi o'qlar bilan ko'rsatilgan. Magnit oqim "maydon chiziqlarining zichligi" ga to'g'ri keladi. Magnit oqimi shunday qilib elektromagnitning o'rtasida eng zich va uning tashqarisida eng zaif bo'ladi.
Faradey induksiya qonuni magnit oqimi Φ_B simli ilmoq bilan o'ralgan kosmik mintaqa orqali. Magnit oqimi a bilan belgilanadi sirt integral:^]qayerda dA - bu simli tsikl bilan o'ralgan sirtning elementi, B magnit maydon. The nuqta mahsuloti B·dA magnit oqimning cheksiz miqdoriga to'g'ri keladi. Vizual nuqtai nazardan, simli tsikl orqali magnit oqimi soni bilan mutanosibdir magnit oqim chiziqlari pastadir orqali o'tadigan.
Sirt orqali oqim o'zgarganda, Faradey induksiya qonuni simli tsikl an sotib oladi elektromotor kuch (EMF). Ushbu qonunning eng keng tarqalgan versiyasida har qanday yopiq zanjirda induktsiya qilingan elektromotor kuch tenglamaga teng ekanligi aytilgan o'zgarish darajasi ning magnit oqimi o'chirib qo'yilgan: qayerda bu EMF va Φ_B bo'ladi magnit oqimi. Elektromotor kuchining yo'nalishi quyidagicha berilgan Lenz qonuni bu induktsiya qilingan oqim uni keltirib chiqaradigan o'zgarishga qarshi bo'lgan yo'nalishda oqishini bildiradi. Bu avvalgi tenglamadagi manfiy belgidan kelib chiqadi. Yaratilgan EMFni oshirish uchun odatiy yondashuv foydalanishdir oqim aloqasi mahkam yara yaratish orqali simli lasan, tarkib topgan N bir xil burilishlar, ularning har biri bir xil magnit oqimi orqali o'tadi. Natijada paydo bo'lgan EMF N bitta simga nisbatan marta.
Umuman olganda, EMF o'rtasidagi munosabatlar sirtini ling va elektr maydonini o'rab turgan simli halqada E telda berilgan qayerda dℓ $ f $ sirt konturining elementi bo'lib, uni oqim ta'rifi bilan birlashtiradi. Maksvell - Faradey tenglamasining integral shaklini yozishimiz mumkin.
Bu to'rttadan biri Maksvell tenglamalari va shuning uchun nazariyasida asosiy rol o'ynaydi klassik elektromagnetizm.