Elektromaqnit induksiyası fenomeni daim dəyişən maqnit sahəsində yerləşən cisimdə elektromotor qüvvənin və ya gərginliyin baş verməsindən ibarət olan hadisədir. Elektromaqnit induksiyası nəticəsində elektromotor qüvvə də cisim statik və qeyri-bərabər maqnit sahəsində hərəkət edərsə və ya maqnit sahəsində fırlanırsa, onun xətləri qapalı dövrə ilə kəsişirsə yaranır.
İnduksiya edilmiş elektrik cərəyanı
"İnduksiya" anlayışı altında başqa bir prosesin təsiri nəticəsində prosesin meydana gəlməsi nəzərdə tutulur. Məsələn, elektrik cərəyanı induksiya edilə bilər, yəni bir keçiricinin maqnit sahəsinə xüsusi bir şəkildə məruz qalması nəticəsində meydana çıxa bilər. Belə bir elektrik cərəyanına induksiya deyilir. Elektromaqnit induksiyası hadisəsi nəticəsində elektrik cərəyanının əmələ gəlməsi şərtləri məqalədə daha sonra müzakirə edilir.
Maqnit sahəsi anlayışı
ƏvvəlElektromaqnit induksiyası fenomenini öyrənməyə başlamaq üçün maqnit sahəsinin nə olduğunu başa düşmək lazımdır. Sadə dillə desək, maqnit sahəsi maqnit materialının öz maqnit effektlərini və xassələrini nümayiş etdirdiyi fəza bölgəsidir. Kosmosun bu bölgəsi maqnit sahəsi xətləri adlanan xətlərdən istifadə etməklə təsvir edilə bilər. Bu xətlərin sayı maqnit axını adlanan fiziki kəmiyyəti təmsil edir. Maqnit sahə xətləri bağlıdır, onlar maqnitin şimal qütbündən başlayır və cənubda bitir.
Maqnit sahəsi maqnit xassələri olan istənilən materiala, məsələn, elektrik cərəyanının dəmir keçiricilərinə təsir etmək qabiliyyətinə malikdir. Bu sahə B ilə işarələnən və tesla (T) ilə ölçülən maqnit induksiyası ilə xarakterizə olunur. 1 T maqnit induksiyası 1 m/s sürətlə maqnit sahəsi xətlərinə perpendikulyar uçan, 1 kulonluq nöqtə yükü üzərində 1 nyuton qüvvəsi ilə hərəkət edən çox güclü maqnit sahəsidir, yəni 1 T.=1 Ns / (mCl).
Elektromaqnit induksiya hadisəsini kim kəşf edib?
Prinsipində bir çox müasir cihazların əsaslandığı elektromaqnit induksiya XIX əsrin 30-cu illərinin əvvəllərində kəşf edilmişdir. Elektromaqnit induksiya fenomeninin kəşfi adətən Maykl Faradeyə aid edilir (kəşf tarixi - 29 avqust 1831-ci il). Alim, elektrik cərəyanının keçdiyi keçiricinin elektrik cərəyanı yaratdığını kəşf edən danimarkalı fizik və kimyaçı Hans Oerstedin təcrübələrinin nəticələrinə əsaslanırdı.ətrafında bir maqnit sahəsi, yəni maqnit xüsusiyyətlərini göstərməyə başlayır.
Faraday da öz növbəsində Oerstedin kəşf etdiyi fenomenin əksini kəşf etdi. O, qeyd etdi ki, keçiricidəki elektrik cərəyanının parametrlərinin dəyişdirilməsi ilə yaradıla bilən dəyişən maqnit sahəsi istənilən cərəyan keçiricisinin uclarında potensial fərqin yaranmasına gətirib çıxarır. Bu uçlar, məsələn, elektrik lampası vasitəsilə birləşdirilərsə, belə bir dövrədən elektrik cərəyanı axacaq.
Nəticədə Faraday fiziki prosesi kəşf etdi ki, bunun nəticəsində elektromaqnit induksiya hadisəsi olan maqnit sahəsinin dəyişməsi nəticəsində keçiricidə elektrik cərəyanı yaranır. Eyni zamanda, bir induksiya cərəyanının meydana gəlməsi üçün nəyin hərəkət etdiyinin əhəmiyyəti yoxdur: maqnit sahəsi və ya keçiricinin özü. Bunu elektromaqnit induksiya hadisəsi üzərində müvafiq təcrübə aparmaqla asanlıqla göstərmək olar. Beləliklə, maqniti metal spiralın içərisinə yerləşdirərək onu hərəkət etdirməyə başlayırıq. Spiralın uclarını elektrik cərəyanının bəzi göstəriciləri vasitəsilə dövrəyə birləşdirsəniz, cərəyanın görünüşünü görə bilərsiniz. İndi maqniti tək qoymalı və spiralı maqnitə nisbətən yuxarı və aşağı hərəkət etdirməlisiniz. Göstərici həmçinin dövrədə cərəyanın mövcudluğunu göstərəcək.
Faraday təcrübəsi
Faradeyin təcrübələri keçirici və daimi maqnitlə işləməkdən ibarət idi. Maykl Faraday ilk dəfə kəşf etdi ki, bir dirijor maqnit sahəsi daxilində hərəkət etdikdə onun uclarında potensial fərq yaranır. Hərəkət edən dirijor simulyasiya edən maqnit sahəsi xətlərini keçməyə başlayırbu sahənin dəyişdirilməsinin təsiri.
Alim aşkar etdi ki, yaranan potensial fərqin müsbət və mənfi əlamətləri keçiricinin hərəkət etdiyi istiqamətdən asılıdır. Məsələn, dirijor bir maqnit sahəsində qaldırılsa, nəticədə yaranan potensial fərq +- polariteye sahib olacaq, lakin bu keçirici aşağı salınsa, biz artıq -+ polaritesini alacağıq. Fərqi elektrohərəkətçi qüvvə (EMF) adlanan potensialların işarəsindəki bu dəyişikliklər qapalı dövrədə dəyişən cərəyanın, yəni daim öz istiqamətini əksinə dəyişən cərəyanın meydana çıxmasına səbəb olur.
Faradeyin kəşf etdiyi elektromaqnit induksiyanın xüsusiyyətləri
Elektromaqnit induksiya hadisəsini kimin kəşf etdiyini və induksiya cərəyanının nə üçün olduğunu bilməklə, biz bu hadisənin bəzi xüsusiyyətlərini izah edəcəyik. Beləliklə, dirijoru maqnit sahəsində nə qədər sürətli hərəkət etdirsəniz, dövrədə induksiya cərəyanının dəyəri bir o qədər çox olacaqdır. Bu fenomenin başqa bir xüsusiyyəti belədir: sahənin maqnit induksiyası nə qədər çox olarsa, yəni bu sahə nə qədər güclü olarsa, dirijoru sahədə hərəkət etdirərkən onun yarada biləcəyi potensial fərq bir o qədər çox olar. Əgər dirijor maqnit sahəsində hərəkətsizdirsə, onda EMF yaranmır, çünki dirijordan keçən maqnit induksiyası xətlərində heç bir dəyişiklik yoxdur.
Elektrik cərəyanının istiqaməti və sol əl qaydası
Elektromaqnit induksiya hadisəsi nəticəsində yaranan elektrik cərəyanının keçiricisindəki istiqaməti müəyyən etmək üçünsol əl qaydası adlanan qaydadan istifadə edin. Bunu aşağıdakı kimi tərtib etmək olar: əgər sol əl elə yerləşdirilirsə ki, maqnitin şimal qütbündən başlayan maqnit induksiyası xətləri ovuc içinə girsin və çıxan baş barmaq dirijorun hərəkət istiqamətinə yönəlsin. maqnit sahəsi, sonra sol əlin qalan dörd barmağı keçiricidə induksiya cərəyanının hərəkət istiqamətini göstərəcək.
Bu qaydanın başqa bir versiyası da var, o, belədir: əgər sol əlin şəhadət barmağı maqnit induksiyası xətləri boyunca, çıxan baş barmaq isə keçirici istiqamətə yönəldilmişdirsə, onda orta barmaq ovuc üçün 90 dərəcə çevrilmiş keçiricidə görünən cərəyanın istiqamətini göstərəcək.
Özünü induksiya fenomeni
Hans Kristian Oersted cərəyanı olan keçirici və ya bobin ətrafında maqnit sahəsinin mövcudluğunu kəşf etdi. Alim onu da müəyyən edib ki, bu sahənin xüsusiyyətləri birbaşa cərəyanın gücü və onun istiqaməti ilə bağlıdır. Bobin və ya keçiricidəki cərəyan dəyişkəndirsə, o zaman sabit olmayacaq bir maqnit sahəsi yaradacaq, yəni dəyişəcəkdir. Öz növbəsində, bu alternativ sahə induksiya edilmiş bir cərəyanın (elektromaqnit induksiya fenomeni) görünüşünə səbəb olacaqdır. İnduksiya cərəyanının hərəkəti həmişə dirijordan keçən alternativ cərəyanın əksinə olacaq, yəni keçirici və ya bobindəki cərəyan istiqamətində hər dəyişikliyə müqavimət göstərəcəkdir. Bu proses özünü induksiya adlanır. Nəticədə elektrik fərqipotensiallar özünüinduksiyanın EMF adlanır.
Qeyd edək ki, özünüinduksiya fenomeni təkcə cərəyanın istiqaməti dəyişdikdə deyil, həm də dəyişdikdə, məsələn, dövrədə müqavimətin azalması səbəbindən artan zaman baş verir.
Dövrədə cərəyanın öz-induksiyaya görə hər hansı dəyişikliyinin göstərdiyi müqavimətin fiziki təsviri üçün henrilərlə ölçülən endüktans anlayışı təqdim edilmişdir (Amerika fiziki Cozef Henrinin şərəfinə). Bir henry elə bir endüktansdır ki, onun üçün cərəyan 1 saniyədə 1 amper dəyişdikdə, öz-özünə induksiya prosesində 1 volta bərabər EMF yaranır.
Alternativ cərəyan
İnduktor maqnit sahəsində fırlanmağa başlayanda elektromaqnit induksiya hadisəsi nəticəsində induksiya cərəyanı yaradır. Bu elektrik cərəyanı dəyişkəndir, yəni istiqaməti sistematik olaraq dəyişir.
Alternativ cərəyan birbaşa cərəyandan daha çox yayılmışdır. Belə ki, mərkəzi elektrik şəbəkəsindən işləyən bir çox qurğu bu tip cərəyandan istifadə edir. Alternativ cərəyanı induksiya etmək və nəql etmək birbaşa cərəyandan daha asandır. Bir qayda olaraq, məişət dəyişən cərəyanın tezliyi 50-60 Hz-dir, yəni 1 saniyədə onun istiqaməti 50-60 dəfə dəyişir.
Dəyişən cərəyanın həndəsi təsviri gərginliyin zamandan asılılığını təsvir edən sinusoidal əyridir. Ev cərəyanı üçün sinusoidal əyrinin tam dövrü təxminən 20 millisaniyədir. Termal effektə görə, alternativ cərəyan cərəyana bənzəyirDC, gərginliyi Umax/√2, burada Umax AC sinusoidal əyridə maksimum gərginlikdir.
Texnologiyada elektromaqnit induksiyanın istifadəsi
Elektromaqnit induksiya fenomeninin kəşfi texnologiyanın inkişafında əsl bum yaratdı. Bu kəşfdən əvvəl insanlar yalnız elektrik batareyalarından istifadə edərək məhdud miqdarda elektrik istehsal edə bilirdilər.
Hazırda bu fiziki hadisə elektrik transformatorlarında, induksiya cərəyanını istiliyə çevirən qızdırıcılarda, elektrik mühərriklərində və avtomobil generatorlarında istifadə olunur.
