Aptallar için manyetizma: temel formüller, tanım, örnekler. Elektrik

Oturum yaklaşıyor ve teoriden pratiğe geçmemizin zamanı geldi. Hafta sonu oturduk ve birçok öğrencinin temel fizik formüllerinden oluşan bir koleksiyonu el altında bulundurmasının iyi olacağını düşündük. Açıklamalı kuru formüller: kısa, öz, başka bir şey değil. Sorunları çözerken çok faydalı bir şey, biliyorsun. Evet ve sınavda, önceki gün acımasızca ezberlenen şey kafamdan "dışarı fırlayabildiğinde", böyle bir seçim işinize yarayacaktır.

Görevlerin çoğu genellikle fiziğin en popüler üç bölümünde verilmektedir. Bu Mekanik, termodinamik Ve Moleküler fizik, elektrik. Hadi onları alalım!

Fizik dinamiğinde, kinematikte, statikte temel formüller

En basitinden başlayalım. Eski güzel favori doğrusal ve düzgün hareket.

Kinematik formüller:

Elbette daire içindeki hareketi de unutmayalım, ardından dinamiğe ve Newton yasalarına geçelim.

Dinamiklerden sonra, cisimlerin ve sıvıların dengesine ilişkin koşulları dikkate almanın zamanı geldi; statik ve hidrostatik

Şimdi "İş ve enerji" konusundaki temel formülleri veriyoruz. Onlar olmasa nerede olurduk!

Moleküler fizik ve termodinamiğin temel formülleri

Mekanik bölümünü titreşim ve dalga formülleriyle bitirelim ve moleküler fizik ve termodinamiğe geçelim.

Verimlilik, Gay-Lussac yasası, Clapeyron-Mendeleev denklemi - tüm bu tatlı formüller aşağıda toplanmıştır.

Bu arada! Tüm okuyucularımıza indirim var 10% Açık .

Fizikteki temel formüller: elektrik

Termodinamik onu daha az sevse de artık elektriğe geçme zamanı geldi. Elektrostatikle başlayalım.

Ve davul sesine gelince, Ohm kanunu, elektromanyetik indüksiyon ve elektromanyetik salınım formülleriyle bitiriyoruz.

Bu kadar. Elbette dağlar kadar formül verilebilir ama bunların hiçbir faydası yoktur. Çok fazla formül olduğunda kafanız kolayca karışabilir ve ardından beyni tamamen eritebilirsiniz. Temel fizik formüllerinden oluşan kısa notlarımızın favori problemlerinizi daha hızlı ve daha verimli bir şekilde çözmenize yardımcı olacağını umuyoruz. Bir şeyi açıklığa kavuşturmak istiyorsanız veya ihtiyacınız olan formülü bulamadıysanız: uzmanlara sorun öğrenci servisi. Yazarlarımız yüzlerce formülü akıllarında tutuyor ve fındık gibi görevleri tıklatıyorlar. Bizimle iletişime geçtiğinizde, yakında herhangi bir görev sizin için "çok zor" hale gelecektir.

Yüklü cisimler, elektriğin yanı sıra başka türde bir alan yaratma yeteneğine sahiptir. Yükler hareket ederse, etraflarındaki boşlukta özel bir tür madde oluşur. manyetik alan. Dolayısıyla yüklerin düzenli bir hareketi olan elektrik akımı da bir manyetik alan yaratır. Elektrik alanı gibi, manyetik alan da uzayda sınırlı değildir, çok hızlı yayılır ama yine de sınırlı bir hızla yayılır. Yalnızca hareketli yüklü cisimler (ve bunun sonucunda akımlar) üzerindeki etkisiyle tespit edilebilir.

Manyetik alanı tanımlamak için, yoğunluk vektörüne benzer şekilde alanın kuvvet karakteristiğini tanıtmak gerekir. e Elektrik alanı. Böyle bir özellik vektördür B manyetik indüksiyon. SI birim sisteminde manyetik indüksiyon birimi olarak 1 Tesla (T) alınır. İndüksiyonlu bir manyetik alanda ise B iletken uzunluğunu yerleştirin ben akım ile BEN, sonra bir kuvvet çağrıldı Ampere'nin gücüyle aşağıdaki formülle hesaplanır:

Nerede: İÇİNDE– manyetik alan indüksiyonu, BEN iletkendeki akımdır, ben- uzunluğu. Amper kuvveti, manyetik indüksiyon vektörüne ve iletken boyunca akan akımın yönüne dik olarak yönlendirilir.

Amper kuvvetinin yönünü belirlemek için genellikle kullanılır. sol el kuralı: Sol elinizi, indüksiyon çizgileri avuç içine girecek ve uzatılmış parmaklar akım boyunca yönlendirilecek şekilde konumlandırırsanız, geri çekilen başparmak, iletkene etki eden Amper kuvvetinin yönünü gösterecektir (şekle bakın).

Eğer açı α Manyetik indüksiyon vektörünün yönleri ile iletkendeki akım arasında 90 ° 'den farklıysa, Amper kuvvetinin yönünü belirlemek için manyetik alanın yönüne dik olan bileşenini almak gerekir. mevcut. Bu konunun problemlerini dinamik veya statikte olduğu gibi çözmek gerekir. kuvvetleri koordinat eksenleri boyunca yazarak veya kuvvetleri vektör toplama kurallarına göre toplayarak.

Akımla döngüye etki eden kuvvetlerin momenti

Akımın olduğu döngünün manyetik bir alanda olmasına ve döngünün düzleminin alana dik olmasına izin verin. Amper kuvvetleri çerçeveyi sıkıştıracak ve sonuçları sıfıra eşit olacaktır. Akımın yönünü değiştirirseniz, Amper kuvvetleri yönlerini değiştirecek ve çerçeve küçülmeyecek, gerilecektir. Manyetik indüksiyon çizgileri çerçevenin düzleminde yer alırsa, o zaman Amper kuvvetlerinin bir torku ortaya çıkar. Amper kuvvetlerinin dönme momenti eşittir:

Nerede: S- çerçeve alanı, α - çerçevenin normali ile manyetik indüksiyon vektörü arasındaki açı (normal, çerçevenin düzlemine dik bir vektördür), N- dönüş sayısı, B– manyetik alan indüksiyonu, BEN- çerçevedeki mevcut güç.

Lorentz kuvveti

Δ uzunluğundaki bir iletken parçasına etki eden amper kuvveti ben akım ile BEN manyetik bir alanda bulunan B Bireysel yük taşıyıcılarına etki eden kuvvetler cinsinden ifade edilebilir. Bu kuvvetlere denir Lorentz kuvvetleri. Yüklü bir parçacığa etki eden Lorentz kuvveti Q manyetik bir alanda B hızla hareket ediyor v, aşağıdaki formülle hesaplanır:

Köşe α bu ifadede hız ile manyetik indüksiyon vektörü arasındaki açıya eşittir. Lorentz kuvvetinin yönü olumlu Yüklü bir parçacık ve Amper kuvvetinin yönü, sol el kuralıyla veya gimlet kuralıyla (Amper kuvvetinin yanı sıra) bulunabilir. Manyetik indüksiyon vektörü zihinsel olarak sol elin avuç içine sıkıştırılmalı, dört kapalı parmak yüklü parçacığın hızı boyunca yönlendirilmeli ve bükülmüş başparmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterecektir. Parçacık varsa olumsuz yükse, o zaman sol el kuralına göre bulunan Lorentz kuvvetinin yönünün tersiyle değiştirilmesi gerekecektir.

Lorentz kuvveti hıza ve manyetik alan indüksiyon vektörlerine dik olarak yönlendirilir. Yüklü bir parçacık manyetik alanda hareket ettiğinde Lorentz kuvveti işe yaramaz. Bu nedenle hız vektörünün modülü parçacık hareket ettiğinde değişmez. Yüklü bir parçacık, Lorentz kuvvetinin etkisi altında düzgün bir manyetik alanda hareket ediyorsa ve hızı, manyetik alan indüksiyon vektörüne dik bir düzlemde yer alıyorsa, o zaman parçacık, yarıçapı şu şekilde hesaplanabilen bir daire içinde hareket edecektir: aşağıdaki formül:

Bu durumda Lorentz kuvveti merkezcil kuvvet rolünü oynar. Düzgün bir manyetik alanda bir parçacığın dönme periyodu:

Son ifade, belirli bir kütledeki yüklü parçacıklar için şunu gösterir: M dönüş periyodu (ve dolayısıyla frekans ve açısal hız) hıza (ve dolayısıyla kinetik enerjiye) ve yörüngenin yarıçapına bağlı değildir R.

Manyetik alan teorisi

İki paralel tel aynı yönde akım taşıyorsa çekerler; zıt yönlerde ise birbirlerini iterler. Bu olgunun kalıpları Ampère tarafından deneysel olarak belirlendi. Akımların etkileşimi manyetik alanlarından kaynaklanır: Bir akımın manyetik alanı Amper kuvveti tarafından başka bir akıma etki eder ve bunun tersi de geçerlidir. Deneyler, Δ uzunluğundaki bir parçaya etki eden kuvvet modülünün, ben iletkenlerin her biri akımın gücüyle doğru orantılıdır BEN 1 ve BENİletkenlerde 2, segment uzunluğu Δ ben ve mesafeyle ters orantılı R onların arasında:

Nerede: μ 0 sabit bir değerdir ve buna denir manyetik sabit. Manyetik sabitin SI'ya dahil edilmesi, bir dizi formülün yazılmasını basitleştirir. Sayısal değeri:

μ 0 = 4π 10 -7 H / A 2 ≈ 1,26 10 -6 H / A 2.

İki iletkenin akımla etkileşme kuvveti için verilen ifade ile Amper kuvveti ifadesini karşılaştırarak, aşağıdaki ifadeyi elde etmek kolaydır: Doğrusal iletkenlerin her biri tarafından oluşturulan manyetik alanın akımla indüksiyonu mesafeli R Ondan:

Nerede: μ - maddenin manyetik geçirgenliği (bununla ilgili daha fazla bilgi aşağıdadır). Akım dairesel bir döngüde akıyorsa, o zaman bobin manyetik alan indüksiyonunun merkezi aşağıdaki formülle belirlenir:

kuvvet çizgileri Manyetik alan, manyetik okların bulunduğu teğetler boyunca uzanan çizgiler olarak adlandırılır. manyetik iğne uzun ve ince mıknatıs denir, kutupları sivridir. Bir ipliğe asılan manyetik iğne her zaman bir yönde döner. Aynı zamanda bir ucu kuzeye, diğer ucu güneye doğru yönlendirilir. Dolayısıyla kutupların adı: kuzey ( N) ve güney ( S). Mıknatısların her zaman iki kutbu vardır: kuzey (maviyle veya harfle gösterilir) N) ve güney (kırmızı veya harfle) S). Mıknatıslar yüklerle aynı şekilde etkileşime girer: benzer kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar ise çeker. Tek kutuplu mıknatıs elde etmek imkansızdır. Mıknatıs kırılsa bile her parçanın iki farklı kutbu olacaktır.

Manyetik indüksiyon vektörü

Manyetik indüksiyon vektörü- manyetik alanın bir özelliği olan, alan çizgisinin yönü iletkene dik ise, 1 A akım elemanına etki eden kuvvete sayısal olarak eşit ve 1 m uzunluğunda bir vektör fiziksel niceliği. belirtilen İÇİNDE, ölçü birimi - 1 Tesla. 1 T çok büyük bir değerdir, bu nedenle gerçek manyetik alanlarda manyetik indüksiyon mT cinsinden ölçülür.

Manyetik indüksiyon vektörü kuvvet çizgilerine teğet olarak yönlendirilir; Belirli bir manyetik alana yerleştirilen manyetik iğnenin kuzey kutbunun yönü ile çakışır. Manyetik indüksiyon vektörünün yönü, iletkene etki eden kuvvetin yönüyle örtüşmez, bu nedenle, manyetik alan çizgileri, kesin olarak konuşursak, kuvvet çizgileri değildir.

Kalıcı mıknatısların manyetik alan çizgisişekilde gösterildiği gibi mıknatıslara göre yönlendirilmiştir:

Ne zaman elektrik akımının manyetik alanı alan çizgilerinin yönünü belirlemek için kuralı kullanın "Sağ el": İletkeni başparmağınız akıma doğru yönlendirilecek şekilde sağ elinize alırsanız, iletkeni tutan dört parmak iletkenin etrafındaki kuvvet çizgilerinin yönünü gösterir:

Doğru akım durumunda, manyetik indüksiyon çizgileri, düzlemleri akıma dik olan dairelerdir. Manyetik indüksiyon vektörleri daireye teğet olarak yönlendirilir.

Solenoid- içinden elektrik akımının aktığı silindirik bir yüzeye sarılmış bir iletken BEN doğrudan kalıcı mıknatısın alanına benzer. iç solenoid uzunluğu ben ve dönüş sayısı N indüksiyonla düzgün bir manyetik alan yaratılır (bunun yönü de sağ el kuralıyla belirlenir):

Manyetik alan çizgileri kapalı çizgilere benziyor tüm manyetik çizgilerin ortak özelliğidir. Böyle bir alana girdap alanı denir. Kalıcı mıknatıslarda çizgiler yüzeyde bitmez, mıknatısın içine nüfuz eder ve içeriye doğru kapanır. Elektrik ve manyetik alanlar arasındaki bu fark, elektrikten farklı olarak manyetik yüklerin mevcut olmamasıyla açıklanmaktadır.

Maddenin manyetik özellikleri

Tüm maddelerin manyetik özellikleri vardır. Bir maddenin manyetik özellikleri karakterize edilir bağıl manyetik geçirgenlik μ , bunun için aşağıdakiler doğrudur:

Bu formül, alanın manyetik indüksiyon vektörünün boşlukta ve belirli bir ortamda yazışmasını ifade eder. Elektriksel etkileşimin aksine, ortamdaki manyetik etkileşim sırasında, manyetik geçirgenliğin olduğu vakumla karşılaştırıldığında etkileşimin hem güçlenmesi hem de zayıflaması gözlemlenebilir. μ = 1. diamıknatıslar manyetik geçirgenlik μ birlikten biraz daha az. Örnekler: su, nitrojen, gümüş, bakır, altın. Bu maddeler manyetik alanı bir miktar zayıflatır. Paramıknatıslar- oksijen, platin, magnezyum - alanı bir miktar geliştirir, μ birden biraz fazla. Şu tarihte: ferromıknatıslar- demir, nikel, kobalt - μ >> 1. Örneğin demir için μ ≈ 25000.

manyetik akı. Elektromanyetik indüksiyon

fenomen elektromanyetik indüksiyon 1831'de seçkin İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından keşfedildi. Devreye giren manyetik akının zamanında değişmesiyle kapalı bir iletken devrede bir elektrik akımının ortaya çıkmasından oluşur. manyetik akı Φ Meydanın karşısında S kontura değer denir:

Nerede: B manyetik indüksiyon vektörünün modülüdür, α manyetik indüksiyon vektörü arasındaki açıdır B ve kontur düzlemine normal (dik), S- kontur alanı, N- devredeki dönüş sayısı. SI sistemindeki manyetik akı birimine Weber (Wb) adı verilir.

Faraday deneysel olarak iletken bir devrede manyetik akı değiştiğinde, EMF indüksiyonu ε ind, eksi işaretiyle alınan, konturla sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir:

Kapalı bir devreye giren manyetik akıdaki değişiklik iki olası nedenden dolayı meydana gelebilir.

1. Manyetik akı, devrenin veya parçalarının zamanla sabit bir manyetik alan içindeki hareketine bağlı olarak değişir. Bu, iletkenlerin ve onlarla birlikte serbest yük taşıyıcılarının manyetik bir alanda hareket ettiği durumdur. İndüksiyon EMF'sinin oluşumu, Lorentz kuvvetinin hareketli iletkenlerdeki serbest yükler üzerindeki etkisi ile açıklanmaktadır. Lorentz kuvveti bu durumda dış kuvvet rolünü oynar.
2. Devreye giren manyetik akıdaki değişikliğin ikinci nedeni, devre sabitken manyetik alanın zamanındaki değişikliktir.

Sorunları çözerken manyetik akının nasıl değiştiğini hemen belirlemek önemlidir. Üç seçenek mümkündür:

1. Manyetik alan değişir.
2. Konturun alanı değişir.
3. Çerçevenin alana göre yönü değişir.

Bu durumda, sorunları çözerken EMF genellikle modülo olarak kabul edilir. Elektromanyetik indüksiyon olgusunun meydana geldiği özel bir duruma da dikkat edelim. Yani, aşağıdakilerden oluşan bir devredeki indüksiyon emf'sinin maksimum değeri N dönüşler, alan S, açısal hızla dönen ω indüksiyonlu bir manyetik alanda İÇİNDE:

Bir iletkenin manyetik alanda hareketi

İletken uzunluğunu hareket ettirirken ben manyetik bir alanda B hızlı v Lorentz kuvvetinin iletkendeki serbest elektronlar üzerindeki etkisinden kaynaklanan uçlarında potansiyel bir fark ortaya çıkar. Bu potansiyel fark (kesin olarak konuşursak, EMF) aşağıdaki formülle bulunur:

Nerede: α - hızın yönü ile manyetik indüksiyon vektörü arasında ölçülen açı. Devrenin sabit kısımlarında EMF oluşmaz.

Çubuk uzunsa L manyetik bir alanda döner İÇİNDE uçlarından birinin etrafında açısal hızla ω , o zaman uçlarında aşağıdaki formülle hesaplanabilen bir potansiyel fark (EMF) olacaktır:

İndüktans. Kendi kendine indüksiyon. Manyetik alan enerjisi

öz indüksiyon devrenin kendisindeki bir akım tarafından bir indüksiyon EMF'sine neden olan değişen bir manyetik akı yaratıldığında, elektromanyetik indüksiyonun önemli bir özel durumudur. Söz konusu devredeki akım bir nedenden dolayı değişirse, bu akımın manyetik alanı ve dolayısıyla devreye giren kendi manyetik akısı değişir. Devrede, Lenz kuralına göre devredeki akımın değişmesini önleyen bir kendi kendine indüksiyon EMF'si meydana gelir. Kendi manyetik akısı Φ Akımın devreye veya bobine nüfuz etmesi, akımın gücüyle orantılıdır. BEN:

Orantılılık faktörü L bu formülde öz-indüksiyon katsayısı denir veya indüktans bobinler. Endüktansın SI birimi Henry'dir (H).

Hatırlamak: devrenin endüktansı, manyetik akıya veya içindeki akımın gücüne bağlı değildir, yalnızca devrenin şekli ve boyutu ile ortamın özelliklerine göre belirlenir. Bu nedenle devredeki akım gücü değiştiğinde endüktans değişmeden kalır. Bir bobinin endüktansı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Nerede: N- bobinin birim uzunluğu başına dönüş konsantrasyonu:

EMF kendi kendine indüksiyon Faraday formülüne göre sabit endüktans değerine sahip bir bobinde ortaya çıkan şuna eşittir:

Dolayısıyla kendi kendine indüksiyonun EMF'si, bobinin endüktansı ve içindeki akım gücünün değişim hızıyla doğru orantılıdır.

Manyetik alanın enerjisi vardır. Yüklü bir kapasitörün elektrik enerjisi kaynağı olması gibi, bobinlerinden akım geçen bir bobinin de manyetik enerjisi vardır. Enerji K endüktanslı m manyetik alan bobini L akım tarafından oluşturulan BEN, formüllerden biriyle hesaplanabilir (formül dikkate alınarak birbirlerinden takip edilirler) Φ = LI):

Bobinin manyetik alanının enerjisi formülünü geometrik boyutlarıyla ilişkilendirerek aşağıdaki formülü elde edebiliriz: manyetik alanın hacimsel enerji yoğunluğu(veya birim hacim başına enerji):

Lenz'in kuralı

Eylemsizlik- hem mekanikte (bir arabayı hızlandırırken, hız artışını önleyerek geriye yaslanırız ve fren yaparken hızın azalmasını önleyerek öne doğru eğiliriz) hem de moleküler fizikte (bir sıvı ısıtıldığında, buharlaşma hızı artar, en hızlı moleküller sıvıyı terk eder, ısıtma hızı düşer) vb. Elektromanyetizmada atalet, devreye giren manyetik akıdaki değişime karşı kendini gösterir. Manyetik akı artarsa ​​devrede oluşan endüksiyon akımı manyetik akı artışını önleyecek şekilde yönlendirilir, manyetik akı azalırsa devrede oluşan endüksiyon akımı manyetik akını önleyecek şekilde yönlendirilir. azalan akış.

O web sitesinde. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok: her gün üç ila dört saatinizi fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmaya, teori çalışmaya ve problem çözmeye ayırmaya. Gerçek şu ki CT, sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı, aynı zamanda çeşitli konularda ve değişen karmaşıklıktaki çok sayıda problemi hızlı ve hatasız çözebilmeniz gereken bir sınavdır. İkincisi ancak binlerce problemi çözerek öğrenilebilir.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabildiğiniz maksimum düzeyde mükemmel bir sonuç göstermenize olanak sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Size göründüğü gibi eğitim materyallerinde bir hata bulduysanız, lütfen bunu posta yoluyla yazınız. Ayrıca sosyal ağdaki () hata hakkında da yazabilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, görev numarasını veya metinde (sayfa) sizce hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca iddia edilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacak.

Elektrik ve manyetizma formülleri. Elektrodinamiğin temellerinin incelenmesi geleneksel olarak boşluktaki bir elektrik alanıyla başlar. İki tam yük arasındaki etkileşim kuvvetini hesaplamak ve bir nokta yükün yarattığı elektrik alanının gücünü hesaplamak için Coulomb yasasını uygulayabilmek gerekir. Uzatılmış yüklerin (yüklü iplik, düzlem vb.) oluşturduğu alan kuvvetlerini hesaplamak için Gauss teoremi uygulanır. Bir elektrik yükleri sistemi için prensibi uygulamak gerekir.

"Doğru akım" konusunu incelerken, Ohm ve Joule-Lenz yasalarını tüm biçimleriyle dikkate almak gerekir. "Manyetizma" çalışırken, manyetik alanın hareketli yükler tarafından oluşturulduğunu ve hareketli yüklere etki ettiğini akılda tutmak gerekir. . Burada Biot-Savart-Laplace yasasına dikkat etmeliyiz. Lorentz kuvvetine özellikle dikkat edilmeli ve yüklü bir parçacığın manyetik alandaki hareketi dikkate alınmalıdır.

Elektriksel ve manyetik olaylar, maddenin varlığının özel bir biçimi olan elektromanyetik alan ile birbirine bağlanır. Elektromanyetik alan teorisinin temeli Maxwell teorisidir.

Elektrik ve manyetizma için temel formüller tablosu

İletkenlerde belirli koşullar altında serbest elektrik yük taşıyıcılarının sürekli ve düzenli hareketi meydana gelebilir. Böyle bir harekete denir Elektrik şoku. Pozitif serbest yüklerin hareket yönü, elektrik akımının yönü olarak alınır, ancak çoğu durumda elektronlar negatif yüklü parçacıklar hareket eder.

Elektrik akımının niceliksel ölçüsü akımın gücüdür BEN yük oranına eşit skaler bir fiziksel niceliktir Q bir zaman aralığı boyunca iletkenin kesiti boyunca aktarılır T, bu zaman aralığına:

Akım sabit değilse, iletkenden geçen yük miktarını bulmak için, akım gücünün zamana bağımlılığı grafiğinin altındaki şeklin alanı hesaplanır.

Akımın şiddeti ve yönü zamanla değişmiyorsa böyle bir akıma denir. kalıcı. Akımın gücü devreye seri olarak bağlanan bir ampermetre ile ölçülür. Uluslararası SI Birim Sisteminde akım amper [A] cinsinden ölçülür. 1 A = 1 C/sn.

Toplam yükün toplam süreye oranı olarak bulunur (yani ortalama hız veya fizikteki herhangi bir ortalama değerle aynı prensibe göre):

Akım zaman içinde değerden eşit şekilde değişiyorsa BEN 1 değere BENŞekil 2'de gösterildiği gibi, ortalama akımın değeri, uç değerlerin aritmetik ortalaması olarak bulunabilir:

akım yoğunluğu- iletkenin birim kesiti başına akım gücü aşağıdaki formülle hesaplanır:

Akım bir iletkenden aktığında, akım iletkenin direnciyle karşılaşır. Direncin nedeni, yüklerin iletken maddenin atomları ve birbirleriyle etkileşimidir. Direncin birimi 1 ohm'dur. İletken direnci R aşağıdaki formülle belirlenir:

Nerede: ben- iletkenin uzunluğu, S onun kesit alanıdır, ρ - iletken malzemenin direnci (ikinci değeri maddenin yoğunluğuyla karıştırmamaya dikkat edin), bu, iletken malzemenin akımın geçişine direnme yeteneğini karakterize eder. Yani bu, bir maddenin diğer pek çok özelliğiyle aynı özelliğidir: özgül ısı kapasitesi, yoğunluk, erime noktası vb. Direnç ölçüm birimi 1 Ohm m'dir. Bir maddenin özgül direnci tablo halindeki bir değerdir.

Bir iletkenin direnci aynı zamanda sıcaklığına da bağlıdır:

Nerede: R 0 – 0°С'de iletken direnci, T santigrat derece cinsinden ifade edilen sıcaklıktır, α direncin sıcaklık katsayısıdır. Sıcaklık 1°C arttığında dirençteki bağıl değişime eşittir. Metaller için her zaman sıfırdan büyüktür, elektrolitler için ise tam tersine her zaman sıfırdan küçüktür.

DC devresinde diyot

Diyot- Bu, direnci akım akış yönüne bağlı olan doğrusal olmayan bir devre elemanıdır. Diyot şu şekilde belirlenir:

Bir diyotun şematik sembolündeki ok, akımın hangi yönde geçtiğini gösterir. Bu durumda direnci sıfırdır ve diyot, sıfır dirençli bir iletkenle kolayca değiştirilebilir. Akım diyottan ters yönde akarsa, diyotun sonsuz büyük bir direnci vardır, yani hiç akım geçmez ve devrede bir kesinti olur. Daha sonra devrenin diyotlu bölümü, içinden akım geçmediği için kolayca çizilebilir.

Ohm kanunu. İletkenlerin seri ve paralel bağlanması

Alman fizikçi G. Ohm, 1826'da deneysel olarak mevcut gücün olduğunu tespit etti. BEN homojen bir metal iletkenden (yani dış kuvvetlerin etki etmediği bir iletken) dirençle akıyor R, voltajla orantılı sen iletkenin uçlarında:

değer R isminde elektrik direnci. Elektrik direncine sahip iletkene denir direnç. Bu oran ifade eder Ohm'un devrenin homojen bir bölümü için yasası: Bir iletkendeki akımın şiddeti, uygulanan gerilimle doğru orantılı, iletkenin direnciyle ise ters orantılıdır.

Ohm kanununa uyan iletkenlere denir doğrusal. Akım gücünün grafik bağımlılığı BEN voltajdan sen(bu tür grafiklere akım-gerilim özellikleri denir, VAC olarak kısaltılır) orijinden geçen düz bir çizgi ile gösterilir. Yarı iletken diyot veya gaz deşarj lambası gibi Ohm kanununa uymayan birçok malzeme ve cihazın bulunduğunu belirtmek gerekir. Yeterince yüksek akımlara sahip metal iletkenler için bile, metal iletkenlerin elektrik direnci artan sıcaklıkla arttığından Ohm'un doğrusal yasasından bir sapma gözlenir.

Elektrik devrelerindeki iletkenler iki şekilde bağlanabilir: seri ve paralel. Her yöntemin kendine has kalıpları vardır.

1. Seri bağlantı modelleri:

Seri bağlı dirençlerin toplam direnci formülü herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre seri bağlıysa N aynı direnç R o zaman toplam direnç R 0 aşağıdaki formülle bulunur:

2. Paralel bağlantı modelleri:

Paralel bağlanan dirençlerin toplam direnci formülü herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre paralel bağlanırsa N aynı direnç R o zaman toplam direnç R 0 aşağıdaki formülle bulunur:

Elektrikli ölçüm aletleri

DC elektrik devrelerindeki voltajları ve akımları ölçmek için özel cihazlar kullanılır - voltmetreler Ve ampermetreler.

Voltmetre terminallerine uygulanan potansiyel farkını ölçmek için tasarlanmıştır. Potansiyel farkın ölçüldüğü devre bölümüne paralel olarak bağlanır. Herhangi bir voltmetrenin bir miktar iç direnci vardır. R B. Voltmetrenin, ölçülen devreye bağlandığında akımların gözle görülür bir şekilde yeniden dağılımını sağlamaması için, iç direncinin, bağlı olduğu devre bölümünün direnciyle karşılaştırıldığında büyük olması gerekir.

Ampermetre Devredeki akımı ölçmek için tasarlanmıştır. Ampermetre, elektrik devresindeki kesiciye seri olarak bağlanır, böylece ölçülen akımın tamamı içinden geçer. Ampermetrenin ayrıca bir miktar iç direnci vardır. R A. Bir voltmetreden farklı olarak ampermetrenin iç direnci, tüm devrenin toplam direnciyle karşılaştırıldığında yeterince küçük olmalıdır.

EMF. Tam bir devre için Ohm kanunu

Doğru akımın varlığı için, elektriksel kapalı devrede, elektrostatik olmayan kuvvetlerin çalışması nedeniyle devrenin bölümlerinde potansiyel farklılıklar yaratabilen ve koruyabilen bir cihaza sahip olmak gerekir. Bu tür cihazlara denir doğru akım kaynakları. Akım kaynaklarından serbest yük taşıyıcılarına etki eden, elektrostatik kökenli olmayan kuvvetlere denir. dış güçler.

Dış güçlerin doğası farklı olabilir. Galvanik hücrelerde veya pillerde elektrokimyasal işlemlerin bir sonucu olarak ortaya çıkarlar, DC jeneratörlerinde iletkenler manyetik alanda hareket ettiğinde dış kuvvetler ortaya çıkar. Dış kuvvetlerin etkisi altında, elektrik yükleri, kapalı bir devrede sabit bir elektrik akımının muhafaza edilebilmesi nedeniyle, elektrostatik alanın kuvvetlerine karşı akım kaynağının içinde hareket eder.

Elektrik yükleri bir DC devresi boyunca hareket ettiğinde, akım kaynaklarının içine etki eden dış kuvvetler iş yapar. İş oranına eşit fiziksel miktar A yükü hareket ettirirken dış kuvvetler Q Akım kaynağının negatif kutbundan bu yükün pozitif değerine kadar olan değere denir. kaynak elektromotor kuvveti (EMF):

Böylece EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı işe göre belirlenir. Potansiyel fark gibi elektromotor kuvvet de volt (V) cinsinden ölçülür.

Tam (kapalı) bir devre için Ohm yasası: kapalı bir devredeki akım gücü, kaynağın elektromotor kuvvetinin devrenin toplam (iç + dış) direncine bölünmesine eşittir:

Rezistans R– akım kaynağının iç (içsel) direnci (kaynağın iç yapısına bağlıdır). Rezistans R– yük direnci (harici devre direnci).

Harici devrede voltaj düşüşü eşit iken (aynı zamanda denir kaynak terminallerindeki voltaj):

Anlamak ve hatırlamak önemlidir: EMF ve akım kaynağının iç direnci, farklı yükler bağlandığında değişmez.

Yük direnci sıfırsa (kaynak kendi kendine kapanır) veya kaynak direncinden çok daha azsa devre akacaktır. kısa devre akımı:

Kısa devre akımı - belirli bir kaynaktan elektromotor kuvvetle elde edilebilecek maksimum akım ε ve iç direnç R. Düşük iç dirençli kaynaklar için kısa devre akımı çok büyük olabilir ve elektrik devresinin veya kaynağın tahrip olmasına neden olabilir. Örneğin otomobillerde kullanılan kurşun-asit akülerin birkaç yüz amperlik kısa devre akımı olabilir. Trafo merkezlerinden (binlerce amper) güç alan aydınlatma ağlarındaki kısa devreler özellikle tehlikelidir. Bu tür yüksek akımların yıkıcı etkisini önlemek için devreye sigortalar veya özel devre kesiciler dahil edilir.

Bir devrede birden fazla EMF kaynağı

Devre şunları içeriyorsa seri bağlı birkaç emf, O:

1. Kaynakların doğru bağlanmasıyla (bir kaynağın pozitif kutbu diğerinin negatif kutbuna bağlanır), tüm kaynakların toplam EMF'si ve iç dirençleri aşağıdaki formüllerle bulunabilir:

Örneğin, kaynakların böyle bir bağlantısı uzaktan kumandalarda, kameralarda ve birkaç pille çalışan diğer ev aletlerinde gerçekleştirilir.

2. Kaynaklar yanlış bağlanırsa (kaynaklar aynı kutuplara bağlanırsa), toplam EMF'leri ve dirençleri aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

Her iki durumda da kaynakların toplam direnci artar.

Şu tarihte: paralel bağlantı kaynakları yalnızca aynı EMF'ye bağlamak mantıklıdır, aksi takdirde kaynaklar birbirine boşaltılacaktır. Böylece toplam EMF, her kaynağın EMF'si ile aynı olacaktır, yani paralel bağlantıyla büyük EMF'ye sahip bir pil elde edemeyiz. Bu, kaynak pilinin iç direncini azaltır ve bu da devrede daha fazla akım ve güç elde etmenizi sağlar:

Kaynakların paralel bağlanmasının anlamı budur. Her durumda, sorunları çözerken, önce toplam EMF'yi ve ortaya çıkan kaynağın toplam iç direncini bulmanız ve ardından devrenin tamamı için Ohm yasasını yazmanız gerekir.

İş ve mevcut güç. Joule-Lenz yasası

İş A elektrik akımı BEN dirençli sabit bir iletkenden akıyor R, ısıya dönüştürülür Q, iletken üzerinde göze çarpıyor. Bu çalışma aşağıdaki formüllerden biri kullanılarak hesaplanabilir (Ohm yasasını dikkate alarak hepsi birbirini takip eder):

Akım işini ısıya dönüştürme yasası deneysel olarak J. Joule ve E. Lenz tarafından bağımsız olarak oluşturuldu ve denir. Joule-Lenz yasası. Elektrik akımı gücü akımın işinin oranına eşit AΔ zaman aralığına T Bu çalışmanın yapıldığı yer olduğundan, aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir:

SI'daki bir elektrik akımının çalışması, her zamanki gibi joule (J), güç - watt (W) cinsinden ifade edilir.

Kapalı devre enerji dengesi

Şimdi elektromotor kuvvete sahip bir kaynaktan oluşan tam bir DC devresini düşünün ε ve iç direnç R ve dirençli bir dış homojen alan R. Bu durumda faydalı güç veya harici devrede salınan güç:

Kaynağın mümkün olan maksimum faydalı gücüne şu şekilde ulaşılır: R = R ve şuna eşittir:

Farklı dirençlere sahip aynı akım kaynağına bağlandığında R 1 ve R Onlara 2 eşit güç tahsis edilirse, bu akım kaynağının iç direnci aşağıdaki formülle bulunabilir:

Mevcut kaynağın içindeki güç kaybı veya güç:

Mevcut kaynağın geliştirdiği toplam güç:

Mevcut kaynak verimliliği:

Elektroliz

elektrolitler Elektrik akımı akışına madde transferinin eşlik ettiği iletken ortamı çağırmak gelenekseldir. Elektrolitlerdeki serbest yüklerin taşıyıcıları pozitif ve negatif yüklü iyonlardır. Elektrolitler, bazı katı maddelerin yanı sıra erimiş haldeki metaloidlere sahip birçok metal bileşiğini içerir. Ancak teknolojide yaygın olarak kullanılan elektrolitlerin ana temsilcileri inorganik asitlerin, tuzların ve bazların sulu çözeltileridir.

Bir elektrik akımının elektrolitten geçişine, elektrotlar üzerinde bir maddenin salınması eşlik eder. Bu fenomene isim verildi elektroliz.

Elektrolitlerdeki elektrik akımı, her iki işaretin iyonlarının zıt yönlerde hareketidir. Pozitif iyonlar negatif elektroda doğru hareket eder ( katot), negatif iyonlar - pozitif elektroda ( anot). Her iki işaretin iyonları, bazı nötr moleküllerin bölünmesinin bir sonucu olarak tuzların, asitlerin ve alkalilerin sulu çözeltilerinde ortaya çıkar. Bu fenomene denir elektrolitik ayrışma.

elektroliz kanunu 1833 yılında İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Faraday yasası elektroliz sırasında elektrotlar üzerinde salınan birincil ürünlerin miktarını belirler. Yani kitle M elektrotta salınan madde yük ile doğru orantılıdır Q elektrolitten geçti:

değer k isminde elektrokimyasal eşdeğer. Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Nerede: N maddenin değerliğidir, N A Avogadro sabitidir, M maddenin molar kütlesidir, e temel ücrettir. Bazen Faraday sabiti için aşağıdaki gösterim de kullanılır:

Gazlarda ve vakumda elektrik akımı

Gazlarda elektrik akımı

Normal şartlarda gazlar elektriği iletmez. Bunun nedeni gaz moleküllerinin elektriksel nötrlüğü ve dolayısıyla elektrik yükü taşıyıcılarının bulunmamasıdır. Bir gazın iletken olabilmesi için moleküllerden bir veya daha fazla elektronun ayrılması gerekir. Daha sonra serbest yük taşıyıcıları olacak - elektronlar ve pozitif iyonlar. Bu süreç denir gaz iyonizasyonu.

Gaz moleküllerini dış etkilerle iyonize etmek mümkündür - iyonlaştırıcı. İyonlaştırıcılar şunlar olabilir: bir ışık akışı, X-ışınları, bir elektron akışı veya α -partiküller. Gaz molekülleri de yüksek sıcaklıkta iyonlaşır. İyonlaşma, gazlarda serbest yük taşıyıcılarının ortaya çıkmasına yol açar - elektronlar, pozitif iyonlar, negatif iyonlar (nötr bir molekülle birleştirilmiş bir elektron).

İyonize gazın kapladığı alanda bir elektrik alanı oluşturulursa, elektrik yüklerinin taşıyıcıları düzenli bir şekilde hareket etmeye başlayacaktır - gazlarda elektrik akımı bu şekilde ortaya çıkar. İyonlaştırıcının çalışması durursa gaz tekrar nötr hale gelir, çünkü rekombinasyon– iyonlar ve elektronlar tarafından nötr atomların oluşumu.

Vakumda elektrik akımı

Vakum, bir gazın, molekülleri arasındaki çarpışmayı ihmal edebileceği ve ortalama serbest yolun, gazın bulunduğu kabın doğrusal boyutlarını aştığını varsayabileceği bir gazın seyrekleşme derecesidir.

Vakumdaki elektrik akımına, vakum durumunda elektrotlar arası boşluğun iletkenliği denir. Bu durumda, o kadar az gaz molekülü vardır ki, bunların iyonizasyon işlemleri, iyonizasyon için gerekli olan çok sayıda elektron ve iyonu sağlayamaz. Elektrotlar arası boşluğun vakumdaki iletkenliği, yalnızca elektrotlardaki emisyon fenomeni nedeniyle ortaya çıkan yüklü parçacıkların yardımıyla sağlanabilir.

• Geri
• İleri

Fizik ve Matematikte BT'ye başarılı bir şekilde nasıl hazırlanılır?

Fizik ve Matematik CT'sine başarılı bir şekilde hazırlanmak için diğer şeylerin yanı sıra üç kritik koşulun karşılanması gerekir:

1. Bu sitedeki çalışma materyallerinde verilen tüm konuları inceleyin ve tüm testleri ve görevleri tamamlayın. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok: her gün üç ila dört saatinizi fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmaya, teori çalışmaya ve problem çözmeye ayırmaya. Gerçek şu ki CT, sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı, aynı zamanda çeşitli konularda ve değişen karmaşıklıktaki çok sayıda problemi hızlı ve hatasız çözebilmeniz gereken bir sınavdır. İkincisi ancak binlerce problemi çözerek öğrenilebilir.
2. Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basit, fizikte sadece 200'e yakın gerekli formül var, hatta matematikte biraz daha az. Bu konuların her birinde, temel karmaşıklık düzeyindeki sorunların çözümüne yönelik, aynı zamanda öğrenilebilen ve böylece dijital dönüşümün çoğunu tamamen otomatik olarak ve zorluk yaşamadan doğru zamanda çözebilen yaklaşık bir düzine standart yöntem vardır. Bundan sonra sadece en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.
3. Fizik ve matematikte prova testinin üç aşamasına da katılın. Her iki seçeneği de çözmek için her RT iki kez ziyaret edilebilir. Yine BT'de problemleri hızlı ve verimli bir şekilde çözebilme becerisinin, formül ve yöntem bilgisinin yanı sıra zamanı doğru planlayabilmek, kuvvetleri dağıtabilmek ve en önemlisi cevap formunu doğru doldurabilmek de gerekiyor. , cevapların ve görevlerin sayısını veya kendi adınızı karıştırmadan. Ayrıca RT sırasında, DT'deki hazırlıksız bir kişiye çok alışılmadık gelebilecek görevlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabildiğiniz maksimum düzeyde mükemmel bir sonuç göstermenize olanak sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Size göründüğü gibi eğitim materyallerinde bir hata bulduysanız, lütfen bunu posta yoluyla yazınız. Ayrıca sosyal ağdaki () hata hakkında da yazabilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, görev numarasını veya metinde (sayfa) sizce hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca iddia edilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacak.

Çoğu zaman gerekli formülün mevcut olmaması nedeniyle sorunun çözülemediği görülür. En baştan bir formül oluşturmak en hızlı iş değildir ve her dakika önemlidir.

Aşağıda "Elektrik ve Manyetizma" konusuna ilişkin temel formülleri bir araya topladık. Artık sorunları çözerken, gerekli bilgileri ararken zaman kaybetmemek için bu materyali referans olarak kullanabilirsiniz.

Manyetizma: tanım

Manyetizma, bir manyetik alan aracılığıyla meydana gelen hareketli elektrik yüklerinin etkileşimidir.

Alan maddenin özel bir şeklidir. Standart model çerçevesinde elektrik, manyetik, elektromanyetik alanlar, nükleer kuvvetler alanı, yerçekimi alanı ve Higgs alanı bulunmaktadır. Belki de sadece tahmin edebileceğimiz ya da hiç tahmin edemeyeceğimiz başka varsayımsal alanlar da vardır. Bugün manyetik alanla ilgileniyoruz.

Manyetik indüksiyon

Yüklü cisimlerin etraflarında bir elektrik alanı oluşturması gibi, hareketli yüklü cisimler de bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alan yalnızca hareketli yükler (elektrik akımı) tarafından oluşturulmaz, aynı zamanda onlara da etki eder. Aslında bir manyetik alan ancak hareketli yükler üzerindeki etkisiyle tespit edilebilir. Ve onlara daha sonra tartışılacak olan Amper kuvveti adı verilen bir kuvvetle etki eder.

Spesifik formüller vermeye başlamadan önce manyetik indüksiyondan bahsetmemiz gerekiyor.

Manyetik indüksiyon, manyetik alanın bir güç vektörü özelliğidir.

Harf ile işaretlenmiştir B ve ölçüldü Tesla'nın (TL) . Elektrik alanının gücüne benzetme yaparak e Manyetik indüksiyon, manyetik alanın yüke ne kadar güçlü etki ettiğini gösterir.

Bu arada, hakkındaki makalemizde bu konuyla ilgili birçok ilginç gerçek bulacaksınız.

Manyetik indüksiyon vektörünün yönü nasıl belirlenir? Burada konunun pratik tarafıyla ilgileniyoruz. Sorunlarda en yaygın durum, düz veya daire veya bobin şeklinde olabilen, akımlı bir iletken tarafından oluşturulan manyetik alandır.

Manyetik indüksiyon vektörünün yönünü belirlemek için sağ el kuralı. Soyut ve mekansal düşünceyi kullanmaya hazır olun!

İletkeni başparmağınız akımın yönünü gösterecek şekilde sağ elinize alırsanız, iletkenin etrafında bükülmüş olan parmaklar iletkenin etrafındaki manyetik alan çizgilerinin yönünü gösterecektir. Her noktadaki manyetik indüksiyon vektörü kuvvet çizgilerine teğet olarak yönlendirilecektir.

Amfi gücü

İndüksiyonlu bir manyetik alanın olduğunu hayal edin B. uzunluğunda bir iletken yerleştirirsek ben akımın içinden aktığı yer BEN , o zaman alan iletkene şu kuvvetle etki edecektir:

İşte bu amper gücü . Köşe alfa manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile iletkendeki akımın yönü arasındaki açıdır.

Ampère kuvvetinin yönü sol el kuralıyla belirlenir: Sol elinizi manyetik indüksiyon çizgileri avuç içine girecek şekilde yerleştirirseniz ve uzatılmış parmaklar akımın yönünü gösterirse, kenara bırakılan başparmak bunu gösterecektir. Amper kuvvetinin yönü.

Lorentz kuvveti

Alanın akımlı bir iletkene etki ettiğini öğrendik. Ancak eğer durum böyleyse, o zaman başlangıçta her hareketli yüke ayrı ayrı etki eder. Manyetik alanın, içinde hareket eden bir elektrik yüküne etki ettiği kuvvete denir. Lorentz kuvveti . Burada şu kelimeye dikkat etmek önemlidir: "hareketli" yani manyetik alan sabit yüklere etki etmez.

Yani yüklü bir parçacık Q indüksiyonla manyetik alanda hareket eder İÇİNDE hızlı v , A alfa parçacık hız vektörü ile manyetik indüksiyon vektörü arasındaki açıdır. Bu durumda parçacığa etki eden kuvvet:

Lorentz kuvvetinin yönü nasıl belirlenir? Sol el kuralı. İndüksiyon vektörü avuç içine girerse ve parmaklar hız yönünü gösterirse, o zaman bükülmüş başparmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterecektir. Pozitif yüklü parçacıkların yönünün bu şekilde belirlendiğine dikkat edin. Negatif yükler için ortaya çıkan yön tersine çevrilmelidir.

Eğer bir kütle parçacığı M indüksiyon çizgilerine dik alana uçar, sonra bir daire içinde hareket edecek ve Lorentz kuvveti merkezcil kuvvet rolünü oynayacaktır. Çemberin yarıçapı ve düzgün bir manyetik alanda bir parçacığın dönme periyodu aşağıdaki formüllerle bulunabilir:

Akımların etkileşimi

İki durumu ele alalım. İlk olarak akım düz bir telden akar. İkincisi dairesel bir döngüdedir. Bildiğimiz gibi akım manyetik bir alan yaratır.

İlk durumda, bir telin akımla manyetik indüksiyonu BEN mesafeli R ondan şu formülle hesaplanır:

Mu maddenin manyetik geçirgenliğidir, sıfır indeksli mu manyetik sabittir.

İkinci durumda, dairesel bir döngünün merkezinde akımla manyetik indüksiyon şöyledir:

Ayrıca problemleri çözerken solenoidin içindeki manyetik alan formülü faydalı olabilir. - bu bir bobin, yani akımla birlikte bir dizi dairesel dönüş.

Onların sayısı olsun N ve solenoid yağın uzunluğu ben . Daha sonra solenoidin içindeki alan aşağıdaki formülle hesaplanır:

Bu arada! Okuyucularımız için şimdi %10 indirim var.

Manyetik akı ve EMF

Manyetik indüksiyon, manyetik alanın vektör özelliği ise, o zaman manyetik akı aynı zamanda alanın en önemli özelliklerinden biri olan skaler bir değerdir. Belirli bir alana sahip bir tür çerçeve veya konturumuz olduğunu hayal edelim. Manyetik akı, birim alandan kaç tane kuvvet çizgisinin geçtiğini gösterir, yani alanın yoğunluğunu karakterize eder. ölçülen Weberach (Wb) ve belirtildi F .

S - kontur alanı, alfa kontur düzlemine normal (dik) ile vektör arasındaki açıdır İÇİNDE .

Devredeki manyetik akı değiştirildiğinde devre indüklenir EMF devre boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir. Bu arada elektromotor kuvvetin ne olduğu hakkında daha fazla bilgiyi başka bir makalemizde okuyabilirsiniz.

Yukarıdaki formül aslında Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasının formülüdür. Herhangi bir miktarın değişim oranının zamana göre türevinden başka bir şey olmadığını size hatırlatırız.

Bunun tersi manyetik akı ve indüksiyon EMF'si için de geçerlidir. Devredeki akımdaki bir değişiklik, manyetik alanda bir değişikliğe ve buna bağlı olarak manyetik akıda bir değişikliğe yol açar. Bu durumda, devredeki akımın değişmesini önleyen bir kendi kendine indüksiyon EMF'si ortaya çıkar. Devreye akımla nüfuz eden manyetik akıya kendi manyetik akısı denir, devredeki akımın gücüyle orantılıdır ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

L endüktans adı verilen ve ölçülen bir orantı faktörüdür. Henry (Gn) . Endüktans devrenin şeklinden ve ortamın özelliklerinden etkilenir. Bobin uzunluğu için ben ve dönüş sayısıyla N endüktans aşağıdaki formülle hesaplanır:

Kendi kendine indüksiyon EMF'sinin formülü:

Manyetik alan enerjisi

Elektrik, nükleer enerji, kinetik enerji. Manyetik enerji enerjinin bir şeklidir. Fiziksel problemlerde çoğunlukla bobinin manyetik alanının enerjisinin hesaplanması gerekir. Akımlı manyetik enerji bobini BEN ve endüktans L eşittir:

Hacimsel alan enerji yoğunluğu:

Elbette bunlar fizik bölümünün temel formüllerinin hepsi değil. « elektrik ve manyetizma » ancak genellikle standart problemlerin ve hesaplamaların çözümünde yardımcı olabilirler. Yıldız işaretli bir sorunla karşılaşırsanız ve sorunun anahtarını bulamıyorsanız, hayatınızı kolaylaştırın ve