Магнит қалай электронды тел арқылы өткенде және электр жүйегін жасағанда әсер етеді

Магниттер жіпте электрондардың қозғалысына қандай тәсіл етеді және ағым қалай пайда болады?

Магниттер жіпте электрондардың қозғалысына негізгі түрде Фарадей электромагниттік индукция заңы мен Лоренц күші арқылы әсер етеді. Мұнда толығырақ түсіндірме:

1. Фарадей электромагниттік индукция заңы

• Фарадей электромагниттік индукция заңы сияқты, магниттық поток жабық контур арқылы өзгергенде, контурда электромоторлық күш (ЕМК) пайда болады, бұл ағымды жүзеге асыруға әкеледі. Сондықтан:

• Өзгеріп отырған магниттық поле: Магнит жіпке жақын қозғалғанда немесе жіп магниттық поледе қозғалғанда, жіп контуры арқылы өтетін магниттық поток өзгереді.

• Индукталған ЕМК: Фарадей заңына сәйкес, магниттық потоктың өзгеруі ЕМК E-н іске қосады, формула бойынша:

мұнда ΦB - магниттық поток, t - уақыт.

Ағым: Индукталған ЕМК электрондарды жіпте қозғалысқа қоюға әкеледі, олар ағым I-н пайда болады. Егер жіп жабық контур құрайса, ағым ұзаққа қозғалады.

2. Лоренц күші

Лоренц күші магниттық поледе зарядталған затчастицының өткен күшін сипаттайтын формуланы айтады. Электрондар жіпте қозғалғанда, магниттық поле болса, олар Лоренц күшін тәсілдейді. Сондықтан:

Лоренц күші формуласы: Лоренц күші F мына формула бойынша есептеледі:

мұнда q - заряд, E - электр поле, v - зарядтың жылдамдығы, B - магниттық поле.

Магниттық поледе электрондардың қозғалысы: Электрондар магниттық поледе қозғалғанда, Лоренц күші F=qv×B электрондардың қозғалыс жолын өзгертеді. Бұл өзгерістер электрондардың қозғалыс бағыты мен ағымдың өлшеміне тәсіл етеді.

3. Айнымалы қолданылуы

Генераторлар

• Принцип: Генераторлар Фарадей электромагниттік индукция заңын қолданып, айналып отырған магниттер немесе жіптер арқылы өзгеріп отырған магниттық потокты жасайды, бұл жіптерде ЕМК және ағымды индуктациялады.

• Қолданылуы: Электростанцияларда генераторлар үлкен айналып отырған магниттер мен жіп спиралдарын қолданып, үлкен өлшемдегі ағымдарды жасайды.

Электрмоторлар

• Принцип: Электрмоторлар Лоренц күшін қолданып, электр энергиясын механикалық энергияға айналдырады. Жіптің ішінде ағым қозғалғанда, жіп магниттық поледе күш тәсіл етеді, бұл жіпті айналып қозғалысқа әкеледі.

• Қолданылуы: Электрмоторлар үй жабдықтары, санай құрылғылары және көліктер сыныпта кеңінен қолданылады.

Трансформаторлар

• Принцип: Трансформаторлар Фарадей электромагниттік индукция заңын қолданып, өзгеріп отырған магниттық поле арқылы бастапқы және соңғы спиралдар арасында энергияны ауыстырып, напряжение және ағымды өзгертуге болады.

• Қолданылуы: Трансформаторлар энергия жеткізу және тарату жүйелерінде напряжение жою немесе арттыру үшін қолданылады.

4. Эксперименттік мысал

Фарадей диски эксперименті

Орнатылым: Металл диск оське басқарылып, ол гальванометрге қосылады. Металл диск күшті магниттық поледе орналастырылады.

Процесс: Металл диск айналғанда, дисктің арқылы өтетін магниттық поток өзгереді, Фарадей заңына сәйкес ЕМК индуктацияланады, бұл ось арқылы және гальванометрде ағымды жүзеге асырады.

Бақылау: Гальванометрде ағым қозғалуды көрсетеді, бұл өзгеріп отырған магниттық поток ЕМК-н қалыптастырғанын демонстрадиялайды.

Жиынтық

Магниттер жіпте электрондардың қозғалысына Фарадей электромагниттік индукция заңы мен Лоренц күші арқылы әсер етеді. Өзгеріп отырған магниттық поле жіпте ЕМК-н индуктациялады, электрондарды қозғалысқа қоюға және ағымды пайда болуға әкеледі. Лоренц күші магниттық поледе қозғалған электрондардың қозғалыс жолын өзгертеді, бұл ағымдың бағыты мен өлшеміне әсер етеді. Бұл принциптер генераторлар, электрмоторлар және трансформаторларда кеңінен қолданылады.