Bagaimana untuk mengesan gelung tertutup

Jika fizik diajar dengan baik di sekolah anda, maka anda mungkin masih ingat pengalaman yang jelas menjelaskan fenomena induksi elektromagnetik.

Secara luar, ia kelihatan seperti ini: guru datang ke bilik darjah, para pembantu membawa beberapa perkakas dan meletakkannya di atas meja. Selepas menjelaskan bahan teori, demonstrasi eksperimen bermula, yang jelas menggambarkan cerita.

Induksi elektromagnetik

Untuk menunjukkan fenomena induksi elektromagnetik diperlukan induktor magnet yang sangat besar, kuat langsung, menyambung wayar dan peranti yang dipanggil galvanometer.

Kemunculan galvanometer adalah kotak rata sedikit lebih besar daripada lembaran A4 standard, dan di belakang dinding depan, yang ditutup oleh kaca, skala dengan sifar di tengah diletakkan. Di belakang kaca yang sama, seseorang dapat melihat anak panah hitam tebal. Semua ini agak dapat dibezakan walaupun dari meja paling terkini.

Galvanometer membawa disambungkan ke gegelung menggunakan wayar, selepas itu magnet hanya bergerak ke atas dan ke bawah dalam gegelung dengan tangan. Dalam masa dengan magnet bergerak dari sisi ke sisi, jarum galvanometer bergerak, menunjukkan bahawa arus mengalir melalui gegelung. Benar, selepas tamat pengajian, seorang kawan guru fizik memberitahu saya bahawa di dinding belakang galvanometer terdapat penahan countersunk, yang digunakan untuk menggerakkan penembak secara manual jika eksperimen gagal.

Sekarang percubaan sedemikian seolah-olah mudah dan hampir tidak layak perhatian. Tetapi induksi elektromagnetik kini digunakan dalam banyak mesin dan peranti elektrik. Pada tahun 1831, Michael Faraday terlibat dalam kajiannya.

Pada masa itu masih tidak cukup instrumen sensitif dan tepat, jadi ia mengambil masa bertahun-tahun untuk meneka bahawa magnet harus MOVE di dalam gegelung. Magnet pelbagai bentuk dan kekuatan telah diuji, data penggulungan gegelung juga berubah, magnet digunakan pada gegelung dengan cara yang berbeza, tetapi hanya fluks magnet bergantian yang dicapai oleh pergerakan magnet menyebabkan keputusan positif.

Kajian Faraday telah membuktikan bahawa daya elektromotif yang timbul dalam litar tertutup (gegelung dan galvanometer dalam pengalaman kita) bergantung pada kadar perubahan fluks magnet, yang dibatasi oleh diameter dalaman gegelung. Dalam kes ini, ia sama sekali tidak mengambil kira bagaimana perubahan dalam fluks magnet berlaku: sama ada disebabkan perubahan dalam medan magnet, atau disebabkan pergerakan gegelung dalam medan magnet yang berterusan.

Induksi sendiri, EMF induksi diri

Perkara yang paling menarik adalah bahawa gegelung berada dalam medan magnetnya sendiri yang dihasilkan oleh arus yang mengalir melaluinya. Jika semasa dalam litar yang dipertimbangkan (gegelung dan litar luaran) berubah atas sebab tertentu, maka fluks magnet menyebabkan EMF juga akan berubah.

EMF ini dipanggil EMF induksi diri. Seorang ahli sains Rusia yang luar biasa, E.Kh mempelajari fenomena ini. Lenz. Pada tahun 1833, beliau menemui hukum interaksi medan magnet dalam gegelung, yang membawa kepada induksi diri. Undang-undang ini kini dikenali sebagai undang-undang Lenz. (Tidak boleh dikelirukan dengan undang-undang Joule-Lenz)!

Undang-undang Lenz mengatakan bahawa arah arus induksi yang timbul dalam litar tertutup adalah sedemikian rupa sehingga ia mewujudkan medan magnet yang menangkis perubahan perubahan magnetik yang menyebabkan penampilan arus induksi.

Dalam kes ini, gegelung berada dalam fluks magnetnya sendiri, yang bersamaan dengan kekuatan semasa: Ф = L * I.

Dalam formula ini terdapat pekali proporsionalitas L, juga dikenali sebagai induktans atau pekali induktanser sendiri gegelung. Dalam sistem SI, unit induktansi dipanggil henry (GN).Jika dengan arus tetap 1A, gegelung menghasilkan fluks magnetik sendiri 1VB, maka gegelung sedemikian mempunyai induktansi 1H.

Seperti kapasitor bermuatan yang mempunyai bekalan tenaga elektrik, gegelung di mana aliran semasa mempunyai bekalan tenaga magnetik. Oleh kerana fenomena induksi diri, jika gegelung disambungkan ke litar dengan sumber EMF, apabila litar ditutup, arus ditetapkan dengan kelewatan.

Dengan cara yang sama, ia tidak akan berhenti apabila diputuskan. Dalam kes ini, EMF induksi diri bertindak pada terminal gegelung, nilai yang ketara (sepuluh kali ganda) lebih tinggi daripada EMF sumber kuasa. Sebagai contoh, fenomena yang sama digunakan dalam gegelung pencucuhan kereta, dalam imbasan mendatar televisyen, serta dalam skema standard untuk menukar lampu neon. Ini adalah semua manifestasi berguna EMF diri induksi.

Dalam sesetengah kes, EMF induksi diri berbahaya: jika suis transistor dimuatkan dengan gegelung gegelung geganti atau elektromagnet, maka diod pelindung dipasang sejajar dengan penggulungan untuk melindungi terhadap EMF induksi diri oleh polariti EMF terbalik sumber kuasa. Kemasukan ini ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1. Perlindungan sakelar transistor terhadap induksi diri EMF.

Bagaimana untuk mengesan gelung tertutup

Selalunya keraguan timbul, tetapi ada litar pintas dalam pengalir atau litar motor? Untuk pemeriksaan sedemikian, pelbagai peranti digunakan, sebagai contoh, RLC - jambatan atau peranti buatan tangan - probe. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk memeriksa litar pintas menggunakan lampu neon yang mudah. Mana-mana lampu boleh muat - walaupun dari cerek elektrik buatan Cina yang rosak.

Untuk mengambil ukuran, lampu tanpa perintang yang mengehadkan mesti disambungkan kepada penggulungan yang dikaji. Penggulungan harus mempunyai induktansi yang paling besar; jika ia adalah transformer utama, kemudian hubungkan lampu ke penggulungan utama. Selepas itu, semasa beberapa milliamp harus dilalui melalui penggulungan. Untuk tujuan ini, anda boleh menggunakan sumber kuasa dengan perintang bersambung siri, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Anda boleh menggunakan bateri sebagai sumber kuasa. Sekiranya pada masa pembukaan litar bekalan terdapat lampu kilat, maka gegelung itu boleh digunakan, tidak ada giliran pendek. (Untuk menjadikan jujukan operasi lebih jelas, suis ditunjukkan dalam Rajah 2).

Pengukuran sedemikian boleh dilakukan dengan menggunakan alat pengukur pointer sebagai bateri, seperti TL-4 dalam mod pengukuran rintangan * 1 Ohm. Dalam mod ini, peranti yang dinyatakan memberikan arus kira-kira satu setengah milliamp, yang cukup untuk pengukuran yang dijelaskan. Multimeter digital tidak boleh digunakan untuk tujuan ini - arusnya tidak mencukupi untuk mencipta kekuatan medan magnet yang diperlukan.

Pengukuran serupa dapat dilakukan dengan tepat, jika lampu neon diganti dengan jari-jari anda sendiri: untuk meningkatkan resolusi "alat ukur", jari-jari anda harus sedikit celah. Dengan gegelung yang bekerja, anda akan merasakan kejutan elektrik yang cukup kuat, pastinya tidak membawa maut, tetapi juga tidak begitu menyenangkan.

Rajah 2. Pengesanan giliran pendek litar menggunakan lampu neon.