ฟลักซ์แม่เหล็กผ่าน สูตรพื้นฐาน
ในบรรดาคำจำกัดความและแนวคิดมากมายที่เกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็ก ควรกล่าวถึงเป็นพิเศษเกี่ยวกับฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งมีทิศทางที่แน่นอน คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ในการออกแบบเครื่องมือและอุปกรณ์ตลอดจนการคำนวณวงจรต่างๆ
แนวคิดเรื่องฟลักซ์แม่เหล็ก
ก่อนอื่น จำเป็นต้องสร้างสิ่งที่เรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็กให้แน่ชัด ควรพิจารณาค่านี้ร่วมกับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ เป็นเนื้อเดียวกันทุกจุดในพื้นที่ที่กำหนด พื้นผิวบางจุดที่มีพื้นที่ที่กำหนดด้วยสัญลักษณ์ S จะได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก เส้นสนามจะกระทำบนพื้นผิวนี้และตัดกัน
ดังนั้นฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ที่ตัดผ่านพื้นผิวด้วยพื้นที่ S ประกอบด้วยเส้นจำนวนหนึ่งที่ตรงกับเวกเตอร์ B และผ่านพื้นผิวนี้
พารามิเตอร์นี้สามารถค้นหาและแสดงในรูปแบบของสูตร Ф = BS cos α โดยที่ α คือมุมระหว่างทิศทางปกติกับพื้นผิว S และเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B จากสูตรนี้ เป็นไปได้ที่จะกำหนด ฟลักซ์แม่เหล็กที่มีค่าสูงสุดซึ่ง cos α = 1 และตำแหน่งของเวกเตอร์ B จะขนานกับตั้งฉากปกติกับพื้นผิว S และในทางกลับกัน ฟลักซ์แม่เหล็กจะมีน้อยที่สุดหากเวกเตอร์ B อยู่ในแนวตั้งฉากกับ ปกติ.
ในเวอร์ชันนี้ เส้นเวกเตอร์เพียงเลื่อนไปตามระนาบและไม่ได้ตัดกัน นั่นคือฟลักซ์จะถูกนำมาพิจารณาตามเส้นของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ตัดกับพื้นผิวเฉพาะเท่านั้น
ในการค้นหาค่านี้ ให้ใช้เวเบอร์หรือโวลต์-วินาที (1 Wb = 1 V x 1 s) พารามิเตอร์นี้สามารถวัดได้ในหน่วยอื่น ค่าที่น้อยกว่าคือ Maxwell ซึ่งก็คือ 1 Wb = 10 8 μs หรือ 1 μs = 10 -8 Wb
พลังงานสนามแม่เหล็กและฟลักซ์แม่เหล็ก
หากคุณพลาดคำแนะนำ กระแสไฟฟ้าจากนั้นจะมีสนามแม่เหล็กที่มีพลังงานเกิดขึ้นรอบๆ ต้นกำเนิดของมันเกี่ยวข้องกับพลังงานไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน ซึ่งถูกใช้ไปบางส่วนเพื่อเอาชนะแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจร นี่คือสิ่งที่เรียกว่าพลังงานตนเองของกระแสเนื่องจากมันถูกสร้างขึ้น นั่นคือสนามและพลังงานในปัจจุบันจะเท่ากัน
ค่าพลังงานของกระแสไฟฟ้าแสดงโดยสูตร W = (L x I 2)/2 คำจำกัดความนี้ถือว่าเท่ากับงานที่ทำโดยแหล่งกระแสที่เอาชนะการเหนี่ยวนำนั่นคือแรงเคลื่อนไฟฟ้าอุปนัยในตัวและสร้างกระแสใน วงจรไฟฟ้า- เมื่อกระแสไฟฟ้าหยุดทำงาน พลังงานของสนามแม่เหล็กจะไม่หายไปอย่างไร้ร่องรอย แต่จะถูกปล่อยออกมา เช่น ในรูปของส่วนโค้งหรือประกายไฟ
ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นในสนามเรียกอีกอย่างว่าฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่มีค่าบวกหรือ ค่าลบทิศทางที่กำหนดโดยเวกเตอร์ตามอัตภาพ ตามกฎแล้วการไหลนี้จะผ่านวงจรที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ด้วยทิศทางบวกของเส้นปกติสัมพันธ์กับรูปร่าง ทิศทางของการเคลื่อนที่ของกระแสจะเป็นค่าที่กำหนดตาม ในกรณีนี้ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าและผ่านวงจรนี้จะมีค่ามากกว่าศูนย์เสมอ การวัดผลในทางปฏิบัติยังระบุสิ่งนี้ด้วย
โดยปกติแล้วฟลักซ์แม่เหล็กจะวัดเป็นหน่วยที่กำหนดโดยระบบ SI สากล นี่คือ Weber ที่รู้จักกันดีอยู่แล้วซึ่งแสดงถึงปริมาณการไหลที่ไหลผ่านระนาบที่มีพื้นที่ 1 m2 พื้นผิวนี้วางตั้งฉากกับ สายไฟสนามแม่เหล็กที่มีโครงสร้างสม่ำเสมอ
แนวคิดนี้อธิบายไว้อย่างดีในทฤษฎีบทของเกาส์ มันสะท้อนถึงการไม่มีประจุแม่เหล็ก ดังนั้นเส้นเหนี่ยวนำจะปรากฏเป็นปิดหรือไปไม่มีที่สิ้นสุดโดยไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุด นั่นคือฟลักซ์แม่เหล็กที่ไหลผ่านพื้นผิวปิดประเภทใดก็ตามจะเป็นศูนย์เสมอ
เพื่อให้เข้าใจความหมายของแนวคิดใหม่ของ "ฟลักซ์แม่เหล็ก" เราจะวิเคราะห์การทดลองหลายรายการโดยละเอียดด้วยการเหนี่ยวนำ EMF โดยให้ความสนใจกับด้านปริมาณของการสังเกตที่เกิดขึ้น
ในการทดลองของเรา เราจะใช้การตั้งค่าที่แสดงในรูปที่ 1 2.24.
ประกอบด้วยขดลวดขนาดใหญ่หลายรอบพันบนหลอดกระดาษแข็งติดกาวหนา คอยล์ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ผ่านสวิตช์และรีโอสแตทแบบปรับค่า ปริมาณกระแสที่สร้างขึ้นในขดลวดสามารถตัดสินได้ด้วยแอมป์มิเตอร์ (ไม่แสดงในรูปที่ 2.24)
ภายในขดลวดขนาดใหญ่สามารถติดตั้งขดลวดขนาดเล็กอีกอันซึ่งปลายเชื่อมต่อกับอุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริก - กัลวาโนมิเตอร์
เพื่อความชัดเจนของภาพ ส่วนหนึ่งของคอยล์จะถูกแสดงออกมา ซึ่งจะช่วยให้คุณเห็นตำแหน่งของคอยล์ขนาดเล็ก
เมื่อปิดหรือเปิดสวิตช์ EMF จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดเป็นขดลวดเล็กๆ และเข็มกัลวาโนมิเตอร์จะชี้ไปที่ เวลาอันสั้นจะถูกละทิ้งจากตำแหน่งศูนย์
จากการเบี่ยงเบน เราสามารถตัดสินได้ว่าในกรณีใด EMF ที่ใช้จะมากกว่าและน้อยกว่า
ข้าว. 2.24. อุปกรณ์ที่คุณสามารถศึกษาการเหนี่ยวนำ EMF โดยการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก
เมื่อสังเกตจำนวนการแบ่งที่ลูกศรถูกขว้างออกไป เราสามารถเปรียบเทียบผลกระทบที่เกิดจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในเชิงปริมาณได้
การสังเกตครั้งแรก เมื่อใส่อันเล็ก ๆ เข้าไปในคอยล์ใหญ่แล้วเราจะยึดมันให้แน่นและตอนนี้เราจะไม่เปลี่ยนแปลงอะไรในตำแหน่งของพวกเขา
มาเปิดสวิตช์กันและโดยการเปลี่ยนความต้านทานของลิโน่ที่เชื่อมต่ออยู่หลังแบตเตอรี่ให้ตั้งค่ากระแสที่แน่นอนเช่น
ตอนนี้ให้เราปิดสวิตช์ในขณะที่สังเกตกัลวาโนมิเตอร์ ปล่อยให้มันทิ้งไปเท่ากับ 5 ส่วนทางด้านขวา:
เมื่อกระแส 1A ถูกปิด
ลองเปิดสวิตช์อีกครั้งแล้วเปลี่ยนความต้านทานเพิ่มกระแสของคอยล์ใหญ่เป็น 4 A
ปล่อยให้กัลวาโนมิเตอร์สงบลงแล้วปิดสวิตช์อีกครั้งโดยสังเกตกัลวาโนมิเตอร์
หากทิ้งเป็น 5 แผนกเมื่อปิดกระแส 1 A ตอนนี้เมื่อปิด 4 A เราสังเกตว่าการทิ้งเพิ่มขึ้น 4 เท่า:
เมื่อกระแส 4A ถูกปิด
จากการสังเกตดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง เป็นเรื่องง่ายที่จะสรุปได้ว่าการปฏิเสธของกัลวาโนมิเตอร์และ EMF ที่เหนี่ยวนำ จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของกระแสสวิตช์
แต่เรารู้ว่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำ) ดังนั้นข้อสรุปที่ถูกต้องจากการสังเกตของเราคือ:
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นแปรผันตามอัตราการเปลี่ยนแปลงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
การสังเกตโดยละเอียดเพิ่มเติมยืนยันความถูกต้องของข้อสรุปนี้
การสังเกตครั้งที่สอง มาดูการปฏิเสธของกัลวาโนมิเตอร์ต่อไปโดยปิดกระแสเดิมเช่น 1-4 A แต่เราจะเปลี่ยนจำนวนรอบ N ของคอยล์เล็ก ๆ โดยปล่อยให้ตำแหน่งและขนาดของมันไม่เปลี่ยนแปลง
ให้เราสมมติว่าการปฏิเสธกัลวาโนมิเตอร์
สังเกตได้ที่ (100 รอบบนขดลวดขนาดเล็ก)
การปฏิเสธของกัลวาโนมิเตอร์จะเปลี่ยนไปอย่างไรหากจำนวนรอบเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่า
นี่คือสิ่งที่คาดหวัง
ในความเป็นจริง การหมุนของขดลวดขนาดเล็กทั้งหมดอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กเดียวกัน และจะต้องเหนี่ยวนำให้เกิด EMF เดียวกันในแต่ละเทิร์น
ให้เราแสดง EMF ของเทิร์นหนึ่งด้วยตัวอักษร E จากนั้น EMF ของ 100 รอบที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมหนึ่งต่อกันควรมากกว่า 100 เท่า:
เมื่อครบ 200 รอบ
สำหรับจำนวนเทิร์นอื่นๆ
หาก EMF เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของจำนวนรอบ มันจะไปโดยไม่บอกว่าการปฏิเสธของกัลวาโนมิเตอร์ควรเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบด้วย
นี่คือสิ่งที่ประสบการณ์แสดงให้เห็น ดังนั้น,
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นแปรผันตามจำนวนรอบ
เราเน้นย้ำอีกครั้งว่าขนาดของคอยล์ขนาดเล็กและตำแหน่งของคอยล์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการทดลองของเรา ดำเนินไปโดยไม่ได้บอกว่าการทดลองดำเนินการในขดลวดขนาดใหญ่อันเดียวกันโดยปิดกระแสไฟเดียวกัน
ข้อสังเกตที่สาม หลังจากทำการทดลองหลายครั้งกับขดลวดขนาดเล็กเดียวกันในขณะที่กระแสไฟสวิตซ์ยังคงที่ จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบได้ว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของขดลวดขนาดเล็ก
หากต้องการสังเกตการพึ่งพา EMF ที่เกิดขึ้นกับตำแหน่งของคอยล์ขนาดเล็ก เราจะปรับปรุงการตั้งค่าของเราบ้าง (รูปที่ 2.25)
ที่ปลายด้านนอกของแกนของขดลวดเล็ก ๆ เราติดลูกศรชี้และวงกลมที่มีการหาร (เช่น
ข้าว. 2.25. อุปกรณ์สำหรับหมุนขดลวดขนาดเล็กที่ติดตั้งบนแท่งที่ผ่านผนังของขดลวดขนาดใหญ่ ก้านเชื่อมต่อกับลูกศรชี้ ตำแหน่งของลูกศรบนครึ่งวงกลมที่มีส่วนต่างๆ แสดงให้เห็นว่าขดลวดเล็กๆ ของขดลวดที่สามารถพบได้ในวิทยุนั้นตั้งอยู่อย่างไร)
ด้วยการหมุนแกน ตอนนี้เราสามารถตัดสินจากตำแหน่งของลูกศรชี้ตำแหน่งที่ครอบครองโดยขดเล็กภายในอันใหญ่
ข้อสังเกตแสดงให้เห็นว่า
แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อแกนของขดลวดขนาดเล็กเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก
กล่าวคือเมื่อแกนของขดลวดใหญ่และเล็กขนานกัน
ข้าว. 2.26. สู่บทสรุปของแนวคิด “ฟลักซ์แม่เหล็ก” สนามแม่เหล็กแสดงด้วยเส้นที่ลากในอัตราสองเส้นต่อ 1 cm2: a - ขดลวดที่มีพื้นที่ 2 cm2 ตั้งอยู่ตั้งฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะเชื่อมต่อกับแต่ละรอบของขดลวด b - ขดลวดที่มีพื้นที่ 4 cm2 ตั้งฉากกับทิศทางของสนาม ฟลักซ์แม่เหล็กจะเชื่อมต่อกับแต่ละรอบของขดลวด c - ขดลวดที่มีพื้นที่ 4 cm2 ตั้งอยู่ในแนวเฉียง ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับแต่ละรอบนั้นแสดงเป็นเส้นสี่เส้น มันเท่ากันตามที่แต่ละบรรทัดแสดงให้เห็น ดังที่เห็นได้จากรูปที่. 2.26, a และ b, กระแส c ฟลักซ์ที่อยู่คู่กับคอยล์จะลดลงเนื่องจากการเอียง
การเรียงตัวของขดลวดเล็กๆ ดังแสดงในรูปนี้ 2.26 ก และ ข เมื่อขดลวดหมุน แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะน้อยลงเรื่อยๆ
ท้ายที่สุด หากระนาบของขดลวดขนาดเล็กขนานกับเส้นสนาม ก็จะไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้น อาจเกิดคำถามว่า จะเกิดอะไรขึ้นกับการหมุนคอยล์เล็กต่อไป?
หากเราหมุนคอยล์มากกว่า 90° (สัมพันธ์กับตำแหน่งเริ่มต้น) สัญญาณของ EMF ที่เหนี่ยวนำจะเปลี่ยนไป เส้นสนามจะเข้าขดลวดจากอีกด้านหนึ่ง
ข้อสังเกตที่สี่. สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตครั้งสุดท้าย
ให้เราเลือกตำแหน่งที่เราจะวางคอยล์เล็ก ๆ
ตัวอย่างเช่นให้เราตกลงที่จะวางไว้ในตำแหน่งที่ EMF เหนี่ยวนำมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (แน่นอนสำหรับจำนวนรอบที่กำหนดและค่าที่กำหนดของกระแสที่ปิดอยู่) ลองทำขดลวดเล็กๆ หลายอันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน แต่มีจำนวนรอบเท่ากัน
เราจะวางคอยล์เหล่านี้ไว้ในตำแหน่งเดียวกันและเมื่อปิดกระแสเราจะสังเกตการปฏิเสธของกัลวาโนมิเตอร์
ประสบการณ์จะแสดงให้เราเห็นว่า
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นเป็นสัดส่วนกับพื้นที่หน้าตัดของขดลวด
ฟลักซ์แม่เหล็ก ข้อสังเกตทั้งหมดทำให้เราสรุปได้ว่า
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กเสมอ
แต่ฟลักซ์แม่เหล็กคืออะไร?
อันดับแรก เราจะพูดถึงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ราบ S ซึ่งสร้างมุมฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ในกรณีนี้คือฟลักซ์แม่เหล็ก เท่ากับสินค้าพื้นที่สำหรับการปฐมนิเทศหรือ
ที่นี่ S คือพื้นที่ของเว็บไซต์ของเรา m2;; B - การเหนี่ยวนำ, T; F - ฟลักซ์แม่เหล็ก, Wb
หน่วยของการไหลคือเวเบอร์
แทนสนามแม่เหล็กผ่านเส้น เราสามารถพูดได้ว่าฟลักซ์แม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับจำนวนเส้นที่เจาะพื้นที่
ถ้าเส้นสนามถูกลากจนจำนวนบนระนาบตั้งฉากเท่ากับการเหนี่ยวนำสนาม B แล้วการไหล เท่ากับจำนวนเส้นดังกล่าว
ในรูป 2.26 Magnetic lule in แสดงเป็นเส้นที่ลากในอัตรา 2 เส้นต่อแต่ละเส้น ซึ่งสอดคล้องกับฟลักซ์แม่เหล็กที่มีขนาด
ตอนนี้เพื่อกำหนดขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กก็เพียงพอที่จะนับจำนวนเส้นที่เจาะไซต์แล้วคูณจำนวนนี้ด้วย
ในกรณีของรูปที่. 2.26 และฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นที่ 2 ตารางเซนติเมตร ตั้งฉากกับทิศทางของสนาม
ในรูป 2.26 และบริเวณนี้ถูกแทงด้วยเส้นแม่เหล็กสี่เส้น ในกรณีของรูปที่. 2.26, b ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นที่ตามขวาง 4 cm2 ที่ความเหนี่ยวนำ 0.2 T
และเราเห็นว่าไซต์นั้นถูกแทงด้วยเส้นแม่เหล็กแปดเส้น
ฟลักซ์แม่เหล็กที่ควบคู่กับขดลวด เมื่อพูดถึง EMF ที่ถูกเหนี่ยวนำ เราต้องคำนึงถึงฟลักซ์ที่ควบคู่กับคอยล์
การไหลควบคู่กับขดลวดคือการไหลที่ทะลุพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยขดลวด
ในรูป 2.26 ฟลักซ์ควบคู่กับแต่ละรอบของคอยล์ ในกรณีดังรูปที่ 1 2.26, a เท่ากับ a ในกรณีของรูปที่ 2.26, b การไหลเท่ากับ
ถ้าพื้นที่ไม่ตั้งฉาก แต่เอียงกับเส้นแม่เหล็ก ก็จะไม่สามารถหาฟลักซ์ได้ง่ายๆ โดยการคูณพื้นที่ด้วยการเหนี่ยวนำอีกต่อไป ฟลักซ์ในกรณีนี้ถูกกำหนดให้เป็นผลคูณของการเหนี่ยวนำและพื้นที่ฉายภาพของเว็บไซต์ของเรา เรากำลังพูดถึงการฉายภาพบนระนาบที่ตั้งฉากกับเส้นสนามหรือเกี่ยวกับเงาที่ทอดมาจากแท่น (รูปที่ 2.27)
อย่างไรก็ตาม สำหรับรูปทรงใดๆ ของไซต์ กระแสน้ำยังคงเป็นสัดส่วนกับจำนวนเส้นที่ผ่าน หรือเท่ากับจำนวนเส้นเดี่ยวที่เจาะไซต์
ข้าว. 2.27. ไปยังเอาต์พุตของการฉายภาพไซต์ เมื่อดำเนินการทดลองโดยละเอียดมากขึ้น และรวมข้อสังเกตที่สามและสี่ของเราเข้าด้วยกัน เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นแปรผันตามพื้นที่ของเงาที่ขดลวดเล็ก ๆ ของเราจะโยนบนระนาบที่ตั้งฉากกับเส้นสนามหากมันถูกส่องสว่างด้วยรังสีแสงขนานกับเส้นสนาม เงานี้เรียกว่าการฉายภาพ
ดังนั้นในรูป 2.26 ค่าฟลักซ์ผ่านพื้นที่ 4 cm2 ที่มีการเหนี่ยวนำ 0.2 T เท่ากับเท่านั้น (เส้นราคาที่ ) การแสดงสนามแม่เหล็กด้วยเส้นมีประโยชน์มากในการกำหนดฟลักซ์
ถ้าฟลักซ์ Ф เชื่อมโยงกับแต่ละรอบ N ของขดลวด ผลิตภัณฑ์ NФ สามารถเรียกได้ว่าเป็นการเชื่อมต่อฟลักซ์ที่สมบูรณ์ของขดลวด แนวคิดของการเชื่อมต่อฟลักซ์สามารถใช้งานได้สะดวกเป็นพิเศษเมื่อมีการเชื่อมโยงการไหลที่แตกต่างกันไปยังทางเลี้ยวที่ต่างกัน ในกรณีนี้ การเชื่อมต่อฟลักซ์ทั้งหมดคือผลรวมของฟลักซ์ที่เชื่อมโยงกับแต่ละรอบ
หมายเหตุบางประการเกี่ยวกับคำว่า "ไหล" ทำไมเราถึงพูดถึงการไหล? คำนี้เกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องการไหลของบางสิ่งที่เป็นแม่เหล็กหรือไม่? ในความเป็นจริง เมื่อเราพูดว่า "กระแสไฟฟ้า" เราจินตนาการถึงการเคลื่อนไหว (การไหล) ค่าไฟฟ้า- สถานการณ์จะเหมือนกันในกรณีของฟลักซ์แม่เหล็กหรือไม่?
ไม่ เมื่อเราพูดว่า "ฟลักซ์แม่เหล็ก" เราหมายถึงเพียงการวัดเฉพาะของสนามแม่เหล็ก (พื้นที่คูณด้วยความแรงของสนาม) คล้ายกับการวัดที่ใช้โดยวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของของไหล เมื่อน้ำเคลื่อนที่เรียกว่าการไหลของผลคูณของความเร็วของน้ำและพื้นที่ของแท่นที่อยู่ตามขวาง (การไหลของน้ำในท่อเท่ากับความเร็วโดยพื้นที่หน้าตัดของ ท่อ).
แน่นอนว่าสนามแม่เหล็กเองซึ่งเป็นสสารประเภทหนึ่งก็เกี่ยวข้องกับรูปแบบการเคลื่อนที่พิเศษเช่นกัน เรายังไม่มีแนวคิดและความรู้ที่ชัดเจนเพียงพอเกี่ยวกับธรรมชาติของการเคลื่อนไหวนี้ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จะรู้มากเกี่ยวกับคุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก: สนามแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของพลังงานรูปแบบพิเศษ แต่มาตรการหลักคือ การเหนี่ยวนำ การวัดที่สำคัญมากอีกประการหนึ่งคือฟลักซ์แม่เหล็ก
ฟลักซ์แม่เหล็ก (ฟลักซ์ของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) ผ่านเส้นขอบเป็นตัวเลขเท่ากับผลคูณของขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กโดยพื้นที่ที่ถูกจำกัดโดยเส้นขอบและโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับเส้นปกติกับพื้นผิวที่ถูกจำกัดโดยเส้นขอบนี้
สูตรการทำงานของแรงแอมแปร์ระหว่างการเคลื่อนที่ของตัวนำตรงที่มีกระแสคงที่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ
ดังนั้นงานที่ทำโดยแรงของแอมแปร์สามารถแสดงในรูปของกระแสในตัวนำที่เคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงจรที่เชื่อมต่อตัวนำนี้:
ตัวเหนี่ยวนำลูป
ตัวเหนี่ยวนำ
- ทางกายภาพ ค่าเป็นตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง 1 แอมแปร์ใน 1 วินาที
ความเหนี่ยวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:
โดยที่ Ф คือฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านวงจร I คือความแรงของกระแสในวงจร
หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำ:
พลังงานสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กมีพลังงาน เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุที่มีประจุมีประจุสำรอง พลังงานไฟฟ้าในขดลวดที่กระแสไหลผ่านจะมีพลังงานแม่เหล็กสำรองอยู่
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - ปรากฏการณ์การเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรปิดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กไหลผ่านมีการเปลี่ยนแปลง
การทดลองของฟาราเดย์ คำอธิบาย การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.
ถ้าคุณเสนอ. แม่เหล็กถาวรกับขดลวดหรือในทางกลับกัน (รูปที่ 3.1) จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในขดลวด สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับคอยล์สองตัวที่มีระยะห่างใกล้กัน: หากแหล่งจ่ายไฟ AC เชื่อมต่อกับคอยล์ตัวใดตัวหนึ่ง ขดลวดอีกตัวก็จะสัมผัสได้เช่นกัน เครื่องปรับอากาศแต่ผลกระทบนี้จะแสดงออกมาได้ดีที่สุดหากขดลวดสองเส้นเชื่อมต่อกับแกนกลาง
ตามคำจำกัดความของฟาราเดย์ การทดลองเหล่านี้มีสิ่งที่เหมือนกันดังต่อไปนี้: หากฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำที่เจาะเข้าไปในวงจรปิดและดำเนินการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในวงจร
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า และปัจจุบันก็คือ การเหนี่ยวนำ ในกรณีนี้ ปรากฏการณ์นี้ไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการเปลี่ยนฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กโดยสิ้นเชิง
สูตรแรงเคลื่อนไฟฟ้า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในวงรอบปิดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นที่ที่ถูกจำกัดโดยวงนี้
กฎของเลนซ์
กฎของเลนซ์
กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในวงจรปิดที่มีสนามแม่เหล็กจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
การอุปถัมภ์ตนเอง คำอธิบายของมัน
การเหนี่ยวนำตนเอง- ปรากฏการณ์การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสไฟฟ้า
การปิดวงจร
เมื่อมีการลัดวงจรในวงจรไฟฟ้า กระแสจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดเพิ่มขึ้น และสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะปรากฏขึ้น พุ่งตรงต่อกระแส กล่าวคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองเกิดขึ้นในขดลวด ป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้นในวงจร (สนามกระแสน้ำวนยับยั้งอิเล็กตรอน)
เป็นผลให้ L1 สว่างขึ้นช้ากว่า L2
วงจรเปิด
เมื่อเปิดวงจรไฟฟ้ากระแสจะลดลงฟลักซ์ในขดลวดลดลงและสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะปรากฏขึ้นทิศทางเหมือนกระแส (พยายามรักษาความแรงของกระแสไฟฟ้าเท่าเดิม) เช่น แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเองเกิดขึ้นในขดลวดเพื่อรักษากระแสในวงจร
ด้วยเหตุนี้ L จะกะพริบสว่างเมื่อปิดเครื่อง
ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเองจะเกิดขึ้นเมื่อวงจรถูกปิด (กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย) และเมื่อวงจรถูกเปิด (กระแสไฟฟ้าจะไม่หายไปทันที)
สูตรแรงเคลื่อนไฟฟ้า การเหนี่ยวนำตนเอง
แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในตัวจะป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้นเมื่อวงจรเปิดอยู่ และกระแสไม่ลดลงเมื่อวงจรถูกเปิด
บทบัญญัติที่หนึ่งและที่สองของทฤษฎี สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแม็กซ์เวลล์.
1. สนามไฟฟ้าที่ถูกแทนที่จะสร้างสนามแม่เหล็กกระแสน้ำวน แมกซ์เวลล์ตั้งชื่อสนามไฟฟ้ากระแสสลับเพราะมันสร้างสนามแม่เหล็กเช่นเดียวกับกระแสไฟฟ้าทั่วไป สนามแม่เหล็กกระแสน้ำวนถูกสร้างขึ้นทั้งจากกระแสการนำ Ipr (ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่) และกระแสการเคลื่อนที่ (สนามไฟฟ้าที่ถูกย้าย E)
สมการแรกของแมกซ์เวลล์
2. สนามแม่เหล็กที่ถูกแทนที่จะสร้างสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน (กฎพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า)
สมการที่สองของแมกซ์เวลล์:
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า, รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า- การรบกวน (การเปลี่ยนแปลงสถานะ) ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในอวกาศ
3.1. คลื่น
- สิ่งเหล่านี้คือการสั่นสะเทือนที่แพร่กระจายในอวกาศเมื่อเวลาผ่านไป
คลื่นกลสามารถแพร่กระจายได้ในตัวกลาง (สาร) บางชนิดเท่านั้น: ในก๊าซ, ในของเหลว, ในของแข็ง แหล่งกำเนิดของคลื่นคือการสั่นของวัตถุที่สร้างความผิดปกติของสิ่งแวดล้อมในพื้นที่โดยรอบ เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการปรากฏตัวของคลื่นยืดหยุ่นคือลักษณะที่ปรากฏในช่วงเวลาที่ถูกรบกวนของแรงตัวกลางที่ขัดขวางโดยเฉพาะอย่างยิ่งความยืดหยุ่น พวกมันมีแนวโน้มที่จะนำอนุภาคที่อยู่ใกล้เคียงเข้ามาใกล้กันมากขึ้นเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ออกจากกัน และผลักพวกมันออกจากกันเมื่อพวกมันเข้าใกล้กัน แรงยืดหยุ่นซึ่งกระทำต่ออนุภาคที่อยู่ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดการรบกวน เริ่มที่จะเหวี่ยงพวกมันออกจากสมดุล คลื่นตามยาวลักษณะเฉพาะของตัวกลางที่เป็นก๊าซและของเหลวเท่านั้น แต่ ขวาง– รวมถึงของแข็งด้วย: เหตุผลก็คืออนุภาคที่ประกอบเป็นสื่อเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ เนื่องจากไม่ได้ยึดติดอย่างแน่นหนา ไม่เหมือน ของแข็ง- ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วการสั่นสะเทือนตามขวางจึงเป็นไปไม่ได้
คลื่นตามยาวเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของตัวกลางแกว่งไปแกว่งมาตามแนวเวกเตอร์การแพร่กระจายของการรบกวน คลื่นตามขวางแผ่เข้ามา ตั้งฉากกับเวกเตอร์ทิศทางการกระแทก กล่าวโดยย่อ: หากในตัวกลางความผิดปกติที่เกิดจากการรบกวนปรากฏในรูปแบบของแรงเฉือน การยืด และการบีบอัด ดังนั้น เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับวัตถุแข็งซึ่งเป็นไปได้ทั้งคลื่นตามยาวและตามขวาง หากการเปลี่ยนแปลงเป็นไปไม่ได้ สภาพแวดล้อมก็สามารถเกิดขึ้นได้
แต่ละคลื่นเดินทางด้วยความเร็วที่แน่นอน ภายใต้ ความเร็วคลื่น เข้าใจความเร็วของการแพร่กระจายของสัญญาณรบกวน เนื่องจากความเร็วของคลื่นเป็นค่าคงที่ (สำหรับตัวกลางที่กำหนด) ระยะทางที่คลื่นเดินทางจะเท่ากับผลคูณของความเร็วและเวลาในการแพร่กระจาย ดังนั้น ในการค้นหาความยาวคลื่น คุณต้องคูณความเร็วของคลื่นด้วยคาบของการสั่นในนั้น:
ความยาวคลื่น - ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ใกล้กันที่สุดในอวกาศ โดยการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นในเฟสเดียวกัน ความยาวคลื่นสอดคล้องกับคาบเชิงพื้นที่ของคลื่น นั่นคือระยะทางที่จุดที่มีเฟสคงที่ "เคลื่อนที่" ในช่วงเวลาหนึ่ง เท่ากับระยะเวลาจึงเกิดความลังเลใจ
หมายเลขคลื่น(หรือเรียกอีกอย่างว่า ความถี่เชิงพื้นที่) คืออัตราส่วน 2 π เรเดียนถึงความยาวคลื่น: อะนาล็อกเชิงพื้นที่ของความถี่วงกลม
คำนิยาม: หมายเลขคลื่น k คืออัตราการเติบโตของเฟสคลื่น φ โดยพิกัดเชิงพื้นที่
3.2. คลื่นเครื่องบิน - คลื่นที่ส่วนหน้าเป็นรูประนาบ
ด้านหน้าของคลื่นระนาบมีขนาดไม่จำกัด เวกเตอร์ความเร็วเฟสตั้งฉากกับด้านหน้า คลื่นระนาบเป็นวิธีแก้ปัญหาเฉพาะของสมการคลื่นและเป็นแบบจำลองที่สะดวก คลื่นดังกล่าวไม่มีอยู่ในธรรมชาติ เนื่องจากส่วนหน้าของคลื่นระนาบเริ่มต้นที่และสิ้นสุดที่ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่มีอยู่จริง
สมการของคลื่นใดๆ ก็เป็นคำตอบได้ สมการเชิงอนุพันธ์เรียกว่าเวฟ สมการคลื่นสำหรับฟังก์ชันเขียนเป็น:
ที่ไหน
· - ตัวดำเนินการลาปลาซ;
· - ฟังก์ชั่นที่ต้องการ;
· - รัศมีของเวกเตอร์ของจุดที่ต้องการ
· - ความเร็วคลื่น;
· - เวลา.
พื้นผิวคลื่น - ตำแหน่งทางเรขาคณิตของจุดที่ประสบการรบกวนของพิกัดทั่วไปในระยะเดียวกัน กรณีพิเศษของพื้นผิวคลื่นคือหน้าคลื่น
ก) คลื่นเครื่องบิน
เป็นคลื่นที่มีพื้นผิวเป็นชุดของระนาบขนานกัน
ข) คลื่นทรงกลม เป็นคลื่นที่มีพื้นผิวเป็นคลื่นรวมตัวกันเป็นทรงกลมมีศูนย์กลางร่วมกัน
บีม- เส้นปกติและพื้นผิวคลื่น ทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นหมายถึงทิศทางของรังสี หากตัวกลางการแพร่กระจายคลื่นเป็นเนื้อเดียวกันและเป็นไอโซโทรปิก รังสีจะเป็นเส้นตรง (และหากคลื่นเป็นระนาบ รังสีเหล่านั้นก็จะเป็นเส้นตรงขนานกัน)
แนวคิดเรื่องรังสีในฟิสิกส์มักใช้เฉพาะในทัศนศาสตร์เรขาคณิตและเสียงเท่านั้น เนื่องจากเมื่อเกิดผลกระทบที่ไม่ได้ศึกษาในทิศทางเหล่านี้ ความหมายของแนวคิดเรื่องรังสีก็จะหายไป
3.3. ลักษณะพลังงานของคลื่น
ตัวกลางที่คลื่นแพร่กระจายนั้นมีพลังงานกล ซึ่งเป็นผลรวมของพลังงานของการเคลื่อนที่แบบสั่นของอนุภาคทั้งหมด พลังงานของอนุภาคหนึ่งที่มีมวล m 0 พบได้จากสูตร: E 0 = m 0 Α 2ω 2/2. ตัวกลางมีหน่วยปริมาตรประกอบด้วย n = พี/m 0 อนุภาค (ρ - ความหนาแน่นของตัวกลาง) ดังนั้น หน่วยปริมาตรของตัวกลางจึงมีพลังงาน w р = nЕ 0 = ρ Α 2ω 2 /2.
ความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตร(W р) - พลังงานของการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของอนุภาคของตัวกลางที่อยู่ในหน่วยปริมาตร:
การไหลของพลังงาน(F) - ค่า เท่ากับพลังงาน, ถ่ายโอนโดยคลื่นผ่านพื้นผิวที่กำหนดต่อหน่วยเวลา:
ความเข้มของคลื่นหรือความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน(I) - ค่าเท่ากับการไหลของพลังงานที่ถ่ายโอนโดยคลื่นผ่านพื้นที่หน่วยที่ตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายของคลื่น:
3.4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า- กระบวนการแพร่กระจายของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในอวกาศ
สภาพที่เกิดขึ้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า- การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นเมื่อความแรงของกระแสในตัวนำเปลี่ยนแปลง และความแรงของกระแสในตัวนำเปลี่ยนไปเมื่อความเร็วการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในนั้นเปลี่ยนแปลงไป เช่น เมื่อประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงควรเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งของประจุไฟฟ้า เมื่อความเร็วการชาร์จเป็นศูนย์ จะมีเพียงสนามไฟฟ้าเท่านั้น ที่ ความเร็วคงที่ประจุจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งแพร่กระจายไปในอวกาศด้วยความเร็วจำกัด
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายในสสารด้วยความเร็วจำกัด โดยที่ ε และ μ คือค่าซึมผ่านของฉนวนและแม่เหล็กของสาร ε 0 และ μ 0 คือค่าคงที่ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก: ε 0 = 8.85419·10 –12 F/m, μ 0 = 1.25664·10 –6 H/m
ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ (ε = μ = 1):
ลักษณะสำคัญโดยทั่วไปรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถือเป็นความถี่ ความยาวคลื่น และโพลาไรซ์ ความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับความเร็วของการแพร่กระจายของรังสี ความเร็วของกลุ่มการแพร่กระจายของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศเท่ากับความเร็วแสง ในสื่ออื่น ความเร็วนี้จะน้อยกว่า
การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามักแบ่งออกเป็นช่วงความถี่ (ดูตาราง) ไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่คมชัดระหว่างช่วงต่างๆ บางครั้งอาจทับซ้อนกันและขอบเขตระหว่างช่วงต่างๆ นั้นไม่แน่นอน เนื่องจากความเร็วของการแพร่กระจายรังสีมีค่าคงที่ ความถี่ของการแกว่งจึงสัมพันธ์กับความยาวคลื่นในสุญญากาศอย่างเคร่งครัด
การรบกวนของคลื่น คลื่นที่สอดคล้องกัน เงื่อนไขสำหรับการเชื่อมโยงกันของคลื่น
ความยาวเส้นทางแสง (OPL) ของแสง ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่าง o.d.p. คลื่นที่มีความแตกต่างในระยะของการแกว่งที่เกิดจากคลื่น
แอมพลิจูดของการแกว่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีคลื่นสองลูกมารบกวน เงื่อนไขสำหรับแอมพลิจูดสูงสุดและต่ำสุดระหว่างการรบกวนของคลื่นสองลูก
ขอบสัญญาณรบกวนและรูปแบบสัญญาณรบกวนบนหน้าจอแบนเมื่อได้รับแสงสว่างจากช่องแคบยาวขนานกันสองช่อง: a) แสงสีแดง b) แสงสีขาว
1) การรบกวนของคลื่น- การซ้อนทับของคลื่นที่มีการเสริมกำลังร่วมกันและมีเสถียรภาพเมื่อเวลาผ่านไปเกิดขึ้นในบางจุดในอวกาศและอ่อนตัวลงที่จุดอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างระยะของคลื่นเหล่านี้
ข้อกำหนดเบื้องต้นเพื่อสังเกตการรบกวน:
1) คลื่นจะต้องมีความถี่เท่ากัน (หรือใกล้เคียง) เพื่อให้ภาพที่เกิดจากการทับซ้อนของคลื่นไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา (หรือไม่เปลี่ยนแปลงเร็วมากเพื่อให้สามารถบันทึกได้ทันเวลา)
2) คลื่นต้องเป็นทิศทางเดียว (หรือมีทิศทางคล้ายกัน) คลื่นไซน์ตั้งฉากสองอันจะไม่รบกวนกัน (ลองเพิ่มคลื่นไซน์ตั้งฉากสองอัน!) กล่าวอีกนัยหนึ่ง คลื่นที่ถูกเพิ่มจะต้องมีเวกเตอร์คลื่นที่เหมือนกัน (หรือเวกเตอร์ที่มีทิศทางใกล้เคียงกัน)
คลื่นที่ตรงตามเงื่อนไขทั้งสองนี้เรียกว่า สอดคล้องกัน- บางครั้งเรียกว่าเงื่อนไขแรก การเชื่อมโยงกันชั่วคราว, ที่สอง - การเชื่อมโยงกันเชิงพื้นที่.
ให้เราพิจารณาผลลัพธ์ของการเพิ่มไซนัสอยด์ทิศทางเดียวที่เหมือนกันสองตัวเป็นตัวอย่าง เราจะเปลี่ยนแปลงเฉพาะกะสัมพันธ์กันเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราเพิ่มคลื่นที่สอดคล้องกันสองคลื่นที่แตกต่างกันเฉพาะในระยะเริ่มต้นเท่านั้น (แหล่งที่มาของคลื่นทั้งสองจะถูกเลื่อนโดยสัมพันธ์กัน หรือทั้งสองอย่าง)
ถ้าไซนัสอยด์อยู่ในตำแหน่งที่จุดสูงสุด (และต่ำสุด) ตรงกันในอวกาศ ไซนัสอยด์เหล่านั้นจะถูกขยายร่วมกัน
ถ้าไซนัสอยด์เลื่อนสัมพันธ์กันประมาณครึ่งคาบ ค่าสูงสุดของค่าหนึ่งจะตกอยู่ที่ค่าต่ำสุดของอีกค่าหนึ่ง ไซนัสอยด์จะทำลายซึ่งกันและกันนั่นคือความอ่อนแอซึ่งกันและกันจะเกิดขึ้น
ในทางคณิตศาสตร์จะมีลักษณะเช่นนี้ เพิ่มสองคลื่น:
ที่นี่ x1และ x2- ระยะทางจากแหล่งกำเนิดคลื่นไปยังจุดในอวกาศที่เราสังเกตผลลัพธ์ของการซ้อนทับ แอมพลิจูดกำลังสองของคลื่นผลลัพธ์ (สัดส่วนกับความเข้มของคลื่น) กำหนดโดย:
ค่าสูงสุดของนิพจน์นี้คือ 4เอ 2, ขั้นต่ำ - 0; ทุกอย่างขึ้นอยู่กับความแตกต่าง ระยะเริ่มต้นและจากสิ่งที่เรียกว่าความต่างของเส้นทางคลื่น :
เมื่อถึงจุดที่กำหนดในอวกาศ การรบกวนสูงสุดจะถูกสังเกต และเมื่อ - การรบกวนขั้นต่ำ
ในตัวเรา ตัวอย่างง่ายๆแหล่งกำเนิดของคลื่นและจุดในอวกาศที่เราสังเกตการรบกวนนั้นอยู่บนเส้นตรงเดียวกัน ตามเส้นนี้รูปแบบการรบกวนจะเหมือนกันทุกจุด หากเราย้ายจุดสังเกตออกจากเส้นตรงที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด เราจะพบว่าตัวเองอยู่ในพื้นที่ที่รูปแบบการรบกวนเปลี่ยนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในกรณีนี้ เราจะสังเกตการรบกวนของคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและเวกเตอร์คลื่นใกล้เคียง
2)1. ความยาวเส้นทางแสงเป็นผลคูณของความยาวเรขาคณิต d ของเส้นทางของคลื่นแสงในตัวกลางที่กำหนดและดัชนีการหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลาง n นี้
2. ความแตกต่างของเฟสระหว่างคลื่นที่ต่อเนื่องกันสองคลื่นจากแหล่งเดียว โดยคลื่นหนึ่งเดินทางตามความยาวเส้นทางในตัวกลางด้วย ตัวบ่งชี้ที่แน่นอนการหักเหของแสง และอีกค่าหนึ่งคือความยาวเส้นทางในตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์:
โดยที่ , , lah คือความยาวคลื่นของแสงในสุญญากาศ
3) แอมพลิจูดของการแกว่งที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับปริมาณที่เรียก ความแตกต่างของจังหวะคลื่น
หากผลต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนเต็มของคลื่น คลื่นจะมาถึงจุดในเฟส เมื่อเพิ่มเข้าไป คลื่นจะเสริมกำลังซึ่งกันและกันและทำให้เกิดการสั่นโดยมีแอมพลิจูดเป็นสองเท่า
ถ้าผลต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น คลื่นจะมาถึงจุด A ในแอนติเฟส ในกรณีนี้จะยกเลิกซึ่งกันและกัน แอมพลิจูดของการแกว่งที่เกิดขึ้นจะเป็นศูนย์
ที่จุดอื่นๆ ในอวกาศ จะสังเกตเห็นการเสริมกำลังหรืออ่อนตัวของคลื่นที่เกิดขึ้นบางส่วน
4) ประสบการณ์ของจุง
ในปี ค.ศ. 1802 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โทมัส ยังได้ทำการทดลองโดยสังเกตการรบกวนของแสง แสงจากช่องว่างแคบๆ สตกลงไปบนหน้าจอที่มีรอยกรีดสองช่องที่เว้นระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด ส 1และ เอส 2- เมื่อผ่านแต่ละช่อง ลำแสงก็ขยายออก และบนหน้าจอสีขาวก็มีลำแสงส่องผ่านช่องนั้น ส 1และ เอส 2, คาบเกี่ยวกัน. ในบริเวณที่ลำแสงซ้อนทับกัน จะสังเกตเห็นรูปแบบการรบกวนในรูปแบบของแถบแสงสลับและแถบสีเข้ม
การใช้การรบกวนของแสงจากแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป
การรบกวนของแสงบนฟิล์มบาง สภาวะสำหรับการรบกวนสูงสุดและต่ำสุดของแสงบนแผ่นฟิล์มในแสงสะท้อนและแสงที่ส่องผ่าน
ขอบสัญญาณรบกวนที่มีความหนาเท่ากัน และขอบสัญญาณรบกวนที่มีความเอียงเท่ากัน
1) ปรากฏการณ์ของการรบกวนนั้นพบได้ในชั้นบาง ๆ ของของเหลวที่ผสมไม่ได้ (น้ำมันก๊าดหรือน้ำมันบนผิวน้ำ) ในฟองสบู่, น้ำมันเบนซิน, บนปีกผีเสื้อ, สีที่ทำให้มัวหมอง ฯลฯ
2) การรบกวนเกิดขึ้นเมื่อลำแสงเริ่มแรกแยกออกเป็นสองลำแสงขณะที่มันผ่านฟิล์มบางๆ เช่น ฟิล์มที่ทาบนพื้นผิวของเลนส์ของเลนส์ที่เคลือบ รังสีของแสงที่ผ่านฟิล์มที่มีความหนาจะสะท้อนสองครั้ง - จากพื้นผิวด้านในและด้านนอก รังสีที่สะท้อนจะมีเฟสต่างเฟสคงที่เท่ากับสองเท่าของความหนาของฟิล์ม ทำให้รังสีมีความสอดคล้องและรบกวนกัน การดับรังสีโดยสมบูรณ์จะเกิดขึ้นที่ ความยาวคลื่น โดยที่ ถ้า นาโนเมตร ดังนั้นความหนาของฟิล์มคือ 550:4 = 137.5 นาโนเมตร
คำนิยาม
ฟลักซ์เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก(หรือสนามแม่เหล็ก) (dФ) ในกรณีทั่วไป ผ่านพื้นที่เบื้องต้นเรียกว่าสเกลาร์ ปริมาณทางกายภาพซึ่งเท่ากับ:
โดยที่คือมุมระหว่างทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก () และทิศทางของเวกเตอร์ปกติ () ไปยังพื้นที่ dS ()
ตามสูตร (1) ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นผิว S ใดๆ จะถูกคำนวณ (ในกรณีทั่วไป) เป็น:
ฟลักซ์แม่เหล็กของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอผ่านพื้นผิวเรียบสามารถพบได้ดังนี้:
สำหรับสนามสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นพื้นผิวเรียบที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะเท่ากับ:
ฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กอาจเป็นค่าลบและบวกได้ นี่เป็นเพราะการเลือกทิศทางเชิงบวก บ่อยครั้งที่ฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กสัมพันธ์กับวงจรที่กระแสไหลผ่าน ในกรณีนี้ ทิศทางบวกของเส้นตั้งฉากกับเส้นชั้นความสูงสัมพันธ์กับทิศทางการไหลของกระแสตามกฎของสว่านที่ถูกต้อง จากนั้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวงจรนำกระแสผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยวงจรนี้จะมากกว่าศูนย์เสมอ
หน่วยวัดฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ระบบระหว่างประเทศหน่วย (SI) คือ เวเบอร์ (Wb) สามารถใช้สูตร (4) เพื่อกำหนดหน่วยวัดฟลักซ์แม่เหล็กได้ One Weber เป็นฟลักซ์แม่เหล็กที่ไหลผ่านพื้นผิวเรียบที่มีพื้นที่ 1 ตารางเมตรวางตั้งฉากกับเส้นแรงของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ:
ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับสนามแม่เหล็ก
ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กสะท้อนความจริงที่ว่าไม่มีประจุแม่เหล็ก ซึ่งเป็นเหตุให้เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กปิดหรือไปที่อนันต์เสมอ
มีการกำหนดทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก ดังต่อไปนี้: ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นผิวปิดใดๆ (S) มีค่าเป็นศูนย์ ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ ทฤษฎีบทนี้เขียนได้ดังนี้
ปรากฎว่าทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก () และความแรงของสนามไฟฟ้าสถิต () ผ่านพื้นผิวปิดนั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
ออกกำลังกาย | คำนวณฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านโซลินอยด์ที่มีการหมุน N, ความยาวแกนกลาง l, พื้นที่หน้าตัด S, ความสามารถในการซึมผ่านของแกนกลางแม่เหล็ก กระแสที่ไหลผ่านโซลินอยด์มีค่าเท่ากับ I |
สารละลาย | ภายในโซลินอยด์ สนามแม่เหล็กถือว่าสม่ำเสมอ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กสามารถหาได้ง่ายโดยใช้ทฤษฎีบทเกี่ยวกับการไหลเวียนของสนามแม่เหล็กและเลือกรูปทรงสี่เหลี่ยมเป็นวงปิด (การไหลเวียนของเวกเตอร์ตามที่เราจะพิจารณา (L)) (ซึ่งจะครอบคลุม N รอบทั้งหมด) จากนั้นเราเขียน (เราคำนึงว่านอกโซลินอยด์สนามแม่เหล็กเป็นศูนย์นอกจากนี้โดยที่รูปร่าง L ตั้งฉากกับเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B = 0): ในกรณีนี้ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านโซลินอยด์หนึ่งรอบจะเท่ากับ (): ฟลักซ์รวมของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ผ่านทุกรอบ: |
คำตอบ |
ตัวอย่างที่ 2
ออกกำลังกาย | สิ่งที่จะเป็นฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านกรอบสี่เหลี่ยมซึ่งอยู่ในสุญญากาศในระนาบเดียวกันโดยมีตัวนำตรงที่ยาวไม่ จำกัด พร้อมกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 1) โครงทั้งสองด้านขนานกับเส้นลวด ความยาวของด้านของกรอบคือ b ระยะห่างจากด้านหนึ่งของกรอบคือ c
|
สารละลาย | นิพจน์ที่เราสามารถระบุการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กจะได้รับการพิจารณา (ดูตัวอย่างที่ 1 ของส่วน "หน่วยวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก"): |
1. หลักการของเรดาร์ที่ใช้งานอยู่
2. เรดาร์พัลส์ หลักการทำงาน
3. ความสัมพันธ์เวลาพื้นฐานของการทำงานของพัลส์เรดาร์
4.ประเภทของการวางแนวเรดาร์
5. การก่อตัวของการกวาดบนเรดาร์ PPI
6. หลักการทำงานของความล่าช้าในการเหนี่ยวนำ
7.ประเภทของความล่าช้าแบบสัมบูรณ์ บันทึกดอปเปลอร์แบบไฮโดรอะคูสติก
8.เครื่องบันทึกข้อมูลการบิน คำอธิบายของงาน
9. วัตถุประสงค์และหลักการดำเนินงานของเอไอเอส
10.ส่งและรับข้อมูลเอไอเอส
11.การจัดระบบวิทยุสื่อสารในเอไอเอส
12.องค์ประกอบของอุปกรณ์เรือ AIS
13. แผนผังโครงสร้างของ AIS เรือ
14. หลักการทำงานของ SNS GPS
15. สาระสำคัญของโหมด GPS ที่แตกต่างกัน
16. แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดใน GNSS
17. บล็อกไดอะแกรมของเครื่องรับ GPS
18. แนวคิดของ ECDIS
19.การจำแนกประเภทของ ENC
20.วัตถุประสงค์และคุณสมบัติของไจโรสโคป
21. หลักการทำงานของไจโรคอมพาส
22. หลักการทำงานของเข็มทิศแม่เหล็ก
เครื่องวัดอุณหภูมิอิเล็กทรอนิกส์นิยมใช้เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิ คุณสามารถดูเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลแบบสัมผัสและไม่สัมผัสได้ที่เว็บไซต์ http://mera-tek.ru/termometry/termometry-elektronnye อุปกรณ์เหล่านี้ใช้วัดอุณหภูมิในการติดตั้งทางเทคโนโลยีเป็นหลัก เนื่องจากมีความแม่นยำในการวัดสูงและความเร็วในการบันทึกสูง
โพเทนชิโอมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ ทั้งแบบระบุและแบบบันทึก ใช้การรักษาเสถียรภาพกระแสไฟอัตโนมัติในวงจรโพเทนชิออมิเตอร์และการชดเชยเทอร์โมคัปเปิลแบบต่อเนื่อง
การเชื่อมต่อตัวนำกระแสไฟ- ส่วนหนึ่ง กระบวนการทางเทคโนโลยีการเชื่อมต่อสายเคเบิล ตัวนำหลายสายที่มีพื้นที่หน้าตัดตั้งแต่ 0.35 ถึง 1.5 มม. 2 เชื่อมต่อด้วยการบัดกรีหลังจากบิดสายไฟแต่ละเส้น (รูปที่ 1) หากได้รับการกู้คืนโดยใช้ท่อฉนวน 3 ก่อนที่จะบิดสายไฟจะต้องวางบนแกนและเคลื่อนไปทางส่วนที่ตัดของปลอก 4
ข้าว. 1. การเชื่อมต่อแกนโดยการบิด: 1 - แกนนำไฟฟ้า; ฉนวน 2 แกน; 3 — ท่อฉนวน; 4 - ปลอกสายเคเบิล; 5 - สายไฟกระป๋อง; 6 - พื้นผิวบัดกรี
สายไฟแข็งพวกมันทับซ้อนกันก่อนบัดกรีด้วยลวดทองแดงกระป๋องสองวงสองหรือสามรอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. (รูปที่ 2) คุณยังสามารถใช้เทอร์มินัลพิเศษของ wago 222 415 ซึ่งได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบันเนื่องจากใช้งานง่ายและเชื่อถือได้
เมื่อติดตั้งแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า ตัวเรือนจะต้องต่อสายดินด้วยลวดที่มีหน้าตัดอย่างน้อย 4 มม. 2 ผ่านสกรูกราวด์ จุดเชื่อมต่อของตัวนำกราวด์ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึงและหลังการเชื่อมต่อจะมีการทาจาระบี CIATIM-201 ชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันการกัดกร่อน เมื่อเสร็จสิ้นการติดตั้ง ให้ตรวจสอบค่าซึ่งควรมีค่าอย่างน้อย 20 MOhm และอุปกรณ์สายดินซึ่งไม่ควรเกิน 10 Ohm
ข้าว. 1. แผนภาพการเชื่อมต่อไฟฟ้าของชุดเซ็นเซอร์ของกลไกไฟฟ้าแบบเลี้ยวเดียว A - บล็อกแอมพลิฟายเออร์ BU-2, B - บล็อกเซ็นเซอร์แม่เหล็ก, B - แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า
การติดตั้งชุดเซ็นเซอร์ของแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าแบบเลี้ยวเดียวจะดำเนินการตามแผนภาพการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่แสดงในรูปที่ 1 1 โดยมีลวดที่มีหน้าตัดอย่างน้อย 0.75 มม. 2 ก่อนติดตั้งเซ็นเซอร์ จำเป็นต้องตรวจสอบการทำงานของเซ็นเซอร์ตามแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 1 2.
21.03.2019
ประเภทของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ
การใช้ก๊าซในเตาเผา อุปกรณ์ต่างๆและการติดตั้งจำเป็นต้องควบคุมกระบวนการเผาไหม้เพื่อให้มั่นใจในการทำงานที่ปลอดภัยและการทำงานของอุปกรณ์อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็มีคุณภาพสูงและ องค์ประกอบเชิงปริมาณสภาพแวดล้อมของก๊าซถูกกำหนดโดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า