Таырыбы: Электр тоыны магнит рісі таырыбын, электромагниттік индукция былысын оыту дістемесі.

Бл таырыпа дейін оушыларды потенциялды электростатикалы жне стационарлы рістер, йынды магнитік ріс жнінде малматтар алан. Енді оларды йынды электрлік ріспен, сонымен бірге электрлік жне магниттік йынды рісті уаыт бойынша згеруімен, оларды зара байланысымен таныстыру ажеттігі айтылды. Мны барлыын М.Фарадей ашан электромагниттік индукция былысын игерген кезде оып йренуге болады. Ол электромагниттік индукция заын жазды. Барлы жадайда индукцияны электр озаушы кші контурмен шектелген жазыты арылы тетін магнит аыныны згеру жылдамдыыны теріс шамасына те болады. Бл за дифференциал трде жазылады. Біра мектеп бадарламасында дифференциалдарды орнына соы суін не болмаса згеруін алады.

Электромагниттік индукцияны Э..К. магнит аыныны згеру жылдамдыымен тмендегідей байланыста болады:

«минус» табасы Ленц ережесімен немесе энергияны саталу заымен тсіндіріледі.

Электромагниттік индукция былысын р трлі дістермен демонстрация жасап крсету ажет.

· озалмайтын магнитті рісіндегі ткізгішті озалысы;

· ткізгішке байланысты магнитті озалысы;

· электромагниттік катушканы тока осанда жне шіргенде;

· индукциялы катушкадаы ток шамасын сіргенде жне кеміткенде.

Осылайша контур арылы тетін магнит аыныны барлы ммін болатын згерістері, ткізгіш пен магнитті салыстырмалы озалыс жадайлары арастырылады.

Бізді басты масатымыз оушылара - электромагниттік индукция былысыны физикалы мнін жне оны пайда болу себептерін тсіндіру.

арапайым жадайды арастырайы: магнит рісі біртекті жне оны магнит индукциясыны векторы контур ауданы S жататын жазытыа перпендикуляр; магнит аыны Ф бл жадайда шамасына те, ал электр озаушы кші . Біра магнит аыны згергенде магнит индукциясы В мен контур ауданы S бір уаытта згеруі ммкін, сондытан былайша жазуа болады:

Бл рнекті бірінші мшесі индукция Э..К- уаыта байланысты контур ауданыны згеруін сипаттайды, ал екінші мшесі магнит рісін уаыта байланысты згеруін крсетеді. Атап айтанда, осы индукция Э..К- екі жадайда пайда болуы оушылара тсіндірілуі ажет.

Басында бірінші жадайды арастырамыз. Егер контур ауданы S згерсе, онда контурды райтын ткізгіште озалыста болады. Онда бл ткізгіштегі зарядтара Лоренц кші сер етеді, ол зарядтарды орнын ауыстыруына ммкіндік береді. Электромагниттік индукцияны бл жадайда туындауын оушылар озалыстаы заряда магнит рісіні сер етуінен екенін біледі.

Енді екінші жадайды арастырамыз: бл жадайда магнит рісі згереді, ткізгіштер мен зарядтар озалмайды. озалмайтын зарядтара тек электр рісі сер ететіні белгілі. Егер тынышты кйдегі ткізгіште электр тогы пайда болса, онда ткізгіштегі бос электрондара электр рісі сер еткені. озалмайтын ткізгіш жйесінде ол алай пайда болады деген сра туындайды.

Сондытан, згерістегі магнит рісі электр рісін туызады деп жорамалдауа болады. Бл орта индукциялы немесе йынды электр рісі деп аталады.

йынды электр рісіні бар екендігін Максвелл крсеткен болатын. алым электромагниттік индукция былысын егжей-тегжейлі талдап, индукция Э..К. себебі йынды электр рісіні пайда болуына байланысты деп тжырымдады.

Индукциялы электр рісіні з ерекшеліктері бар (озалмайтын заряд рісінен, траты ток рісінен айырмашылыы бар), себебі ол зарядтарды таралуымен болмайды, магнит рісіні згеруімен аныталады.

Индукциялы электр рісіні зарядтара сері кернеулік векторы Е арылы сипатталады. Индукциялы рісті энергетикалы сипаттамасы –индукцияны Э..К. - болып табылады.

Оушыларды назарын индукция Э..К- ерекшеліктеріне аудару ажет. Е алдымен индукция Э..К- тізбекті барлы бойымен тарайтынын айту ажет, яни магнит индукциясы згеретін тізбекті барлы нктелерінде, ал химиялы элементті Э..К., термопараны Э..К., тізбекті белгілі бір блігінде туындайды. Тжірибелер крсеткендей, индукция Э..К- ерекшелігі, оны ткізгіш затыны тегіне жне температурасына туелсіздігі. Индукция Э..К. магнит рісіні зімен аныталады. Электромагниттік индукция былысында ткізгіштер осалы роль атарады.

Магнит аыны згергенде барлы уаытта йынды электр рісі пайда болады, оны энергетикалы сипаттамасы индукция Э..К. болады. Индукциялы ток ткізетін контур боланда пайда болады. Егер контур ткізбейтін болса, онда тек индукция Э..К. туралы айтуа болады.

Оушылармен тмендегі сраты талдау тиімді болады: «Екі саинадаы (ааш жне мыс) индукциялы электр рісі жне индукциялы ток туралы не айтуа болады?» Зарядталан блшектерді деткіштер (бетатрон) ткізгішсіз наты йынды электр рісіні бар екендігін крсететінін атап туіміз керек.

Индукциялы электр рісіні электростатикалы рістен згешелігі потенциал емес, ол йынды ріс болады: йынды электр рісіні кернеулік сызытары тйы болады (магнит аыныны згерісін ораан шебер трінде), ол тогы бар тзу сызыты ткізгішті магнит рісіні индукция сызытарына сас.

Электромагниттік индукция заынан электромагниттік индукция Э..К. табасын анытауа болады. Расында:

Егер магнит аыны кемісе ( ), онда электромагнит индукциясыны Э..К. о болады ( ). Егер де магнит аыны ссе ( ), онда индукция Э..К. теріс болады ( ).

Индукциялы электр рісіні кернеулік сызытары тйы болса, бл рісті кзі электр зарядтары болмайды, оны айнымалы магнит рісі туызады. Индукциялы электр рісіні йынды сипаттамасын ттас ткізгіштердегі йынды токтарды пайда болуы да тжірибелі трде длелдейді.

дістемелік дебиеттерде осындай тжірибелерді кптеген трлері крсетілген:

а)тйы ткізгіштерде индукциялы токты пайда болуы; гальвонометрді тіліні ауытуы, лампаны жануы жне т.б.- осыны барлыы индукциялы электр рісіні тйы тізбектегі электрондарды баытталан озалысын амтамасыз ететінін крсетеді;

б)айнымалы магнит рісіндегі тйы ткізгіштерді ызуы (индуктивтік катушкаа бекітілген темірзекшеге кигізілген алюминий саинасыны ызуы);

в) йынды токтарды маятниктеріні тежелуі;

г) айнымалы магнит рісінде орналасан дискадаы балауызды (воска) балуы;

д) лсіз жоары жиілікті рісте орналастырылан шардаы газды саина тріздес блігіні жарырауы жне т.б.

Индукция электр рісіні сипаттамасы ретінде потенциал тсінігін, жне де потенциалды энергия ымын олдануа болмайды, себебі индукциялы электр рісі йынды ріс.

Индукциялы электр рісі шін кернеулікті ара ашытыа байланыстылыы электростатикалы рістен згеше болады.

Радиусы r сымны орамын арастырайы. Кернеулікті модулі E шін нктелік зарядты кулонды рісінде байланыстылыы:

Оушылара крделілігіне байланысты, орытусыз индукциялы электр рісіні кернеулік модулін айтуа болады:

Индукциялы электр рісі асиеті жне сипаты жаынан электростатикалы рістен згешелігі бар, біра олар сас болып келеді- индукциялы электр рісі заряда дл электростатикалы ріс сияты сер етеді, бл барлы электр рістері шін негізгі асиет болып табылады.

Бл жерде оушыларды электромагниттік рісті ртрлі кріністері, сонымен бірге айнымалы йынды магнит рісіні йынды электр рісін тудыратындыы жніндегі білімдерін орытындылау маызды. з кезегінде йынды электр рісі йынды магнит рісін туызады. Бл екі орытынды бірге аланда электромагниттік рісті кеістікте таралуын длелдеу шін ажет.

Дл осы жерде оушыларды тек йынды рістермен ана таныстырып оймай, сонымен бірге айнымалы электр жне магнит рістеріні байланысын крсететін еркін электромагниттік рісті барлыын тсіндіру тиімді.

Электромагниттік зара серді таралуын былай тсіндіруге болады: магнит рісіні индукциясы згергенде индукцияланан кернеулікті магнит рісі туындайды. электр рісі кернеулігіні згеруі нтижесінде магнит индукциясы магнит рісі пайда болады. Мейлі, кеістікті бір нктесінде згеретін электр рісі болсын, онда оны магнит индукциясыны сызытары орайды. Бл ріс те айнымалы, ол рі арай айнымалы кернеулік векторы бар ріс туызады. Таы да кеістікті бір аумаында магнит индукциясыны векторлары жне , жне , жне т.б. немесе кернеулікті векторлары жне , жне т.б. бір-біріне арама-арсы баытталан, олар бір-бірін сндіреді, сонымен атар кеістікті жаа ауматарын басып алады, яни ріс ары арай нктеге, не заряда байланыссыз тарайды. Бл процесті механизмін белгілі Брэгті шынжыры моделімен тжірибе арылы крсетуге болады.

 

Лекция 10