ఇండక్టర్లలో అయస్కాంత ప్రవాహాలు. ప్రాథమిక సూత్రాలు

చిత్రం ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని చూపుతుంది. సజాతీయత అంటే ఇచ్చిన వాల్యూమ్‌లోని అన్ని పాయింట్ల వద్ద ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఫీల్డ్ లైన్లు ఉపరితలాన్ని కలుస్తాయి S ప్రాంతంతో ఉపరితలం.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క నిర్ణయం:

ఉపరితల S ద్వారా అయస్కాంత ప్రవాహం Ф అనేది ఉపరితలం S గుండా వెళుతున్న మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ వెక్టర్ B యొక్క పంక్తుల సంఖ్య.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ఫార్ములా:

ఇక్కడ α అనేది మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ వెక్టర్ B యొక్క దిశ మరియు సాధారణ నుండి ఉపరితల Sకి మధ్య కోణం.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ఫార్ములా నుండి గరిష్టంగా స్పష్టంగా ఉంటుంది అయస్కాంత ప్రవాహం cos α = 1 వద్ద ఉంటుంది మరియు వెక్టర్ B సాధారణ నుండి ఉపరితల Sకి సమాంతరంగా ఉన్నప్పుడు ఇది జరుగుతుంది. కనిష్ట అయస్కాంత ప్రవాహం cos α = 0 వద్ద ఉంటుంది, ఇది వెక్టర్ B సాధారణ నుండి ఉపరితల Sకి లంబంగా ఉన్నప్పుడు ఉంటుంది. , ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో వెక్టార్ B యొక్క పంక్తులు S ఉపరితలాన్ని దాటకుండా స్లైడ్ అవుతాయి.

మరియు అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క నిర్వచనం ప్రకారం, అయస్కాంత ఇండక్షన్ వెక్టర్ యొక్క ఆ పంక్తులు మాత్రమే ఇచ్చిన ఉపరితలాన్ని కలుస్తాయి.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ వెబర్స్‌లో కొలుస్తారు (వోల్ట్-సెకన్లు): 1 wb = 1 v * s. అదనంగా, మాక్స్వెల్ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు: 1 wb = 10 8 μs. దీని ప్రకారం, 1 μs = 10 -8 vb.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ అనేది స్కేలార్ పరిమాణం.

కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి

కరెంట్ మోసే కండక్టర్ చుట్టూ శక్తిని కలిగి ఉండే అయస్కాంత క్షేత్రం ఉంటుంది. ఇది ఎక్కడ నుండి వస్తుంది? ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో చేర్చబడిన ప్రస్తుత మూలం శక్తి యొక్క రిజర్వ్ను కలిగి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ను మూసివేసే సమయంలో, ప్రస్తుత మూలం ఉత్పన్నమయ్యే స్వీయ-ప్రేరక emf యొక్క ప్రభావాన్ని అధిగమించడానికి దాని శక్తిలో కొంత భాగాన్ని గడుపుతుంది. శక్తి యొక్క ఈ భాగం, కరెంట్ యొక్క స్వంత శక్తి అని పిలుస్తారు, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడటానికి వెళుతుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి కరెంట్ యొక్క అంతర్గత శక్తికి సమానం. ప్రస్తుత మూలం అధిగమించడానికి చేయవలసిన పనికి ప్రస్తుత స్వంత శక్తి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది స్వీయ-ప్రేరిత emfసర్క్యూట్లో కరెంట్ సృష్టించడానికి.

కరెంట్ సృష్టించిన అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి కరెంట్ యొక్క చతురస్రానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కరెంట్ ఆగిపోయిన తర్వాత అయస్కాంత క్షేత్ర శక్తి ఎక్కడికి వెళుతుంది? - నిలుస్తుంది (తగినంత పెద్ద కరెంట్ ఉన్న సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు, స్పార్క్ లేదా ఆర్క్ సంభవించవచ్చు)

4.1 విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క చట్టం. స్వీయ ప్రేరణ. ఇండక్టెన్స్

ప్రాథమిక సూత్రాలు

· చట్టం విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ(ఫెరడే చట్టం):

, (39)

ఇండక్షన్ emf అనేది మొత్తం మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ (ఫ్లక్స్ లింకేజ్) ఎక్కడ ఉంది.

· సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిన అయస్కాంత ప్రవాహం,

సర్క్యూట్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ ఎక్కడ ఉంది;

· స్వీయ-ప్రేరణకు వర్తించే ఫెరడే చట్టం

· ఇండక్షన్ emf, ఫ్రేమ్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో కరెంట్‌తో తిరిగినప్పుడు సంభవిస్తుంది,

అయస్కాంత క్షేత్ర ఇండక్షన్ ఎక్కడ ఉంది; ఇది ఫ్రేమ్ యొక్క కోణీయ వేగం.

సోలేనోయిడ్ ఇండక్టెన్స్

, (43)

అయస్కాంత స్థిరాంకం అనేది సోలనోయిడ్ యొక్క మలుపుల సంఖ్య;

సర్క్యూట్ తెరిచేటప్పుడు ప్రస్తుత బలం

సర్క్యూట్లో కరెంట్ ఎక్కడ ఉంది, ఇది సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిఘటన;

సర్క్యూట్ మూసివేసేటప్పుడు ప్రస్తుత బలం

. (45)

సడలింపు సమయం

సమస్య పరిష్కారానికి ఉదాహరణలు

ఉదాహరణ 1.

చట్టం ప్రకారం అయస్కాంత క్షేత్రం మారుతుంది , ఎక్కడ = 15 mT,. వ్యాసార్థం = 20 సెం.మీతో ఒక వృత్తాకార వాహక కాయిల్ ఫీల్డ్ యొక్క దిశకు (సమయం యొక్క ప్రారంభ క్షణంలో) కోణంలో ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచబడుతుంది. సమయం = 5 సెకన్లలో కాయిల్‌లో ఉత్పన్నమయ్యే ప్రేరేపిత emfని కనుగొనండి.

పరిష్కారం

విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం ప్రకారం, కాయిల్‌లో ఉత్పన్నమయ్యే ఇండక్టివ్ emf , కాయిల్‌లో అయస్కాంత ప్రవాహం కలిసి ఉంటుంది.

మలుపు యొక్క ప్రాంతం ఎక్కడ ఉంది; ఇది అయస్కాంత ఇండక్షన్ వెక్టర్ యొక్క దిశ మరియు ఆకృతికి మధ్య ఉన్న కోణం.

సంఖ్యా విలువలను ప్రత్యామ్నాయం చేద్దాం: = 15 mT,, = 20 cm = = 0.2 m,.

లెక్కలు ఇస్తారు .

ఉదాహరణ 2 ఇండక్షన్ = 0.2 T తో ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రంలో, ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార ఫ్రేమ్ ఉంది, దీని కదిలే వైపు, పొడవు = 0.2 m, ఫీల్డ్ ఇండక్షన్ లైన్లకు లంబంగా = 25 m / s వేగంతో కదులుతుంది (Fig. 42). సర్క్యూట్లో ఉత్పన్నమయ్యే ప్రేరేపిత emfని నిర్ణయించండి. పరిష్కారం కండక్టర్ AB అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదులుతున్నప్పుడు, ఫ్రేమ్ యొక్క వైశాల్యం పెరుగుతుంది, కాబట్టి, ఫ్రేమ్ ద్వారా అయస్కాంత ప్రవాహం పెరుగుతుంది మరియు ప్రేరేపిత emf సంభవిస్తుంది.

ఫెరడే చట్టం ప్రకారం, ఎక్కడ, అప్పుడు, కానీ, అందువలన.

"-" గుర్తు ప్రేరిత emf మరియు ప్రేరేపిత కరెంట్అపసవ్య దిశలో దర్శకత్వం వహించారు.

సెల్ఫ్-ఇండక్షన్

విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించే ప్రతి కండక్టర్ దాని స్వంత అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంటుంది.

కండక్టర్లో ప్రస్తుత బలం మారినప్పుడు, m.field మారుతుంది, అనగా. ఈ కరెంట్ మార్పుల ద్వారా సృష్టించబడిన అయస్కాంత ప్రవాహం. అయస్కాంత ప్రవాహంలో మార్పు ఒక సుడి విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఆవిర్భావానికి దారితీస్తుంది మరియు సర్క్యూట్లో ప్రేరేపిత emf కనిపిస్తుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని స్వీయ-ప్రేరణ అని పిలుస్తారు, ఇది ప్రస్తుత బలంలో మార్పు ఫలితంగా ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో ప్రేరేపిత emf సంభవించిన దృగ్విషయం. ఫలితంగా వచ్చే emfని స్వీయ-ప్రేరిత emf అంటారు

స్వీయ ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క అభివ్యక్తి

సర్క్యూట్ మూసివేత ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో షార్ట్ సర్క్యూట్ ఉన్నప్పుడు, కరెంట్ పెరుగుతుంది, ఇది కాయిల్‌లో మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ పెరుగుదలకు కారణమవుతుంది మరియు వోర్టెక్స్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ కనిపిస్తుంది, ఇది కరెంట్‌కు వ్యతిరేకంగా దర్శకత్వం వహించబడుతుంది, అనగా. కాయిల్‌లో స్వీయ-ఇండక్షన్ emf పుడుతుంది, సర్క్యూట్‌లో ప్రస్తుత పెరుగుదలను నిరోధిస్తుంది (వోర్టెక్స్ ఫీల్డ్ ఎలక్ట్రాన్‌లను నిరోధిస్తుంది). ఫలితంగా L1 తర్వాత వెలిగిపోతుంది, L2 కంటే.

ఓపెన్ సర్క్యూట్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు, కరెంట్ తగ్గుతుంది, కాయిల్‌లోని ఫ్లక్స్‌లో తగ్గుదల సంభవిస్తుంది మరియు వోర్టెక్స్ ఎలక్ట్రికల్ ఫీల్డ్ కనిపిస్తుంది, ఇది కరెంట్ (అదే ప్రస్తుత బలాన్ని కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది), అనగా. కాయిల్‌లో స్వీయ-ప్రేరిత emf పుడుతుంది, సర్క్యూట్‌లో కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఫలితంగా, ఆఫ్ చేసినప్పుడు L ప్రకాశవంతంగా మెరుస్తుంది.ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో తీర్మానం, సర్క్యూట్ మూసివేయబడినప్పుడు స్వీయ-ఇండక్షన్ యొక్క దృగ్విషయం వ్యక్తమవుతుంది (విద్యుత్ ప్రవాహం క్రమంగా పెరుగుతుంది) మరియు సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు (విద్యుత్ ప్రవాహం వెంటనే అదృశ్యం కాదు).

ఇండక్టెన్స్

స్వీయ-ప్రేరిత emf దేనిపై ఆధారపడి ఉంటుంది? విద్యుత్ ప్రవాహం దాని స్వంత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. సర్క్యూట్ ద్వారా అయస్కాంత ప్రవాహం అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (Ф ~ B), ఇండక్షన్ కండక్టర్‌లోని ప్రస్తుత బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (B ~ I), కాబట్టి మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ప్రస్తుత బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (Ф ~ I ) స్వీయ-ఇండక్షన్ emf విద్యుత్ వలయంలో ప్రస్తుత మార్పు రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది, కండక్టర్ (పరిమాణం మరియు ఆకారం) యొక్క లక్షణాలపై మరియు కండక్టర్ ఉన్న మాధ్యమం యొక్క సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కండక్టర్ యొక్క పరిమాణం మరియు ఆకృతిపై మరియు కండక్టర్ ఉన్న వాతావరణంపై స్వీయ-ఇండక్షన్ emf యొక్క ఆధారపడటాన్ని చూపించే భౌతిక పరిమాణాన్ని స్వీయ-ఇండక్షన్ కోఎఫీషియంట్ లేదా ఇండక్టెన్స్ అంటారు. ఇండక్టెన్స్ - భౌతిక. కరెంట్ 1 సెకనులో 1 ఆంపియర్ మారినప్పుడు సర్క్యూట్‌లో సంభవించే స్వీయ-ప్రేరక emfకి సంఖ్యాపరంగా సమానమైన విలువ. ఇండక్టెన్స్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కూడా లెక్కించవచ్చు:

ఇక్కడ Ф అనేది సర్క్యూట్ ద్వారా అయస్కాంత ప్రవాహం, I అనేది సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత బలం.

ఇండక్టెన్స్ యొక్క SI యూనిట్లు:

కాయిల్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ ఆధారపడి ఉంటుంది: మలుపుల సంఖ్య, కాయిల్ యొక్క పరిమాణం మరియు ఆకారం మరియు మాధ్యమం యొక్క సంబంధిత అయస్కాంత పారగమ్యత (బహుశా ఒక కోర్).

సెల్ఫ్-ఇండక్షన్ EMF

సెల్ఫ్-ఇండక్టివ్ emf సర్క్యూట్ ఆన్ చేసినప్పుడు కరెంట్ పెరగకుండా మరియు సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు కరెంట్ తగ్గకుండా నిరోధిస్తుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక పదార్ధం యొక్క అయస్కాంతీకరణను వర్గీకరించడానికి, ఇది ఉపయోగించబడుతుంది అయస్కాంత క్షణం (పి m ). ఇది 1 టెస్లా ఇండక్షన్‌తో అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక పదార్ధం అనుభవించే యాంత్రిక టార్క్‌కు సంఖ్యాపరంగా సమానం.

ఒక పదార్ధం యొక్క యూనిట్ వాల్యూమ్ యొక్క అయస్కాంత క్షణం దానిని వర్గీకరిస్తుంది అయస్కాంతీకరణ - I , సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

I=ఆర్ m /వి , (2.4)

ఎక్కడ వి - పదార్ధం యొక్క వాల్యూమ్.

SI వ్యవస్థలో అయస్కాంతీకరణ అనేది తీవ్రత వలె కొలుస్తారు వాహనం, ఒక వెక్టర్ పరిమాణం.

పదార్థాల అయస్కాంత లక్షణాలు వర్గీకరించబడతాయి వాల్యూమెట్రిక్ మాగ్నెటిక్ ససెప్టబిలిటీ - సి ఓ , పరిమాణం లేని పరిమాణం.

ఏదైనా శరీరాన్ని ఇండక్షన్‌తో అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచినట్లయితే IN 0 , అప్పుడు దాని అయస్కాంతీకరణ జరుగుతుంది. ఫలితంగా, శరీరం ఇండక్షన్‌తో దాని స్వంత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది IN " , ఇది అయస్కాంత క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందుతుంది.

ఈ సందర్భంలో, మాధ్యమంలో ఇండక్షన్ వెక్టర్ (IN)వెక్టర్స్‌తో కూడి ఉంటుంది:

బి = బి 0 + బి " (వెక్టార్ గుర్తు విస్మరించబడింది), (2.5)

ఎక్కడ IN " - అయస్కాంతీకరించిన పదార్ధం యొక్క స్వంత అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రేరణ.

దాని స్వంత ఫీల్డ్ యొక్క ఇండక్షన్ పదార్ధం యొక్క అయస్కాంత లక్షణాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఇవి వాల్యూమెట్రిక్ మాగ్నెటిక్ ససెప్టబిలిటీ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి - సి ఓ , కింది వ్యక్తీకరణ నిజం: IN " = సి ఓ IN 0 (2.6)

ద్వారా విభజించండి m 0 వ్యక్తీకరణ (2.6):

IN " /మీ ఓ = సి ఓ IN 0 /మీ 0

మాకు దొరికింది: ఎన్ " = సి ఓ ఎన్ 0 , (2.7)

కానీ ఎన్ " ఒక పదార్ధం యొక్క అయస్కాంతీకరణను నిర్ణయిస్తుంది I , అనగా ఎన్ " = I , ఆపై (2.7) నుండి:

I = సి ఓ ఎన్ 0 . (2.8)

అందువలన, ఒక పదార్ధం బలంతో బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంటే ఎన్ 0 , అప్పుడు దానిలోని ఇండక్షన్ వ్యక్తీకరణ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

B=B 0 + బి " = m 0 ఎన్ 0 +m 0 ఎన్ " = m 0 (ఎన్ 0 +I)(2.9)

కోర్ (పదార్థం) పూర్తిగా బాహ్య ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రంలో (క్లోజ్డ్ టోరస్, అనంతమైన పొడవైన సోలనోయిడ్ మొదలైనవి) ఉన్నప్పుడు చివరి వ్యక్తీకరణ ఖచ్చితంగా నిజం.

నిష్క్రియ రేడియో మూలకాల యొక్క మరొక ప్రతినిధి గురించి మాట్లాడటం తార్కికంగా ఉంటుంది - ఇండక్టర్స్. కానీ వాటి గురించి కథ దూరం నుండి ప్రారంభం కావాలి, అయస్కాంత క్షేత్రం ఉనికిని గుర్తుంచుకోవాలి, ఎందుకంటే ఇది కాయిల్స్ చుట్టూ మరియు చొచ్చుకుపోయే అయస్కాంత క్షేత్రం, మరియు అయస్కాంత క్షేత్రంలో, చాలా తరచుగా ప్రత్యామ్నాయంగా, కాయిల్స్ పనిచేస్తాయి. సంక్షిప్తంగా, ఇది వారి నివాసం.

పదార్థం యొక్క ఆస్తిగా అయస్కాంతత్వం

అయస్కాంతత్వం ఒకటి అత్యంత ముఖ్యమైన లక్షణాలుపదార్థాలు, అలాగే, ఉదాహరణకు, ద్రవ్యరాశి లేదా విద్యుత్ క్షేత్రం. విద్యుత్ వంటి అయస్కాంతత్వం యొక్క దృగ్విషయాలు చాలా కాలంగా తెలుసు, కానీ ఆ కాలపు శాస్త్రం ఈ దృగ్విషయాల సారాంశాన్ని వివరించలేకపోయింది. ఒకప్పుడు ఆసియా మైనర్‌లో ఉన్న మెగ్నీషియా నగరం తర్వాత అపారమయిన దృగ్విషయాన్ని "అయస్కాంతత్వం" అని పిలుస్తారు. సమీపంలోని తవ్విన ఖనిజం నుండి శాశ్వత అయస్కాంతాలను పొందారు.

కానీ ఈ వ్యాసం యొక్క పరిధిలో శాశ్వత అయస్కాంతాలు ప్రత్యేకంగా ఆసక్తికరంగా లేవు. ఇండక్టర్ల గురించి మాట్లాడతానని వాగ్దానం చేయబడినందున, అప్పుడు మేము మాట్లాడతాము, చాలా మటుకు, విద్యుదయస్కాంతత్వం గురించి, ఎందుకంటే కరెంట్ ఉన్న తీగ చుట్టూ కూడా అయస్కాంత క్షేత్రం ఉందనేది రహస్యం కాదు.

IN ఆధునిక పరిస్థితులుఅయస్కాంతత్వం యొక్క దృగ్విషయాన్ని కనీసం ప్రారంభ స్థాయిలో అధ్యయనం చేయడం చాలా సులభం. దీన్ని చేయడానికి, మీరు బ్యాటరీ నుండి సాధారణ విద్యుత్ వలయాన్ని మరియు ఫ్లాష్‌లైట్ కోసం లైట్ బల్బ్‌ను సమీకరించాలి. అయస్కాంత క్షేత్రం, దాని దిశ మరియు బలం యొక్క సూచికగా, మీరు సాధారణ దిక్సూచిని ఉపయోగించవచ్చు.

DC అయస్కాంత క్షేత్రం

మీకు తెలిసినట్లుగా, దిక్సూచి ఉత్తర దిశను చూపుతుంది. పైన పేర్కొన్న వైర్లు సమీపంలో ఉన్నట్లయితే సరళమైన పథకం, మరియు లైట్ బల్బ్ ఆన్ చేయండి, దిక్సూచి సూది దాని సాధారణ స్థానం నుండి కొద్దిగా వైదొలగుతుంది.

సమాంతరంగా మరొక లైట్ బల్బ్ను కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా, మీరు సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత రెట్టింపు చేయవచ్చు, దీని వలన బాణం యొక్క భ్రమణ కోణం కొద్దిగా పెరుగుతుంది. కరెంట్ మోసే వైర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం పెద్దదిగా మారిందని ఇది సూచిస్తుంది. ఈ సూత్రంపైనే పాయింటర్ కొలిచే సాధనాలు పనిచేస్తాయి.

బ్యాటరీ యొక్క ధ్రువణత రివర్స్ చేయబడితే, అప్పుడు దిక్సూచి సూది ఇతర ముగింపును మారుస్తుంది - వైర్లలోని అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశ కూడా దిశలో మార్చబడింది. సర్క్యూట్ ఆపివేయబడినప్పుడు, దిక్సూచి సూది దాని సరైన స్థానానికి తిరిగి వస్తుంది. కాయిల్‌లో కరెంట్ లేదు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం లేదు.

ఈ అన్ని ప్రయోగాలలో, ఒక పరీక్షా విద్యుత్ ఛార్జ్ ద్వారా స్థిరమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని అధ్యయనం చేసినట్లే, దిక్సూచి పరీక్ష అయస్కాంత సూది పాత్రను పోషిస్తుంది.

అటువంటి సాధారణ ప్రయోగాల ఆధారంగా, విద్యుత్ ప్రవాహం కారణంగా అయస్కాంతత్వం పుట్టిందని మేము నిర్ధారించగలము: ఈ కరెంట్ ఎంత బలంగా ఉంటే, కండక్టర్ యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలు బలంగా ఉంటాయి. శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం ఎక్కడ నుండి వస్తుంది, ఎవరూ బ్యాటరీని వాటికి వైర్లతో కనెక్ట్ చేయలేదు?

ఫండమెంటల్ శాస్త్రీయ పరిశోధనశాశ్వత అయస్కాంతత్వం ఆధారపడి ఉంటుందని నిరూపించబడింది విద్యుత్ దృగ్విషయాలు: ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ దాని స్వంత విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంటుంది మరియు ప్రాథమికంగా ఉంటుంది అయస్కాంత లక్షణాలు. చాలా పదార్ధాలలో మాత్రమే ఈ లక్షణాలు పరస్పరం తటస్థీకరిస్తాయి మరియు కొన్ని కారణాల వల్ల అవి ఒక పెద్ద అయస్కాంతంగా మిళితం అవుతాయి.

వాస్తవానికి, వాస్తవానికి ప్రతిదీ అంత ప్రాచీనమైనది మరియు సరళమైనది కాదు, కానీ, సాధారణంగా, శాశ్వత అయస్కాంతాలు కూడా కదలిక కారణంగా వాటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. విద్యుత్ ఛార్జీలు.

అవి ఏమి ఇష్టం ఉంటాయి? అయస్కాంత రేఖలు?

అయస్కాంత రేఖలను దృశ్యమానంగా చూడవచ్చు. IN పాఠశాల అనుభవంభౌతిక పాఠాలలో, ఈ ప్రయోజనం కోసం, మెటల్ ఫైలింగ్స్ కార్డ్బోర్డ్ షీట్లో పోస్తారు, మరియు ఒక శాశ్వత అయస్కాంతం క్రింద ఉంచబడుతుంది. కార్డ్‌బోర్డ్ షీట్‌పై తేలికగా నొక్కడం ద్వారా మీరు మూర్తి 1లో చూపిన చిత్రాన్ని సాధించవచ్చు.

చిత్రం 1.

ఆ అయస్కాంతాన్ని చూడటం సులభం విద్యుత్ లైన్లుఉత్తర ధ్రువాన్ని విడిచిపెట్టి, విడిపోకుండా దక్షిణ ధ్రువంలోకి ప్రవేశించండి. వాస్తవానికి, ఇది దక్షిణం నుండి ఉత్తరం వరకు వ్యతిరేకం అని మనం చెప్పగలం, కానీ అది ఉత్తరం నుండి దక్షిణం వరకు ఉంటుంది. వారు ఒకప్పుడు ప్లస్ నుండి మైనస్ వరకు కరెంట్ యొక్క దిశను అంగీకరించిన విధంగానే.

బదులుగా ఉంటే శాశ్వత అయస్కాంతంకార్డ్‌బోర్డ్ ద్వారా కరెంట్‌తో వైర్‌ను పాస్ చేయండి, అప్పుడు మెటల్ ఫైలింగ్స్ దానిని కండక్టర్, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని చూపుతాయి. ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం కేంద్రీకృత వృత్తాకార రేఖల వలె కనిపిస్తుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, మీరు సాడస్ట్ లేకుండా చేయవచ్చు. శక్తి యొక్క అయస్కాంత రేఖలు వాస్తవానికి మూసివేసిన కేంద్రీకృత వృత్తాలు అని చూడటానికి కరెంట్-వాహక కండక్టర్ చుట్టూ పరీక్ష అయస్కాంత సూదిని కదిలిస్తే సరిపోతుంది. మీరు పరీక్ష బాణాన్ని అయస్కాంత క్షేత్రం మళ్లించే దిశలో కదిలిస్తే, మీరు కదలడం ప్రారంభించిన ప్రదేశానికి ఖచ్చితంగా తిరిగి వస్తారు. భూమి చుట్టూ తిరుగుతున్నట్లే: మీరు ఎక్కడికీ తిరగకుండా వెళితే, త్వరగా లేదా తరువాత మీరు అదే ప్రదేశానికి వస్తారు.

మూర్తి 2.

కరెంట్-వాహక కండక్టర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశ ఒక గిమ్లెట్ యొక్క నియమం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఇది చెక్కలో డ్రిల్లింగ్ రంధ్రాల కోసం ఒక సాధనం. ఇక్కడ ప్రతిదీ చాలా సులభం: గిమ్లెట్ తప్పనిసరిగా తిప్పబడాలి, తద్వారా దాని ఫార్వర్డ్ కదలిక వైర్‌లోని కరెంట్ దిశతో సమానంగా ఉంటుంది, అప్పుడు హ్యాండిల్ యొక్క భ్రమణ దిశ అయస్కాంత క్షేత్రం ఎక్కడ దర్శకత్వం వహించబడుతుందో చూపుతుంది.

మూర్తి 3.

“కరెంట్ మా నుండి వస్తోంది” - వృత్తం మధ్యలో ఉన్న శిలువ అనేది డ్రాయింగ్ యొక్క విమానం దాటి ఎగురుతున్న బాణం యొక్క ఈక, మరియు “కరెంట్ మనకు వస్తోంది” అనే చోట వెనుక నుండి ఎగురుతున్న బాణం యొక్క కొనను చూపుతుంది షీట్ యొక్క విమానం. కనీసం, పాఠశాలలో భౌతిక శాస్త్ర పాఠాలలో ఇవ్వబడిన ఈ సంజ్ఞామానాల వివరణ ఇది.

చిత్రం 4.

మేము ప్రతి కండక్టర్‌కు జిమ్లెట్ నియమాన్ని వర్తింపజేస్తే, ప్రతి కండక్టర్‌లోని అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశను నిర్ణయించిన తర్వాత, అదే దిశలో కండక్టర్లు ఆకర్షిస్తారని మరియు వాటి అయస్కాంత క్షేత్రాలు పెరుగుతాయని మేము నమ్మకంగా చెప్పగలం. వేర్వేరు దిశల ప్రవాహాలతో కండక్టర్లు ఒకదానికొకటి తిప్పికొడతాయి, వాటి అయస్కాంత క్షేత్రం భర్తీ చేయబడుతుంది.

ప్రేరకం

కరెంట్ మోసే కండక్టర్ రింగ్ (మలుపు) రూపంలో తయారు చేయబడితే, అది ఉత్తర మరియు దక్షిణాన దాని స్వంత అయస్కాంత ధ్రువాలను కలిగి ఉంటుంది. కానీ ఒక మలుపు యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం సాధారణంగా చిన్నది. చాలా ఉత్తమ ఫలితాలుఒక కాయిల్ రూపంలో వైర్ను మూసివేయడం ద్వారా సాధించవచ్చు. ఈ భాగాన్ని ఇండక్టర్ లేదా కేవలం ఇండక్టర్ అంటారు. ఈ విషయంలో అయస్కాంత క్షేత్రాలువ్యక్తిగత మలుపులు జోడించబడతాయి, పరస్పరం ఒకదానికొకటి బలోపేతం అవుతాయి.

మూర్తి 5.

కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాల మొత్తాన్ని ఎలా పొందవచ్చో మూర్తి 5 చూపుతుంది. అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా ప్రతి మలుపు దాని స్వంత మూలం నుండి శక్తిని పొందవచ్చని తెలుస్తోంది. 5.2, కానీ సిరీస్‌లో మలుపులను కనెక్ట్ చేయడం సులభం (వాటిని ఒక వైర్‌తో మూసివేయండి).

కాయిల్ ఎంత ఎక్కువ మలుపులు తిరుగుతుందో, దాని అయస్కాంత క్షేత్రం అంత బలంగా ఉంటుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం కూడా కాయిల్ ద్వారా విద్యుత్తుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, కాయిల్ (A) ద్వారా కరెంట్‌ను మలుపుల సంఖ్య (W) ద్వారా గుణించడం ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించే కాయిల్ సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడం చాలా చట్టబద్ధమైనది. ఈ విలువను ఆంపియర్ - మలుపులు అంటారు.

కోర్ కాయిల్

కాయిల్ లోపల ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థం యొక్క కోర్ చొప్పించబడితే కాయిల్ సృష్టించిన అయస్కాంత క్షేత్రం గణనీయంగా పెరుగుతుంది. మూర్తి 6 వివిధ పదార్ధాల సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యతతో ఒక పట్టికను చూపుతుంది.

ఉదాహరణకు, ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టీల్ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని కోర్ లేనప్పుడు కంటే సుమారు 7..7.5 వేల రెట్లు బలంగా చేస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, కోర్ లోపల అయస్కాంత క్షేత్రం అయస్కాంత సూదిని 7000 రెట్లు బలంగా తిప్పుతుంది (ఇది మానసికంగా మాత్రమే ఊహించవచ్చు).

మూర్తి 6.

పట్టిక ఎగువన పారా అయస్కాంత మరియు డయామాగ్నెటిక్ పదార్థాలు ఉన్నాయి. వాక్యూమ్‌కు సంబంధించి సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యత µ ఇవ్వబడుతుంది. పర్యవసానంగా, పారా అయస్కాంత పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని కొద్దిగా బలపరుస్తాయి మరియు డయామాగ్నెటిక్ పదార్థాలు కొద్దిగా బలహీనపరుస్తాయి. సాధారణంగా, ఈ పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రంపై ఎక్కువ ప్రభావం చూపవు. అయినప్పటికీ, అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద, ఇత్తడి లేదా అల్యూమినియం కోర్లను కొన్నిసార్లు సర్క్యూట్‌లను ట్యూన్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

టేబుల్ దిగువన ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు ఉన్నాయి, ఇవి కరెంట్ మోసే కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని గణనీయంగా పెంచుతాయి. ఉదాహరణకు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ స్టీల్ కోర్ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సరిగ్గా 7500 రెట్లు బలపరుస్తుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఎలా మరియు ఎలా కొలవాలి

మీరు కొలత కోసం యూనిట్లు అవసరమైనప్పుడు విద్యుత్ పరిమాణాలు, అప్పుడు మేము ఎలక్ట్రాన్ ఛార్జ్‌ని ప్రమాణంగా తీసుకున్నాము. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ఛార్జ్ నుండి, చాలా నిజమైన మరియు స్పష్టమైన యూనిట్ ఏర్పడింది - కూలంబ్, మరియు దాని ఆధారంగా ప్రతిదీ సరళంగా మారింది: ఆంపియర్, వోల్ట్, ఓం, జౌల్, వాట్, ఫరాడ్.

అయస్కాంత క్షేత్రాలను కొలవడానికి ప్రారంభ బిందువుగా దేన్ని తీసుకోవచ్చు? ఎలక్ట్రాన్‌ను అయస్కాంత క్షేత్రానికి ఎలాగైనా బంధించడం చాలా సమస్యాత్మకం. కాబట్టి, అయస్కాంతత్వంలో కొలత యూనిట్ ప్రవహించే కండక్టర్. డి.సి. 1 A వద్ద.

అటువంటి ప్రధాన లక్షణం ఉద్రిక్తత (H). ఇది వాక్యూమ్‌లో జరిగితే పైన పేర్కొన్న పరీక్ష కండక్టర్‌పై అయస్కాంత క్షేత్రం పనిచేసే శక్తిని ఇది చూపుతుంది. వాక్యూమ్ పర్యావరణం యొక్క ప్రభావాన్ని మినహాయించటానికి ఉద్దేశించబడింది, కాబట్టి ఈ లక్షణం - ఉద్రిక్తత పూర్తిగా స్వచ్ఛమైనదిగా పరిగణించబడుతుంది. బిగువు యొక్క యూనిట్ మీటరుకు ఆంపియర్ (a/m). ఈ వోల్టేజ్ 1A కరెంట్ మోసే కండక్టర్ నుండి 16cm దూరంలో కనిపిస్తుంది.

ఫీల్డ్ బలం మాత్రమే సూచిస్తుంది సైద్ధాంతిక సామర్థ్యంఅయిస్కాంత క్షేత్రం. పని చేసే నిజమైన సామర్థ్యం మరొక విలువ, మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ (B) ద్వారా ప్రతిబింబిస్తుంది. చూపించేది ఆమె నిజమైన బలం, దీనితో అయస్కాంత క్షేత్రం 1A కరెంట్‌తో కండక్టర్‌పై పనిచేస్తుంది.

చిత్రం 7.

1 మీ పొడవు గల కండక్టర్‌లో 1A కరెంట్ ప్రవహిస్తే, అది 1 N (102 G) శక్తితో నెట్టబడి (ఆకర్షింపబడి) ఉంటే, వారు ఇచ్చిన పాయింట్ వద్ద అయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క విలువ ఖచ్చితంగా 1 టెస్లా అని చెప్పారు.

మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ అనేది వెక్టార్ పరిమాణం, తప్ప సంఖ్యా విలువఇది ఎల్లప్పుడూ అధ్యయనంలో ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రంలో పరీక్ష అయస్కాంత సూది దిశతో సమానంగా ఉండే దిశను కూడా కలిగి ఉంటుంది.

చిత్రం 8.

మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ యూనిట్ టెస్లా (TL), అయితే ఆచరణలో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది. చిన్న యూనిట్గాస్: 1TL = 10,000Gs. ఇది చాలా లేదా కొంచెం? శక్తివంతమైన అయస్కాంతం సమీపంలోని అయస్కాంత క్షేత్రం అనేక టెస్లాకు చేరుకోగలదు, అయస్కాంత దిక్సూచి సూదికి సమీపంలో 100 గాస్ కంటే ఎక్కువ ఉండదు, ఉపరితలం దగ్గర భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం సుమారుగా 0.01 గాస్ మరియు అంతకంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ వెక్టర్ B అనేది అంతరిక్షంలో ఒక పాయింట్ వద్ద మాత్రమే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్ణిస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట ప్రదేశంలో అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి, మరొక భావన పరిచయం చేయబడింది: అయస్కాంత ప్రవాహం (Φ).

ముఖ్యంగా, ఇది గుండా వెళుతున్న అయస్కాంత ప్రేరణ రేఖల సంఖ్యను సూచిస్తుంది స్థలం ఇచ్చారు, కొంత ప్రాంతం ద్వారా: Φ=B*S*cosα. ఈ చిత్రాన్ని వర్షపు చినుకుల రూపంలో సూచించవచ్చు: ఒక పంక్తి ఒక చుక్క (B), మరియు అన్నీ కలిసి అయస్కాంత ప్రవాహం Φ. ఈ విధంగా కాయిల్ యొక్క వ్యక్తిగత మలుపుల యొక్క అయస్కాంత శక్తి లైన్లు ఒక సాధారణ ఫ్లక్స్లోకి కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి.

చిత్రం 9.

SI వ్యవస్థలో, మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యూనిట్ వెబెర్ (Wb), 1 టెస్లా యొక్క ఇండక్షన్ 1 sq.m విస్తీర్ణంలో పనిచేసినప్పుడు అటువంటి ఫ్లక్స్ ఏర్పడుతుంది.

వివిధ పరికరాలలో అయస్కాంత ప్రవాహం (మోటార్లు, ట్రాన్స్ఫార్మర్లు మొదలైనవి), ఒక నియమం వలె, ఒక నిర్దిష్ట మార్గం గుండా వెళుతుంది, దీనిని మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ లేదా కేవలం మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ అని పిలుస్తారు. మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ మూసివేయబడితే (రింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క కోర్), అప్పుడు దాని నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది, అయస్కాంత ప్రవాహం అడ్డంకులు లేకుండా వెళుతుంది మరియు కోర్ లోపల కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. దిగువ బొమ్మ క్లోజ్డ్ మరియు ఓపెన్ మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్లతో కాయిల్స్ యొక్క ఉదాహరణలను చూపుతుంది.

మూర్తి 10.

కానీ అయస్కాంత అంతరాన్ని సృష్టించడానికి కోర్ని కత్తిరించవచ్చు మరియు దాని నుండి ఒక భాగాన్ని బయటకు తీయవచ్చు. ఇది సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం అయస్కాంత నిరోధకతను పెంచుతుంది, అందువలన అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు మొత్తం కోర్లో మొత్తం ఇండక్షన్ తగ్గుతుంది. ఇది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో సిరీస్‌లో పెద్ద ప్రతిఘటనను టంకం చేయడం లాంటిది.

చిత్రం 11.

ఫలితంగా గ్యాప్ ఉక్కు ముక్కతో బ్లాక్ చేయబడితే, తక్కువ అయస్కాంత నిరోధకత కలిగిన అదనపు విభాగం ఖాళీకి సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిందని తేలింది, ఇది చెదిరిన అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని పునరుద్ధరిస్తుంది. ఇది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లలోని షంట్‌కి చాలా పోలి ఉంటుంది. మార్గం ద్వారా, మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ కోసం ఒక చట్టం కూడా ఉంది, ఇది మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ కోసం ఓం యొక్క చట్టం అని పిలుస్తారు.

చిత్రం 12.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క ప్రధాన భాగం అయస్కాంత షంట్ ద్వారా వెళుతుంది. ఇది ఆడియో లేదా వీడియో సిగ్నల్స్ యొక్క మాగ్నెటిక్ రికార్డింగ్‌లో ఉపయోగించే ఈ దృగ్విషయం: టేప్ యొక్క ఫెర్రో అయస్కాంత పొర అయస్కాంత తలల కోర్‌లోని అంతరాన్ని కవర్ చేస్తుంది మరియు మొత్తం అయస్కాంత ప్రవాహం టేప్ ద్వారా మూసివేయబడుతుంది.

కాయిల్ సృష్టించిన మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క దిశను నియమాన్ని ఉపయోగించి నిర్ణయించవచ్చు కుడి చెయి: నాలుగు పొడిగించిన వేళ్లు కాయిల్‌లో ప్రస్తుత దిశను సూచిస్తే, అప్పుడు బొటనవేలుమూర్తి 13లో చూపిన విధంగా అయస్కాంత రేఖల దిశను చూపుతుంది.

చిత్రం 13.

అయస్కాంత రేఖలు ఉత్తర ధ్రువాన్ని విడిచిపెట్టి దక్షిణాన ప్రవేశిస్తాయని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది. కాబట్టి బొటనవేలు లోపల ఉంది ఈ విషయంలోదక్షిణ ధ్రువం యొక్క స్థానాన్ని సూచిస్తుంది. మీరు కంపాస్ సూదిని ఉపయోగించి ఇది మళ్లీ నిజమో కాదో తనిఖీ చేయవచ్చు.

ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ ఎలా పని చేస్తుంది?

విద్యుత్తు కాంతి మరియు వేడిని సృష్టించగలదని, అందులో పాల్గొనవచ్చని తెలిసింది ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రక్రియలు. అయస్కాంతత్వం యొక్క ప్రాథమికాలను పరిచయం చేసిన తర్వాత, మీరు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఎలా పని చేస్తారనే దాని గురించి మాట్లాడవచ్చు.

ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఎక్కువగా ఉండవచ్చు వివిధ డిజైన్లు, శక్తి మరియు ఆపరేటింగ్ సూత్రం: ఉదాహరణకు స్థిరంగా మరియు ఏకాంతర ప్రవాహంను, స్టెప్పర్ లేదా కలెక్టర్. కానీ అన్ని రకాల డిజైన్లతో, ఆపరేషన్ సూత్రం రోటర్ మరియు స్టేటర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాల పరస్పర చర్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఈ అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి, కరెంట్ వైండింగ్‌ల ద్వారా పంపబడుతుంది. ఎక్కువ కరెంట్ మరియు బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క అయస్కాంత ప్రేరణ ఎక్కువ, మోటారు మరింత శక్తివంతమైనది. ఈ క్షేత్రాన్ని మెరుగుపరచడానికి అయస్కాంత కోర్లు ఉపయోగించబడతాయి, అందుకే ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు చాలా ఉక్కు భాగాలను కలిగి ఉంటాయి. కొన్ని DC మోటార్ నమూనాలు శాశ్వత అయస్కాంతాలను ఉపయోగిస్తాయి.

చిత్రం 14.

ఇక్కడ, ప్రతిదీ స్పష్టంగా మరియు సరళంగా ఉందని ఒకరు అనవచ్చు: మేము వైర్ ద్వారా కరెంట్‌ను పంపాము మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పొందాము. మరొక అయస్కాంత క్షేత్రంతో పరస్పర చర్య ఈ కండక్టర్ కదలడానికి మరియు యాంత్రిక పనిని కూడా చేస్తుంది.

భ్రమణ దిశను ఎడమ చేతి నియమం ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు. నాలుగు పొడిగించిన వేళ్లు కండక్టర్‌లోని కరెంట్ యొక్క దిశను సూచిస్తే, మరియు అయస్కాంత రేఖలు అరచేతిలోకి ప్రవేశిస్తే, వంగిన బొటనవేలు అయస్కాంత క్షేత్రంలో కండక్టర్ బయటకు నెట్టబడిన దిశను సూచిస్తుంది.

స్థిర విద్యుత్ చార్జీల చుట్టూ ఉన్న ప్రదేశంలో ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్ ఉన్నట్లయితే, కదిలే ఛార్జీల చుట్టూ ఉన్న ప్రదేశంలో (అలాగే మాక్స్‌వెల్ మొదట్లో ఊహించినట్లుగా, సమయం మారుతున్న విద్యుత్ క్షేత్రాల చుట్టూ) ఉనికిలో ఉంటుంది. ఇది ప్రయోగాత్మకంగా గమనించడం సులభం.

ఇది అయస్కాంత క్షేత్రానికి కృతజ్ఞతలు, విద్యుత్ ప్రవాహాలు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి, అలాగే శాశ్వత అయస్కాంతాలు మరియు ప్రవాహాలు అయస్కాంతాలతో ఉంటాయి. పోల్చి చూస్తే విద్యుత్ పరస్పర చర్య, అయస్కాంత పరస్పర చర్యగణనీయంగా మరింత శక్తివంతమైనది. ఈ పరస్పర చర్యను ఒకసారి ఆండ్రే-మేరీ ఆంపియర్ అధ్యయనం చేశారు.

భౌతిక శాస్త్రంలో, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క లక్షణం B, మరియు అది పెద్దది, అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఉంటుంది. మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ B అనేది వెక్టర్ పరిమాణం, దాని దిశ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఏదో ఒక సమయంలో ఉంచబడిన సాంప్రదాయిక అయస్కాంత సూది యొక్క ఉత్తర ధ్రువంపై పనిచేసే శక్తి యొక్క దిశతో సమానంగా ఉంటుంది - అయస్కాంత క్షేత్రం అయస్కాంత సూదిని వెక్టర్ B దిశలో ఓరియంట్ చేస్తుంది. , అంటే, అయస్కాంత క్షేత్రం దిశలో.

మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ లైన్ యొక్క ప్రతి బిందువు వద్ద వెక్టర్ B దానికి టాంజెన్షియల్‌గా దర్శకత్వం వహించబడుతుంది. అంటే, ఇండక్షన్ B కరెంట్‌పై అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి ప్రభావాన్ని వర్గీకరిస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం కోసం తీవ్రత E ద్వారా ఇదే విధమైన పాత్ర పోషించబడుతుంది, ఇది ఛార్జ్పై విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క శక్తి ప్రభావాన్ని వర్ణిస్తుంది.

ఐరన్ ఫైలింగ్స్‌తో సరళమైన ప్రయోగం అయస్కాంతీకరించిన వస్తువుపై అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్య యొక్క దృగ్విషయాన్ని స్పష్టంగా ప్రదర్శించడం సాధ్యం చేస్తుంది, ఎందుకంటే స్థిరమైన అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఫెర్రో అయస్కాంతం యొక్క చిన్న ముక్కలు (అటువంటి ముక్కలు ఐరన్ ఫైలింగ్‌లు) క్షేత్రం వెంట అయస్కాంతీకరించబడతాయి. , అయస్కాంత సూదులు, చిన్న దిక్సూచి సూదులు వంటివి.

మీరు నిలువు రాగి కండక్టర్‌ను తీసుకొని, క్షితిజ సమాంతర కాగితపు షీట్ (లేదా ప్లెక్సిగ్లాస్ లేదా ప్లైవుడ్) లోని రంధ్రం గుండా వెళితే, ఆపై మెటల్ ఫైలింగ్‌లను షీట్‌పై పోసి, కొద్దిగా కదిలించి, ఆపై నేరుగా ప్రవాహాన్ని పంపితే. కండక్టర్, కండక్టర్ చుట్టూ ఉన్న వృత్తాలలో, దానిలోని కరెంట్‌కు లంబంగా ఉన్న విమానంలో సాడస్ట్ ఎలా వరుసలో ఉంటుందో చూడటం సులభం.

సాడస్ట్‌తో తయారు చేయబడిన ఈ వృత్తాలు ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క అయస్కాంత ప్రేరణ B యొక్క పంక్తుల యొక్క ప్రతీకాత్మక చిత్రంగా ఉంటాయి. ఈ ప్రయోగంలో సర్కిల్‌ల కేంద్రం, కరెంట్‌తో కండక్టర్ యొక్క అక్షం వెంట సరిగ్గా మధ్యలో ఉంటుంది.

కరెంట్-వాహక కండక్టర్ యొక్క మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ వెక్టర్స్ B యొక్క దిశను గుర్తించడం సులభం లేదా కుడి స్క్రూ నియమం ద్వారా: స్క్రూ అక్షం కండక్టర్‌లోని కరెంట్ దిశలో ముందుకు సాగినప్పుడు, స్క్రూ యొక్క భ్రమణ దిశ లేదా గిమ్లెట్ యొక్క హ్యాండిల్ (మేము స్క్రూ ఇన్ లేదా స్క్రూ అవుట్) ప్రస్తుత చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశను సూచిస్తుంది.

గిమ్లెట్ నియమం ఎందుకు వర్తిస్తుంది? మాక్స్‌వెల్ యొక్క రెండు సమీకరణాలలో ఉపయోగించిన రోటర్ ఆపరేషన్ (క్షేత్ర సిద్ధాంతంలో రాట్ ద్వారా సూచించబడుతుంది) అధికారికంగా ఇలా వ్రాయవచ్చు వెక్టర్ ఉత్పత్తి(రాడార్ ఆపరేటర్‌తో), మరియు ముఖ్యంగా రోటర్ కారణంగా వెక్టర్ ఫీల్డ్పోల్చవచ్చు (ఒక సారూప్యతను సూచిస్తుంది) కోణీయ వేగంభ్రమణం ఆదర్శ ద్రవ(మాక్స్‌వెల్ స్వయంగా ఊహించినట్లుగా), ఇచ్చిన వెక్టార్ ఫీల్డ్‌ను సూచించే ప్రవాహ వేగం క్షేత్రం, కోణీయ వేగం కోసం వివరించిన నియమం యొక్క అదే సూత్రీకరణలను రోటర్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు.

ఈ విధంగా, మీరు వెక్టార్ ఫీల్డ్ యొక్క సుడి దిశలో జిమ్లెట్‌ను ట్విస్ట్ చేస్తే, అది ఈ ఫీల్డ్ యొక్క రోటర్ వెక్టర్ దిశలో స్క్రూ చేస్తుంది.

మీరు చూడగలిగినట్లుగా, టెన్షన్ లైన్ల వలె కాకుండా ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్, ఇది అంతరిక్షంలో తెరిచి ఉంటుంది, విద్యుత్ ప్రవాహం చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత ప్రేరణ రేఖలు మూసివేయబడతాయి. పంక్తులు ఉంటే విద్యుత్ ఉద్రిక్తత E తో ప్రారంభించండి సానుకూల ఛార్జీలుమరియు ప్రతికూల పంక్తులపై ముగుస్తుంది, అప్పుడు మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ B యొక్క పంక్తులు వాటిని ఉత్పత్తి చేసే కరెంట్ చుట్టూ మూసివేయబడతాయి.

ఇప్పుడు ప్రయోగాన్ని క్లిష్టతరం చేద్దాం. కరెంట్‌తో స్ట్రెయిట్ కండక్టర్‌కు బదులుగా, కరెంట్‌తో కాయిల్‌ను పరిగణించండి. డ్రాయింగ్ యొక్క సమతలానికి లంబంగా అటువంటి ఆకృతిని ఉంచడం మాకు సౌకర్యంగా ఉందని అనుకుందాం, కరెంట్ మన వైపు ఎడమ వైపుకు మరియు కుడి వైపున మనకు దూరంగా ఉంటుంది. మీరు ఇప్పుడు కరెంట్‌తో కాయిల్ లోపల అయస్కాంత సూదితో దిక్సూచిని ఉంచినట్లయితే, అయస్కాంత సూది అయస్కాంత ఇండక్షన్ లైన్ల దిశను సూచిస్తుంది - అవి కాయిల్ యొక్క అక్షం వెంట దర్శకత్వం వహించబడతాయి.

ఎందుకు? ఎందుకంటే ఎదురుగాకాయిల్ యొక్క విమానం నుండి అయస్కాంత సూది యొక్క ధ్రువాల మాదిరిగానే ఉంటుంది. B లైన్లు ఎక్కడ నుండి వచ్చాయి - ఇది ఉత్తరం అయస్కాంత ధ్రువం, ఏదైతే కలిగి ఉందో - దక్షిణ ధృవం. మీరు మొదట కరెంట్ మరియు దాని అయస్కాంత క్షేత్రంతో కండక్టర్‌ను పరిగణించి, ఆపై కండక్టర్‌ను రింగ్‌లోకి రోల్ చేస్తే ఇది అర్థం చేసుకోవడం సులభం.

కరెంట్‌తో కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దిశను నిర్ణయించడానికి, వారు జిమ్లెట్ నియమాన్ని లేదా కుడి చేతి స్క్రూ నియమాన్ని కూడా ఉపయోగిస్తారు. గిమ్లెట్ యొక్క కొనను కాయిల్ మధ్యలో ఉంచండి మరియు దానిని సవ్యదిశలో తిప్పడం ప్రారంభించండి. ముందుకు ఉద్యమంగిమ్లెట్ కాయిల్ మధ్యలో ఉన్న మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ వెక్టర్ Bతో దిశలో సమానంగా ఉంటుంది.

సహజంగానే, కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశ కండక్టర్‌లోని కరెంట్ యొక్క దిశకు సంబంధించినది, అది నేరుగా కండక్టర్ లేదా కాయిల్ అయినా.

అయస్కాంత ప్రేరణ B యొక్క రేఖలు బయటకు వచ్చే కాయిల్ లేదా కరెంట్ వైపు (వెక్టర్ B యొక్క దిశ బాహ్యంగా ఉంటుంది) ఉత్తర అయస్కాంత ధ్రువం మరియు పంక్తులు ప్రవేశించే చోట (వెక్టర్ B లోపలికి మళ్లించబడుతుంది) అని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది. ) దక్షిణ అయస్కాంత ధ్రువం.

కరెంట్‌తో కూడిన అనేక మలుపులు పొడవైన కాయిల్‌ను ఏర్పరుస్తే - ఒక సోలనోయిడ్ (కాయిల్ యొక్క పొడవు దాని వ్యాసం కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ), అప్పుడు దాని లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకరీతిగా ఉంటుంది, అంటే అయస్కాంత ఇండక్షన్ లైన్లు B ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉంటాయి మరియు కాయిల్ యొక్క మొత్తం పొడవులో అదే సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది. మార్గం ద్వారా, శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం వెలుపలి నుండి కరెంట్ ఉన్న కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రానికి సమానంగా ఉంటుంది.

కరెంట్ I, పొడవు l, మలుపుల సంఖ్యతో ఉన్న కాయిల్ కోసం, వాక్యూమ్‌లో మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది:

కాబట్టి, కరెంట్‌తో కాయిల్ లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకరీతిగా ఉంటుంది మరియు దక్షిణం నుండి మళ్ళించబడుతుంది ఉత్తర ధ్రువం(కాయిల్ లోపల!) కాయిల్ లోపల మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ కరెంట్‌తో కాయిల్ యొక్క యూనిట్ పొడవుకు ఆంపియర్-టర్న్‌ల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

విద్యుదయస్కాంతత్వం అనేది విద్యుత్ ప్రవాహాలు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల అనుసంధానం వల్ల సంభవించే దృగ్విషయాల సమితి. కొన్నిసార్లు ఈ కనెక్షన్ అవాంఛనీయ ప్రభావాలకు దారితీస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఓడలో విద్యుత్ కేబుల్స్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ ఓడ యొక్క దిక్సూచికి అనవసరమైన విక్షేపం కలిగిస్తుంది. అయినప్పటికీ, అధిక-తీవ్రత కలిగిన అయస్కాంత క్షేత్రాలను సృష్టించేందుకు విద్యుత్తు తరచుగా ఉద్దేశపూర్వకంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఒక ఉదాహరణ విద్యుదయస్కాంతాలు. మేము ఈ రోజు వాటి గురించి మాట్లాడుతాము.

మరియు అయస్కాంత ప్రవాహం

అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత యూనిట్ ప్రాంతానికి మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ లైన్ల సంఖ్య ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ప్రవహించే చోట సంభవిస్తుంది మరియు గాలిలోని అయస్కాంత ప్రవాహం రెండోదానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కరెంట్ మోసే స్ట్రెయిట్ వైర్‌ను కాయిల్‌లోకి వంచవచ్చు. కాయిల్ యొక్క తగినంత చిన్న వ్యాసార్థంతో, ఇది అయస్కాంత ప్రవాహంలో పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, ప్రస్తుత బలం పెరగదు.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ఏకాగ్రత యొక్క ప్రభావం మలుపుల సంఖ్యను పెంచడం ద్వారా మరింత మెరుగుపరచబడుతుంది, అనగా వైర్‌ను కాయిల్‌గా తిప్పడం. వ్యతిరేకం కూడా నిజం. కరెంట్ మోసే కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం మలుపుల సంఖ్యను తగ్గించడం ద్వారా బలహీనపడవచ్చు.

మనం ఒక ముఖ్యమైన సంబంధాన్ని పొందుదాం. పాయింట్ వద్ద గరిష్ట సాంద్రతమాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ (ఇది ప్రతి యూనిట్ ప్రాంతానికి అత్యధిక ఫ్లక్స్ లైన్లను కలిగి ఉంటుంది), ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ I మధ్య సంబంధం, వైర్ n మరియు మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ B యొక్క మలుపుల సంఖ్య ఈ క్రింది విధంగా వ్యక్తీకరించబడింది: లో B కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. 12 A కరెంట్ 3 మలుపుల కాయిల్ గుండా ప్రవహించడం 12 మలుపుల కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే 3 A యొక్క కరెంట్ వలె సరిగ్గా ఇదే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఆచరణాత్మక సమస్యలను పరిష్కరించేటప్పుడు ఇది తెలుసుకోవడం ముఖ్యం.

సోలేనోయిడ్

అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించే గాయం వైర్ యొక్క కాయిల్‌ను సోలనోయిడ్ అంటారు. వైర్లు ఇనుము (ఐరన్ కోర్) చుట్టూ గాయపడవచ్చు. నాన్-మాగ్నెటిక్ బేస్ (ఉదాహరణకు, ఎయిర్ కోర్) కూడా అనుకూలంగా ఉంటుంది. మీరు చూడగలిగినట్లుగా, కరెంట్ మోసే కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి మీరు ఇనుము కంటే ఎక్కువ ఉపయోగించవచ్చు. ఫ్లక్స్ మాగ్నిట్యూడ్ పరంగా, ఏదైనా నాన్-మాగ్నెటిక్ కోర్ గాలికి సమానం. అంటే, కరెంట్, మలుపుల సంఖ్య మరియు ఫ్లక్స్‌ను అనుసంధానించే పై సంబంధం ఈ సందర్భంలో చాలా ఖచ్చితంగా సంతృప్తి చెందుతుంది. అందువల్ల, ఈ సూత్రాన్ని వర్తింపజేస్తే ప్రస్తుత-వాహక కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం బలహీనపడవచ్చు.

సోలనోయిడ్‌లో ఇనుము వాడకం

సోలనోయిడ్‌లో ఇనుము దేనికి ఉపయోగించబడుతుంది? దీని ఉనికి రెండు విధాలుగా ప్రస్తుత-వాహక కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఇది కరెంట్‌ని, తరచుగా వేల సార్లు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పెంచుతుంది. అయితే, ఇది ఒక ముఖ్యమైన ఉల్లంఘన కావచ్చు అనుపాత ఆధారపడటం. దీని గురించిమాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మరియు ఎయిర్-కోర్ కాయిల్స్‌లోని కరెంట్ మధ్య ఉన్న దాని గురించి.

ఇనుములోని మైక్రోస్కోపిక్ ప్రాంతాలు, డొమైన్‌లు (మరింత ఖచ్చితంగా, అవి కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిన అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్యలో ఒక దిశలో నిర్మించబడ్డాయి. ఫలితంగా, ఐరన్ కోర్ సమక్షంలో, ఈ కరెంట్ ప్రతి ఒక్కటికి ఎక్కువ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది. వైర్ యొక్క యూనిట్ క్రాస్-సెక్షన్, అన్ని డొమైన్‌లు ఒకే దిశలో వరుసలో ఉన్నప్పుడు, కరెంట్‌లో (లేదా కాయిల్‌లోని మలుపుల సంఖ్య) మరింత పెరగడం వలన అయస్కాంత ప్రవాహ సాంద్రత గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

ఇప్పుడు ఇండక్షన్ గురించి కొంచెం మాట్లాడుకుందాం. ఈ ఒక ముఖ్యమైన భాగంమాకు ఆసక్తి కలిగించే అంశం.

ప్రస్తుత కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణ

ఐరన్-కోర్ సోలనోయిడ్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం ఎయిర్-కోర్ సోలనోయిడ్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం కంటే చాలా బలంగా ఉన్నప్పటికీ, దాని పరిమాణం ఇనుము యొక్క లక్షణాల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. ఎయిర్ కోర్ కాయిల్ ద్వారా సృష్టించబడిన పరిమాణానికి సిద్ధాంతపరంగా పరిమితి లేదు. అయినప్పటికీ, ఐరన్ కోర్ సోలనోయిడ్‌తో పోల్చదగిన క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన అపారమైన ప్రవాహాలను పొందడం సాధారణంగా చాలా కష్టం మరియు ఖరీదైనది. మీరు ఎల్లప్పుడూ ఈ మార్గంలో వెళ్లవలసిన అవసరం లేదు.

మీరు కాయిల్ మోసే కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని మార్చినట్లయితే ఏమి జరుగుతుంది? ఈ చర్య అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించే విధంగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించగలదు. ఒక అయస్కాంతం కండక్టర్‌ను సమీపించినప్పుడు, కండక్టర్‌ను దాటిన అయస్కాంత రేఖలు దానిలో వోల్టేజ్‌ను ప్రేరేపిస్తాయి. ప్రేరేపిత వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణత అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క మార్పు యొక్క ధ్రువణత మరియు దిశపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ప్రభావం వ్యక్తిగత మలుపులో కంటే కాయిల్‌లో చాలా బలంగా ఉంటుంది: ఇది వైండింగ్‌లోని మలుపుల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఐరన్ కోర్ సమక్షంలో, సోలేనోయిడ్‌లో ప్రేరేపిత వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది. ఈ పద్ధతితో, కండక్టర్ అయస్కాంత ప్రవాహానికి సంబంధించి కదలడం అవసరం. కండక్టర్ మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ లైన్లను దాటకపోతే, వోల్టేజ్ ఏర్పడదు.

మనం శక్తిని ఎలా పొందగలం?

ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్లు అదే సూత్రాల ఆధారంగా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి. సాధారణంగా అయస్కాంతం కాయిల్స్ మధ్య తిరుగుతుంది. ప్రేరేపిత వోల్టేజ్ యొక్క పరిమాణం అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరిమాణం మరియు దాని భ్రమణ వేగంపై ఆధారపడి ఉంటుంది (అవి మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క మార్పు రేటును నిర్ణయిస్తాయి). కండక్టర్‌లోని వోల్టేజ్ దానిలోని మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ వేగానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

అనేక జనరేటర్లలో, అయస్కాంతం సోలనోయిడ్ ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుంది. కరెంట్-వాహక కాయిల్‌లో అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి, సోలనోయిడ్ కనెక్ట్ చేయబడింది, ఈ సందర్భంలో జనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి ఏమిటి? ఇది వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ యొక్క ఉత్పత్తికి సమానం. మరోవైపు, కండక్టర్‌లోని కరెంట్ మరియు మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మధ్య ఉన్న సంబంధం అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా సృష్టించబడిన ఫ్లక్స్‌ను ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది. యాంత్రిక కదలిక. ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మరియు కొన్ని విద్యుత్ కొలిచే సాధనాలు ఈ సూత్రంపై పనిచేస్తాయి. అయినప్పటికీ, వాటిలో కదలికను సృష్టించడానికి అదనపు విద్యుత్ శక్తిని ఖర్చు చేయడం అవసరం.

బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలు

ప్రస్తుతం, దానిని ఉపయోగించడం ద్వారా కరెంట్‌తో కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క అపూర్వమైన తీవ్రతను పొందడం సాధ్యమవుతుంది. విద్యుదయస్కాంతాలు చాలా శక్తివంతమైనవి. ఈ సందర్భంలో, ప్రస్తుత నష్టం లేకుండా ప్రవహిస్తుంది, అనగా, పదార్థం యొక్క వేడిని కలిగించదు. ఇది అధిక వోల్టేజ్‌లను ఎయిర్ కోర్ సోలనోయిడ్‌లకు వర్తింపజేయడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు సంతృప్త పరిమితులను నివారిస్తుంది. కరెంట్ మోసే కాయిల్ యొక్క అటువంటి శక్తివంతమైన అయస్కాంత క్షేత్రం చాలా గొప్ప అవకాశాలను తెరుస్తుంది. విద్యుదయస్కాంతాలు మరియు వాటి అప్లికేషన్లు చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలకు మంచి కారణం కోసం ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి. అన్ని తరువాత బలమైన పొలాలుమాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్‌పై కదలడానికి మరియు కొత్త రకాల ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మరియు జనరేటర్‌లను రూపొందించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. వారు తక్కువ ఖర్చుతో అధిక శక్తిని కలిగి ఉంటారు.

ప్రస్తుత కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి మానవత్వంచే చురుకుగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఆమె అప్పటికే దీర్ఘ సంవత్సరాలువిస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ముఖ్యంగా రైల్వేలు. రైళ్ల కదలికను నియంత్రించడానికి కరెంట్ మోసే కాయిల్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు ఎలా ఉపయోగించబడతాయి అనే దాని గురించి మనం ఇప్పుడు మాట్లాడుతాము.

రైల్వేలపై అయస్కాంతాలు

రైల్వేలు సాధారణంగా ఎక్కువ భద్రత కోసం విద్యుదయస్కాంతాలు మరియు శాశ్వత అయస్కాంతాలు ఒకదానికొకటి పూర్తి చేసే వ్యవస్థలను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ వ్యవస్థలు ఎలా పని చేస్తాయి? బలమైనది ట్రాఫిక్ లైట్ల నుండి కొంత దూరంలో రైలుకు దగ్గరగా ఉంటుంది. రైలు అయస్కాంతం మీదుగా వెళుతున్నప్పుడు, డ్రైవర్ క్యాబిన్‌లోని శాశ్వత ఫ్లాట్ అయస్కాంతం యొక్క అక్షం ఒక చిన్న కోణం ద్వారా తిరుగుతుంది, ఆ తర్వాత అయస్కాంతం కొత్త స్థానంలో ఉంటుంది.

రైల్వేలో ట్రాఫిక్ నియంత్రణ

ఫ్లాట్ అయస్కాంతం యొక్క కదలిక అలారం బెల్ లేదా సైరన్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది. అప్పుడు క్రింది జరుగుతుంది. కొన్ని సెకన్ల తర్వాత, డ్రైవర్ క్యాబిన్ ట్రాఫిక్ లైట్‌కు అనుసంధానించబడిన విద్యుదయస్కాంతం మీదుగా వెళుతుంది. అతను రైలుకు గ్రీన్ లైట్ ఇస్తే, అప్పుడు విద్యుదయస్కాంతం శక్తివంతమవుతుంది మరియు కారులోని శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క అక్షం దాని అసలు స్థానానికి తిరుగుతుంది, క్యాబిన్‌లోని సిగ్నల్‌ను ఆపివేస్తుంది. ట్రాఫిక్ లైట్ ఎరుపు లేదా పసుపు రంగులో ఉన్నప్పుడు, విద్యుదయస్కాంతం ఆపివేయబడుతుంది, ఆపై కొంత ఆలస్యం తర్వాత బ్రేక్ స్వయంచాలకంగా వర్తించబడుతుంది, అయితే, డ్రైవర్ దీన్ని చేయడం మర్చిపోతే తప్ప. బ్రేక్ సర్క్యూట్ (అలాగే సౌండ్ సిగ్నల్) అయస్కాంత అక్షం మారిన క్షణం నుండి నెట్వర్క్కి కనెక్ట్ చేయబడింది. ఆలస్యం సమయంలో అయస్కాంతం దాని అసలు స్థానానికి తిరిగి వస్తే, బ్రేక్ నిమగ్నం కాదు.

అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు ఇండక్టెన్స్

కరెంట్ ప్రవహించే ఏదైనా కండక్టర్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం పుడుతుంది. ఈ ప్రభావాన్ని విద్యుదయస్కాంతత్వం అంటారు. అయస్కాంత క్షేత్రాలు పలుకుబడిలెవలింగ్ అణువులలో ఎలక్ట్రాన్లు, మరియు కారణం కావచ్చు శారీరిక శక్తి, అంతరిక్షంలో అభివృద్ధి చేయగల సామర్థ్యం. ఇష్టం విద్యుత్ క్షేత్రాలు , అయస్కాంత క్షేత్రాలు పూర్తిగా ఆక్రమించగలవు ఖాళీ స్థలం, మరియు పదార్థంపై ప్రభావం చూపుతుందిదూరం మీద.

అయస్కాంత క్షేత్రం రెండు ప్రధాన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది: మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్ మరియు మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్. ఫీల్డ్ యొక్క మొత్తం మొత్తాన్ని లేదా దాని ప్రభావాన్ని అయస్కాంత ప్రవాహం అని పిలుస్తారు మరియు అంతరిక్షంలో ఈ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టించే శక్తిని మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్ అంటారు. ఈ రెండు లక్షణాలు కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ (మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్) మరియు ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ (మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్)కు దాదాపు సారూప్యంగా ఉంటాయి. మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్, కాకుండా విద్యుత్ ప్రవాహం(ఇది స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్న చోట మాత్రమే ఉంటుంది) పూర్తిగా ఖాళీ ప్రదేశంలో ప్రచారం చేయగలదు. కండక్టర్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిరోధించే విధంగానే అంతరిక్షం అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తుంది. అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క పరిమాణం మాధ్యమం యొక్క ప్రతిఘటనతో విభజించబడిన మాగ్నెటోమోటివ్ శక్తికి సమానం.

అయస్కాంత క్షేత్రం విద్యుత్ క్షేత్రానికి భిన్నంగా ఉంటుంది.విద్యుత్ క్షేత్రం అందుబాటులో లేని ఛార్జీల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటే (ఒక కండక్టర్‌పై ఒక రకమైన ఎక్కువ విద్యుత్ ఛార్జీలు మరియు మరొకదానిపై వ్యతిరేకం, ఈ కండక్టర్ల మధ్య ఎక్కువ విద్యుత్ క్షేత్రం), అప్పుడు అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రవాహం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ల (ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక మరింత తీవ్రమైనది, వాటి చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం).

అయస్కాంత క్షేత్ర శక్తిని నిల్వ చేయగల పరికరాన్ని ఇండక్టర్ అంటారు. కాయిల్ యొక్క ఆకృతి సాధారణ అయస్కాంత క్షేత్రం కంటే చాలా బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది నేరుగా కండక్టర్. ఇండక్టర్ యొక్క నిర్మాణాత్మక ఆధారం ఒక విద్యుద్వాహక చట్రం, దానిపై వైర్ స్పైరల్ రూపంలో గాయమవుతుంది (ఫ్రేమ్‌లెస్ కాయిల్స్ కూడా ఉన్నాయి). వైండింగ్ సింగిల్-లేయర్ లేదా బహుళ-లేయర్ కావచ్చు. ఇండక్టెన్స్ పెంచడానికి అయస్కాంత కోర్లను ఉపయోగిస్తారు. కాయిల్ లోపల ఉంచిన కోర్ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని కేంద్రీకరిస్తుంది మరియు తద్వారా దాని ఇండక్టెన్స్ పెరుగుతుంది.

ప్రేరకాలకు చిహ్నాలు ఆన్ విద్యుత్ రేఖాచిత్రాలుఇలా చూడండి:

విద్యుత్ ప్రవాహం కాయిల్ చుట్టూ ఒక కేంద్రీకృత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది కాబట్టి, ఈ క్షేత్రం యొక్క అయస్కాంత ప్రవాహం సమానంశక్తి నిల్వ (దీని యొక్క పరిరక్షణ కారణంగా సంభవిస్తుంది గతి చలనం కాయిల్ ద్వారా ఎలక్ట్రాన్లు). కాయిల్‌లో ఎక్కువ కరెంట్, అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఉంటుంది మరియు మరింత శక్తి ఇండక్టరును నిల్వ చేస్తుంది.

ఎందుకంటే ప్రేరకాలుసేవ్ గతి శక్తి కదిలే ఎలక్ట్రాన్లుఅయస్కాంత క్షేత్రం రూపంలో, లో విద్యుత్ వలయంవారు ప్రవర్తిస్తారు కంటే పూర్తిగా భిన్నమైనదిరెసిస్టర్లు (అవి కేవలం శక్తిని వెదజల్లుతుందివేడి రూపంలో). కరెంట్ ఆధారంగా శక్తిని నిల్వ చేసే సామర్థ్యం, ​​ఇండక్టర్ ఆ కరెంట్‌ను స్థిరమైన స్థాయిలో నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇది కరెంట్‌లో మార్పులను నిరోధిస్తుంది. కాయిల్ ద్వారా ప్రస్తుత ఉన్నప్పుడు పెరుగుతుంది లేదా తగ్గుతుంది, ఆమె ఉత్పత్తి చేస్తుంది వోల్టేజ్ దీని ధ్రువణత ఈ మార్పులకు వ్యతిరేకం.

కాపాడడానికి మరింతశక్తి, ఇండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ పెంచాలి. ఈ సందర్భంలో, అయస్కాంత క్షేత్ర బలం పెరుగుతుంది, ఇది విద్యుదయస్కాంత స్వీయ-ఇండక్షన్ సూత్రం ప్రకారం వోల్టేజ్ ఉత్పత్తికి దారి తీస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, కాయిల్ నుండి శక్తిని విడుదల చేయడానికి, దాని గుండా వెళుతున్న విద్యుత్తును తగ్గించాలి. ఈ సందర్భంలో, అయస్కాంత క్షేత్ర బలం తగ్గుతుంది, ఇది వ్యతిరేక ధ్రువణత యొక్క వోల్టేజ్ రూపానికి దారి తీస్తుంది.

న్యూటన్ యొక్క మొదటి నియమాన్ని గుర్తుంచుకోండి, ఇది ప్రతి శరీరాన్ని విశ్రాంతి లేదా ఏకరీతి స్థితిలో ఉంచుతుంది మరియు రెక్టిలినియర్ మోషన్, ఈ స్థితిని మార్చడానికి అనువర్తిత శక్తులచే బలవంతం చేయబడనంత వరకు మరియు కాలం వరకు. ఇండక్టర్ కాయిల్స్‌తో పరిస్థితి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది: "కాయిల్ ద్వారా కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్లు కదలికలో ఉంటాయి మరియు విశ్రాంతి ఎలక్ట్రాన్లునిశ్శబ్దంగా ఉంటాడు." ఊహాత్మకంగా, షార్ట్ సర్క్యూట్ ఇండక్టర్ బికోరుకున్నంత కాలం నిర్వహించగలుగుతారు స్థిరమైన వేగం ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహంబాహ్య సహాయం లేకుండా:

ఆచరణలో, ఇండక్టర్ సూపర్ కండక్టర్లను ఉపయోగించినప్పుడు మాత్రమే స్థిరమైన ప్రవాహాన్ని నిర్వహించగలదు. సాధారణ తీగల ప్రతిఘటన అనివార్యంగా ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని అటెన్యూయేట్ చేస్తుంది (లేకుండా బాహ్య మూలంశక్తి).

కాయిల్ ద్వారా కరెంట్ పెరిగినప్పుడు, ఇది ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహానికి వ్యతిరేక ధ్రువణత కలిగిన వోల్టేజ్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, ఇండక్టర్ ఒక లోడ్ వలె పనిచేస్తుంది. వారు చెప్పినట్లుగా, దాని అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఎక్కువ శక్తి నిల్వ చేయబడినందున ఇది "ఛార్జ్" అవుతుంది. గురించి క్రింది చిత్రంలో దయచేసి గమనించండి వోల్టేజ్ ధ్రువణత

దీనికి విరుద్ధంగా, కాయిల్ ద్వారా కరెంట్ తగ్గినప్పుడు, దాని టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ కనిపిస్తుంది, దీని ధ్రువణత ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, ఇండక్టర్ శక్తి వనరుగా పనిచేస్తుంది. ఇది అయస్కాంత క్షేత్ర శక్తిని మిగిలిన సర్క్యూట్‌లోకి విడుదల చేస్తుంది. దయచేసి గమనించండి వోల్టేజ్ ధ్రువణతప్రస్తుత దిశకు సంబంధించి:

అయస్కాంతీకరించని ఇండక్టర్ శక్తి మూలానికి అనుసంధానించబడి ఉంటే, అప్పుడు ప్రారంభ క్షణంలో అది ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తుంది, మూలం యొక్క మొత్తం వోల్టేజ్‌ను దాటుతుంది. కరెంట్ పెరగడం ప్రారంభించినప్పుడు, కాయిల్ చుట్టూ సృష్టించబడిన అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం పెరుగుతుంది, శక్తి వనరు నుండి శక్తిని గ్రహిస్తుంది. చివరికి కరెంట్ చేరుతుంది గరిష్ట విలువమరియు పెరగడం ఆపండి. ఈ సమయంలో కాయిల్ ఆగిపోతుంది శక్తిని గ్రహిస్తాయి విద్యుత్ సరఫరా నుండిమరియు దాని టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ పడిపోతుంది కనీస స్థాయి (కరెంట్ మిగిలి ఉండగా గరిష్ట స్థాయిలో). అందువలన, ఎక్కువ శక్తి నిల్వ చేయబడినందున, ఇండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ పెరుగుతుంది మరియు దాని టెర్మినల్స్లో వోల్టేజ్ పడిపోతుంది. ఈ ప్రవర్తన కెపాసిటర్ యొక్క ప్రవర్తనకు పూర్తిగా వ్యతిరేకమని గమనించండి,దీనిలో సంఖ్య పెరుగుదలనిల్వ చేయబడిన శక్తి దాని టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. కెపాసిటర్లు ఉంటే నిల్వ శక్తిని ఉపయోగించండినిర్వహించడానికి స్థిరమైన విలువవోల్టేజ్, తర్వాత ఇండక్టర్లు ఈ శక్తి ఉపయోగించబడుతుందినిర్వహించడం స్థిరమైన ప్రస్తుత విలువ.

కాయిల్ వైర్ తయారు చేయబడిన పదార్థం యొక్క రకం సృష్టించబడిన అయస్కాంత ప్రవాహంపై (అందువలన నిల్వ చేయబడిన శక్తి మొత్తం) గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఇచ్చిన విలువప్రస్తుత ఇండక్టర్ కోర్ తయారు చేయబడిన పదార్థం అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది: ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థం (ఇనుము వంటివి) అయస్కాంతేతర పదార్థం (అల్యూమినియం లేదా గాలి వంటివి) కంటే బలమైన ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది.

ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ మూలం నుండి శక్తిని వెలికితీసే మరియు దానిని అయస్కాంత క్షేత్రం రూపంలో నిల్వ చేసే ఇండక్టర్ సామర్థ్యాన్ని అంటారు ఇండక్టెన్స్. ఇండక్టెన్స్ అనేది కరెంట్‌లో మార్పులకు నిరోధకత యొక్క కొలత. ఇండక్టెన్స్ సూచించడానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది అక్షరం "L", మరియు అది కొలుస్తారుహెన్రీ, "Hn" అని సంక్షిప్తీకరించబడింది