ஒரு சுருக்கமான மற்றும் அணுகக்கூடிய வடிவத்தில் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் மிக முக்கியமான விதிகள்

நவீன உலகில் எலெக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் முக்கியத்துவம், தொலைதூர கம்பிகள் வழியாக மின் ஆற்றலை கடத்துவதற்கும், மின்சாரத்தை மற்ற வடிவங்களுக்கு விநியோகிக்கும் முறைகளுக்கும் மாற்றுவதற்கும் திறக்கும் பரந்த தொழில்நுட்ப சாத்தியக்கூறுகளுடன் முதன்மையாக தொடர்புடையது. இயந்திர, வெப்ப, ஒளி, முதலியன.

மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உருவாக்கப்படும், மின் ஆற்றல் மைல்கள் மின் இணைப்புகளுக்கு அனுப்பப்படுகிறது - வீடுகள் மற்றும் தொழில்துறை வசதிகளுக்கு, மின்காந்த சக்திகள் பல்வேறு உபகரணங்கள், வீட்டு உபகரணங்கள், விளக்குகள், வெப்பமூட்டும் சாதனங்கள் மற்றும் பலவற்றின் மோட்டார்களை இயக்குகின்றன. ஒரு வார்த்தையில், ஒரு நவீன பொருளாதாரம் மற்றும் சுவரில் ஒரு கடையின் இல்லாமல் ஒரு அறையை கற்பனை செய்வது சாத்தியமில்லை.

இவை அனைத்தும் எலெக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் விதிகளின் அறிவால் மட்டுமே சாத்தியமாகும், இது கோட்பாட்டை மின்சாரத்தின் நடைமுறை பயன்பாட்டுடன் இணைக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த கட்டுரையில், இந்த சட்டங்களில் மிகவும் நடைமுறைக்குரிய நான்கு சட்டங்களை நாம் கூர்ந்து கவனிப்போம்.

மின்காந்த தூண்டல் விதி

மின்காந்த தூண்டலின் சட்டம் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் நிறுவப்பட்ட அனைத்து மின்சார ஜெனரேட்டர்களின் செயல்பாட்டின் அடிப்படையாகும், அது மட்டுமல்ல. ஆனால் இது அனைத்தும் கவனிக்கத்தக்க மின்னோட்டத்துடன் தொடங்கியது, 1831 ஆம் ஆண்டில் மைக்கேல் ஃபாரடே ஒரு சுருளுடன் தொடர்புடைய மின்காந்தத்தின் இயக்கத்துடன் ஒரு பரிசோதனையில் கண்டுபிடித்தார்.

ஃபாரடே தனது கண்டுபிடிப்புக்கான வாய்ப்புகளைப் பற்றி கேட்டபோது, ​​அவர் தனது பரிசோதனையின் முடிவை இன்னும் வளராத குழந்தையின் பிறப்புடன் ஒப்பிட்டார். விரைவில் இந்த பிறந்த குழந்தை முழு நாகரிக உலகின் முகத்தையும் மாற்றிய ஒரு உண்மையான ஹீரோ ஆனார். பார்க்க — மின்காந்த தூண்டல் விதியின் நடைமுறை பயன்பாடு

ஜேர்மனியில் உள்ள ஒரு வரலாற்று நீர்மின் நிலையத்தில் ஒரு ஜெனரேட்டர்

நவீன மின் நிலைய ஜெனரேட்டர் இது ஒரு காந்தத்துடன் கூடிய சுருள் மட்டுமல்ல. இது எஃகு கட்டமைப்புகள், காப்பிடப்பட்ட செப்பு பஸ்பார்களின் பல சுருள்கள், டன் இரும்பு, இன்சுலேடிங் பொருட்கள் மற்றும் ஒரு மில்லிமீட்டரின் பின்னங்கள் வரை துல்லியமாக தயாரிக்கப்படும் ஏராளமான சிறிய பாகங்களைக் கொண்ட ஒரு பெரிய கட்டமைப்பாகும்.

இயற்கையில், நிச்சயமாக, அத்தகைய சிக்கலான சாதனத்தை கண்டுபிடிக்க முடியாது, ஆனால் இயற்கையானது சோதனையில் மனிதனுக்குக் காட்டியது, கிடைக்கக்கூடிய வெளிப்புற சக்தியின் செல்வாக்கின் கீழ் இயந்திர இயக்கங்கள் மூலம் மின்சாரம் தயாரிக்க சாதனம் எவ்வாறு செயல்பட வேண்டும்.

மின்நிலையத்தில் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரம் மாற்றப்பட்டு, விநியோகிக்கப்படுகிறது மற்றும் மீண்டும் மாற்றப்பட்டது நன்றி சக்தி மின்மாற்றிகள், அதன் வேலை மின்காந்த தூண்டலின் நிகழ்வை அடிப்படையாகக் கொண்டது, ஒரு மின்மாற்றி மட்டுமே, ஒரு ஜெனரேட்டரைப் போலல்லாமல், அதன் வடிவமைப்பில் தொடர்ந்து நகரும் பகுதிகளை சேர்க்காது, அதற்கு பதிலாக அது சுருள்களுடன் ஒரு காந்த சுற்று உள்ளது.

ஒரு ஏசி முறுக்கு (முதன்மை முறுக்கு) காந்த சுற்றுகளில் செயல்படுகிறது, காந்த சுற்று இரண்டாம் நிலை முறுக்குகளில் (மின்மாற்றியின் இரண்டாம் நிலை முறுக்குகள்) செயல்படுகிறது. மின்மாற்றியின் இரண்டாம் நிலை முறுக்குகளிலிருந்து மின்சாரம் இப்போது நுகர்வோருக்கு விநியோகிக்கப்படுகிறது. இவை அனைத்தும் மின்காந்த தூண்டலின் நிகழ்வு மற்றும் ஃபாரடே என்ற பெயரைக் கொண்ட மின் இயக்கவியலின் தொடர்புடைய விதியின் அறிவுக்கு நன்றி செலுத்துகின்றன.

மின்காந்த தூண்டல் விதியின் இயற்பியல் பொருள், காலப்போக்கில் காந்தப்புலம் மாறும் போது ஒரு சுழல் மின்சார புலத்தின் தோற்றம் ஆகும், இது வேலை செய்யும் மின்மாற்றியில் சரியாக நிகழ்கிறது.

நடைமுறையில், கடத்தியின் எல்லைக்குள் ஊடுருவிச் செல்லும் காந்தப் பாய்வு மாற்றத்தின் போது, ​​கடத்தியில் ஒரு EMF தூண்டப்படுகிறது, இதன் மதிப்பு காந்தப் பாய்ச்சலின் (F) மாற்ற விகிதத்திற்கு சமமாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் தூண்டப்பட்ட EMF இன் அடையாளம் செய்யப்பட்ட மாற்றத்தின் விகிதத்திற்கு எதிரானது F. இந்த உறவு "ஓட்டம் விதி" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது:

வளையத்திற்குள் ஊடுருவிச் செல்லும் காந்தப் பாய்ச்சலை நேரடியாக மாற்றுவதற்கு கூடுதலாக, அதில் ஒரு EMF ஐப் பெறுவதற்கான மற்றொரு முறை சாத்தியமாகும், — லோரென்ட்ஸ் படையைப் பயன்படுத்தி.

லோரென்ட்ஸ் விசையின் அளவு, உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, ஒரு காந்தப்புலத்தில் கட்டணத்தின் இயக்கத்தின் வேகம், காந்தப்புலத்தின் தூண்டலின் அளவு மற்றும் தூண்டல் திசையனுடன் தொடர்புடைய கட்டணம் நகரும் கோணத்தைப் பொறுத்தது. காந்தப்புலத்தின்:

நேர்மறை கட்டணத்திற்கான லோரென்ட்ஸ் விசையின் திசை "இடது கை" விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: காந்த தூண்டலின் திசையன் உள்ளங்கையில் நுழையும் வகையில் உங்கள் இடது கையை நிலைநிறுத்தினால், மேலும் நான்கு நீட்டிய விரல்கள் இயக்கத்தின் திசையில் வைக்கப்படும். நேர்மறை மின்னூட்டம், பின்னர் 90 டிகிரியில் வளைந்த கட்டைவிரல் லோரென்ட்ஸ் விசையின் திசையைக் குறிக்கும்.

அத்தகைய வழக்கின் எளிய உதாரணம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. இங்கே, Lorentz விசையானது ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் கடத்தியின் மேல் முனையை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்து அதன் கீழ் முனை எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்ய காரணமாகிறது, ஏனெனில் எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மறை மின்னூட்டத்தைக் கொண்டிருப்பதால் அவையே இங்கு நகர்கின்றன. .

எலக்ட்ரான்கள் அவற்றுக்கிடையே உள்ள கூலம்ப் ஈர்ப்பு மற்றும் கம்பியின் எதிர் பக்கத்தில் உள்ள நேர்மறை மின்னூட்டம் லோரென்ட்ஸ் விசையை சமநிலைப்படுத்தும் வரை கீழே நகரும்.

இந்த செயல்முறை கடத்தியில் தூண்டலின் ஈ.எம்.எஃப் தோற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது மற்றும் அது மாறியது போல், மின்காந்த தூண்டல் சட்டத்துடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. உண்மையில், கம்பியில் உள்ள மின்புல வலிமை E ஐ பின்வருமாறு காணலாம் (கம்பியானது திசையன் B க்கு செங்கோணத்தில் நகர்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம்):

எனவே, தூண்டலின் EMF பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படலாம்:

கொடுக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டில் காந்தப் பாய்வு F தானே (ஒரு பொருளாக) விண்வெளியில் மாற்றங்களுக்கு உட்படாது, ஆனால் கம்பி காந்தப் பாய்வு அமைந்துள்ள பகுதியைக் கடக்கிறது, மேலும் ஒரு கம்பி கடக்கும் பகுதியை நீங்கள் எளிதாகக் கணக்கிடலாம். ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் (அதாவது, மேலே குறிப்பிட்டுள்ள காந்தப் பாய்வின் மாற்ற விகிதம்) விண்வெளியின் அந்தப் பகுதி வழியாகச் செல்வதன் மூலம்.

பொதுவாக, "ஃப்ளக்ஸ் விதியின்" படி, ஒரு சுற்றுவட்டத்தின் ஈ.எம்.எஃப், அந்த சுற்று வழியாக காந்தப் பாய்வு மாற்றத்தின் விகிதத்திற்கு சமம் என்று முடிவு செய்ய எங்களுக்கு உரிமை உண்டு. இடப்பெயர்ச்சி (காந்தப் பாய்வைக் கடப்பது) அல்லது சுழற்சியின் சிதைவு அல்லது இரண்டின் விளைவாக ஒரு நிலையான சுழற்சியில் நேரத்துடன் காந்தப்புலத்தின் தூண்டலில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் காரணமாக ஃப்ளக்ஸ் எஃப் நேரடியாக மாறுகிறது.

ஆம்பியர் சட்டம்

மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆற்றலின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதி நிறுவனங்களுக்கு அனுப்பப்படுகிறது, அங்கு பல்வேறு உலோக வெட்டு இயந்திரங்களின் இயந்திரங்கள் மின்சாரம் வழங்கப்படுகின்றன. மின்சார மோட்டார்களின் செயல்பாடு அவற்றின் வடிவமைப்பாளர்களின் புரிதலை அடிப்படையாகக் கொண்டது ஆம்பியர் சட்டம்.

இந்த சட்டம் 1820 ஆம் ஆண்டில் ஆண்ட்ரே மேரி ஆம்பியர் என்பவரால் நேரடி நீரோட்டங்களுக்காக உருவாக்கப்பட்டது (இந்தச் சட்டம் மின்சார நீரோட்டங்களின் தொடர்பு விதி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது என்பது தற்செயல் நிகழ்வு அல்ல).

ஆம்பியர் விதியின்படி, ஒரே திசையில் நீரோட்டங்களைக் கொண்ட இணை கம்பிகள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன, மேலும் எதிரெதிர் இயக்கப்பட்ட நீரோட்டங்களைக் கொண்ட இணை கம்பிகள் ஒன்றையொன்று விரட்டுகின்றன. கூடுதலாக, ஆம்பியர் விதியானது, கொடுக்கப்பட்ட புலத்தில் மின்னோட்டத்தைச் சுமந்து செல்லும் கடத்தியில் காந்தப்புலம் செயல்படும் விசையைத் தீர்மானிப்பதற்கான கட்டைவிரல் விதியைக் குறிக்கிறது.

ஒரு எளிய வடிவத்தில், ஆம்பியரின் விதியை பின்வருமாறு கூறலாம்: ஒரு காந்தப்புலம் மின்னோட்டத்தை கடத்தும் கடத்தியின் ஒரு உறுப்பு மீது காந்தப்புலம் செயல்படும் சக்தி (ஆம்பியரின் விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது) கடத்தியில் உள்ள மின்னோட்டத்தின் அளவிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும். மற்றும் காந்த தூண்டலின் மதிப்பிலிருந்து கம்பியின் நீளத்தின் தனிமத்தின் திசையன் தயாரிப்பு.

அதன்படி, ஆம்பியரின் விசையின் மாடுலஸைக் கண்டறிவதற்கான வெளிப்பாடு, இந்த விசை செயல்படும் கடத்தியில் காந்த தூண்டல் திசையன் மற்றும் தற்போதைய திசையன் இடையே உள்ள கோணத்தின் சைனைக் கொண்டுள்ளது (ஆம்பியரின் விசையின் திசையைத் தீர்மானிக்க, நீங்கள் இடது கை விதியைப் பயன்படுத்தலாம். ):

இரண்டு ஊடாடும் கடத்திகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும், ஆம்பியரின் விசை அவை ஒவ்வொன்றிலும் அந்தக் கடத்திகளில் உள்ள நீரோட்டங்களின் அந்தந்த திசைகளைப் பொறுத்து ஒரு திசையில் செயல்படும்.

I1 மற்றும் I2 மின்னோட்டங்களைக் கொண்ட வெற்றிடத்தில் எல்லையற்ற நீளமான இரண்டு மெல்லிய கடத்திகள் இருப்பதாகவும், எல்லா இடங்களிலும் கடத்திகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் r க்கு சமம் என்றும் வைத்துக்கொள்வோம்.கம்பியின் ஒரு யூனிட் நீளத்தில் செயல்படும் ஆம்பியர் விசையைக் கண்டறிவது அவசியம் (உதாரணமாக, இரண்டாவது பக்கத்தில் உள்ள முதல் கம்பியில்).

Bio-Savart-Laplace சட்டத்தின் படிதற்போதைய I2 உடன் எல்லையற்ற கடத்தியிலிருந்து r தொலைவில், காந்தப்புலம் ஒரு தூண்டலைக் கொண்டிருக்கும்:

காந்தப்புலத்தில் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியில் (கொடுக்கப்பட்ட தூண்டல் உள்ள இடத்தில்) அமைந்துள்ள முதல் கம்பியில் செயல்படும் ஆம்பியர் விசையை இப்போது நீங்கள் காணலாம்:

இந்த வெளிப்பாட்டை நீளத்தின் மீது ஒருங்கிணைத்து, பின்னர் நீளத்திற்கு ஒன்றை மாற்றுவதன் மூலம், இரண்டாவது பக்கத்தில் உள்ள முதல் கம்பியின் ஒரு யூனிட் நீளத்திற்கு செயல்படும் ஆம்பியர்-விசையைப் பெறுகிறோம். இதேபோன்ற சக்தி, எதிர் திசையில் மட்டுமே, முதல் பக்கத்திலிருந்து இரண்டாவது கம்பியில் செயல்படும்.

ஆம்பியர் சட்டத்தைப் பற்றிய புரிதல் இல்லாமல், குறைந்தபட்சம் ஒரு சாதாரண மின்சார மோட்டாரையாவது தரமான முறையில் வடிவமைத்து அசெம்பிள் செய்வது வெறுமனே சாத்தியமற்றது.

மின்சார மோட்டாரின் செயல்பாட்டின் கொள்கை மற்றும் வடிவமைப்பு

ஒத்திசைவற்ற மின்சார மோட்டார்கள் வகைகள், அவற்றின் பண்புகள்

ஜூல்-லென்ஸ் சட்டம்

அனைத்து மின் ஆற்றல் ஒலிபரப்பு வரி, இந்த கம்பிகள் வெப்பமடைய காரணமாகிறது. கூடுதலாக, குறிப்பிடத்தக்க மின் ஆற்றல் பல்வேறு வெப்பமூட்டும் சாதனங்களை இயக்குவதற்கும், டங்ஸ்டன் இழைகளை அதிக வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்துவதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மின்னோட்டத்தின் வெப்பமூட்டும் விளைவின் கணக்கீடுகள் ஜூல்-லென்ஸ் விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, 1841 ஆம் ஆண்டில் ஜேம்ஸ் ஜூல் மற்றும் சுயாதீனமாக 1842 இல் எமில் லென்ஸால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

இந்த சட்டம் மின்சாரத்தின் வெப்ப விளைவை அளவிடுகிறது.இது பின்வருமாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது: "ஒரு நேரடி மின்சாரம் பாயும் போது ஊடகத்தின் ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு (w) வெளியிடப்படும் வெப்பத்தின் சக்தி மின்சார புல வலிமையின் மதிப்பின் மூலம் மின்னோட்ட அடர்த்தியின் (j) உற்பத்திக்கு விகிதாசாரமாகும். (இ) ".

மெல்லிய கம்பிகளுக்கு, சட்டத்தின் ஒருங்கிணைந்த வடிவம் பயன்படுத்தப்படுகிறது: "சுற்றின் ஒரு பகுதியிலிருந்து ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு வெளியிடப்படும் வெப்பத்தின் அளவு, பிரிவின் எதிர்ப்பின் மூலம் கருதப்படும் பிரிவில் உள்ள மின்னோட்டத்தின் சதுரத்தின் உற்பத்திக்கு விகிதாசாரமாகும். » இது பின்வரும் வடிவத்தில் எழுதப்பட்டுள்ளது:

ஜூல்-லென்ஸ் சட்டம் நீண்ட தூர கம்பிகள் மூலம் மின் ஆற்றலை கடத்துவதில் குறிப்பிட்ட நடைமுறை முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

மின்னோட்டத்தின் மின்னோட்டத்தின் வெப்ப விளைவு விரும்பத்தகாதது, ஏனெனில் இது ஆற்றல் இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. கடத்தப்பட்ட சக்தி மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் அளவு இரண்டையும் நேரியல் சார்ந்து இருப்பதால், வெப்ப சக்தி மின்னோட்டத்தின் சதுரத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும்போது, ​​மின்சாரம் கடத்தப்படும் மின்னழுத்தத்தை அதிகரிப்பது சாதகமானது, அதன்படி மின்னோட்டத்தை குறைக்கிறது.

ஓம் விதி

மின்சுற்றின் அடிப்படை விதி - ஓம் விதி, ஜார்ஜ் ஓம் 1826 இல் கண்டுபிடித்தார்.… கம்பியின் மின் எதிர்ப்பு அல்லது கடத்துத்திறன் (மின் கடத்துத்திறன்) பொறுத்து மின்சார மின்னழுத்தத்திற்கும் மின்னோட்டத்திற்கும் இடையிலான உறவை சட்டம் தீர்மானிக்கிறது. நவீன சொற்களில், ஒரு முழுமையான சுற்றுக்கான ஓம் விதி பின்வருமாறு எழுதப்பட்டுள்ளது:

r - மூல உள் எதிர்ப்பு, R - சுமை எதிர்ப்பு, e - மூல EMF, I - சுற்று மின்னோட்டம்

இந்த பதிவிலிருந்து, ஒரு மூடிய சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள EMF, மூலத்தால் கொடுக்கப்பட்ட மின்னோட்டம் இதற்கு சமமாக இருக்கும்:

இதன் பொருள் ஒரு மூடிய சுற்றுக்கு, மூல emf என்பது வெளிப்புற சுற்று மற்றும் மூலத்தின் உள் எதிர்ப்பின் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமம்.

ஓமின் விதி பின்வருமாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது: "சுற்றின் ஒரு பிரிவில் உள்ள மின்னோட்டம் அதன் முனைகளில் உள்ள மின்னழுத்தத்திற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும் மற்றும் சுற்றுகளின் இந்த பிரிவின் மின் எதிர்ப்பிற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும்." ஓம் விதியின் மற்றொரு குறியீடு கடத்துத்திறன் G (மின் கடத்துத்திறன்):

ஒரு வட்டத்தின் ஒரு பகுதிக்கான ஓம் விதி

நடைமுறையில் ஓம் விதியின் பயன்பாடு

மின்னழுத்தம், மின்னோட்டம், எதிர்ப்பு மற்றும் அவை நடைமுறையில் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகின்றன