« Fisika - kelas 11"

Induksi elektromagnetik

Fisikawan Inggris Michael Faraday yakin akan kesatuan fenomena listrik dan magnet.
Medan magnet yang berubah terhadap waktu menghasilkan medan listrik, dan medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet.
Pada tahun 1831, Faraday menemukan fenomena induksi elektromagnetik yang menjadi dasar perancangan generator yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.


Fenomena induksi elektromagnetik

Fenomena induksi elektromagnetik adalah terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian penghantar, yang diam dalam medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu, atau bergerak dalam medan magnet konstan sedemikian rupa sehingga jumlah garis induksi magnet yang menembus rangkaian tersebut. perubahan.

Dalam berbagai eksperimennya, Faraday menggunakan dua kumparan, sebuah magnet, sebuah saklar, sebuah sumber arus searah dan sebuah galvanometer.

Arus listrik dapat membuat sepotong besi menjadi magnet. Apakah magnet dapat menimbulkan arus listrik?

Sebagai hasil percobaan, Faraday menetapkan fitur utama fenomena induksi elektromagnetik:

1). arus yang diinduksi terjadi pada salah satu kumparan pada saat menutup atau membuka rangkaian listrik kumparan lain yang stasioner terhadap kumparan pertama.

2) Arus induksi terjadi ketika kuat arus pada salah satu kumparan diubah menggunakan rheostat 3). arus induksi terjadi ketika kumparan bergerak relatif satu sama lain 4). Arus induksi terjadi ketika magnet permanen bergerak relatif terhadap kumparan

Kesimpulan:

Dalam suatu rangkaian penghantar tertutup, arus timbul ketika jumlah garis induksi magnet yang menembus permukaan yang dibatasi oleh rangkaian ini berubah.
Dan semakin cepat perubahan jumlah garis induksi magnet maka semakin besar pula arus induksi yang dihasilkan.

Tidak masalah. yang menjadi penyebab perubahan jumlah garis induksi magnet.
Hal ini juga dapat berupa perubahan jumlah garis induksi magnet yang menembus permukaan yang dibatasi oleh rangkaian penghantar stasioner karena perubahan kuat arus pada kumparan yang berdekatan,

dan perubahan jumlah garis induksi akibat pergerakan rangkaian dalam medan magnet yang tidak seragam, yang kerapatan garisnya bervariasi dalam ruang, dan seterusnya.

Fluks magnet

Fluks magnet - ini adalah karakteristiknya Medan gaya, yang bergantung pada vektor induksi magnet di semua titik permukaan yang dibatasi oleh kontur tertutup datar.

Ada sebuah konduktor (rangkaian) tertutup datar yang membatasi permukaan seluas S dan ditempatkan dalam medan magnet seragam.
Garis normal (vektor yang modulusnya sama dengan satu) terhadap bidang konduktor membentuk sudut dengan arah vektor induksi magnet

Fluks magnet (fluks vektor induksi magnet) melalui permukaan seluas S adalah nilai yang sama dengan hasil kali besar vektor induksi magnet dengan luas S dan kosinus sudut antara vektor dan:

Ф = BScos α

Di mana
cos α = n- proyeksi vektor induksi magnet pada bidang normal terhadap kontur.
Itu sebabnya

= B n S

Fluks magnet semakin meningkat Penginapan Dan S.

Fluks magnet bergantung pada orientasi permukaan yang ditembus medan magnet.

Fluks magnet secara grafis dapat diartikan sebagai nilai yang sebanding dengan jumlah garis induksi magnet yang menembus suatu permukaan dengan luas S.

Satuan fluks magnet adalah weber.
Fluks magnet dalam 1 weber ( 1 sdm) tercipta oleh medan magnet seragam dengan induksi 1 T melalui permukaan seluas 1 m 2 yang terletak tegak lurus terhadap vektor induksi magnet.

FLUX MAGNETIK

FLUX MAGNETIK(simbol F), ukuran kekuatan dan luas MEDAN MAGNET. Fluks yang melalui luas A tegak lurus terhadap medan magnet yang sama adalah Ф = mHA, dengan m adalah PERMEABILITAS magnet medium, dan H adalah intensitas medan magnet. Kerapatan fluks magnet adalah fluks per satuan luas (simbol B) yang sama dengan N. Perubahan fluks magnet melalui konduktor listrik menginduksi GAYA MOTIF LISTRIK.


Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis.

Lihat apa itu "FLUX MAGNET" di kamus lain:

    Aliran vektor induksi magnet B melalui suatu permukaan. Fluks magnet yang melalui area kecil dS, di mana vektor B tidak berubah, sama dengan dФ = ВndS, di mana Bn adalah proyeksi vektor ke garis normal area dS. Fluks magnet F melalui final...... Besar kamus ensiklopedis

    - (fluks induksi magnet), fluks F dari vektor magnet. induksi B melalui k.l. permukaan. M. p.dФ melalui area kecil dS, dalam batas-batas di mana vektor B dapat dianggap tidak berubah, dinyatakan dengan produk dari luas area dan proyeksi Bn dari vektor ke ... ... Ensiklopedia fisik

    fluks magnet- Besaran skalar sama dengan fluks induksi magnet. [GOST R 52002 2003] fluks magnet Fluks induksi magnet melalui permukaan yang tegak lurus medan magnet, didefinisikan sebagai hasil kali induksi magnet pada suatu titik tertentu dengan luas... ... Panduan Penerjemah Teknis

    FLUX MAGNETIK- fluks vektor induksi magnet (lihat (5)) B melalui permukaan S normal terhadap vektor B dalam medan magnet seragam. Satuan SI untuk fluks magnet (cm) ... Ensiklopedia Politeknik Besar

    Nilai yang mengkarakterisasi efek magnetik pada permukaan tertentu. Medan magnet diukur dengan jumlah garis gaya magnet yang melewati suatu permukaan tertentu. Kamus perkeretaapian teknis. M.: Angkutan negara... ... Kamus perkeretaapian teknis

    Fluks magnet - besaran skalar, sama dengan fluks induksi magnet... Sumber : TEKNIK LISTRIK. ISTILAH DAN DEFINISI KONSEP DASAR. GOST R 52002 2003 (disetujui oleh Resolusi Standar Negara Federasi Rusia tertanggal 09.01.2003 N 3 pasal) ... Terminologi resmi

    Aliran vektor induksi magnet B melalui suatu permukaan. Fluks magnet yang melalui area kecil dS, di mana vektor B tidak berubah, sama dengan dФ = BndS, di mana Bn adalah proyeksi vektor ke garis normal area dS. Fluks magnet F melalui final...... kamus ensiklopedis

    Elektrodinamika klasik... Wikipedia

    fluks magnet- , fluks induksi magnet adalah fluks vektor induksi magnet yang melalui suatu permukaan. Untuk permukaan tertutup, fluks magnet total adalah nol, yang mencerminkan sifat solenoidal medan magnet, yaitu tidak adanya... Kamus Ensiklopedis Metalurgi

    Fluks magnet- 12. Fluks magnet Fluks induksi magnet Sumber: GOST 19880 74: Teknik elektro. Konsep dasar. Istilah dan Definisi Dokumen Asli 12 Magnetik di ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

Buku

  • , Mitkevich V.F. Kategori: Matematika Penerbit: YOYO Media, Pabrikan: Yoyo Media,
  • Fluks magnet dan transformasinya, Mitkevich V.F., Buku ini berisi banyak hal yang tidak selalu diperhatikan sehubungan dengan fluks magnet, dan yang belum dinyatakan dengan cukup jelas atau belum... Kategori: Matematika dan sains Seri: Penerbit:

Gambar menunjukkan medan magnet seragam. Homogen artinya sama pada semua titik dalam suatu volume tertentu. Sebuah permukaan dengan luas S ditempatkan pada sebuah bidang, garis-garis bidang tersebut memotong permukaan tersebut.

Penentuan fluks magnet:

Fluks magnet yang melalui permukaan S adalah banyaknya garis vektor induksi magnet B yang melalui permukaan S.

Rumus fluks magnet:

di sini α adalah sudut antara arah vektor induksi magnet B dan garis normal permukaan S.

Dari rumus fluks magnet terlihat bahwa fluks magnet maksimum akan berada pada cos α = 1, dan hal ini terjadi jika vektor B sejajar dengan garis normal permukaan S. Fluks magnet minimum akan berada pada cos α = 0, Hal ini akan terjadi apabila vektor B tegak lurus terhadap garis normal permukaan S, karena dalam hal ini garis-garis vektor B akan meluncur sepanjang permukaan S tanpa memotongnya.

Dan menurut definisi fluks magnet, hanya garis-garis vektor induksi magnet yang memotong permukaan tertentu yang diperhitungkan.

Fluks magnet diukur dalam webers (volt-detik): 1 wb = 1 v * s. Selain itu, Maxwell digunakan untuk mengukur fluks magnet: 1 wb = 10 8 s. Dengan demikian, 1 s = 10 -8 vb.

Fluks magnet merupakan besaran skalar.

ENERGI MEDAN MAGNET ARUS

Di sekitar penghantar berarus terdapat medan magnet yang mempunyai energi. Dari mana asalnya? Sumber arus yang termasuk dalam rangkaian listrik mempunyai cadangan energi. Pada saat rangkaian listrik ditutup, sumber arus mengeluarkan sebagian energinya untuk mengatasi pengaruh ggl induktif diri yang timbul. Bagian energi ini, yang disebut energi arus itu sendiri, digunakan untuk membentuk medan magnet. Energi medan magnet sama dengan energi intrinsik arus. Energi arus itu sendiri secara numerik sama dengan usaha yang harus dilakukan sumber arus untuk mengatasinya ggl yang diinduksi sendiri untuk menciptakan arus pada rangkaian.

Energi medan magnet yang ditimbulkan oleh arus berbanding lurus dengan kuadrat arus. Kemana perginya energi medan magnet setelah arus berhenti? - menonjol (jika rangkaian dengan arus yang cukup besar dibuka, percikan atau busur dapat terjadi)

4.1. Hukum induksi elektromagnetik. Induksi diri. Induktansi

Rumus dasar

· Hukum induksi elektromagnetik (hukum Faraday):

, (39)

dimana adalah ggl induksi; adalah fluks magnet total (hubungan fluks).

· Fluks magnet yang dihasilkan oleh arus dalam rangkaian,

dimana adalah induktansi rangkaian; adalah kekuatan arus.

· Hukum Faraday yang diterapkan pada induksi diri

· GGL induksi, yang terjadi ketika bingkai diputar dengan arus dalam medan magnet,

dimana adalah induksi medan magnet; adalah luas bingkai; adalah kecepatan sudut rotasi.

Induktansi solenoid

, (43)

dimana adalah konstanta magnet; adalah permeabilitas magnetik zat; adalah jumlah lilitan solenoid; adalah luas penampang lilitan; adalah panjang solenoid.

Kekuatan arus saat membuka rangkaian

dimana adalah arus yang dihasilkan dalam rangkaian; adalah induktansi dari rangkaian; adalah resistansi dari rangkaian; adalah waktu pembukaan.

Kekuatan arus saat menutup rangkaian

. (45)

Waktu relaksasi

Contoh pemecahan masalah

Contoh 1.

Medan magnet berubah menurut hukum , dimana = 15 mT,. Sebuah kumparan penghantar berbentuk lingkaran berjari-jari = 20 cm ditempatkan dalam medan magnet dengan sudut terhadap arah medan (pada momen awal). Tentukan ggl induksi yang timbul pada kumparan pada waktu = 5 s.

Larutan

Menurut hukum induksi elektromagnetik, ggl induktif yang timbul pada suatu kumparan adalah , dimana fluks magnet yang digabungkan dalam kumparan tersebut.

dimana adalah luas belokan; adalah sudut antara arah vektor induksi magnet dan garis normal kontur :.

Mari kita substitusikan nilai numeriknya: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.

Perhitungan memberi .

Contoh 2

Dalam medan magnet seragam dengan induksi = 0,2 T, terdapat sebuah bingkai berbentuk persegi panjang, yang sisi geraknya, panjangnya = 0,2 m, bergerak dengan kecepatan = 25 m/s tegak lurus garis induksi medan (Gbr. 42). Tentukan ggl induksi yang timbul pada rangkaian.

Larutan

Ketika konduktor AB bergerak dalam medan magnet, luas bingkai bertambah, oleh karena itu, fluks magnet yang melalui bingkai meningkat dan terjadi ggl induksi.

Menurut hukum Faraday, dimana, maka, tetapi, oleh karena itu.

Tanda “–” menunjukkan bahwa ggl induksi dan arus induksi arahnya berlawanan arah jarum jam.

INDUKSI DIRI

Setiap konduktor yang dilalui arus listrik berada dalam medan magnetnya masing-masing.

Ketika kekuatan arus dalam konduktor berubah, medan m berubah, mis. fluks magnet yang diciptakan oleh perubahan arus ini. Perubahan fluks magnet menyebabkan munculnya medan listrik pusaran dan muncul ggl induksi pada rangkaian. Fenomena ini disebut dengan induksi diri.Induksi diri merupakan fenomena terjadinya ggl induksi pada suatu rangkaian listrik akibat adanya perubahan kuat arus. GGL yang dihasilkan disebut ggl induksi sendiri

Manifestasi dari fenomena induksi diri

Penutupan sirkuit Apabila terjadi hubungan pendek pada suatu rangkaian listrik maka arus bertambah yang menyebabkan fluks magnet pada kumparan bertambah, dan timbul medan listrik pusaran yang berlawanan dengan arus, yaitu. Emf induksi diri muncul di kumparan, mencegah peningkatan arus dalam rangkaian (medan pusaran menghambat elektron). Sebagai akibat L1 menyala nanti, daripada L2.

Rangkaian terbuka Ketika rangkaian listrik dibuka, arus berkurang, terjadi penurunan fluks pada kumparan, dan muncul medan listrik pusaran, berarah seperti arus (mencoba mempertahankan kekuatan arus yang sama), yaitu. Emf yang diinduksi sendiri muncul di koil, mempertahankan arus di sirkuit. Alhasil, L saat dimatikan berkedip terang. Kesimpulan dalam teknik elektro, fenomena induksi diri muncul ketika rangkaian ditutup (arus listrik meningkat secara bertahap) dan ketika rangkaian dibuka (arus listrik tidak langsung hilang).

INDUKTAN

EMF induksi diri bergantung pada apa? Arus listrik menciptakan medan magnetnya sendiri. Fluks magnet yang melalui rangkaian sebanding dengan induksi medan magnet (Ф ~ B), induksi sebanding dengan kuat arus pada penghantar (B ~ I), oleh karena itu fluks magnet sebanding dengan kuat arus (Ф ~ I ). GGL induksi sendiri bergantung pada laju perubahan arus dalam rangkaian listrik, pada sifat konduktor (ukuran dan bentuk) dan pada permeabilitas magnetik relatif dari media di mana konduktor berada. Besaran fisis yang menunjukkan ketergantungan ggl induksi diri pada ukuran dan bentuk konduktor serta lingkungan di mana konduktor berada disebut koefisien atau induktansi induksi diri. Induktansi - fisik. nilai numerik yang sama dengan ggl induktif diri yang terjadi pada rangkaian ketika arus berubah sebesar 1 Ampere dalam 1 detik. Induktansi juga dapat dihitung menggunakan rumus:

di mana adalah fluks magnet yang melalui rangkaian, I adalah kuat arus dalam rangkaian.

Satuan SI untuk induktansi:

Induktansi kumparan bergantung pada: jumlah lilitan, ukuran dan bentuk kumparan, serta permeabilitas magnetik relatif medium (mungkin inti).

EMF INDUKSI DIRI

GGL induktif sendiri mencegah kenaikan arus ketika rangkaian dihidupkan dan arus menurun ketika rangkaian dibuka.

Untuk mengkarakterisasi magnetisasi suatu zat dalam medan magnet, digunakan momen magnet (P M ). Secara numerik sama dengan torsi mekanik yang dialami suatu zat dalam medan magnet dengan induksi 1 Tesla.

Momen magnetik suatu satuan volume suatu zat menjadi ciri khasnya magnetisasi - I , ditentukan dengan rumus:

SAYA=R M /V , (2.4)

Di mana V - volume zat.

Magnetisasi dalam sistem SI diukur, seperti intensitas, dalam Kendaraan, besaran vektor.

Sifat magnetik zat dikarakterisasi kerentanan magnetik volumetrik - C HAI , besaran yang tidak berdimensi.

Jika ada benda yang ditempatkan dalam medan magnet dengan induksi DI DALAM 0 , maka terjadi magnetisasi. Akibatnya, tubuh menciptakan medan magnetnya sendiri melalui induksi DI DALAM " , yang berinteraksi dengan medan magnetisasi.

Dalam hal ini, vektor induksi pada medium (DI DALAM) akan terdiri dari vektor:

B = B 0 + B " (tanda vektor dihilangkan), (2.5)

Di mana DI DALAM " - induksi medan magnet sendiri dari zat yang dimagnetisasi.

Induksi medan intrinsik ditentukan oleh sifat magnetik suatu zat, yang dicirikan oleh kerentanan magnetik volumetrik - C HAI , ungkapan berikut ini benar: DI DALAM " = C HAI DI DALAM 0 (2.6)

Dibagi dengan M 0 ekspresi (2.6):

DI DALAM " /M HAI = C HAI DI DALAM 0 /M 0

Kita mendapatkan: N " = C HAI N 0 , (2.7)

Tetapi N " menentukan magnetisasi suatu zat SAYA , yaitu N " = SAYA , lalu dari (2.7):

saya = c HAI N 0 . (2.8)

Jadi, jika suatu zat berada dalam medan magnet luar dengan suatu kekuatan N 0 , maka induksi di dalamnya ditentukan oleh ekspresi:

B=B 0 + B " = m 0 N 0 +m 0 N " = m 0 (N 0 +saya)(2.9)

Ekspresi terakhir benar ketika inti (zat) sepenuhnya berada dalam medan magnet seragam eksternal (torus tertutup, solenoida yang panjangnya tak terhingga, dll.).

Hukum Ampere digunakan untuk menetapkan satuan arus, ampere.

Amper - kekuatan arus yang besarnya konstan, yang melewati dua konduktor lurus paralel dengan panjang tak terbatas dan penampang kecil yang dapat diabaikan, terletak pada jarak satu meter, satu sama lain dalam ruang hampa, menyebabkan gaya sebesar .

, (2.4.1)

Di Sini ; ; ;

Mari kita tentukan dari sini dimensi dan besarannya dalam SI.

, karena itu

, atau .

Dari hukum Biot-Savart-Laplace, untuk konduktor lurus berarus , Sama Anda dapat menemukan dimensi induksi medan magnet:

Tesla adalah satuan SI untuk induksi. .

Gauss– satuan pengukuran dalam sistem satuan Gaussian (GHS).

1 T sama dengan induksi magnet medan magnet seragam, dimana rangkaian datar berarus mempunyai momen magnet,torsi diterapkan.

Tesla Nikola(1856–1943) – Ilmuwan Serbia di bidang teknik elektro dan radio. Dia memiliki banyak sekali penemuan. Dia menemukan meteran listrik, meteran frekuensi, dll. Dia mengembangkan sejumlah desain untuk generator multifase, motor listrik, dan transformator. Dia merancang sejumlah mekanisme self-propelled yang dikendalikan radio. Mempelajari efek fisiologis arus frekuensi tinggi. Pada tahun 1899 ia membangun stasiun radio 200 kW di Colorado dan antena radio setinggi 57,6 m di Long Island (Menara Wardenclyffe). Bersama Einstein dan Openheimer pada tahun 1943, ia berpartisipasi dalam proyek rahasia untuk mencapai kapal Amerika yang tidak terlihat ( Eksperimen Filadelfia). Orang-orang sezamannya berbicara tentang Tesla sebagai seorang mistikus, peramal, nabi, yang mampu melihat ke dalam kosmos cerdas dan dunia orang mati. Dia percaya itu dengan bantuan medan elektromagnetik Anda dapat bergerak dalam ruang dan mengontrol waktu.

Definisi lain: 1 T sama dengan induksi magnet, dimana fluks magnet melalui luas tersebut 1 m 2, tegak lurus terhadap arah medan,sama 1 sdm .

Satuan pengukuran fluks magnet Wb, mendapatkan namanya untuk menghormati fisikawan Jerman Wilhelm Weber (1804–1891), seorang profesor di universitas di Halle, Göttingen, dan Leipzig.

Seperti yang telah kami katakan, fluks magnet melalui permukaan S merupakan salah satu ciri medan magnet(Gbr. 2.5):

Satuan SI untuk fluks magnet:

. , dan sejak saat itu .

Di Sini Maxwell(Mks) adalah satuan pengukuran fluks magnet dalam CGS yang dinamai menurut nama ilmuwan Inggris terkenal James Maxwell (1831–1879), pencipta teori medan elektromagnetik.

Kekuatan medan magnet N diukur dalam .

, .

Mari kita rangkum ciri-ciri utama medan magnet dalam satu tabel.

Tabel 2.1

Nama

Fluks magnet (fluks garis induksi magnet) melalui kontur secara numerik sama dengan hasil kali besar vektor induksi magnet dengan luas yang dibatasi oleh kontur dan kosinus sudut antara arah vektor induksi magnet dan garis normal permukaan yang dibatasi oleh kontur tersebut.

Rumus kerja gaya Ampere pada pergerakan suatu penghantar lurus berarus konstan dalam medan magnet seragam.

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya Ampere dapat dinyatakan dalam arus pada konduktor yang dipindahkan dan perubahan fluks magnet melalui rangkaian di mana konduktor tersebut dihubungkan:

Induktansi lingkaran.

Induktansi - fisik nilai numerik yang sama dengan ggl induktif diri yang terjadi pada rangkaian ketika arus berubah sebesar 1 Ampere dalam 1 detik.
Induktansi juga dapat dihitung menggunakan rumus:

di mana adalah fluks magnet yang melalui rangkaian, I adalah kuat arus dalam rangkaian.

Satuan SI untuk induktansi:

Energi medan magnet.

Medan magnet mempunyai energi. Sama seperti kapasitor bermuatan yang mempunyai cadangan energi listrik, pada kumparan yang melalui lilitannya arus mengalir, terdapat cadangan energi magnet.

Induksi elektromagnetik.

Induksi elektromagnetik - fenomena terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian tertutup ketika fluks magnet yang melewatinya berubah.

Eksperimen Faraday. Penjelasan induksi elektromagnetik.

Jika Anda menawarkan magnet permanen ke kumparan atau sebaliknya (Gbr. 3.1), maka di dalam kumparan akan ada listrik. Hal yang sama terjadi pada dua kumparan yang jaraknya berdekatan: jika sumber AC dihubungkan ke salah satu kumparan, maka kumparan yang lain juga akan mengalami gangguan. arus bolak-balik, tetapi efek ini paling baik diwujudkan jika dua kumparan dihubungkan dengan sebuah inti

Menurut definisi Faraday, eksperimen ini mempunyai persamaan sebagai berikut: Jika fluks vektor induksi yang menembus suatu rangkaian penghantar tertutup berubah, maka timbul arus listrik pada rangkaian tersebut.

Fenomena ini disebut fenomena induksi elektromagnetik , dan arusnya adalah induksi. Dalam hal ini, fenomena tersebut sepenuhnya tidak tergantung pada cara fluks vektor induksi magnet diubah.

Rumus emf. induksi elektromagnetik.

emf yang diinduksi dalam rangkaian tertutup berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui luas yang dibatasi oleh rangkaian tersebut.

aturan Lenz.

aturan Lenz

Arus induksi yang timbul pada suatu rangkaian tertutup dengan medan magnetnya melawan perubahan fluks magnet yang menyebabkannya.

Induksi diri, penjelasannya.

Induksi diri- fenomena terjadinya ggl induksi pada suatu rangkaian listrik akibat adanya perubahan kuat arus.

Penutupan sirkuit
Apabila terjadi hubungan pendek pada suatu rangkaian listrik maka arus bertambah yang menyebabkan fluks magnet pada kumparan bertambah, dan muncul medan listrik pusaran yang berlawanan dengan arus, yaitu. Emf induksi diri muncul di kumparan, mencegah peningkatan arus dalam rangkaian (medan pusaran menghambat elektron).
Akibatnya, L1 menyala lebih lambat dari L2.

Rangkaian terbuka
Ketika rangkaian listrik dibuka, arus berkurang, terjadi penurunan fluks pada kumparan, dan muncul medan listrik pusaran, berarah seperti arus (mencoba mempertahankan kekuatan arus yang sama), yaitu. Emf yang diinduksi sendiri muncul di koil, mempertahankan arus di sirkuit.
Hasilnya, L berkedip terang saat dimatikan.

dalam teknik elektro, fenomena induksi diri muncul ketika rangkaian ditutup (arus listrik meningkat secara bertahap) dan ketika rangkaian dibuka (arus listrik tidak langsung hilang).

Rumus emf. induksi diri.

GGL induktif sendiri mencegah kenaikan arus ketika rangkaian dihidupkan dan arus menurun ketika rangkaian dibuka.

Ketentuan pertama dan kedua teori medan elektromagnetik Maxwell.

1. Setiap medan listrik yang dipindahkan menghasilkan medan magnet pusaran. Medan listrik bolak-balik dinamakan oleh Maxwell karena, seperti arus biasa, ia menghasilkan medan magnet. Medan magnet eddy dihasilkan oleh arus konduksi Ipr (muatan listrik yang bergerak) dan arus perpindahan (muatan listrik yang bergerak) Medan listrik E).

Persamaan pertama Maxwell

2. Setiap medan magnet yang dipindahkan menghasilkan medan listrik pusaran (hukum dasar induksi elektromagnetik).

Persamaan kedua Maxwell:

Radiasi elektromagnetik.

Gelombang elektromagnetik, radiasi elektromagnetik- gangguan (perubahan keadaan) medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa.

3.1. Melambai - Ini adalah getaran yang merambat di ruang angkasa seiring waktu.
Gelombang mekanis hanya dapat menyebar dalam suatu medium (zat): dalam gas, dalam cairan, dalam padat. Sumber gelombang adalah benda-benda yang berosilasi yang menimbulkan deformasi lingkungan di ruang sekitarnya. Kondisi yang diperlukan untuk munculnya gelombang elastis adalah munculnya gaya-gaya yang menghambat medium pada saat terjadi gangguan, khususnya elastisitas. Mereka cenderung mendekatkan partikel-partikel yang bertetangga ketika mereka bergerak menjauh, dan mendorong mereka menjauh satu sama lain ketika mereka saling mendekat. Gaya elastis yang bekerja pada partikel yang jauh dari sumber gangguan mulai membuat partikel tersebut tidak seimbang. Gelombang memanjang karakteristik hanya untuk media gas dan cair, tapi melintang– juga pada benda padat: alasannya adalah karena partikel-partikel yang menyusun media ini dapat bergerak bebas, karena tidak terikat secara kaku, tidak seperti padatan. Oleh karena itu, getaran transversal pada dasarnya tidak mungkin terjadi.

Gelombang longitudinal timbul ketika partikel-partikel medium berosilasi, berorientasi sepanjang vektor rambat gangguan. Gelombang transversal merambat dengan arah tegak lurus terhadap vektor tumbukan. Singkatnya: jika dalam suatu medium deformasi yang disebabkan oleh suatu gangguan memanifestasikan dirinya dalam bentuk geser, regangan dan kompresi, maka kita berbicara tentang benda padat yang memungkinkan terjadinya gelombang longitudinal dan transversal. Jika pergeseran tidak mungkin terjadi, maka lingkungannya bisa apa saja.

Setiap gelombang merambat dengan kecepatan tertentu. Di bawah kecepatan gelombang memahami kecepatan rambat gangguan. Karena cepat rambat gelombang adalah nilai konstan (untuk medium tertentu), jarak yang ditempuh gelombang sama dengan hasil kali kecepatan dan waktu rambatnya. Jadi, untuk mencari panjang gelombang, Anda perlu mengalikan cepat rambat gelombang dengan periode osilasi di dalamnya:

Panjang gelombang - jarak antara dua titik yang paling dekat satu sama lain dalam ruang, di mana getaran terjadi dalam fase yang sama. Panjang gelombang sesuai dengan periode spasial gelombang, yaitu jarak yang “dijalankan” suatu titik dengan fase konstan dalam interval waktu yang sama dengan periode osilasi, oleh karena itu

Nomor gelombang(disebut juga frekuensi spasial) adalah rasio 2 π radian ke panjang gelombang: analog spasial frekuensi melingkar.

Definisi: bilangan gelombang k adalah laju pertumbuhan fase gelombang φ dengan koordinat spasial.

3.2. Gelombang pesawat - gelombang yang bagian depannya berbentuk bidang.

Bagian depan gelombang bidang tidak terbatas ukurannya, vektor kecepatan fasanya tegak lurus terhadap bagian depan. Gelombang bidang adalah solusi khusus untuk persamaan gelombang dan model yang mudah digunakan: gelombang seperti itu tidak ada di alam, karena bagian depan gelombang bidang dimulai pada dan berakhir pada , yang jelas tidak mungkin ada.

Persamaan gelombang apa pun adalah solusinya persamaan diferensial, disebut gelombang. Persamaan gelombang untuk fungsi tersebut ditulis sebagai:

Di mana

· - Operator Laplace;

· - fungsi yang diperlukan;

· - radius vektor titik yang diinginkan;

· - kecepatan gelombang;

· - waktu.

permukaan gelombang - kedudukan titik-titik geometri yang mengalami gangguan koordinat umum dalam fasa yang sama. Kasus spesial permukaan gelombang - muka gelombang.

A) Gelombang pesawat adalah gelombang yang permukaan gelombangnya merupakan himpunan bidang-bidang yang sejajar satu sama lain.

B) Gelombang bulat adalah gelombang yang permukaan gelombangnya merupakan kumpulan bola-bola konsentris.

sinar- permukaan garis, normal dan gelombang. Arah rambat gelombang mengacu pada arah datangnya sinar. Jika medium rambat gelombangnya homogen dan isotropik, maka sinar-sinarnya lurus (dan jika gelombangnya bidang, maka sinar-sinarnya lurus sejajar).

Konsep sinar dalam fisika biasanya hanya digunakan dalam optik geometris dan akustik, karena ketika terjadi efek yang tidak dipelajari dalam arah ini, makna konsep sinar hilang.

3.3. Karakteristik energi ombak

Media tempat rambat gelombang mempunyai energi mekanik yang terdiri dari energi gerak osilasi semua partikelnya. Energi satu partikel bermassa m 0 dicari dengan rumus: E 0 = m 0 Α 2 /2. Satu satuan volume medium mengandung n = P/m 0 partikel - kepadatan medium). Oleh karena itu, satuan volume medium memiliki energi w p = nЕ 0 = ρ Α 2 /2.

Kepadatan energi volumetrik(W р) - energi gerak getaran partikel medium yang terkandung dalam satuan volumenya:

Aliran energi(F) - nilai yang sama dengan energi yang ditransfer oleh gelombang melalui permukaan tertentu per satuan waktu:

Intensitas gelombang atau kerapatan fluks energi(I) - nilai yang sama dengan aliran energi yang ditransfer oleh gelombang melalui satuan luas yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang:

3.4. Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik- proses perambatan medan elektromagnetik di ruang angkasa.

Kondisi kejadian gelombang elektromagnetik. Perubahan medan magnet terjadi ketika kuat arus pada suatu penghantar berubah, dan kuat arus pada suatu penghantar berubah ketika kecepatan gerak muatan listrik di dalamnya berubah, yaitu ketika muatan bergerak dengan percepatan. Akibatnya, gelombang elektromagnetik seharusnya muncul dari percepatan pergerakan muatan listrik. Ketika kecepatan muatan nol, yang ada hanyalah medan listrik. Pada kecepatan tetap muatan menciptakan medan elektromagnetik. Dengan percepatan pergerakan muatan, gelombang elektromagnetik dipancarkan, yang merambat di ruang angkasa dengan kecepatan terbatas.

Gelombang elektromagnetik merambat dalam materi dengan kecepatan terminal. Di sini ε dan μ adalah permeabilitas dielektrik dan magnetik zat, ε 0 dan μ 0 adalah konstanta listrik dan magnet: ε 0 = 8.85419·10 –12 F/m, μ 0 = 1.25664·10 –6 H/m.

Kecepatan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa (ε = μ = 1):

Karakter utama Radiasi elektromagnetik umumnya dianggap frekuensi, panjang gelombang dan polarisasi. Panjang gelombang tergantung pada kecepatan rambat radiasi. Kecepatan kelompok rambat radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya, di media lain kecepatan ini lebih kecil.

Radiasi elektromagnetik biasanya dibagi menjadi rentang frekuensi (lihat tabel). Tidak ada transisi yang tajam antar rentang; terkadang tumpang tindih, dan batas di antara rentang tersebut berubah-ubah. Karena kecepatan rambat radiasi adalah konstan, frekuensi osilasinya berhubungan erat dengan panjang gelombang dalam ruang hampa.

Interferensi gelombang. Gelombang yang koheren. Kondisi koherensi gelombang.

Panjang jalur optik (OPL) cahaya. Hubungan antara perbedaan o.d.p. gelombang dengan perbedaan fase osilasi yang disebabkan oleh gelombang.

Amplitudo osilasi yang dihasilkan ketika dua gelombang berinterferensi. Kondisi amplitudo maksimum dan minimum pada interferensi dua gelombang.

Pinggiran interferensi dan pola interferensi pada layar datar jika disinari oleh dua celah sempit dan panjang yang sejajar: a) lampu merah, b) lampu putih.

1) GANGGUAN GELOMBANG- superposisi gelombang di mana penguatan timbal baliknya, stabil dari waktu ke waktu, terjadi di beberapa titik dalam ruang dan melemah di titik lain, bergantung pada hubungan antara fase gelombang ini.

Kondisi yang diperlukan untuk mengamati interferensi:

1) gelombang harus mempunyai frekuensi yang sama (atau berdekatan) sehingga gambar hasil superposisi gelombang tidak berubah seiring waktu (atau tidak berubah terlalu cepat sehingga dapat terekam tepat waktu);

2) gelombangnya harus searah (atau mempunyai arah yang serupa); dua gelombang tegak lurus tidak akan pernah mengganggu (coba tambahkan dua gelombang sinus tegak lurus!). Dengan kata lain, gelombang yang ditambahkan harus mempunyai vektor gelombang yang identik (atau vektor gelombang yang arahnya berdekatan).

Gelombang yang memenuhi kedua syarat tersebut disebut KOHEREN. Kondisi pertama terkadang disebut koherensi temporal, Kedua - koherensi spasial.

Mari kita perhatikan sebagai contoh hasil penjumlahan dua sinusoid searah yang identik. Kami hanya akan memvariasikan pergeseran relatifnya. Dengan kata lain, kita menambahkan dua gelombang koheren yang hanya berbeda pada fase awalnya (sumbernya bergeser relatif satu sama lain, atau keduanya).

Jika sinusoidal ditempatkan sedemikian rupa sehingga maksimum (dan minimum) bertepatan dalam ruang, maka sinusoidal tersebut akan saling diperkuat.

Jika sinusoida-sinusoida tersebut digeser relatif satu sama lain selama setengah periode, maka maksimum yang satu akan jatuh pada minimum yang lain; sinusoidal akan saling menghancurkan, artinya akan terjadi pelemahan timbal balik.

Secara matematis terlihat seperti ini. Tambahkan dua gelombang:

Di Sini x 1 Dan x 2- jarak dari sumber gelombang ke titik di ruang tempat kita mengamati hasil superposisi. Amplitudo kuadrat dari gelombang yang dihasilkan (sebanding dengan intensitas gelombang) diberikan oleh:

Maksimum dari ungkapan ini adalah 4A 2, minimal - 0; semuanya tergantung pada perbedaan fase awal dan apa yang disebut perbedaan jalur gelombang :

Ketika pada suatu titik tertentu dalam ruang interferensi maksimum akan diamati, dan kapan - interferensi minimum.

Di kami contoh sederhana sumber gelombang dan titik dalam ruang tempat kita mengamati interferensi berada pada garis lurus yang sama; sepanjang garis ini pola interferensinya sama untuk semua titik. Jika kita menjauhkan titik pengamatan dari garis lurus yang menghubungkan sumber, kita akan mendapati diri kita berada pada suatu wilayah ruang yang pola interferensinya berubah dari titik ke titik. Dalam hal ini kita akan mengamati interferensi gelombang dengan frekuensi yang sama dan vektor gelombang yang dekat.

2)1. Panjang lintasan optik adalah hasil kali panjang geometri d lintasan gelombang cahaya dalam suatu medium tertentu dan indeks bias mutlak medium tersebut n.

2. Beda fasa dua gelombang koheren dari satu sumber, salah satunya menempuh panjang lintasan dalam medium dengan indeks bias mutlak, dan satu lagi menempuh panjang lintasan dalam medium dengan indeks bias mutlak:

dimana , , λ adalah panjang gelombang cahaya dalam ruang hampa.

3) Amplitudo osilasi yang dihasilkan bergantung pada besaran yang disebut perbedaan pukulan ombak

Jika beda lintasan sama dengan bilangan bulat gelombang, maka gelombang sampai pada suatu titik sefase. Ketika ditambahkan, gelombang-gelombang tersebut saling menguatkan dan menghasilkan osilasi dengan amplitudo dua kali lipat.

Jika beda lintasan sama dengan jumlah setengah gelombang ganjil, maka gelombang sampai di titik A dalam antifase. Dalam hal ini, mereka saling menghilangkan, amplitudo osilasi yang dihasilkan adalah nol.

Di titik lain di ruang angkasa, terjadi penguatan atau pelemahan sebagian gelombang yang dihasilkan.

4) Pengalaman Jung

Pada tahun 1802, seorang ilmuwan Inggris Thomas Muda melakukan percobaan di mana dia mengamati interferensi cahaya. Cahaya dari celah sempit S, jatuh pada layar dengan dua celah yang berjarak berdekatan S 1 Dan S 2. Melewati setiap celah, berkas cahaya melebar, dan pada layar putih berkas cahaya melewati celah tersebut S 1 Dan S 2, tumpang tindih. Pada daerah yang tumpang tindih berkas cahaya, diamati pola interferensi berupa garis terang dan gelap yang berselang-seling.

Penerapan interferensi cahaya dari sumber cahaya konvensional.

Interferensi cahaya pada film tipis. Kondisi interferensi maksimum dan minimum cahaya pada film dalam cahaya yang dipantulkan dan ditransmisikan.

Pinggir interferensi dengan ketebalan yang sama dan pinggiran interferensi dengan kemiringan yang sama.

1) Fenomena interferensi diamati pada lapisan tipis cairan yang tidak dapat bercampur (minyak tanah atau minyak di permukaan air), pada gelembung sabun, bensin, pada sayap kupu-kupu, pada warna yang ternoda, dll.

2) Interferensi terjadi ketika seberkas cahaya awal terbagi menjadi dua berkas saat melewati lapisan tipis, seperti lapisan yang diaplikasikan pada permukaan lensa lensa berlapis. Sinar cahaya yang melewati lapisan film tebal akan dipantulkan dua kali - dari permukaan dalam dan luarnya. Sinar pantul akan mempunyai beda fasa yang konstan sama dengan dua kali ketebalan film, sehingga menyebabkan sinar menjadi koheren dan berinterferensi. Padamnya sinar secara sempurna akan terjadi pada , dimana adalah panjang gelombang. Jika nm, maka ketebalan filmnya adalah 550:4 = 137,5 nm.