Laboratoriya ishi voltengofen mayatnigi: aylanma tokning kamayishini namoyish etish

Tokning magnit maydon energiyasi. Tok manbai, qarshilik va I miqdorda tok kuchi o‘tayotgan induktiv g‘altakdan iborat doimiy tok zanjirini qaraymiz. Faraz qilamizki, qandaydir vaqt davomida tashqi kuchlar manbai zanjirdan uzilgan bo‘lsin.

5-rasm
5-rasmda bu kalit “K” ning 1-holatdan 2-holatga bir lahzada o‘tkazilishidir. O‘zinduksiya hodisasi tufayli zanjirda tok birdan yo‘qolmaydi, sababi o‘zinduksiya EYUK Lens qonuniga ko‘ra tok kuchining birdan kamayishiga to‘sqinlik qiladi. Tok yo‘qolgan paytida qarshilikda issiqlik ajralib chiqadi, bu ish zanjirda bajarilgan ishga teng bo‘ladi. Elektrostatik kuchlarning zaryadni yopiq kontur bo‘yicha ko‘chirishda bajargan ishi nolga teng bo‘lgani uchun butun ish o‘zinduksiya EYUK ni hosil qilgan tashqi kuchlar tomonidan bajariladi. Shu ishni hisoblaymiz. Juda kichik vaqt dt oralig‘ida tok kuchi va EYUK ning qiymatini o‘zgarmas deb qarash mumkin, u holda (I.4) ga ko‘ra tashqi kuchlarning bajargan ishi teng bo‘ladi. Bu yerda dq zaryad dt vaqt ichida o‘tuvchi zaryad bo‘lib, dq=Idt ga tengdir. Buni e’tiborga olib va (I.4) ga asosan quyidagiga ega bo‘lamiz:
(I.18)
To‘la ishni topish uchun tokning I qiymatidan 0 gacha bo‘lgan oraliqda bajarilgan barcha ishlarning yig‘indisini olamiz, ya’ni yuqoridagi ifodani integrallaymiz:
(I.19)
Energiyaning saqlanish qonuniga asosan, bu ish tokli g‘altakning energiyasi W ni aniqlaydi:
(I.20)
Elektromagnetizmning umumiy nazariyasidan kelib chiqadiki, bu energiyani solenoid magnit maydon energiyasiga tegishli ekanligi kelib chiqadi. Bu formulani solenoidning magnit induksiyasi orqali ifoda qilish mumkin. Ma’lumki, ga teng bo‘lib, ekanligini hisobga olsak, magnit induksiya quyidagiga teng bo‘ladi
(I.21)
Bundan tok kuchini topamiz:
(I.22)
Buni hisobga olsak va (I.6) dagi L ning va (I.22) dagi I ning qiymatlari (I.20) ifodaga qo‘yib quyidagiga ega bo‘lamiz:
(I.23)
bu yerda V=Sl -solenoid hajmi. Energiya W ni hajm V ga bo‘lsak, energiya zichligi , ya’ni hajm birligidagi energiyani topamiz. Magnit induksiya bilan magnit maydon kuchlanganligi orasidagi bog‘lanishni hisobga olsak, magnit maydon energiya zichligi uchun boshqa ifoda kelib chiqadi:
(I.24)
Doimiy va bir jinsli maydon uchun o‘rinli bo‘lgan bu formula magnit maydon energiya zichligini aniqlashning umumiy ko‘rinishidir.

II. O‘lchash uslubining nazariyasi va qurilmasining tavsifi
Agar metal plastinka birjinsli bo’lmagan magnit maydonida harakatlansa plastinkaning alohida qismlaridan o’tayotgan magnit oqimi o’zgaradi va bu o’z navbatida shu qismlar aylanasida sirkulyatsiyalanadigan kuchlanishning davomli ravishda hosil bo’lishiga olibkeladi. Shuning uchun metal plastinkaning ixtiyoriy qismida aylanma toklar oqadi. Magnit maydonda bu aylanma toklarga Lorens kuchi ta’sir etish natijasida metal plastinkaning harakatlanishi susayadi (1-rasm). Agar metal plastinkada teshiklar hosilqilinsa aylanma toklar qiymati kamayadi, chunki toklar bir teshik atrofida boshqasiga aylanib o’tishga majbur bo’ladi.


1-rasm. Metal plastinkada hosil bo’ladigan l aylanma tok va uning ikki qismiga ta’sir etuvchi L₁ va L₂ Lorens kuchlari (B₁ va B₂: bir jinsli bo’lmagan magnit maydoni, v-plastinka tezligi). Harakat yo’nalishida ta’sir etadigan kuch harakat yo’nalish bo’yicha ta’sir etadigan kuchdan kattaroq.

Voltengofen mayatnigi yordamida aylanma toklarning hosil bo’lishini va kamayishini ajoyib tarzda namoyish etish mumkin. U kuchli elektromagnit qutblari o’rtasida tebranadigan metal plastinkadan iborat. Tebranib turgan mayatnik yetarlicha kuchli magnit maydon qo’shilganda maydonga kirayotganda to’xtaydi. Ammo teshiklari mavjud bo’lgan mayatnikning tebranma harakati shu magnit maydon qo’shilganda kuchsizs o’nadi.