Магнит өрісіндегі рамканың айналуы

Электромагниттік индукция құбылысы механикалық энергияны электр тогы энергиясына айналдыру үшін қолданылады.

Осы мақсатта біртекті магнит өрісінде (B=const) айналатын жазық рамканың жұмыс істеу принципіне негізделген генераторлар қолданылады.

Рамка бұрыштық жылдамдықпен бірқалыпты айналсын. Ауданы S рамкамен тұтасқан магниттік моменттің t уақыт мезетінде өзгерісі

м ұндағы, – t уақыт мезетіндегі рамканың бұрылу бұрышы. Айналу кезінде рамкада индукциялық айны-малы э.қ.к. пайда болады:

Индукцияның э.қ.к.-нің максимал мәні

Осыдан,

Рамканы біртекті магнит өрісінде бірқалыпты айналдырған кезде рамкада гармониялық заңмен өзгеретін айнымалы э.қ.к. пайда болады.

Механикалық энергияның электр энергиясына айналу процесі қайтымды. Магнит өрісінде орналасқан рамкада электр тогын жүргізетін болсақ, оған айналдырушы момент әсер етеді де, рамка айнала бастайды. Электродвигательдердің жұмысы осы принципке негізделген.

Құйынды ток (Фуко тогы)

Индукциялық ток сызықтық өткізгіштерде ғана емес, магнит өрісінде орналасқан ауыр тұтас өткізгіштерде де пайда болады. Бұл токтар өткізгіш ішінде тұйықталған, сондықтан құйынды ток немесе Фуко тогы деп аталады.

Фуко тогы Ленц ережесіне бағынады: олардың магнит өрісі индукцияланатын құйынды токтардың магнит ағынының өзгеруіне қарама-қарсы әсер ететіндей болып бағытталған. Сондықтан, ауыр өткізгіштер магнит өрісінде тежеледі. Сонымен қатар, құйынды токтар өткізгіштің қатты қызуын тудырады. Электр машиналарында Фуко тогының әсерін азайту үшін, трансформатор өзекшелері мен электр машинасындағы магниттік тізбектерді арнайы лакпен немесе қабыршақпен изоляцияланған жұқа пластиналардан жинайды.

Фуко тогы кезінде бөлінетін Джоуль жылуы индукциялық металлургиялық пештерде қолданылады.

Құйынды электр токтарының жоғары жиілікті магнит өрісімен өзара әсері магнит ағынының магниттік өткізгіштің қимасында бірқалыпсыз таралуына әкеп соғады да, көлемдік магнит ағынын өткізгіштің бет жағына ығыстырады. Бұл құбылыс магниттік спинэффект деп аталады.

Құйынды ток айнымалы ток жүріп тұрған өткізгіштің өзінде де қозады да, өткізгізгіш қимасындағы токтың бірқалыпсыз таралуына – өткізгіштің бет жағына жоғары жиілікті токтың ығысуына әкеліп соғады. Бұл құбылыс электрлік скин-эффект деп аталады.

Контурдың индуктивтілігі

Тұйық контур бойынша ағатын электр тогы, Био-Савар-Лаплас заңына сәйкес өзінің төңірегінде индукциясы ток күшіне пропорционал магнит өрісін туғызады. Сондықтан, контурмен тұтасқан магнит ағыны контурдағы токқа пропорционал:

мұндағы, – пропорционалдық коэффициент контурдың индуктивтілігі деп аталады.

Ұзын соленоидтың индуктивтілігі

, осыдан

мұндағы, – соленоидтың орам саны, l – ұзындығы, – ауданы, μ – өзекшенің магниттік өтімділігі.

Контурдың индуктивтілігі жалпы жағдайда контурдың геометриялық формасына, оның өлшеміне және контур орналасқан ортаның магниттік өтімділігіне байланысты.

Бұл жағдайда контурдың индуктивтілігі өткізгіштің формасына, өлшеміне және ортаның диэлектрлік өтімділігіне тәуелді болатын оқшауланған өткізгіштің сыйымдылығына ұқсас шама.