Burulğanlı cərəyanlar.Fuko cərəyanları

Burulğanlı cərəyanlar.Fuko cərəyanları.
Dəyişən maqnit sahəsində olan bütöv naqildə (onun qatlarında) burulğanlı elektrik sahəsinin təsirindən qapalı (burulğanlı) induksiya cərəyanları yaranır. Bu cərəyanlara Fuko cərəyanları deyirlər. Fuko cərəyanlarının müstəviləri induksiya xətlərinə perpendikulyardır.
Bütöv və böyük küçiricilərdə Fuko cərəyanları çox böyük olur və keçiricinin qızmasına səbəb olurlar. Bu effekt induksiya sobalarında metalların əridilməsi üçün istifadə edilir. Amma Fuko cərəyanlarının transformator və elektrik maşınlarının içliyində enerji itməsinə (qızdırmaya sərf edilir) gətirir. Bu itkiləri azaltmaq üçün içlikləri izolya edilmiş nazik lövhələrdən yığırlar (xüsusi elektrotexniki ferromaqnit poladdan hazırlanmış).
Fuko cərəyanları elektrolit və ionlaşmış qazlarda da yarana bilir.
Fuko cərəyanlarının enerjisi əsasən istiliyə çevrilir. Onlar bir halda zərərli olarsa, dihər halda onları müsbət məqsədlər üçün istifadə etmək olar.
Fuko cərəyanları Lens qaydasına tabedirlər onlar elə yol və istiqamətdə yaranırlar ki, öz təsirləri ilə onları doğuran səbəbə maksimal əks təsir göstərsin. Bu səbəbdən güclü maqnit sahədə yaxşı küçiricilər tormozlanmaya məruz qalırlar. Bu qalvanometr, seysmoqraf və.s əqrəblərinin sakitləşməsi üçün istifadə edilir. Əqrəbdə sektorvari al lövhə bərkidilir və güclü maqnit qütbləri arasında qoyulur.
Yerdəyişmə cərəyanı
Müxtəlif elektromaqnit hadisələri təhlil edərək Maksvel belə bir nəticəyə gəlmişdir ki, yuxarıdıkının əks hadisəsidə olmalıdır, yəni elektrik sahəsinin istənilən dəyişməsi burulğanlı maqnit sahəsini yaradır. Bu Maksvel nəzəriyyəsinin ikinci müddəasıdır.
Hər bir elektrik cərəyanının ayrılmaz əlaməti maqnit sahəsi olduğuna görə Maksvel dəyişən elektrik sahəsini yerdəyişmə cərəyanı adlandırmışdır ki, sərbəst yüklərin hərəkəti ilə yaranan keçirici cərəyanından fərqləndirmək olsun.
Yerdəyişmə cərəyanını aşağdakı təcrübədə izah etmək olar. Şəkildəki kimi, qapalı olmayan (kondensator) konturdan sabit cərəyan axmır və lampa yanmır. Qoşulmanın ilk anlarında kondensator yüklənmədə dövrədə qısamüddətli cərəyan yaranır, sonra isə lampa yanmır, yəni cərəyan yoxdur.
Mənbənin qütblərini dəyişdirdikdə kondensatorun yenidən yüklənməsi nəticəsində dövrəyə yenə qısa müddətlə əks istiqamətli cərəyan yaranır. Sonra lampa yenədə sönür. Hər dəfə mənbənin qütblərini dəyişdikdə dövrədə qısa müddətli cərəyan yaranır (kondensatorun yüklənməsi müddətdə)
Dövrəni dəyişən cərəyan mənbəyinə qoşduqda cərəyanın istiqaməti dəyişəndə lampanın ayrı-ayrı közərmələrinin arası görsənməyəcək və lampa sönməyəcək.
Görürük ki, sabit cərəyandan fərqli olaraq qapalı olmayan (açıq) dövrədə dəyişən cərəyan axa bilir. Bu zaman kondensatorun köynəkləri arasında dəyişən elektrik sahəsi və ya yerdəyişmə cərəyanı ilə qapanır.
Maksvelə görə kondensatordakı elektrik sahəsi istənilən anda elə maqnit sahəsi yaradır ki, sanki kondensatordakı köynəkləri arasında , naqillərdəki cərəyana bərabər, cərəyan var. Başqa sözlə, açıq konturun (kondensatorun) maqnit sahəsi elədir ki, sanki kontur qapalıdır.
Bu dəyişən elektrik sahəsi ilə onun yaratdığı maqnit sahə arasındakı əlaqəni müəyyən etməyə imkan verir.
Kondensatordakı elektrostatik induksiya () yüklərin səth sıxlığına () bərabərdir:
Onda hər köynəkdəki tam yük:
- bir köynəyin sahəsidir.
Əgər dt zaman ərzində kondensatorun yükü dq qədər dəyişərsə , naqildəki elektrik cərəyanı:
(1)
Deməli kondensatorun dəyişən elektrik sahəsi, şiddəti olan cərəyanın yaratdığı qədər maqnit sahəsi yaradır. Bu (1) cərəyana yerdəyişmə cərəyanı deyirlər və işarə edirlər.
(2) - yerdəyişmə cərəyanının sıxlığıdır.
Maksvel nəzəriyyəsinin II müddəasını belə də demək olar:
dəyişən elektrik sahəsi, sıxlıqğı keçirici cərəyanın yaratdığı qədər maqnit sahəsi yaradır.
Ümumi halda elektrik sahəsi qeyri-bircins (dəyişən) olduqda, yəni elektrik sahəsi həm zamandan, həm də koordinatlardan asılı olanda:
(3)
Naqil daxilində dəyişən cərəyanla yanaşı dəyişən elektrik sahəsi də mövcud olduğundan, naqildən həm keçirici cərəyanı, həm də yerdəyişmə cərəyanı axır. Maqnit sahəsi isə bu cərəyanların cəmi ilə, yəni tam cərəyanla, müəyyən edilir.
Tam cərəyanın sıxlığı:
(4)
Burada kondensatordakı yüklərin sıxlığı ( ) və dəyişən cərəyanın tezliyindən asılı olaraq toplananlar müxtəlif rol oynayırlar.
Metallarda ( böyükdür) aşağı tezliklərdə kiçikdir (<<) və .
Dielektriklərdə (kiçikdir) yüksək tezliklərdə böyükdür (>>) və .
Beləliklə ümumi halda cərəyanlar dəyişərkən maqnit sahəsi tam cərəyanla meəyyən olur. Açıq konturda naqilin uclarında yalnız keçirici cərəyanı kəsilir. Dielektrikdə isə naqilin uclarında yerdəyişmə cərəyanı olur ki, o da keçirici cərəyanları tamamlayır (qapayır).
Maksvel tənliklərinin inteqral forması
Maqnit sahəsi üçün tam cərəyan qanununda:
- in yerinə tam cərəyan ifadəsini yazaq:
Onda alırıq:
(1) - Maksvelin ikinci tənliyidir.
Bu tənliyi dəyişən maqnit sahəsi ilə burulğanlı elektrik sahəsi arasındakı əlaqə ifadəsi ilə:
(2) - Maksvelin birinci tənliyidir.
Elektrik sahəsi üçün Qauss teoremi ilə:
(3) - Maksvelin üçüncü tənliyidir.
Və maqnit sahəsi üçün Qauss teoremi ilə əlavə edək:
(4) - Maksvelin dördüncü tənliyidir.
(1), (2),(3) və (4) ifadələri Maksvel tənliklərinin inteqral formasıdır.
(1) tənliyini belə də yazırlar: .
|