İnduksiyalı Elektromotor Qüvvəni (EMF) müzakirə edən nümunə suallar
İnduksiyalı elektromotor qüvvə (EMF) elektromaqnetizmdə fundamental bir anlayışdır və həm orta məktəbdə, həm də kollecdə fizika dərslərində tez-tez əsas mövzudur. İnduksiyalı EMF-i anlamaq, elektrik generatorları, transformatorlar və digər elektron cihazlar kimi müasir texnologiyalarda geniş tətbiq olunduğu üçün vacibdir. Bu məqalədə bu anlayışı daha dərindən anlamaq üçün induksiyalı EMF ilə bağlı bir neçə nümunə problemi və onların həll yollarını müzakirə edəcəyik.
İnduksiyalı EMF-ə giriş
Nümunə məsələsinə dərindən baxmazdan əvvəl, əvvəlcə induksiyalı EMF-in əsas konsepsiyasını başa düşək. İnduksiyalı EMF, dövrədə dəyişən maqnit axınının yaratdığı elektromotor qüvvədir. Bu fenomen ilk dəfə Maykl Faradey tərəfindən kəşf edilmişdir, buna görə də Faradey Qanunu adlandırılmışdır. Riyazi olaraq, Faradey Qanunu aşağıdakı kimi ifadə olunur:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt} \]
Harada:
– \(\mathcal{E}\) induksiya olunmuş EMF-dir (Volt)
– \(\Phi\) maqnit axınıdır (Veber)
– \(d\Phi\) maqnit axınındakı dəyişiklikdir
– \(dt\) zaman dəyişikliyidir
Tənlikdəki mənfi işarə Lenz qanunu ilə izah olunur, bu qanuna görə, induksiya olunmuş EMF-in istiqaməti həmişə ona səbəb olan maqnit axınındakı dəyişikliyə qarşı çıxacaq şəkildə olur.
Bu nəzəriyyənin əsaslarını başa düşdükdən sonra, nümunə suallarına və onların müzakirələrinə keçək.
Nümunə Sual 1
Sual:
Bobin 200 döngədən ibarətdir və maqnit sahəsinin böyüklüyü 0,5 Tesla olan homojen bir maqnit sahəsində yerləşdirilib. Əgər bobin en kəsiyinin sahəsi 0,1 m²-dirsə, bobin üzərindəki maqnit sahəsi 0,02 saniyədə 0,5 T-dən 0-a dəyişdirildikdə yaranan induksiyalı EMF-i hesablayın.
Müzakirə:
Əvvəlcə maqnit axınındakı dəyişikliyi hesablayırıq (\( \Delta \Phi \)):
\[
\Delta \Phi = N \cdot \Delta (B \cdot A)
\]
Harada:
– \( N = 200 \) (növbələrin sayı)
– \( B \) 0,5 T-dən 0 T-yə dəyişir (beləliklə \( \Delta B = 0 – 0,5 = -0,5 \) T)
– \( A = 0,1 \) m²
Beləliklə:
\[
\Delta \Phi = 200 \cdot (-0,5 \cdot 0,1) = 200 \cdot (-0,05) = -10 \text{ Weber}
\]
Sonra, induksiya edilmiş EMF-i (\( \mathcal{E} \)) hesablayırıq:
\[
\mathcal{E} = -\frac{\Delta \Phi}\Delta t}
\]
Burada \( \Delta t = 0,02 \) saniyədir, beləliklə:
\[
\mathcal{E} = -\frac{-10}{0,02} = 500 \text{ Volt}
\]
Beləliklə, induksiya olunmuş EMF 500 Volt-dur.
Nümunə Sual 2
Sual:
Diametri 10 sm olan metal halqa saniyədə 0,1 Tesla sürətlə dəyişən bir maqnit sahəsinə yerləşdirilib. Halqada yaranan induksiyalı EMF-i hesablayın.
Müzakirə:
İnduksiya edilmiş EMF-i hesablamaq üçün Faraday qanunundan istifadə edirik və maqnit axınını hesablamaqla başlayırıq:
\[
\Delta \Phi = \Delta B \cdot A
\]
Halqanın en kəsiyinin sahəsi (\( A \)) aşağıdakı kimidir:
\[
A = \pi r^2 = \pi \left(\frac{d}{2}\right)^2 = \pi \left(\frac{0,1}{2}\right)^2 = \frac{\pi}{400} \text{ m}^2
\]
Maqnit sahəsinin dəyişmə sürəti \(\Delta B = 0,1\) T/san ilə:
\[
\mathcal{E} = -N \frac{d \Phi}{dt} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t}
\]
\(\Delta t\)-dəki dəyişiklik sabit sürət olduğundan, \(N =1\) dəyərlərini əvəz edin:
\[
\mathcal{E} = – 1 \cdot \left( 0,1 \cdot \frac{\pi}{400} \right) = – \frac{\pi}{4000} \text{ Volt}
\]
Beləliklə, halqada əmələ gələn induksiyalı EMF \(\frac{\pi}{4000} \text{ Volt} \approx 0,000785 \text{ Volt}\)-dir.
Nümunə Sual 3
Sual:
1 metr uzunluğunda düz naqil 0,2 T vahid maqnit sahəsində 5 m/s sürətlə perpendikulyar hərəkət edir. Naqildə induksiya olunmuş EMF nədir?
Müzakirə:
Hərəkətli bir keçiricidə induksiyalı EMF əldə etmək üçün aşağıdakı düsturdan istifadə edirik:
\[
\mathcal{E} = B \cdot l \cdot v
\]
Harada:
– \( B = 0,2 \) T
– \( l = 1 \) m
– \( v = 5 \) m/s
Bu dəyərləri düstura əvəz edin:
\[
\mathcal{E} = 0,2 \times 1 \times 5 = 1 \text{ Volt}
\]
Beləliklə, keçiricidə yaranan induksiyalı EMF 1 Voltdur.
Nəticə
İnduksiya olunmuş elektromotor qüvvəni (EMF) və Faraday qanununu anlamaq fizikada, xüsusən də elektromaqnit kontekstində çox vacibdir. Yuxarıdakı nümunələr bu konsepsiyanın müxtəlif tətbiqlərini, o cümlədən dəyişən maqnit sahələrini, hərəkət edən keçiriciləri və digər tətbiqləri nümayiş etdirir. Müxtəlif dövrə konfiqurasiyaları və maqnit sahəsi vəziyyətləri üçün hesablama metodlarını mənimsəmək bu konsepsiyanı daha dərindən anlamağımıza və onu müxtəlif müasir texnologiyalara tətbiq etməyə imkan verəcəkdir.
