Соронзон орны тухай ойлголт
Соронзон орон нь физикийн үндсэн ойлголт бөгөөд цахилгаан мотор, генератороос эхлээд чанга яригч, хатуу диск дээрх өгөгдөл хадгалах хүртэл орчин үеийн олон технологи хэрхэн ажилладагийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үл үзэгдэх учраас хийсвэр гэж үздэг ч бид соронзон орныг түүний нөлөөллөөр, тухайлбал соронз төмрийн объектуудыг татах эсвэл луужин хойд зүг рүү чиглүүлэх үед "мэдэрч" чаддаг. Энэ нийтлэлд соронзон орны тухай ойлголтыг дэлгэрэнгүй авч үзэх болно: түүний тодорхойлолт, эх сурвалж, хэрхэн тодорхойлох, холбогдох хэмжигдэхүүнүүд, өдөр тутмын амьдралд хэрэглэх талаар.
Соронзон орон гэж юу вэ?
Энгийнээр хэлбэл, соронзон орон гэдэг нь соронзон хүч үйлчилдэг соронзон эсвэл цахилгаан гүйдлийн эргэн тойрон дахь хэсэг юм. Хэрэв соронзон мэдрэмтгий объект (жишээлбэл, төмөр, никель, кобальт)-ийг ийм хэсэгт байрлуулбал таталцлын эсвэл түлхэлтийн хүчийг мэдрэх болно. Соронзон орон нь мөн хөдөлж буй цахилгаан цэнэгүүдэд үйлчилдэг бөгөөд энэ нь олон цахилгаан соронзон үзэгдлийн үндэс суурь болдог.
Соронзон оронг ихэвчлэн B үсгээр тэмдэглэдэг бөгөөд Олон улсын системд (SI) түүний нэгж нь tesla (T) юм. B-ийн утга их байх тусам соронзон нөлөө хүчтэй байдаг.
Соронзон орны эх үүсвэрүүд: соронз ба цахилгаан гүйдэл
Соронзон орны хоёр үндсэн эх үүсвэрийг танихад хялбар байдаг:
1. Байнгын соронз
Бидний түгээмэл тохиолддог бар соронзнууд нь хоёр туйлтай байдаг: хойд (N) ба өмнөд (S). Туйлуудаас ялгаатай нь туйлууд бие биенээ татдаг бол ижил туйлууд бие биенээ түлхдэг. Байнгын соронзыг тойрсон соронзон орон нь соронзон материалын доторх соронзон домэйнүүдийн тогтмол байдлаас үүсдэг.
2. Цахилгаан гүйдэл (хөдөлгөөнт цэнэг)
Физикийн түүхэн дэх хамгийн чухал нээлтүүдийн нэг бол цахилгаан гүйдэл нь соронзон орон үүсгэж чаддаг явдал байв. Гүйдэл утсаар дамжин өнгөрөхөд түүний эргэн тойронд дугуй соронзон орон үүсдэг. Энэ нь цахилгаан гүйдлийн хэмжээг өөрчлөх замаар хүчийг нь хянаж болох цахилгаан соронзон болох соронзыг бий болгох үндэс суурийг тавьсан юм.
Цахилгаан ба соронзон орны хоорондох энэхүү хамаарал нь цахилгаан соронзон орны мөн чанар бөгөөд үүнийг Амперын хууль, Фарадейгийн хууль зэрэг физикийн янз бүрийн хуулиудад томъёолдог.
Соронзон оронг хэрхэн дүрслэх вэ: талбайн шугамууд
Соронзон орон үл үзэгдэх тул бид тэдгээрийг дүрслэхийн тулд соронзон орны шугамын загварыг ашигладаг. Талбайн шугамууд хэд хэдэн чухал шинж чанартай байдаг:
– Соронзон орны шугамын чиглэл нь соронзонгийн гаднах чиглэл нь ерөнхийдөө хойд туйлаас өмнөд туйл руу чиглэдэг.
– Соронзон орны шугамууд нь битүү гогцоо үүсгэдэг: соронзон дотор чиглэл нь өмнөөс хойд зүг рүү буцдаг.
– Шугамын нягтрал нь талбайн хүчийг тодорхойлдог: шугамууд нягт байх тусам соронзон орны утга их байна.
– Талбайн шугамууд хэзээ ч хоорондоо огтлолцдоггүй, учир нь нэг цэг дээр талбар зөвхөн нэг чиглэлтэй байдаг.
Энэ хэв маягийг харах сонгодог туршилт бол соронзон дээр байрлуулсан цаасан дээр төмрийн үртэс цацах явдал юм. Төмрийн үртэс нь соронзон орны хэв маягаар байрлаж, талбайн шугамын муруй хэлбэрийг харуулна.
Соронзон орны чухал хэмжигдэхүүнүүд
Соронзон орныг илүү тоон үзүүлэлтээр ойлгохын тулд ихэвчлэн ашигладаг хэд хэдэн хэмжигдэхүүн байдаг:
– B (соронзон индукц / соронзон урсгалын нягтрал)
Энэ бол ихэвчлэн "соронзон орон" гэж нэрлэгддэг хэмжигдэхүүн юм. Үүний нэгж нь тесла (T) юм. B-ийн утга нь хөдөлж буй цэнэг эсвэл гүйдэл дамжуулагч утсаар мэдрэгдэх соронзон хүчний хэмжээг тодорхойлдог.
– Соронзон урсгал (Φ)
Соронзон урсгал нь гадаргуу руу нэвтэрч буй соронзон орны хэмжээг хэмждэг хэмжүүр юм. Үүний нэгж нь вэбер (Wb) юм. Энгийнээр хэлбэл урсгал нь талбайн хүч (B), гадаргуугийн талбай (A), гадаргуугийн талбай руу чиглэсэн чиглэлээс хамаарна. Ерөнхийдөө, хэрэв талбай жигд бөгөөд гадаргуутай перпендикуляр байвал Φ = B·A байна.
– Лоренцын хүч
Соронзон орон нь хөдөлж буй цахилгаан цэнэгт хүч үйлчилдэг. Цэнэг дэх соронзон хүчний томъёо нь F = q(v × B) бөгөөд энэ нь хүчний чиглэл нь v (цэнэгийн хурд) ба B-тэй перпендикуляр гэсэн үг юм. Соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч утасны хувьд: F = I(L × B). Энэ ойлголт нь цахилгаан моторыг эргүүлдэг зүйл юм.
Соронзон орны гүйдэлтэй харилцан үйлчлэл: цахилгаан технологийн үндсэн зарчим
Соронзон орон ба цахилгаан гүйдэл нь хоёр чиглэлд холбогддог:
1. Гүйдэл нь соронзон орон үүсгэдэг
Гүйдэл дамжуулдаг утас нь дугуй соронзон орон үүсгэдэг. Хэрэв утсыг ороомог (ороомог) бол соронзон орон илүү хүчтэй, илүү чиглэлтэй болдог. Ороомог дотор төмөр цөм нэмэх нь тухайн оронг бэхжүүлж, хүчирхэг цахилгаан соронзон үүсгэдэг.
2. Соронзон орны өөрчлөлт нь гүйдэл үүсгэдэг (цахилгаан соронзон индукц)
Майкл Фарадей ороомогоор дамжин өнгөрөх соронзон урсгалыг өөрчлөх нь цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг үүсгэж, улмаар цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг болохыг нээсэн. Энэ бол генератор ба трансформаторын зарчим юм. Генераторт механик энергийг ороомог эсвэл соронзыг эргүүлэх замаар цахилгаан энерги болгон хувиргаж, урсгалыг өөрчилдөг.
Эдгээр хоёр талын харилцаа нь цахилгаан төхөөрөмжүүдийн үндсэн үндэс суурь болдог: мотор (цахилгааныг хөдөлгөөнд оруулах) ба генератор (хөдөлгөөнийг цахилгаанд оруулах).
Дэлхийн соронзон орон ба луужин
Дэлхий өөрөө аварга том соронз шиг ажилладаг. Дэлхийн соронзон орон нь голчлон дэлхийн гаднах цөм дэх шингэн металлууд (төмөр ба никель)-ийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр дэлхийн соронзон орон үүсгэдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн геодинамо гэж нэрлэдэг.
Луужингийн зүү нь дэлхийн соронзон оронтой зэрэгцдэг жижигхэн соронз учраас ажилладаг. Соронзон болон газарзүйн туйлууд яг зэрэгцээгүй тул соронзон хазайлт гэж нэрлэгддэг чиглэлийн ялгаа байдаг бөгөөд энэ нь Дэлхий дээрх байршлаас хамааран өөр өөр байж болно.
Дэлхийн соронзон орон нь мөн "бамбай" болж, Дэлхийг нарны цэнэгтэй бөөмсөөс (нарны салхи) хамгаалахад тусалдаг. Эдгээр бөөмс соронзон оронтой харилцан үйлчлэлцэх нь туйлын бүсэд туйлын туяа үүсгэж болзошгүй.
Өдөр тутмын амьдралд соронзон орны хэрэглээний жишээнүүд
Соронзон орны тухай ойлголт зөвхөн физикийн лабораториудаар хязгаарлагдаагүй. Бид тэдгээрийг бараг хаа сайгүй олж хардаг.
– Цахилгаан мотор: соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч утсан дээр Лоренц хүчийг ашиглан эргэлт үүсгэдэг.
– Генератор: хөдөлгөөнөөс цахилгаан үйлдвэрлэхийн тулд цахилгаан соронзон индукцийг ашигладаг.
– Чанга яригч болон микрофон: чанга яригч нь диафрагмыг хөдөлгөхийн тулд соронзон орон ашигладаг бол динамик микрофон нь эсрэгээрээ ажилладаг.
– MRI (Соронзон резонансын дүрслэл): анагаах ухааны ертөнцөд бие махбодийг нарийвчлан дүрслэхэд туслахын тулд маш хүчтэй соронзон орон ашигладаг.
– Соронзон хаалганы түгжээ болон мэдрэгч: олон аюулгүй байдлын системүүд соронзон орон дээр суурилсан мэдрэгч (жишээ нь, зэгс унтраалга) ашигладаг.
– Өгөгдөл хадгалах: соронзон чанарыг тодорхой хадгалах хэрэгсэл дээр соронзон чиглэлийн хэлбэрээр мэдээллийг хадгалахад ашигладаг.
Дүгнэлт
Соронзон орон нь соронзон хүч соронз болон цахилгаан гүйдлийн эргэн тойронд хэрхэн үйлчилдэгийг ойлгох гол ойлголт юм. Үүнийг талбайн шугамаар дүрслэн харуулж, соронзон индукц (B), соронзон урсгал (Φ), Лоренцын хүч зэрэг хэмжигдэхүүнүүдийг судалснаар бид байгалийн олон төрлийн үзэгдэл болон орчин үеийн технологийг тайлбарлаж чадна. Энгийн луужингаас эхлээд нарийн төвөгтэй MRI машин хүртэл соронзон орныг ойлгох нь цахилгаан, соронзон чанар болон хөдөлгөөний хоорондох үндсэн холбоог харахад тусалдаг.
Хэрэв та хүсвэл би энгийн зураг чимэглэл, тайлбартай жишээ асуултууд эсвэл дунд/ахлах сургуулийн уншигчдад зориулсан нийтлэлийн илүү түгээмэл хувилбарыг нэмж болно.
