လှုံ့ဆော်မှု EMF ပမာဏနှင့်ပတ်သက်သည့် ဆွေးနွေးချက်မေးခွန်း၏ ဥပမာ
Pendahuluan
လှုံ့ဆော်မှုလျှပ်စစ်အား (EMF) သည် ၁၈၃၁ ခုနှစ်တွင် မိုက်ကယ်ဖာရာဒေးမှ ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဖာရာဒေးသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ ကွင်း သို့မဟုတ် ကွိုင်တွင် ပြောင်းလဲနေသော သံလိုက်စက်ကွင်းသည် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ကြောင်း ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှုဟုခေါ်ပြီး ဂျင်နရေတာများ၊ ထရန်စဖော်မာများနှင့် လျှပ်စစ်မော်တာများကဲ့သို့သော ခေတ်မီနည်းပညာများစွာအတွက် အခြေခံဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးသည် ဥပမာပြဿနာများစွာကို ရှင်းပြပြီး လှုံ့ဆော်မှုလျှပ်စစ်အား (EMF) ၏ ပမာဏကို ဆွေးနွေးမည်ဖြစ်ပြီး အထူးသဖြင့် လျှပ်စစ်နှင့် သံလိုက်အား ရူပဗေဒကို လေ့လာနေသော ကျောင်းသားများအတွက် အလွန်အသုံးဝင်မည်ဖြစ်သည်။
လှုံ့ဆော်မှု EMF ၏ အခြေခံသဘောတရား
ဥပမာပြဿနာကို မဆွေးနွေးခင်မှာ induced emf ရဲ့ အခြေခံသဘောတရားကို ပြန်လည်သုံးသပ်ကြည့်တာကောင်းပါတယ်။ Faraday ရဲ့ ဥပဒေအရ conducting loop မှာ induced emf ဟာ loop မှတစ်ဆင့် magnetic flux ရဲ့ ပြောင်းလဲမှုနှုန်းနဲ့ တိုက်ရိုက်အချိုးကျတယ်လို့ ဆိုပါတယ်။ သင်္ချာနည်းအရ Faraday ရဲ့ ဥပဒေအရ အောက်ပါအတိုင်း ဖော်မြူလာလုပ်နိုင်ပါတယ်။
\[ \mathcal{E} = – \frac{d\Phi}{dt} \]
ဘယ်နေရာ:
– \( \mathcal{E} \) သည် လှုံ့ဆော်ပေးသော EMF (ဗို့) ဖြစ်သည်။
– \( \Phi \) သည် သံလိုက်စီးကြောင်း (Weber, Wb) ဖြစ်သည်
–\( t\) သည် အချိန် (စက္ကန့်၊ s) ဖြစ်သည်
ညီမျှခြင်းရှိ အနုတ်လက္ခဏာသည် Lenz ၏ ဥပဒေကို ထင်ဟပ်စေပြီး၊ ၎င်းတွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော သံလိုက်စီးကြောင်းပြောင်းလဲမှုကို ဆန့်ကျင်သည့် သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို ဖန်တီးပေးလိမ့်မည်။
နမူနာမေးခွန်းများနှင့် ဆွေးနွေးချက်
မေးခွန်း ၁: Single Coil
မေးခွန်း: မျက်နှာပြင်ဧရိယာ 0.02 m² ရှိသော single coil တစ်ခုကို coil မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသော 0.5 T ပမာဏရှိသော uniform magnetic field တွင် ထားရှိသည်။ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် 0.1 စက္ကန့်အတွင်း ရုတ်တရက် သုညဖြစ်သွားသည်။ coil တွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော induced EMF ပမာဏကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်:
သိထားပါတယ်:
- ကွိုင်၏ မျက်နှာပြင်ဧရိယာ (A = 0.02 \, \text{m} ^ 2 \)
– သံလိုက်စက်ကွင်း၏ ပမာဏ \( B = 0.5 \, \text{T} \)
- လယ်ကွင်းပြောင်းလဲမှုအချိန် \( \Delta t = 0.1 \, \text{s} \)
သံလိုက်စီးကူးမှု ပြောင်းလဲမှု:
\[ \Delta \Phi = B \အဆ A \]
\[ \Delta \Phi = 0.5 \, \text{T} \x0.02 \, \text{m}^2 \]
\[ \Delta \Phi = 0.01 \, \text{Wb} \]
လှုံ့ဆော်ပေးသော EMF ၏ ပမာဏ:
\[ \mathcal{E} = – \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
\[ \mathcal{E} = – \frac{0.01 \, \text{Wb}}{0.1 \, \text{s}} \]
\[ \mathcal{E} = -0.1 \၊ \text{V} \]
အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် မေးနေသည်မှာ (လက္ခဏာကို အာရုံမစိုက်ဘဲ) EMF ၏ ပမာဏဖြစ်သည်-
\[|\mathcal{E}| = 0.1 \၊ \text{V} \]
မေးခွန်း ၂: N လှည့်ပတ်မှုပါသော ကွိုင်
မေးခွန်း: ကွိုင်တစ်ခုတွင် လှည့်ပတ်မှု ၁၀၀ ရှိပြီး ၎င်း၏ မျက်နှာပြင်ဧရိယာသည် 0.03 m² ရှိသည်။ ဤကွိုင်သည် ကွိုင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသော 0.4 T ၏ တူညီသော သံလိုက်စက်ကွင်းတွင် ရှိသည်။ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် 0.4 စက္ကန့်အတွင်း 1.2 T အထိ တိုးလာပါက ကွိုင်တွင် ထုတ်လုပ်သော ပျမ်းမျှ induced emf ကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်:
သိထားပါတယ်:
- အလှည့်အရေအတွက် \( N = 100 \)
- ကွိုင်၏ မျက်နှာပြင်ဧရိယာ (A = 0.03 \, \text{m} ^ 2 \)
– သံလိုက်စက်ကွင်း ပြောင်းလဲမှု \( \Delta B = 1.2 \, \text{T} – 0.4 \, \text{T} \)
- လယ်ကွင်းပြောင်းလဲမှုအချိန် \( \Delta t = 0.4 \, \text{s} \)
တစ်ကြိမ်လျှင် သံလိုက်စီးကူးမှု ပြောင်းလဲမှု-
\[ \Delta \Phi = A \အမြှောက် \Delta B \]
\[ \Delta \Phi = 0.03 \, \text{m}^2 \times (1.2 \, \text{T} – 0.4 \, \text{T}) \]
\[ \Delta \Phi = 0.03 \, \text{m}^2 \x0.8 \, \text{T} \]
\[ \Delta \Phi = 0.024 \, \text{Wb} \]
N လှည့်မှုအတွက် စုစုပေါင်း flux ပြောင်းလဲမှု:
\[ \Delta \Phi_{\text{စုစုပေါင်း}} = N \xDelta \Phi \]
\[ \Delta \Phi_{\text{စုစုပေါင်း}} = ၁၀၀ \x ၀.၀၂၄ \, \text{Wb} \]
\[ \Delta \Phi_{\text{စုစုပေါင်း}} = ၂.၄ \, \text{Wb} \]
လှုံ့ဆော်ပေးသော EMF ၏ ပမာဏ:
\[ \mathcal{E} = – \frac{\Delta \Phi_{\text{total}}}{\Delta t} \]
\[ \mathcal{E} = – \frac{2.4 \, \text{Wb}}{0.4 \, \text{s}} \]
\[ \mathcal{E} = -6 \၊ \text{V} \]
အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် မေးနေသည်မှာ (လက္ခဏာကို အာရုံမစိုက်ဘဲ) EMF ၏ ပမာဏဖြစ်သည်-
\[|\mathcal{E}| = 6 \၊ \text{V} \]
မေးခွန်း ၃: သံလိုက်စက်ကွင်းအတွင်း ရွေ့လျားနေသော ကွိုင်
မေးခွန်း: လှည့်ပတ်မှု ၅၀ ရှိသော၊ အလျား ၄ စင်တီမီတာ နှင့် အနံ ၂ စင်တီမီတာ ရှိသော ထောင့်မှန်ကွိုင်တစ်ခုကို ကွိုင်၏ အလျားနှင့်အပြိုင် 0.3 T ၏ တူညီသော သံလိုက်စက်ကွင်းတွင် ထားရှိသည်။ ကွိုင်သည် သံလိုက်စက်ကွင်းမှ တစ်စက္ကန့်လျှင် 5 cm နှုန်းဖြင့် ရွေ့လျားပါက ကွိုင်ရှိ induced EMF မည်မျှရှိသနည်း။
ဆွေးနွေးချက်:
သိထားပါတယ်:
- အလှည့်အရေအတွက် \( N = 50 \)
- အလျား \( l = 0.04 \, \text{m} \)
- အနံ \( w = 0.02 \, \text{m} \)
– သံလိုက်စက်ကွင်း၏ ပမာဏ \( B = 0.3 \, \text{T} \)
– သံလိုက်စက်ကွင်း၏ ထွက်ပေါက်အလျင် (v = 0.05 \, \text{m/s} \)
သံလိုက်စက်ကွင်းတွင် ရွေ့လျားနေသော ကွိုင်ပေါ်ရှိ လျှပ်စစ်မော်တီအားကို အောက်ပါအတိုင်း ပေးထားသည်။
\[ \mathcal{E} = B lv \]
ကွိုင်တွင် N လှည့်ပတ်မှုများရှိသောကြောင့်၊ စုစုပေါင်း ඇතියට EMF မှာ-
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = NB lv \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = ၅၀ \x၀.၃ \, \text{T} \x၀၄ \, \text{m} \x၀၅ \, \text{m/s} \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = ၅၀ \x ၀.၀၀၀၆ \, \text{V} \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = 0.03 \, \text{V} \]
နိဂုံး
အထက်ဖော်ပြပါ ဥပမာပြဿနာများကို ဆွေးနွေးခြင်းက သံလိုက်စီးကြောင်းပြောင်းလဲမှုများ သို့မဟုတ် သံလိုက်စက်ကွင်းရှိ ကွိုင်၏ရွေ့လျားမှုမှ ဖြစ်ပေါ်လာသော emf ကို မည်သို့တွက်ချက်နိုင်ကြောင်း သရုပ်ပြသည်။ ဤသဘောတရားသည် လျှပ်စစ်သံလိုက်ဝါဒအတွက် အခြေခံကျပြီး နည်းပညာတွင် အသုံးချမှုများစွာရှိသည်။ လက်တွေ့ပြဿနာများမှတစ်ဆင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော emf ကို မည်သို့မှန်ကန်စွာတွက်ချက်ရမည်ကို နားလည်ခြင်းသည် ကျောင်းသားများအား ဤအကြောင်းအရာကို ကျွမ်းကျင်ပိုင်နိုင်စွာ အသုံးချရန်နှင့် နယ်ပယ်အသီးသီးတွင် အသုံးချရန် များစွာအထောက်အကူပြုလိမ့်မည်။
