Bạn có quen thuộc với cảm ứng điện từ?

40

Kashcheisky Klama"

…hy vọng thu được điện với sự trợ giúp của từ tính khách quan ở những thời điểm khác nhau đã thôi thúc tôi nghiên cứu thực nghiệm tác dụng cảm ứng của dòng điện.
M. Faraday

Nó có quen thuộc với bạn không?
cảm ứng điện từ

Faraday đã cống hiến cả cuộc đời mình để chứng minh rằng không một quá trình điện hoặc từ nào xảy ra trong tự nhiên mà xảy ra một cách cô lập. Niềm tin sâu sắc của Faraday vào mối liên hệ giữa tất cả các lực trong tự nhiên đã đưa ông, sau nhiều năm thất bại, đến một khám phá độc đáo.

Một hiệu ứng mới, như thường xảy ra, sau đó được phát hiện trong nhiều hiện tượng có vẻ khác nhau, được thống nhất bởi một kết luận duy nhất: từ trường xen kẽ kích thích điện trường. Hoạt động của tất cả các máy điện hiện có đều dựa trên cơ sở này. Chính khám phá của Faraday đã giúp người ta có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện, truyền năng lượng đi xa và từ đó đặt nền móng cho nền văn minh kỹ thuật hiện đại.

Công trình của Faraday và những người đương thời xuất sắc của ông đã từng bước tạo ra một bức tranh thống nhất về điện từ.

Khi nghiên cứu phần vật lý này, bạn không chỉ giải thích các sự kiện và quan sát mà bạn biết mà còn có thể hiểu được các hiện tượng điện từ ở cả quy mô vũ trụ và vi mô.

Câu hỏi và bài toán

1. Cách di chuyển nam châm để quay

mũi tên hướng về cực bắc được quan sát thấy?

2. Một khung tròn nằm ngang nằm trong từ trường hướng thẳng đứng lên trên. Hướng của dòng điện cảm ứng sẽ như thế nào khi quan sát hệ quy chiếu từ trên xuống nếu trường giảm theo thời gian?

3. Tại vị trí nào của khung quay với tốc độ không đổi trong một dây dẫn thẳng có dòng điện thì suất điện động sinh ra trong khung có lớn nhất không?

4. Một nam châm đầu tiên được đưa nhanh vào rồi từ từ đưa vào một cuộn dây bị đoản mạch. Dòng điện cảm ứng có truyền điện tích giống nhau không? Lượng nhiệt sinh ra trong cuộn dây có bằng nhau không?

5. Nam châm sẽ rơi trong ống đồng dài như thế nào? Bỏ qua sức cản của không khí.

6. Các đầu của dây gấp được nối với điện kế. Tại sao kim của dụng cụ vẫn ở mức 0 khi dây đi qua đường sức từ?

7. Một đồng xu kim loại nằm trên một cuộn nằm thẳng đứng. Tại sao nó nóng lên khi có dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây nhưng vẫn lạnh khi không đổi?

8. Dòng điện có tần số cao chạy qua dây dẫn thẳng. Điện trở của dây dẫn này sẽ thay đổi như thế nào nếu nó có hình dạng giống như một cuộn dây?

9. Dây dẫn AB chuyển động để dòng điện chạy qua nó từ điểm A

đến điểm B. Tại điểm nào trong số những điểm này điện thế cao hơn?

10. Hai máy bay giống hệt nhau bay theo phương ngang với tốc độ như nhau, một ở gần màn hình, một ở gần cột. Cái nào trong số chúng sẽ có hiệu điện thế lớn hơn ở hai đầu cánh?

41

11. Rôto của một máy phát điện đang hoạt động bị hãm. Bản chất của các lực gây ra sự ức chế này là gì?
12. Hai dây dẫn dốc đặt vuông góc với nhau. Dòng điện cảm ứng có xuất hiện trong dây dẫn A khi dòng điện trong mạch B thay đổi không?
13. Một vòng siêu dẫn nằm gần một nam châm vĩnh cửu và được tạo ra bởi từ thông F. Không có dòng điện trong vòng. Từ thông qua vòng này sẽ là bao nhiêu nếu lấy nam châm ra?

Thật thú vị rằng…
…trong các loại máy điện mới nhất không có bộ phận cơ khí. Trong cái gọi là máy phát điện MHD (thủy động lực từ), plasma được hình thành trong quá trình đốt cháy dầu hoặc khí di chuyển dọc theo dây dẫn giữa các dải nam châm. Các hạt mang điện trong plasma bị từ trường làm lệch hướng về phía các điện cực và xuất hiện dòng điện ở mạch ngoài.

Kinh nghiệm vi mô
Đặt một nam châm hình móng ngựa trên một sợi dây trên một đĩa lá nhôm, có khả năng quay quanh một trục, đi qua tâm của nó. Nếu bạn thả nam châm ra

một nam châm trần và một cuộn dây dẫn điện như một sự lấp đầy liên tục của vấn đề chưa được giải quyết là tạo ra dòng điện bằng từ trường.

động cơ điện bắt đầu hoạt động vào tháng 12 năm 1821.

…dòng cảm ứng chảy ra (dòng Foucault), giống như việc tập luyện, có thể không chỉ có hại mà còn hữu ích. Chỉ ba ví dụ: lò cảm ứng để cắt và thậm chí nấu chảy kim loại, “làm dịu từ tính” trong các dụng cụ đo lường và cưa tròn và… máy đo năng lượng điện nổi tiếng.

… độc lập đưa ra ý tưởng về chuyển động quay điện từ, Faraday, với sự trợ giúp của một tiếp điểm cấu trúc, đã thực hiện chuyển động quay không thuận nghịch của một nam châm xung quanh một dây dẫn mang dòng điện. Đây là cái đầu tiên

Những gì cần đọc trong «Kvant» về cảm ứng điện từ (các ấn phẩm của những năm gần đây)

1. “Cảm ứng điện từ và nguyên lý tương đối” - 1987, số 11;
2. “Các phương pháp lý thuyết điện từ” - 1988, số 2;
3. “Quy tắc của Lenz” - 1988, số 5;
4. “Tính siêu dẫn: lịch sử, ý tưởng hiện đại, những tiến bộ gần đây” - 1988, số 6;
5. “Lực Lorentz và hiệu ứng Hall” - 1989, số 3.

43

POPP CÓ MỘT CON CHÓ…

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
S. L. TAVACHNIKOV

Khi còn nhỏ, hầu hết mọi người đều đã từng nghe câu chuyện về việc

Linh mục có một con chó, Ông yêu cô, Cô cắt một miếng thịt, Ông bỏ cô lại, Ông chôn cô xuống đất, Dòng chữ viết: “Linh mục có một con chó…”

Bài thơ giản dị này hấp dẫn vì mỗi lần lên dây nó lại trở về chính mình, giống như con rắn nuốt chửng cái đuôi của chính mình. Tôi sẽ đưa ra một số ví dụ về các câu như vậy, toán học và phi toán học, nói lên điều gì đó về bản thân chúng.

Có hai mươi tám chữ cái trong cụm từ này.

Cụm từ này là một ví dụ điển hình của câu nói về chính nó. Đếm các chữ cái và bạn sẽ thấy rằng đây là sự thật thuần túy. Đây là một ví dụ phức tạp hơn:

Câu này có hai mươi từ, hai mươi sáu từ và bảy mươi ba chữ cái.

Không tin tôi? Kiểm tra xem đây có phải là một đề nghị “công bằng” hay không.

Tôi đọc ví dụ sau trên một trong những số tạp chí Mỹ “Scientific American” năm 1982 (một số ví dụ khác cũng lấy từ đó) *. Tạp chí khi đó chỉ được xuất bản bằng tiếng Anh và tôi đã phải làm việc chăm chỉ trước khi “con quái vật” tiếp theo ra đời.

Trong cụm từ này, từ “in” xảy ra hai lần, từ “this” xảy ra hai lần, từ “phrase” xảy ra hai lần, từ “occurs” xảy ra mười bốn lần, từ “xảy ra” xảy ra mười bốn lần, từ “xảy ra” xảy ra mười bốn lần, từ “occurred” sáu lần, từ “one” xảy ra chín lần, từ “mười bốn” xảy ra ba lần, từ “ba” xảy ra ba lần và xảy ra hai lần từ “chín”, từ “bảy” xuất hiện hai lần, từ “sáu” xuất hiện hai lần.

Ờ! Câu này không dễ đọc chút nào. Tuy nhiên, nó nêu lên sự thật thuần túy. Và đây là bài toán dành cho bạn:

Nghĩ ra một số thứ mười, chữ số đầu tiên cho biết số này có bao nhiêu số đơn vị, số thứ hai - có bao nhiêu số hai, số thứ ba - có bao nhiêu số ba, …, hàng chục - có bao nhiêu số không.

Một câu hỏi nữa.

Cuối lời tựa của bản dịch một cuốn sách toán học, tác giả còn bổ sung thêm nhận xét sau:

*) Vào thời điểm đó, phần toán học của tạp chí được biên tập bởi Giáo sư Douglas Hofstadter, tác giả cuốn sách rất thành công “Gödel, Escher, Bach”. Tác phẩm của D. Hofstadter «Kvant» sẽ được xem lại trong thời gian sắp tới.

44

Tôi cảm ơn Giáo sư NN đã dịch cuốn sách này.
Tôi cũng cảm ơn Giáo sư NN đã dịch câu cuối cùng.
Tôi cũng cảm ơn Giáo sư NN đã dịch câu cuối cùng.

Tại sao chuỗi lời cảm ơn này không cần phải được tiếp tục?

Có lẽ bạn sẽ hài lòng với một đoạn trích khác từ số báo Scientific American đã đề cập ở trên:

Tôi nhớ đã phục vụ trong một kỳ thi lịch sử. Bài tôi nhận được có nội dung như sau: “IV. Bài kiểm tra của Đức Quốc xã cho khóa học này và sau đó trả lời nó.”
Vì đáp số Tôi vừa viết lại câu hỏi này hai lần.

Bạn nghĩ gì về câu chuyện này?
Trong mọi trường hợp, nó cho thấy rằng những câu nói về bản thân chúng không phải lúc nào cũng chỉ nói về số lượng chữ cái hoặc số từ của chúng. Đây là một ví dụ khác về loại này:

Chín chữ trước, câu này còn chưa bắt đầu.

Có vẻ như đó là sự thật. Những câu sau đây cũng đúng, mặc dù bạn sẽ học được rất nhiều điều từ nó:

Bạn vừa mới bắt đầu đọc một câu mà bạn đã đọc xong.

Khẩu hiệu

Nói ngắn gọn thôi!

bản thân anh ấy làm theo những gì anh ấy kêu gọi. Nhưng thứ tự

Dám chỉ huy!

là mâu thuẫn với chính nó. Bạn đã bao giờ nhìn thấy những chiếc áo phông có dòng chữ “Không có gì được viết trên chiếc áo phông này” chưa? Theo tôi, bức tranh “Quảng trường đen” của K. Malevich, một bức tranh giật gân vào thời đó (và vẫn gây tranh cãi), dường như khẳng định rằng không có gì được khắc họa trên đó.

Một nhà toán học (G. Freudenthal) kể cho con trai mình một câu chuyện cổ tích của Đức:

Một ngày nọ, một người nông dân đang đi dạo trên đường với con trai mình. Người con trai đang nói điều gì đó với cha mình và nói với ông điều gì đó sai trái. Người nông dân đã chứng minh rằng con trai mình đang lừa dối mình. Sau đó, ông nói: “Bây giờ, con trai, chúng ta đang đến gần nơi này. Nơi này không đơn giản, nhưng kỳ diệu - nó sẽ sụp đổ dưới tay những kẻ nói dối.” Khi con trai của người nông dân nghe thấy điều này, anh ta sợ hãi và thú nhận với cha rằng mình đã lừa dối ông.

Sau khi nghe câu chuyện này, con trai của nhà toán học hỏi chuyện gì xảy ra tiếp theo. “Và sau đó,” nhà toán học trả lời, “người nông dân và con trai ông ta đã gặp nhau tại nơi đó, và nơi này rơi vào tình trạng khó khăn.