Bu dərsi avtoelektrik emalatxanasında yay təcrübəsi keçən şagirdin hekayəsi ilə keçəcəyik. Usta ona “gecikən” lampanı, 12 V-luq batareyadan çaxan neon lampasını və avtomobilin alışdırma sarğacını göstərir. Hər hadisədə sarğacın öz cərəyanının dəyişməsinə necə mane olduğunu və maqnit sahəsində enerji topladığını görəcək, sonra DİM tapşırıqlarını həll edəcəyik.
≈ 45 dəqiqə4 fəsil4 DİM tapşırığı11-ci sinif materialıYay tətilində 11-ci sinif şagirdi avtoelektrik emalatxanasında təcrübə keçir. İlk gün usta onu iş masasına çağırır. Lövhədə 12 V-luq batareya, açar və iki eyni lampa var. 1-ci lampa dəmir nüvəli böyük sarğacla, 2-ci lampa isə reostatla ardıcıl birləşib; reostatın müqaviməti sarğacın müqavimətinə bərabərdir.
Usta açarı qapayır: 2-ci lampa dərhal yanır, 1-ci lampa isə bir az gecikir və tədricən közərir. Açarı açanda isə lampalar dərhal sönmür, bir anlıq közərməyə davam edib tədricən sönür. Şagird təəccüblənir: budaqların müqaviməti eynidir, gərginlik eynidir — 1-ci lampa niyə gecikir?
Açar qapananda lampalara bax: hansı dərhal, hansı gecikərək yanır?Əvvəlcə təxmin etUsta sarğacın içindəki dəmir nüvəni çıxarıb təcrübəni təkrarlayır. Sənin fikrincə, 1-ci lampanın gecikməsi necə dəyişəcək? Cavabını 2-ci fəsildə yoxlayacağıq.
Fəsil 1Əvvəlki dərsdən bilirsən: sarğacdan keçən maqnit seli dəyişəndə sarğacda induksiya EHQ-si yaranır. Amma sel mütləq kənar maqnitdən gəlməli deyil. Sarğacın öz cərəyanı da maqnit sahəsi yaradır və bu sahənin seli sarğacın öz sarğılarından keçir. Açar qapananda 1-ci budaqda cərəyan sıfırdan artmağa başlayır — onunla birlikdə sarğacın öz seli də artır və elə həmin sarğacda induksiya EHQ-si yaranır.
TərifNaqildən (sarğacdan) keçən cərəyan şiddətinin dəyişməsi nəticəsində həmin naqildə induksiya EHQ-sinin yaranmasına öz-özünə induksiya deyilir. Bu EHQ öz-özünə induksiya EHQ-si (εöi) adlanır.
Lens qaydasına görə induksiya cərəyanı onu yaradan dəyişməyə mane olur. Burada dəyişən — sarğacın öz cərəyanıdır. Deməli:
Öz-özünə induksiya üçün Lens qaydasıCərəyan artanda εöi mənbəyin EHQ-sinə əks yönəlir və artımı ləngidir. Cərəyan azalanda εöi cərəyanla eyni istiqamətdə yönəlir və onu saxlamağa çalışır. Cərəyan sabitdirsə, εöi = 0.
Animasiya · açarı qapayıb açırıqAnimasiya 50 dəfə yavaşladılıb. Qapananda I₂ dərhal 0,4 A olur, I₁ isə tədricən artır; bu zaman εöi mənfidir — batareyaya əksdir. Açılanda sarğac cərəyanı saxlayır: o, hər iki lampadan keçən qapalı konturda axır (2-ci lampada istiqaməti dəyişir) və tədricən sönür; açılan anda εöi ≈ 24 V — batareyanın gərginliyindən böyükdür.Öz-özünə induksiyanı mexanikadakı ətalətlə müqayisə etmək olar: kütlə cismin sürətinin ani dəyişməsinə “müqavimət göstərir”, sarğac isə cərəyanın ani dəyişməsinə. Ona görə sarğaclı dövrədə cərəyan nə ani yaranır, nə də ani yox olur.
HekayəEmalatxanadakı lövhəyə qayıdaq. Açar qapanan anda 2-ci budaqda cərəyanın qarşısında yalnız reostat var və cərəyan dərhal qərarlaşır. 1-ci budaqda isə cərəyanın artması sarğacda öz-özünə induksiya EHQ-si yaradır; o, batareyaya əks yönəlib və artımı ləngidir — lampa gecikir. Cərəyan qərarlaşanda εöi = 0 olur, sarğac adi naqil kimi işləyir və lampalar eyni parlaqlıqla yanır.
Nümunə 1Animasiyadakı dövrədə batareyanın EHQ-si 12 V-dur (daxili müqavimət nəzərə alınmır), hər lampanın müqaviməti 24 Om, sarğacın və reostatın müqaviməti 6 Om-dur. Açar qapandıqdan xeyli sonra 1-ci budaqda cərəyan şiddəti nə qədərdir?
Öz-özünə induksiya yalnız cərəyan dəyişəndə özünü göstərir; sabit cərəyanda sarğac adi müqavimətdir.
Budaqlar paraleldir, hər birinə batareyanın tam gərginliyi düşür.
Həmin dövrədə açar açılan anda sarğacdan hələ 0,4 A cərəyan keçir. Bu cərəyan hər iki budaqdan ibarət qapalı konturda axır (24 + 6 + 24 + 6 Om). Açılan anda öz-özünə induksiya EHQ-sinin modulunu (V) tapın.
Konturda başqa mənbə yoxdur: ε = I·R, R = 60 Om.
Fəsil 2Növbəti gün usta yeni dövrə yığır: nazik naqildən sarğılmış dəmir nüvəli sarğac (müqaviməti 30 Om) açar vasitəsilə 12 V-luq batareyaya qoşulur, sarğaca paralel isə kiçik neon lampası birləşdirilir. Neon lampası yalnız gərginlik 80 V-dan çox olanda yanır.
Açar qapalı olanda neon yanmır — 12 V ona azdır. Amma usta açarı açan anda neon parlaq narıncı işıqla çaxır, kontaktlarda isə qığılcım görünür. Usta deyir: sarğacın induktivliyi 0,5 Hn, cərəyan 0,4 A-dir, açar cərəyanı təxminən 2 ms-də kəsir. 12 V-luq batareya ilə 80 V-dan böyük gərginlik necə alınır?
Açar açılan anda neona və kontaktlara bax.Sarğacın öz cərəyanının yaratdığı maqnit sahəsinin induksiyası cərəyanla mütənasibdir. Ona görə sarğacdan keçən öz maqnit seli də cərəyanla mütənasibdir. Mütənasiblik əmsalı sarğacın əsas xarakteristikasıdır.
TərifKonturdan keçən öz maqnit selinin cərəyan şiddətinə nisbəti konturun induktivliyi adlanır: L = Φ/I. İnduktivliyin BS-də vahidi henridir: 1 Hn = 1 Vb/A. 1 A cərəyanda 1 Vb öz seli yaranan konturun induktivliyi 1 Hn-dir.
İndi Faradey qanununu öz selə tətbiq edək: ε = −ΔΦ/Δt. L sabitdirsə, ΔΦ = L·ΔI. Buradan:
Öz-özünə induksiya EHQ-siÖz-özünə induksiya EHQ-si sarğacın induktivliyi ilə cərəyan şiddətinin dəyişmə sürətinin hasilinə bərabərdir; “−” işarəsi Lens qaydasını ifadə edir. Buradan 1 Hn = 1 V·san/A = 1 Om·san.
εöi = −L·ΔI/Δt
Animasiya · cərəyan qrafikindən EHQ qrafikinəCərəyan artanda (ΔI/Δt = 2 A/san) εöi = −1 V, sabit qalanda 0, iki dəfə tez azalanda (−4 A/san) +2 V olur. EHQ cərəyanın özündən yox, onun dəyişmə sürətindən asılıdır: 2–4 san aralığında cərəyan ən böyükdür, amma εöi = 0.HekayəNeonun sirri: açar cərəyanı 0,4 A-dən sıfıra çox qısa müddətdə — təxminən Δt = 0,002 san-də kəsir. Onda |εöi| = L·|ΔI|/Δt = 0,5 · 0,4 / 0,002 = 100 V. Bu gərginlik sarğacın uclarında, deməli, ona paralel qoşulmuş neonda yaranır: 100 V > 80 V, neon çaxır. Batareya 12 V verir, amma sarğac cərəyanın sürətlə dəyişməsinə böyük EHQ ilə “cavab verir”. Kontaktlardakı qığılcım da bu gərginliyin işidir.
Nümunə 2Sarğacda cərəyan 0,1 san ərzində bərabər sürətlə 2 A-dən 6 A-ə qədər artır, bu zaman sarğacda 8 V öz-özünə induksiya EHQ-si yaranır. Sarğacın induktivliyini və 6 A cərəyanda öz maqnit selini tapın.
Modullarla işləyirik; “−” işarəsi yalnız istiqaməti göstərir.
İnduktivlik nədən asılıdır? Uzun sarğac (solenoid) üçün L = μμ₀N²S/l; burada N — sarğıların sayı, S — en kəsiyinin sahəsi, l — sarğacın uzunluğu, μ — nüvənin maqnit nüfuzluğu. Deməli, L yalnız sarğacın quruluşundan asılıdır: sarğıların sayı 2 dəfə artanda L 4 dəfə artır; dəmir nüvə L-i yüzlərlə dəfə artırır. Cərəyandan və gərginlikdən isə L asılı deyil (L = Φ/I düsturu L-i hesablamağa imkan verir, amma onu “təyin etmir”).
İnduktivlik cərəyanın nə qədər tez qərarlaşdığını da müəyyən edir. Laboratoriyada L və R-i dəyiş: cərəyan ən böyük qiymətinin təxminən 63%-nə τ = L/R müddətində çatır. L böyüdükcə “gecikmə” uzanır.
Laboratoriya · sarğaclı dövrədə cərəyanAnimasiya · L və R-i dəyişinduktivlik L, Hn0.5dövrənin müqaviməti R, Om30τ = L/R = 16,7 ms; Imax = ε/R = 0,4 A; Wmax = LImax²/2 = 0,04 C. L-i 2 dəfə artır — cərəyan 2 dəfə yavaş qərarlaşır, Imax isə dəyişmir.Model 40 dəfə yavaşladılıb: 100 ms ərzində açar qapalıdır, sonra sarğacı batareyadan ayırıb lampaya qapayır. Qırıq xətt başlanğıcdakı toxunanı göstərir: o, Imax səviyyəsinə məhz τ anında çatır.HekayəUsta dəmir nüvəni çıxarır və təcrübəni təkrarlayır. Nüvəsiz sarğacın induktivliyi qat-qat kiçikdir (μ ≈ 1), deməli τ = L/R də qat-qat kiçikdir: 1-ci lampa demək olar ki, 2-ci ilə eyni anda yanır. Gecikmə azalır.
Özün yoxlaİnduktivliyi 0,2 Hn olan sarğacda cərəyan 0,05 san ərzində bərabər sürətlə 3 A-dən sıfıra qədər azalır. Öz-özünə induksiya EHQ-sinin modulunu (V) tapın.
|ε| = L·|ΔI|/Δt.
Fəsil 3Həftənin sonunda emalatxanaya mühərriki çətin işə düşən avtomobil gətirirlər. Usta yeni alışdırma sarğacını yoxlamaq üçün onu masada akkumulyatora və yoxlama şamına qoşur. Sarğacın birinci dolağının induktivliyi 4 mHn, ondan keçən cərəyan 5 A-dir. Elektron açar cərəyanı kəsən anda şamın elektrodları arasında mavi qığılcım çaxır.
Usta izah edir: qığılcımın enerjisini akkumulyator birbaşa vermir — enerji əvvəlcə sarğacın maqnit sahəsində toplanır, cərəyan kəsiləndə isə qığılcıma keçir. Bir qığılcıma ən çox nə qədər enerji düşə bilər?
Cərəyan artır və kəsilir — şamda qığılcım çaxır.Cərəyan artanda sarğacda batareyaya əks yönəlmiş εöi yaranır. Cərəyanı artırmaq üçün mənbə bu EHQ-yə qarşı iş görməlidir. Bu iş itmir: o, sarğacın maqnit sahəsində enerji kimi toplanır. Açarı açanda həmin enerji geri qayıdır — lampanı yandırır, qığılcım yaradır.
İşi hesablayaq. Kiçik Δt müddətində mənbə ΔA = |εöi|·I·Δt iş görür. Hasilin |εöi|·Δt = L·ΔI olduğunu nəzərə alsaq, ΔA = L·I·ΔI = Φ·ΔI. Bu, Φ(I) qrafikinin altında eni ΔI, hündürlüyü Φ olan nazik zolağın sahəsidir. Bütün zolaqları cəmləsək, iş — Φ = LI düz xəttinin altındakı üçbucağın sahəsinə bərabər olar:
Animasiya · enerji Φ(I) qrafikinin altındakı sahədirCərəyan 0-dan 5 A-ə qədər artdıqca üçbucağın sahəsi və enerji sütunu böyüyür: W = ΦI/2. Cərəyan kəsiləndə toplanmış enerji şamdakı qığılcıma keçir.Maqnit sahəsinin enerjisiİnduktivliyi L olan sarğacdan I cərəyanı keçəndə onun maqnit sahəsinin enerjisi:
W = LI²/2 = ΦI/2 = Φ²/(2L)
Mexanika ilə analogiya tamamlanır: kinetik enerji mυ²/2, maqnit sahəsinin enerjisi isə LI²/2. İnduktivlik “kütlə”, cərəyan şiddəti “sürət” rolunu oynayır. Cərəyan 2 dəfə artanda enerji 4 dəfə artır.
HekayəAlışdırma sarğacının cavabı: W = LI²/2 = 0,004 · 5² / 2 = 0,05 C. Cərəyan kəsiləndə bu enerji ikinci dolaq vasitəsilə şama ötürülür və qığılcıma çevrilir (bir hissəsi naqillərdə istiliyə gedir) — bir qığılcıma ən çox 0,05 C düşə bilər. Bu az görünür, amma bütün enerji saniyənin mində biri qədər müddətdə ayrılır, ona görə qığılcım yanacaq-hava qarışığını alışdırmağa kifayət edir.
İmtahanda belə soruşulurDİM · 13.07.2025Sarğacdakı cərəyan şiddəti 5 A, onun maqnit sahəsinin enerjisi 50 C olarsa, induktivliyini hesablayın.
Şəkil addımlarla birlikdə dəyişir.A) 8 HnB) 2 HnC) 4 HnD) 5 HnE) 10 HnSarğacın maqnit sahəsinin enerjisi induktivliklə və cərəyanın kvadratı ilə mütənasibdir.
Hər iki tərəfi 2-yə vurub I²-yə bölürük.
Eyni tapşırıq 13.07.2025, IV ixtisas qrupu imtahanında da verilib (A72).
DİM-in rəsmi izahı (13.07.2025)Maqnit sahəsinin enerjisi W = LI²/2 düsturu ilə ifadə olunur. Buradan L = 2W/I² = 2·50C/25A² = 4HnMənbə: DİM izahı — 13.07.2025, I ixtisas qrupu (PDF)İmtahanda belə soruşulurDİM · 12.07.2026
Sarğacdakı cərəyan şiddəti 1,5 A və ondan keçən maqnit seli 20 Vb olarsa, sarğacın maqnit sahəsinin enerjisini hesablayın.
Şəkil addımlarla birlikdə dəyişir.A) 10 CB) 30 CC) 5 CD) 15 CE) 20 CEnerjini həmişə verilən kəmiyyətlərlə ifadə olunan formada seç: (L, I), (Φ, I) və ya (Φ, L).
Eyni nəticə — düsturlar ekvivalentdir.
Eyni tapşırıq 12.07.2026, IV ixtisas qrupu imtahanında da verilib (A65).
DİM-in rəsmi izahı (12.07.2026)Cərəyanlı sarğacın maqnit sahəsinin enerjisi düsturuna əsasən W = ΦI/2 = (20Vb · 1,5A)/2 = 15C alınır.Mənbə: DİM izahı — 12.07.2026, I ixtisas qrupu (PDF)Özün yoxla
İnduktivliyi 0,6 Hn olan sarğacdan 2 A cərəyan keçir. Onun maqnit sahəsinin enerjisini (C) tapın.
W = LI²/2.
Fəsil 4Toplanmış enerji hara gedir? 1-ci fəsildəki sarğacı (L = 0,5 Hn, I = 0,4 A) batareyadan ayırıb lampaya qapayaq. Cərəyan tədricən azalır, lampa bir anlıq közərir. Sarğacın enerjisi azaldıqca lampada eyni qədər istilik ayrılır — enerjinin saxlanma qanunu.
Animasiya · maqnit enerjisi istiliyə çevrilirAnimasiya 50 dəfə yavaşladılıb. Cərəyan azaldıqca Wmaq = LI²/2 sütunu enir, Q sütunu qalxır; onların cəmi həmişə 0,04 C-dur.Nümunə 3İnduktivliyi 0,5 Hn olan sarğacdan 0,4 A cərəyan keçir. Sarğacı mənbədən ayırıb lampaya qapayırlar. Cərəyan tam kəsilənə qədər lampada nə qədər istilik ayrılar? Sarğacın müqaviməti nəzərə alınmır.
Konturda başqa mənbə yoxdur; enerji yalnız sahədən lampaya keçir.
İmtahanda tez-tez “bu ifadə ilə hansı kəmiyyət təyin olunur?” sualı verilir. Belə suallarda enerji düsturunu uyğun formada yerinə yazmaq kifayətdir. Üç formanı xatırla: W = LI²/2 = ΦI/2 = Φ²/(2L). Onlardan alınır:
Enerjidən alınan ifadələr2W/I² → L; 2W/Φ → I; 2W/I → Φ; Φ²/(2W) → L; √(2W/L) → I.
Maqnit sahəsinin enerji sıxlığı isə vahid həcmə düşən enerjidir: w = W/V = B²/(2μ₀μ) (C/m³) — onu ifadələrlə qarışdırma.
İmtahanda belə soruşulurDİM · 07.06.20262W/I² ifadəsi ilə hansı fiziki kəmiyyət təyin olunur (I-cərəyan şiddəti, W- sarğacın maqnit sahəsinin enerjisidir)?
Şəkil addımlarla birlikdə dəyişir.A) maqnit seliB) naqilin müqavimətiC) sarğacın induktivliyiD) maqnit sahəsinin enerji sıxlığıE) maqnit sahəsinin induksiyasıVerilən ifadədə I² var — deməli, enerjini L və I ilə yazmaq lazımdır.
Eyni tapşırıq 07.06.2026, IV ixtisas qrupu imtahanında da verilib (A68).
DİM-in rəsmi izahı (07.06.2026)2W/I² ifadəsinin hansı fiziki kəmiyyətlə təyin olunmasını aydınlaşdırmaq üçün bu ifadədə W = LI²/2 düsturunu yerinə yazaq. Onda 2W/I² = (2·LI²/2)/I² = L olur.Mənbə: DİM izahı — 07.06.2026, I ixtisas qrupu (PDF)İmtahanda belə soruşulurDİM · 01.06.2025
2W/Φ ifadəsi ilə hansı fiziki kəmiyyət təyin olunur (Φ –maqnit seli, W – maqnit sahəsinin enerjisidir)?
Şəkil addımlarla birlikdə dəyişir.A) maqnit sahəsinin induksiyasıB) cərəyan şiddətiC) induktivlikD) maqnit sahəsinin enerji sıxlığıE) konturun sahəsiW = LI²/2 və Φ = LI-dən: W = (LI)·I/2 = ΦI/2.
2W/Φ = (2 · ΦI/2)/Φ = I alınır.Mənbə: DİM izahı — 01.06.2025, I ixtisas qrupu (PDF)Özün yoxla
Sarğacın maqnit sahəsinin enerjisi 2 C, ondan keçən maqnit seli 4 Vb-dir. Sarğacdakı cərəyan şiddətini (A) tapın.
I = 2W/Φ.
Yekunεöi cərəyanın dəyişmə sürətindən asılıdır. Sabit cərəyanda ΔI = 0 və εöi = 0.
L = Φ/I olduğu üçün cərəyan artanda induktivlik azalırCərəyan artanda Φ da eyni dəfə artır, nisbət dəyişmir. L sarğacın quruluşundan (N, S, l, nüvə) asılıdır.
Cərəyan 2 dəfə artanda maqnit sahəsinin enerjisi də 2 dəfə artırW = LI²/2 — enerji cərəyanın kvadratı ilə mütənasibdir: 4 dəfə artır.
Açarı açanda dövrədə gərginlik batareyanın gərginliyindən böyük ola bilməzCərəyan çox tez kəsiləndə εöi = LΔI/Δt yüzlərlə volt ola bilər — neon çaxır, kontaktlarda qığılcım yaranır.
YekunTapşırıqlar asandan çətinə düzülüb. Əvvəl özün həll et, sonra variantı seç; izah cavabdan sonra açılır.
1 · 1-ci səviyyəİnduktivliyin BS-də vahidi hansıdır?
1 Hn = 1 Vb/A; veber — selin, tesla — induksiyanın, farad — tutumun vahididir.
2 · 1-ci səviyyəSarğacda öz-özünə induksiya EHQ-si nə zaman yaranır?
Öz-özünə induksiya — öz cərəyanının dəyişməsi nəticəsində EHQ-nin yaranmasıdır.
3 · 2-ci səviyyəİnduktivliyi 0,3 Hn olan sarğacda cərəyan 0,1 san ərzində bərabər sürətlə 2 A dəyişir. Öz-özünə induksiya EHQ-sinin modulu:
|ε| = LΔI/Δt = 0,3 · 2 / 0,1 = 6 V.
4 · 2-ci səviyyəSarğacdakı cərəyan şiddətini 2 dəfə artırdılar. Onun maqnit sahəsinin enerjisi necə dəyişər?
W = LI²/2: I² 4 dəfə artır.
5 · DİM səviyyəsi2 A cərəyanda sarğacdan keçən maqnit seli 0,6 Vb-dir. Sarğacın maqnit sahəsinin enerjisi:
W = ΦI/2 = 0,6 · 2 / 2 = 0,6 C.
6 · DİM səviyyəsiİnduktivliyi 2 Hn olan sarğacın maqnit sahəsinin enerjisi 9 C-dur. Sarğacdakı cərəyan şiddəti:
I = √(2W/L) = √(2 · 9 / 2) = 3 A.
İmtahan tapşırıqları və rəsmi izahlar — DİM:
Hekayə, səhnələr, nümunələr, “Özün yoxla” və “Müstəqil iş” tapşırıqları bizimdir, DİM-ə aid deyil. DİM tapşırıqları və izahları mənbədəki kimi verilib; “…” işarəsi buraxılmış hissəni göstərir.