Исследование явления электромагнитной индукции послужило основой для

Исследование явления электромагнитной индукции послужило основой для

Исследование явления электромагнитной индукции послужило основой для

Электромагнитная индукция
презентация к уроку по физике (9 класс) на тему

Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами. Поэтому можно сделать предположение о том, что между этими полями существует определенная связь. Это предположение нашло экспериментальное подтверждение в 1831 году в опытах выдающегося английского физика М. Фарадея, в которых он открыл явление электромагнитной индукции.

Презентация может быть использована при изучении даной темы как в 9 классе, так и в 11.

Скачать:

ВложениеРазмер
emi.ppt2.07 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Открытие этого явления позволило человечеству изменить взгляд на мир Человек смог извлечь из этих знаний о этом явлении немалую пользу

Бесконтактная подзарядка батарей

Вечный фонарь, Звезда Фарадея. Потрясите — и он будет гореть Манипулятор мышь 1. Питание индукционное! 2. Работает без батареек 3. Беспроводная технология 4. Невероятно маленький вес Металлоискатели

Индукционная варочная панель Автоматическое подстраивание конфорки под диаметр посуды Электродинамический микрофон

Шахтные электровозы Подземный горный комплекс ОАО «Южуралзолото»

Индукционная плавильная печь Используется для плавления металлов

Источники питания Трансформаторы видеоплеера Строчный трансформатор телевизора Трансформатор ПК

Генераторы Экскаватор – используется высоковольтный двигатель трехфазного переменного тока

Индукционные насосы Предназначены для перемещения проводящих жидкостей (например, расплавленных металлов)

Дозирующие насосы Обработка поверхности изделий из металлов. Промывка овощей, фруктов и других пищевых продуктов. Перекачивание воды, содержащей масла и моющие средства. Системы охлаждения. Посудомоечные машины для столовых. Подача воды на бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды. Водоснабжение. Системы отопления и кондиционирования. Повышение давления в системах водоснабжения. Моечные установки. Питание котлов. Фонтаны. Системы водоподготовки (умягчение, обратный осмос). Перекачивание умеренно-агрессивных жидкостей. Повышение давления в бытовых системах водоснабжения, пожаротушения и мойках.

Поезд, «парящий» над рельсами на «магнитной подвеске»

« Счастливая случайность выпадает лишь на долю подготовленного ума». Л. Пастер Эпиграф

Разгадка Ребус Превратить магнетизм в электричество Р А п Т Н и Е s N М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М М Э ччч 100 в

Явление индукции электро магнитной

Электрическое поле Магнитное поле

Вопросы к эксперименту Что наблюдаем в данном эксперименте? Что является причиной появления тока в катушке?

Схема опыта Майкла Фарадея проведенного 29 августа 1831 года

Схема опыта Майкла Фарадея с двумя катушками

Магнитный поток, пронизывающий катушку, может изменяться по трем причинам: за счет изменения магнитного поля, в котором находится неподвижная катушка; за счет движения самой катушки в магнитном поле если по катушке идет переменный ток

Электрический ток, возникший в контуре, будем называть индукционным. А явление возникновения тока при данных условиях, — явлением электромагнитной индукции .

Движение магнита Поведение стрелки миллиамперметра Движение катушки замкнутого контура Поведение стрелки миллиамперметра Движение одним полюсом внутрь катушки Насаживается на выбранный полюс магнита Выдвигается из катушки Снимается с полюса магнита Вдвигается другим полюсом внутрь катушки Насаживается на другой полюс магнита Выдвигается из катушки Снимается с полюса магнита

Индукционный ток возникает тогда, когда магнит вдвигают в катушку, либо тогда, когда, когда движется катушка, а магнит остаётся неподвижным.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих этот контур (при изменении магнитного потока) Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле, таким образом, что меняется магнитный поток, пронизывающий этот контур.

Задание №1 Упорядоченное движение заряженных частиц это- А) электрический ток; Б) магнитный поток; В) электромагнитная индукция; Г) магнитные линии.

Магнитное поле можно обнаружить по действию на… А) мелкие кусочки бумаги; Б) подвешенный на нити легкий заряженный шарик; В) движущиеся заряженные частицы; Г) пластмассовую расческу. Задание №2

Определите направление тока в проводнике, сечение которого и магнитное поле показаны на рисунке А) на нас перпендикулярно чертежу; Б) от нас перпендикулярно чертежу. Задание №3

Задание №4 В каком направлении будет двигаться проводник, расположенный перпендикулярно к плоскости чертежа, если ток в проводнике идет от наблюдателя?

Задание №5 На рисунке показан проводник с током направленным от нас перпендикулярно чертежу, укажите верное изображение вектора магнитной индукции А ) В1 Б ) В2 В ) В3 Г ) В4

Задание №6 В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции поместили прямолинейный проводник, по которому протекает ток силой 5А. Определите индукцию этого поля, если оно действует с силой 0,4 Н на 20 см проводник.

Задание №7 Какое из перечисленных явлений называют электромагнитной индукцией: А) нагревание проводника электрическим током; Б) возникновение электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока через его контур; В) возникновение электрического поля в пространстве, где находится электрический заряд; Г) возникновение магнитного поля вокруг проводника с током

Задание №8 Исследование явления электромагнитной индукции послужило основой для создания… А) генератора электрического тока Б) электродвигателя В) теплового двигателя Г) реактивного двигателя

Задание №9 Катушка замкнута на гальванометр. В каких случаях в ней возникает электрический ток? I. В катушку вдвигают постоянный магнит. II. Катушку надевают на постоянный магнит. А) Только I случае; Б) Только II случае; В) В обоих случаях; Г) Ни в одном из перечисленных случаев.

ФАМИЛИЯ ИМЯ ИВАНОВА ИРИНА Варианты ответов З А Д А Н И Я 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А V 0,4 Тл V Б V V V В V V Г V Карточка с правильными ответами

Правильных ответов Оценка 9 — 8 5 (отлично) 7 — 6 4 (хорошо) 5 — 4 3 (удовлетворительно)

Домашнее задание § 49 Явление электромагнитной индукции, Упр. 39(2)

Физика. 11 класс

Электрическое и магнитное поле

Электромагнитная индукция

Необходимо запомнить

Электрические и магнитные поля создаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами. Отсюда естественнее было предположить, что между этими полями имеется связь. Экспериментально это предположение было доказано в 1831 г. английским учёным М. Фарадеем, открывшим явление электромагнитной индукции. Все опыты Фарадея по изучению явления электромагнитной индукции объединял один признак – магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур проводника, менялся. При всяком изменении магнитного потока через замкнутый проводящий контур, в нём возникал индукционный ток.

Сила индукционного тока пропорциональна ЭДС индукции.

Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий данный проводящий контур. Это направление тока можно найти, используя правило Ленца.

Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС индукции.

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

ЭДС индукции в движущихся в магнитном поле проводниках:

$varepsilon_i $= $Вl nu sin alpha $.

Лабораторная работа «Изучение явления электромагнитной индукции»

Открытие явления электромагнитной индукции

Сегодня мы расскажем о явлении электромагнитной индукции, как оно было открыто и какую пользу принесло.

Люди всегда стремились жить лучше и создавать самые простые бытового удобства. В средневековой Европе умели делать ткани шерстяные, хлопковые и льняные. В то время люди страдали от избытка блох и вшей. При этом в китайской цивилизации уже научились ткать шёлк. Одежда из шёлка не подпускала кровососов к коже человека. Лапки насекомых скользили по гладкой ткани, и вши сваливались. Поэтому европейцы захотели во что бы то ни стало одеваться в шёлк, а для торговцев – это ещё одна возможность разбогатеть. Поэтому был проложен Великий шёлковый путь. Только так ткань доставляли в Европу. И настолько много людей вовлекались в процесс, что в результате возникали города, империи спорили за право взимать налоги, а некоторые отрезки пути до сих пор наиболее удобный способ добраться до нужного места. На пути караванов с шёлком вставали горы и пустыни. Бывало, что характер местности оставался прежним недели и месяцы. Степные дюны сменялись такими же холмами, один перевал следовал за другим. И людям надо было как-то ориентироваться, чтобы доставить свой ценный груз. Первыми на выручку пришли звёзды. Зная, какой сегодня день, и каких созвездий ожидать, опытный путешественник всегда мог определить, где юг, где восток, и куда идти. Но людей с достаточным объёмом знаний всегда не хватало. Да и время точно отсчитывать тогда не умели. Закат солнца, восход – вот и все ориентиры. А снежная или песчаная буря, пасмурная погода исключали даже возможность видеть полярную звезду. Потом люди (вероятно, древние китайцы, но учёные еще спорят на этот счёт) поняли, что один минерал всегда определенным образом расположен по отношению к сторонам света. Это свойство использовалось, чтобы создать первый компас. До открытия явления электромагнитной индукции было далеко, но начало было положено.

Само название «магнит» восходит к топониму. Вероятно, первые компасы делались из руды, добываемой в холмах Магнезии. Эта область располагается в Малой Азии. И выглядели магниты как черные камни. Первые компасы были весьма примитивными. В чашу или другую ёмкость наливалась вода, сверху клался тонкий диск из плавучего материала. А в центр диска помещалась намагниченная стрелка. Один её конец всегда указывал на север, другой – на юг. Трудно даже представить себе, что караван сохранял воду для компаса, пока от жажды умирали люди. Но не потерять направление и позволить людям, животным и товару добраться до безопасного места было важнее нескольких отдельных жизней. Компасы проделывали множество путешествий и встречались с различными феноменами природы. Неудивительно, что явление электромагнитной индукции было открыто в Европе, хотя магнитная руда первоначально добывалась в Азии. Вот таким замысловатым образом желание европейских жителей спать удобнее привело к важнейшему открытию физики.

  • 1
  • 2

НАШИ ПАРТНЁРЫ

© Государственная образовательная платформа «Российская электронная школа»

Открытие явления электромагнитной индукции

Обновлено: 22 Июня 2021

  • Электромагнитная индукция — описание
  • Кто открыл явление
  • Как было сделано открытие ЭМ индукции
  • Значение открытия в будущем использовании электричества
  • Что открытие ЭМ индукции позволило создать
  • Электромагнитная индукция — описание
  • Кто открыл явление
  • Как было сделано открытие ЭМ индукции
  • Значение открытия в будущем использовании электричества
  • Что открытие ЭМ индукции позволило создать

Закон электромагнитной индукции объясняет, как механическая энергия генератора преобразуется в электричество. Данное явление представляет собой совокупность процессов, управляя которыми можно получать электроэнергию для работы оборудования и приборов, реализации разнообразных инженерных проектов.

Электромагнитная индукция — описание

Электромагнитной индукцией называется процесс, при котором ток возникает в проводящем контуре замкнутой конфигурации во время изменений магнитного потока, пронизывающего его.

Электромагнитная индукция наблюдается в двух случаях:

  1. Во время изменений параметров магнитного поля, воздействующего на проводник.
  2. В процессе перемещения материальной среды в магнитном поле.

Подобные действия приводят к возникновению электрического поля и электрической поляризации. По-другому, в проводнике, помещенном в магнитное поле, при воздействии внешней силы будет наблюдаться электродвижущая сила, обозначаемая ЭДС.

Важно отличать понятия электромагнитной индукции и магнитной индукции. В первом случае подразумевается некое явление, а во втором — векторная физическая величина с численным значением и определенным направлением.

Кто открыл явление

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа в 1831 году. Ученый обнаружил электродвижущую силу, которая возникает в замкнутом проводниковом контуре. Данная сила отличается пропорциональностью к скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.

Еще в 1820 году Ганс Христиан Эрстед продемонстрировал опыт, в котором магнитная стрелка отклонялась от цепи с электрическим током. Отсюда последовал вывод, что в случае порождения магнетизма электрическим током само появление электричества должно быть связано с магнетизмом. Данная теория была поддержана Майклом Фарадеем, который на протяжении многих лет ставил разнообразные опыты и пришел к открытию электромагнитной индукции.

Как было сделано открытие ЭМ индукции

В опыте Фарадея использовалась одна непроводящая основа, на которую были намотаны две катушки. Витки первой катушки были зафиксированы между витками второй. Первая катушка замыкалась на гальванометре, а вторая — подключалась к источнику тока.

Основные этапы опыта:

  • когда ключ замыкался, и ток поступал на вторую катушку, на первой катушке можно было наблюдать импульс тока;
  • если ключ размыкался, то импульс тока сохранялся, однако менялось его направление течения по гальванометру на противоположное.

При подключении первой катушки к источнику электричества вторая катушка, соединенная с гальванометром, перемещалась относительно нее. Во время приближения или удаления катушки можно было фиксировать ток.

Опытным путем получилось выяснить зависимость индукционного тока от изменения линий магнитной индукции. Направление тока будет отличаться во время увеличения или уменьшения количества линий. Сила индукционного тока определяется скоростью изменения магнитного потока. Изменения происходят либо в самом поле, либо при перемещении контура в неоднородном магнитном поле.

Значение открытия в будущем использовании электричества

Благодаря открытию электромагнитной индукции функционируют многие двигатели и генераторы тока. Они обладают достаточно простым принципом действия, основанным на законе электромагнитной индукции. Магнитное поле изменяется в результате перемещения магнита.

При воздействии на магнит, расположенный в замкнутом контуре, в этой цепи появляется электричество. Таким образом работает генераторная установка. В обратной ситуации при пропускании электрического тока от источника по контуру магнит, который находится внутри цепи, придет в движение, на которое влияет магнитное поле, созданное электричеством. По такому принципу собирают электродвигатели.

С помощью генераторов тока механическая энергия преобразуется в электрическую. Существуют разные виды электростанций, которые в качестве механической энергии используют энергетические ресурсы:

  • уголь;
  • дизельное топливо;
  • ветер;
  • воду и другие источники.

Полученное электричество поступает по кабельным сетям к жилым комплексам и предприятиям. Достигнув потребителей, электрическая энергия преобразуется обратно в механическую в электродвигателях.

Что открытие ЭМ индукции позволило создать

На основе электромагнитной индукции создано огромное число машин и приборов. Наиболее яркими изобретениями считаются:

  • радиовещание;
  • магнитотерапия;
  • синхрофазотроны;
  • расходомеры, счетчики;
  • генераторы постоянного тока;
  • трансформаторы.

Благодаря великому научному открытию электромагнитной индукции человечеству удалось совершить огромный рывок в области развития электротехники. Закономерности, описанные данным явлением, позволяют создавать алгоритмы для получения электрической энергии. Практические опыты по теме электромагнитной индукции с электромагнитами часто ставят студенты специализированных вузов.

Если в процессе научных познаний и исследований возникают проблемы, всегда можно обратиться за помощью к сервису Феникс.Хелп.

Электромагнитные явления (стр. 4 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6

1) F/Il 3) BIl sin a 5) mv/qB

2) Bqv sin a 4) qv/B sin a

16. В основе работы электродвигателя лежит

1) действие магнитного поля на проводник с электрическим током

2) электростатическое взаимодействие зарядов

3) явление самоиндукции

4) действие электрического поля на электрический заряд.

17. Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго и запишите выбранные цифры в таблицу под соответствующими буквами.

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) ванна для электролиза 1) взаимодействие постоянных магнитов

Б) двигатель постоянного тока 2) действие магнитного поля на проводник с током

В) лампа накаливания 3) явление электромагнитной индукции

4) тепловое действие тока

5) химическое действие тока

18. Установите соответствие между устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

УСТРОЙСТВА ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) Компас 1) Взаимодействие постоянных магнитов

Б) Электрометр 2) Возникновение электрического тока под действием

В) Электродвигатель переменного магнитного поля

3) Электризация тел при ударе

4) Взаимодействие наэлектризованных тел

5) Действие магнитного поля на проводник с током

19. Установите соответствие между научными открытиями в области электродинамики и именами ученых, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОТКРЫТИЯ ИМЕНА УЧЕНЫХ

А) взаимодействие двух проводов с током 1) Х. Эрстед

Б) зависимость количества теплоты, выделившей — 2) Г. Ом

ся на участке электрической цепи, от ее параметров 3) М. Фарадей

В) возникновение силы тока в замкнутой катушке 4) Д. Джоуль

при опускании в нее магнита 5) А. Ампер

20. Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукцией 50 Тл. Сила электрического тока, идущего по проводнику, равна 5А. Какое перемещение совершит проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой силы равна 0,005 Дж? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции

21. Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, равна 10 А. Какое перемещение совершит проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой силы равна 0,004 Дж? (Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.)

22. Участок проводника находится в магнитном поле, индукция которого равна 50 мТл. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, равна 10 А. При перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы Ампера поле совершает работу 0,004 Дж. Чему равна длина участка проводника?

3.13 Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея.

1.Магнитный поток через замкнутый виток, помещенный в однородное магнитное поле, зависит

1)Только от модуля вектора магнитной индукции

2)Только от угла между вектором магнитной индукции и плоскостью витка

3)Только от площади витка

4)От всех трех факторов, перечисленных в 1)-3)

1)Отклонение магнитной стрелки при протекании электрического тока по проводу

2)Взаимодействие параллельных проводников с током

3)Возникновение тока в замкнутой катушке при опускании в нее магнита

4)Взаимодействие двух магнитных стрелок

3.В металлическое кольцо в течение первых двух секунд вдвигают магнит, в течение следующих двух секунд магнит оставляют неподвижным внутри кольца, в течение последующих двух секунд его вынимают из кольца. В какой (-ие) промежутки времени в катушке течет ток?

4.При пропускании через катушку с сердечником изменяющегося во времени тока у конца сердечника

1)Возникает только переменное магнитное поле

2)Возникает только переменное вихревое электрическое поле

3)Не возникает ни магнитного, ни электрического полей

4)Возникает и переменное магнитное, и переменное вихревое электрическое поле

5.Исследование явления электромагнитной индукции послужило основой для создания

1)Генератора электрического тока

6. В однородном магнитном поле вокруг оси с одинаковой частотой вращаются две одинаковые проводящие рамки (см. рисунок). Отношение амплитудных значений тока индукции ∣ : ∣∣, генерируемых в рамках I и II, равно

7. На рисунке показаны два способа вращения рамки в однородном магнитном поле. Ток в рамке

1) возникает в обоих случаях

2) не возникает ни в одном из случаев

3) возникает только в первом случае

4) возникает только во втором случае

8. Какое явление открыл Фарадей?

1)инерция 2) отражение света

3)электромагнитная индукция 4)всемирное тяготение

9. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

1) взаимодействие двух проводов с током

2) возникновение электрического тока в замкнутой катушке при уменьшении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней

3) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током

4) возникновение силы, действующей на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле.

10. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

1) притяжение алюминиевого кольца, подвешенного на нити, к постоянному магниту при выдвигании его из кольца

2) отталкивание двух одноименно заряженных частиц

3) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током

4) отклонение стрелки вольтметра, подключенного к клеммам источника тока.

11.В основе работы электрогенератора на ГЭС лежит

1) действие магнитного поля на проводник с электрическим током

2) явление электромагнитной индукции

3) явление самоиндукции

4) действие электрического поля на электрический заряд.

12.(П) При движении проводника в однородном магнитном поле на его концах возникает ЭДС индукции ε1 . Чему станет равной ЭДС индукции ε2при увеличении скорости движения проводника в 2 раза?

Закон электромагнитной индукции

О чем эта статья:

11 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Магнитный поток

Прежде, чем разобраться с тем, что такое электромагнитная индукция, нужно определить такую сущность, как магнитный поток.

Представьте, что вы взяли обруч в руки и вышли на улицу в ливень. Чем сильнее ливень, тем больше через этот обруч пройдет воды — поток воды больше.

Если обруч расположен горизонтально, то через него пройдет много воды. А если начать его поворачивать — уже меньше, потому что он расположен не под прямым углом к вертикали.

Теперь давайте поставим обруч вертикально — ни одной капли не пройдет сквозь него (если ветер не подует, конечно).

Магнитный поток по сути своей — это тот же самый поток воды через обруч, только считаем мы величину прошедшего через площадь магнитного поля, а не дождя.

Магнитным потоком через площадь ​S​ контура называют скалярную физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции ​B​, площади поверхности ​S​, пронизываемой данным потоком, и косинуса угла ​α​ между направлением вектора магнитной индукции и вектора нормали (перпендикуляра к плоскости данной поверхности):

Магнитный поток

Ф — магнитный поток [Вб]

B — магнитная индукция [Тл]

S — площадь пронизываемой поверхности [м^2]

n — вектор нормали (перпендикуляр к поверхности) [-]

Магнитный поток можно наглядно представить как величину, пропорциональную числу магнитных линий, проходящих через данную площадь.

В зависимости от угла ​α магнитный поток может быть положительным (α 90°). Если α = 90°, то магнитный поток равен 0. Это зависит от величины косинуса угла.

Изменить магнитный поток можно меняя площадь контура, модуль индукции поля или расположение контура в магнитном поле (поворачивая его).

В случае неоднородного магнитного поля и неплоского контура, магнитный поток находят как сумму магнитных потоков, пронизывающих площадь каждого из участков, на которые можно разбить данную поверхность.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.

Майкл Фарадей провел ряд опытов, которые помогли открыть явление электромагнитной индукции.

Опыт раз. На одну непроводящую основу намотали две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй — подключены к источнику тока.

При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.

Опыт два. Первую катушку подключили к источнику тока, а вторую — к гальванометру. При этом вторая катушка перемещалась относительно первой. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.

Опыт три. Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется вдвигается (выдвигается) относительно катушки

Вот, что показали эти опыты:

Почему возникает индукционный ток?

Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС.

Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) звучит так:

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Математически его можно описать формулой:

Закон Фарадея

Ɛi — ЭДС индукции [В]

ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с]

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре всегда направлен так, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Если контур состоит из ​N витков (то есть он — катушка), то ЭДС индукции будет вычисляться следующим образом.

Закон Фарадея для контура из N витков

Ɛi — ЭДС индукции [В]

ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с]

N — количество витков [-]

Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​R​:

Закон Ома для проводящего контура

Ɛi — ЭДС индукции [В]

I — сила индукционного тока [А]

R — сопротивление контура [Ом]

Если проводник длиной l будет двигаться со скоростью ​v​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​B​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

ЭДС индукции для движущегося проводника

Ɛi — ЭДС индукции [В]

B — магнитная индукция [Тл]

v — скорость проводника [м/с]

l — длина проводника [м]

Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

  • вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле
  • вследствие изменения во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея

Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной:

  • в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца
  • в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.

Правило Ленца

Чтобы определить направление индукционного тока, нужно воспользоваться правилом Ленца.

Академически это правило звучит следующим образом: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Давайте попробуем чуть проще: катушка в данном случае — это недовольная бабуля. Забирают у нее магнитный поток — она недовольна и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток хочет обратно отобрать.

Дают ей магнитный поток, забирай, мол, пользуйся, а она такая — «Да зачем сдался мне ваш магнитный поток!» и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток выгоняет.

Читайте также  Как проверить работоспособность электромагнитного клапана
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector