Законы электромагнитной индукции конспект

| | 0 Comment

Законы электромагнитной индукции конспект

Замкнутый контур, помещенный в магнитное поле, пронизывается магнитным потоком :

Экспериментально установлено, что если магнитный поток, пронизывающий контур, изменяется (например, контур изменяет ориентацию по отношению к вектору магнитной индукции или изменяется значение магнитной индукции), то в контуре появляется электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока. Это явление носит название электромагнитной индукции . Оно было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Электромагнитная индукция используется, в частности, при работе электрических двигателей.

Закон Фарадея . Электродвижущая сила индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Рис. 2 иллюстрирует возникновение индукционного тока в случае, когда проводящий контур (или его часть) движется в магнитном поле. В этом случае причиной возникновения ЭДС индукции является сила Лоренца, действующая на электроны в движущемся проводнике. В соответствии с правилом Ленца, сила Ампера, действующая на индукционный ток в движущемся проводнике, будет направлена противоположно его скорости (магнитное торможение).

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I :

Энергия магнитного поля катушки определяется формулой:

files.school-collection.edu.ru

План-конспект урока по физике. Тема: Закон электромагнитной индукции

Цель урока: сформулировать количественный закон электромагнитной индукции; учащиеся должны усвоить, что такое ЭДС магнитной индукции и что такое магнитный поток.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

1. Как взаимодействует магнит с индукционным током?

2. Почему необходимо совершить работу при сближении катушки и магнита?

3. Что бы произошло, если бы магнит сам устремлялся к катушке?

4. Пояснить различие в двух опытах: удаление магнита от катушки и его приближение.

5. Сформулировать правило Ленца.

6. Для определения направления индукционного тока применяют правило Ленца. Каким образом?

7. 7. На рисунках показано направление индукционного тока в 4 случаях.

Стрелкой показано движение проводников. Решите задачи для Ii– индукционного тока.

cellpadding=0 cellspacing=0 align=left>

N N N N

Изучение нового материала

Если за время Δt магнитный поток ΔФ меняется, то отношение ΔФ/Δt – называется скоростью изменения магнитного потока. Из опыта вытекает вывод: скорость изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, охваченную контуром пропорциональна силе индукционного тока. Ii

Электродвижущая сила индукции.

Электрический ток появляется в цепи, когда на свободные заряды действуют сторонние силы.

Работа этих сил создает ЭДС. При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре возникают сторонние силы, которые в свою очередь создают ЭДС индукции. ξi – ЭДС индукции. Ii = ξi/R – закон Ома для замкнутой цепи справедлив для индукционного тока.

Закон электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, но не для силы тока, так как ЭДС не зависит от свойств проводников.

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

ξ I = |ΔФ/Δt|- математическая форма записи закона электромагнитной индукции

Чтобы в законе электромагнитной индукции учесть направление индукционного тока рассмотрим рисунок. Нормаль n̄ образует правый винт с направлением обхода. Магнитная индукция направлена вдоль нормали и с течением времени растет. Значит, Ф >0 и ΔФ/Δt >0. Магнитный поток Фʹ

home-task.com

Объединение учителей Санкт-Петербурга

Основные ссылки

Электромагнитная индукция.

1831 г. — М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. (Индукция, в данном случае, — появление, возникновение).

Индукционный ток в катушке возникает при

перемещении постоянного магнита относительно катушки;

при перемещении электромагнита относительно катушки;

при перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;

при регулировании тока в цепи электромагнита;

при замыкании и размыкании цепи

Появление тока в замкнутом контуре при изменении магнит­ного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил (или о возникно­вении ЭДС индукции).

Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля (потока), пронизывающего контур, назы­вается электромагнитной индукцией.

Или: явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля (потока), называется электромагнитной индукцией.

Закон электромагнитной индукции

При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. I зависит от свойств контура (сопротивление): . e не зависит от свойств контура: .

ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.

Основные применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамомашины), трансформаторы.

Правило Ленца

Возникновение индукционного тока — следствие закона сохранения энергии!

В случае 1: При приближении магнита, увеличении тока, замыкании цепи: ; Магнитный поток Ф ­ → ΔФ>0 .Чтобы компенсировать это изменение (увеличение) внешнего поля, необходимо магнитное поле, направленное в сторону, противоположную внешнему полю: , где — т.н. индукционное магнитное поле.

В случае 2: при удалении магнита, уменьшении тока, размыкании цепи: . Магнитный поток ФΔФ 0). Ток в контуре имеет положительное направление (), если совпа­дает с , (т.е. ΔΦ

www.eduspb.com

17. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 г. Он опытным путем установил, что при изменении магнитного поля и и утри замкнутого проводящего контура в нем возникнет электрический ток, который называют индукционным током. Опыты Фарадея можно воспроизвести следующим образом: при внесении или вынесении магнита в катушку, замкнутую на гальванометр, в катушке возникает индукционный ток (рис. 23). Если радом расположить две катушки (например, на общем сердечнике или одну катушку внутри другой) и одну катушку через ключ соединить с источником тока, то при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток (рис. 24). Объяснение этого явления было дано Максвеллом. Любое переменное магнитное иоле всегда порождает переменное электрическое поле.

Для количественной характеристики процесса изменения магнитного поля через замкнутый контур вводится физическая величина — магнитный поток. Магнитным потоком через замкнутый контур площадью (рис. 25) называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь контура и на косинус угла между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к площади контура: .

Опытным путем был установлен основной закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через контур: . Если рассматривать катушку, содержащую n витков, то формула основного закона электромагнитной индукции будет выглядеть так: .

Единица магнитного потока Ф — вебер (Вб): 1 Вб = 1 В • с.

Из основного закона следует смысл размерности: 1 вебер — это величина такого магнитного потока, который, уменьшаясь до нуля за одну секунду, через замкнутый контур наводит в нем ЭДС индукции 1 В.

Классической демонстрацией основного закона электромагнитной индукции является опыт Фарадея: чем быстрее перемещать магнит через витки катушки, тем больше возникает индукционный ток в ней, а значит, и ЭДС индукции.

Зависимость направления индукционного тока от характера изменения магнитного поля через замкнутый контур в 1833 г. опытным путем установил русский ученый Ленц. Он сформулировал правило, носящее его имя. Индукционный ток имеет такое направление, при котором его магнитное поле стремится скомпенсировать изменение внешнего магнитного потока через контур. В соответствии с правилом Ленца в законе электромагнитной идукции цолжен стоять знак минус:

Ленцем был сконструирован прибор, представляющий собой два алюминиевых кольца, сплошное и разрезанное, укрепленные на алюминиевой перекладине и имеющие возможность вращаться вокруг оси, как коромысло (рис. 26). При внесении магнита в сплошное кольцо оно начинало «убегать» от магнита, поворачивая соответственно коромысло. При вынесении магнита из кольца кольцо стремилось «догнать» магнит. При движении магнита внутри разрезанного кольца никакого эффекта не происходило. Ленц объяснял опыт тем, что магнитное поле индукционного тока стремилось компенсировать изменение внешнего магнитного потока.

1. Нередки случаи, когда абитуриенты смешивают понятия магнитной индукции с понятием электромагнитной индукции. Это грубая ошибка: физическую велчину не отличают от явления.

Магнитная индукция — векторная фщическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля.

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в проводящем контре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
[правил ]

www.fmclass.ru

1.20. Электромагнитная индукция. Правило Ленца

Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока , пронизывающего контур.

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину

Определение магнитного потока нетрудно обобщить на случай неоднородного магнитного поля и неплоского контура. Единица магнитного потока в системе СИ называется вебером (Вб). Магнитный поток, равный 1 Вб , создается магнитным полем с индукцией 1 Тл , пронизывающим по направлению нормали плоский контур площадью 1 м 2 :

Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции инд , равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

Эта формула носит название закона Фарадея .

Опыт показывает, что 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. Это утверждение, сформулированное в 1833 г., называется правилом Ленца .

Рис. 1.20.2 иллюстрирует правило Ленца на примере неподвижного проводящего контура, который находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого увеличивается во времени.

На свободные заряды на этом участке контура действует сила Лоренца. Одна из составляющих этой силы, связанная с переносной скоростью зарядов, направлена вдоль проводника. Эта составляющая указана на рис. 1.20.3. Она играет роль сторонней силы. Ее модуль равен

Работа силы F Л на пути l равна

По определению ЭДС

В других неподвижных частях контура сторонняя сила равна нулю. Соотношению для инд можно придать привычный вид. За время Δ t площадь контура изменяется на Δ S = l υΔ t . Изменение магнитного потока за это время равно ΔΦ = Bl υΔ t . Следовательно,

Для того, чтобы установить знак в формуле, связывающей инд и нужно выбрать согласованные между собой по правилу правого буравчика направление нормали и положительное направление обхода контура как это сделано на рис. 1.20.1 и 1.20.2. Если это сделать, то легко прийти к формуле Фарадея.

Если сопротивление всей цепи равно R , то по ней будет протекать индукционный ток, равный I инд = инд/ R . За время Δ t на сопротивлении R выделится джоулево тепло

Возникает вопрос: откуда берется эта энергия, ведь сила Лоренца работы не совершает! Этот парадокс возник потому, что мы учли работу только одной составляющей силы Лоренца. При протекании индукционного тока по проводнику, находящемуся в магнитном поле, на свободные заряды действует еще одна составляющая силы Лоренца, связанная с относительной скоростью движения зарядов вдоль проводника. Эта составляющая ответственна за появление силы Ампера . Для случая, изображенного на рис. 1.20.3, модуль силы Ампера равен F A = I B l . Сила Ампера направлена навстречу движению проводника; поэтому она совершает отрицательную механическую работу. За время Δ t эта работа A мех равна

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение . Полная работа силы Лоренца равна нулю . Джоулево тепло в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

2. Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем. Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике. Следовательно, электрическое поле, порожденное изменяющимся магнитным полем, не является потенциальным . Его называют вихревым электрическим полем . Представление о вихревом электрическом поле было введено в физику великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1861 г.

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.

physics.ru

Это интересно:

  • Сколько стоит госпошлина на земельный участок Госпошлина за регистрацию земельного участка с расположенной на нем блокированной жилой застройкой составит 350 руб. Минфин России разъяснил, что в отношении земельного участка с видом разрешенного использования "блокированная жилая застройка" госпошлина за госрегистрацию […]
  • Приказ морозова ржд Приказ морозова ржд ПРИКАЗ от 1 марта 2013 г. N 18 О ВНЕСЕНИИ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРИКАЗ ОАО "РЖД" ОТ 9 СЕНТЯБРЯ 2005 Г. N 140 В соответствии с пунктом 83 устава открытого акционерного общества "Российские железные дороги" приказываю: Внести в приказ ОАО "РЖД" от 9 сентября 2005 […]
  • Юрист по оформлению земли в собственность Оформление в собственность земельного участка БЕСПЛАТНО СТОИМОСТЬ ОКАЗАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЮРИДИЧЕСКИХ УСЛУГ: (в стандартный пакет входят юридические услуги с подчеркнутой стоимостью) 2 500 р. 5 000 р. ЗАТРАТЫ ПО ДЕЛУ (помимо гонорара за оказание юридических услуг): 1 500 р. - […]
  • Ситуация новые полномочия руководителя менеджмент Ситуация новые полномочия руководителя менеджмент В некоторых случаях неэффективность процесса делегирования обусловлена тем, что руководители не до конца представляют себе выгоды, которые сулит им передача полномочий. Можно выделить следующие выгоды от делегирования […]
  • Как не плотит алименты Как не платить алименты Многие в своей жизни сталкивались с вопросами взыскания алиментов, но нередко людей интересуют вопросы неуплаты алиментов. В данной статье мы не будем никого осуждать либо призывать не платить законом установленные деньги. Постараемся рассмотреть […]
  • Новые выходы на пенсию с 2018 График повышения пенсионного возраста в России 19 июля 2018 года депутаты Государственной Думы приняли в первом чтении законопроект № 489161-7 о повышении пенсионного возраста, подготовленный и внесенный Правительством РФ. Согласно положениям нового закона, мужчины смогут […]
  • Сальникова тверской суд Новостной портал московского профсоюза полиции «О проверке законности судебных постановлений» ПРОКУРОРУ ГОРОДА МОСКВЫ ГОСУДАРСТВЕННОМУ СОВЕТНИКУ ЮСТИЦИИ 2 КЛАССА С. В. К У Д Е Н Е Е В У Уважаемый Сергей Васильевич! Профсоюз сотрудников милиции г. Москвы, в […]
  • Государственная экспертиза проекта геологического изучения недр Территориальные отделения Северо-Западное территориальное отделение Начальник отделения: Ваулина Татьяна Эдгардовна Адрес: 199106, г. Санкт-Петербург, Средний проспект, дом 74 Магаданское территориальное отделение Начальник отделения: Матросов Александр Викторович Адрес: […]