Электромагнитная индукция

Цель занятия –развитие и закрепление знаний по основам электромагнитной индукции.
Задачи урока – формирование навыков решения задач с использованием основных уравнений электромагнитной индукции;
развитие способностей анализировать условия задач, находить правильный способ их решения;
формирование волевой сферы учащихся.

АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

Основные физические величины и законы:

Магнитный поток Ф, который пронизывает контур, равняется произведению модуля вектора индукции магнитного поля В на площадь S, которая ограничена этим контуром, и на косинус угла α между нормалью к плоскости контура   и вектором  В
 
Ф = ВS соsα.
 

вопросы

1. Указать возможные способы изменения магнитного потока;
2. Как геометрически характеризуется магнитный поток?

Единица измерения магнитного потока

единицей магнитного потока в СИ является вебер (Вб). Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции.


Основные уравнения

 
   Эта формула выражает закон Фарадея: э.
д. с. индукции равна скорости изменения
магнитного потока через поверхность,
ограниченную контуром.

Эдс индукции в движущемся проводнике

I курс

I- сила тока в проводнике
V- скорость движения
В модуль вектора магнитной индукции
угол между векторами v и B
l – длина проводника

Индуктивность, самоиндукция

Можно утверждать, что магнитный поток Ф пропорционален силе тока I
Ф = LI,                    
где L — коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком. Величину L называют индуктивностью контура, или его коэффициентом самоиндукции.

Эдс самоиндукции

Используя закон электромагнитной индукции, получаем равенство

Единица индуктивности

Единицу индуктивности в СИ называют генри (обозначается Гн).Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В:

Энергия магнитного поля

Энергия магнитного поля, созданного током, проходящим по участку цепи с индуктивностью L, определяется по формуле


.

Решая задачи на закон электромагнитной индукции, удобно пользоваться следующими  рекомендациями

Анализируя условия задачи,  необходимо, прежде всего, установить   причины   изменения   магнитного   потока,   связанного  с контуром, и определить, какая из величин В, S или α,входящих в выражение для магнитного потока Ф,  изменяется с течением времени.  После этого нужно   записать закон электромагнитной индукции Фарадея для одного витка или для нескольких витков

Затем выражение для Ф надо представить в развернутом виде. Для этого выбирают два момента времени t1 и t2 и для каждого из них определяют потоки Ф1 и Ф2, связанные с данным контуром.  Изменение магнитного потока за время Δt = t2 − t1 в зависимости от условия задачи, будет равно или

если изменяется магнитная индукция поля,  в котором находится контур, или

если изменяется положение рамки в поле, или, наконец

где ΔS — площадь, описанная в пространстве движущимся проводником

Далее надо подставить выражение для ΔФ в
исходную формулу закона электромагнитной
индукции и, записав дополнительные
условия, решить полученные уравнения
совместно относительно искомой величины. 

Если в задаче речь идет о поступательном
движении прямого проводника, то э.д.с.
индукции определяют по формуле , 

Таблица заданий

Источники информации:
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В. М. Физика 11 – 23-е изд.- М..; Просвещение, 2014
2 .http:// exir.ru /other /chertov/
. 3. http:// bambookes.ru /index/zadachi. na
.

Решить задачи:
1. Прямоугольный контур ABCD перемещается поступательно в магнитном поле тока, идущего по прямолинейному длинному проводнику (рис. 2.20). Определите направление тока, индуцированного в контуре, если контур удаляется от провода. Какие силы действуют на контур?
2. Кольцо из сверхпроводника помещено в однородное магнитное поле, индукция которого нарастает от нуля до В0. Плоскость кольца перпендикулярна линиям индукции поля. Определите силу индукционного тока, возникающего в кольце. Радиус кольца r, индуктивность L.
3. Металлическое кольцо может свободно двигаться по сердечнику катушки, включенной в цепь постоянного тока Что будет происходить в моменты замыкания и размыкания цепи?