Электромагнитная индукция

В 1831 г. английский физик Майкл Фарадей установил, что электрический ток может возникать в контуре не только при движении проводника в магнитном поле, но и при любом изменении магнитного потока через контур.

Чтобы понять, как Фарадею удалось «превратить магнетизм в электричество», выполним некоторые опыты Фарадея, используя современные приборы.

Ток в цепи катушки существует только во время движения магнита относительно катушки.

В этом и заключается явление электромагнитной индукции.

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 число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Электромагнитная индукция — физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

Электрический ток, возникающий при электромагнитной индукции, называется индукционным.

Ф=𝐵𝐵𝑆𝑆 cos 𝛼 cos cos 𝛼 𝛼𝛼 cos 𝛼

При приближении магнита к сплошному кольцу оно, отталкивается, удаляется от магнита

При удалении магнита от сплошного кольца оно, притягиваясь, следует за магнитом

Данное правило было установлено в 1834 г. российским учёным Эмилием Христиановичем Ленцем, в связи с чем называется правилом Ленца.

ЭДС электромагнитной индукции Ɛi замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Эмилий Христианович Ленц
(при рождении Генрих Фридрих Эмиль Ленц)
1804 — 1865
Русский физик немецкого происхождения.
Выходец из балтийских немцев.

Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Определить направление линий магнитной индукции (В) внешнего магнитного поля.

Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром (∆Ф > 0), или уменьшается (∆Ф < 0).

Установить направление линий магнитной индукции (В) магнитного поля индукционного тока. Эти линии должны быть согласно правилу Ленца направлены противоположно линиям магнитной индукции в при (∆Ф > 0) и иметь одинаковое с ними направление при (∆Ф < 0).

4. Зная направление линий магнитной индукции (В) найти направление индукционного тока, пользуясь правилом буравчика.

Проволочный виток перемещают в неоднородном магнитном поле в одном случае вправо, а в другом влево. Определите направление тока, возникающего в витке, и направление силы, действующей на виток.

ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ

Ф=𝐵𝐵𝑆𝑆 cos 𝛼 cos cos 𝛼 𝛼𝛼 cos 𝛼

ℇ 𝑖 ℇ ℇ 𝑖 𝑖𝑖 ℇ 𝑖 =− Ф ′ Ф Ф ′ ′ Ф ′ =− ∆Ф ∆𝑡 ∆Ф ∆Ф ∆𝑡 ∆𝑡𝑡 ∆Ф ∆𝑡 =− 𝐵𝑆 cos 𝛼 ∆𝑡 𝐵𝐵𝑆𝑆 cos 𝛼 cos cos 𝛼 𝛼𝛼 cos 𝛼 𝐵𝑆 cos 𝛼 ∆𝑡 ∆𝑡𝑡 𝐵𝑆 cos 𝛼 ∆𝑡 =− 𝐵𝜗∆𝑡𝑙(− sin 𝛼 ) ∆𝑡 𝐵𝐵𝜗𝜗∆𝑡𝑡𝑙𝑙(− sin 𝛼 sin sin 𝛼 𝛼𝛼 sin 𝛼 ) 𝐵𝜗∆𝑡𝑙(− sin 𝛼 ) ∆𝑡 ∆𝑡𝑡 𝐵𝜗∆𝑡𝑙(− sin 𝛼 ) ∆𝑡 =𝐵𝐵𝑙𝑙𝜗𝜗 sin 𝛼 sin sin 𝛼 𝛼𝛼 sin 𝛼

cos 𝛼 ′ cos 𝛼 cos cos 𝛼 𝛼𝛼 cos 𝛼 cos 𝛼 ′ ′ cos 𝛼 ′ =− sin 𝛼 sin sin 𝛼 𝛼𝛼 sin 𝛼

ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ

Ф = BS cos (90° - α) = BS sin α

ℇ 𝑖 ℇ ℇ 𝑖 𝑖𝑖 ℇ 𝑖 =− Ф ′ Ф Ф ′ ′ Ф ′ =𝐵𝐵𝑙𝑙𝜗𝜗 sin 𝛼 sin sin 𝛼 𝛼𝛼 sin 𝛼

Квадратная рамка со стороной а=4 см и сопротивлением R=2 Ом находится в однородном магнитном поле 0,1 Тл, линии индукции которого перпендикулярны плоскости рамки. Какой силы ток пойдёт по рамке и в каком направлении, если её выдвигать из резко очерненной области поля со скоростью V = 5 м/с?

[10 мА, по часовой стрелке]

Найдите значение ЭДС индукции в проволочной рамке при равномерном уменьшении магнитного потока на 6 мВб за 0,05 с.

[0,12 В]

При равномерном возрастании индукции магнитного поля, перпендикулярного поперечному сечению проволочной катушки площадью S = 10 см2, от 0 до 0,2 Тл за 0,001 с на её концах возникло напряжение 100 В. Сколько витков N имеет катушка?

[500]

- идёт только в первом кольце
2) - идёт только во втором кольце
3) - идёт и в первом, и во втором кольце
4) - не идёт ни в первом, ни во втором кольце

Одно проводящее кольцо с разрезом поднимают из начального положения вверх над полосовым магнитом, а другое сплошное проводящее кольцо из начального положения смещают вправо. При этом индукционный ток:

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 какие промежутки времени в катушке идёт индукционный ток?

1) 0 - 6 с 2) 0 - 2 с и 4 - 6 с 3) 2 - 4 с 4) только 0 - 2 с

Домашнее задание:

§31, 32. Вопросы в конце параграфов