Явление электромагнитной индукции

была установлена связь между электрическими и электромагнитными явлениями что послужило фундаментом для разработки теории электромагнитного поля. Открытие датским физиком Эрстедом магнитного поля вокруг проводников с током привело к попыткам с помощью магнитного поля возбудить ток в контуре. Явление заключается в том что при изменении магнитного потока через поверхность ограниченную проводящим контуром в нем возникает электрический ток.

2015-01-10

3.48 MB

26 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Лекция № 9                  Явление электромагнитной индукции

          Открытие явления электромагнитной индукции доказало  возможность получения электрического поля с помощью магнитного поля, т.е. была установлена связь между электрическими и электромагнитными явлениями, что послужило фундаментом для разработки теории электромагнитного поля.

Закон Фарадея. Правило Ленца.

Открытие датским физиком Эрстедом магнитного поля вокруг проводников с током привело к попыткам с помощью магнитного поля возбудить ток в контуре.

Рис. 9.1

Эта задача была решена в 1831г. английским физиком М.Фарадеем, открывшим явление электромагнитной индукции. Явление заключается в том, что при изменении магнитного потока через поверхность ограниченную проводящим контуром, в нем возникает электрический ток. Этот ток называют индукционным. На рис. (9.1) изображены некоторые из опытов Фарадея. Обобщив результаты опытов, Фарадей пришел к таким выводам:

1.индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром; 2. величина индукционного тока не зависит от  способа изменения потока  магнитной индукции и определяется только скоростью изменения магнитного потока.

Возникновение индукционного тока указывает на то, что в замкнутом проводнике действует электродвижущаяся сила, которая была названа электродвижущей силой индукции. Математическая запись закона Фарадея имеет вид:                                       .                                                    (9.1)

Э.Д.С. индукции равна скорости изменения магнитного потока.  и i  имеют противоположные знаки. Если поток возрастает ( ), то 0 т.е. возникающий, индукционный ток создает такое поле, которое будет направлено навстречу потоку (Если же поток уменьшается (), то  и  направление потока и поля, созданного индукционным током, совпадут. Ленц установил правило, позволяющее найти направление индукционного тока. Правило Ленца  гласит: индукционный ток в контуре всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине его вызывающей.

Если контур состоит из нескольких витков N ,например, соленоид, то  будет равна сумме Э.Д.С, индуцируемых в каждом из витков в отдельности, т.к. витки соединены последовательно:

                                             .                                         (9.2)

Величину называют полным магнитным потоком (или потокосцеплением).

Если же поток, принизывающий каждый из витков одинаков, то :

                                                                                                                  (9.3)

э.д.с., индуцируемая в сложном контуре,

                                                          .                                    (9.4)

    Явление самоиндукции. При изменении силы тока в некотором замкнутом контуре изменяется индукция магнитного поля, созданного этим током. Следовательно, меняется поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром самого этого тока. А изменение потока магнитной индукции приведет к возникновению Э.Д.С. в этом же самом контуре. Это явление называется самоиндукцией. Согласно закону Био – Савара – Лапласа индукция магнитного поле пропорциональна току; сцепленный с контуром магнитный поток (Ф= BS) также пропорционален току I в контуре:

                                                           Ф = LI   .                                                  (9.5)

  Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура.

        Электродвижущую силу самоиндукции S получим,  воспользовавшись общим законом индукции, выраженным формулой:

                                                                                                                                                                 (9.6)                         
Взаимная индукция. Явление взаимной индукции состоит в том, что при изменении силы тока в каком-либо контуре, в пространстве, окружающем этот контур, возникает переменное магнитное поле, которое индуцирует э.д.с.  в соседних контурах. Возьмем два контура 1 и 2 (рис.9.2).  

                                                               Рис.9.2

  Пусть сила тока в первом контуре – I1. Поток магнитной индукции Ф, создаваемый этим контуром,     пропорционален I1 .Через Ф21 обозначим ту часть потока Ф, которая пронизывает контур 2, тогда:

                                                       Ф21 = L21I1                                                    (9.7)

При изменении силы тока I1, в первом контуре поток Ф21будет меняться и во втором контуре возникает Э.Д.С. индукции Е2, величина которой   

Коэффициент L21 будет постоянен, если размеры и положение контуров не меняется. Тогда:

,

откуда:                                                                                            (9.8)

     Проводник с током всегда окружен магнитным полем, которое появляется и исчезает одновременно с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, как и электрическое, является носителем энергии. На создание магнитного поля тратится часть энергии тока, поэтому можно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля. Рассмотрим контур, по которому течет ток . Контур имеет индуктивность L. Если ток в контуре изменится на dI, то сцепленный с ним поток изменится на dФ = L dI, при этом будет совершена работа dА = dФ = L dI. Работа по созданию потока Ф равна :

                                               .                                              (9.9)

Энергия магнитного поля, связанного с контуром

                                                                  W = LI2/2                                        (9.10)

Вычислим энергию однородного магнитного поля внутри длинного соленоида.

Известно, что:

                                                    L = 0 n2 V,   B = 0Н,     Н = nI  .

Подставив значение L и I в (9.10), получим:

                                                                        (9.11)

где V = S · - объем соленоида. Энергия локализована внутри соленоида и распределена с постоянной плотностью .   Итак,

                                         .                                       (9.12)

Осн. 2[ 114-148, 181-198], 7[226-245,  275-288], 8 [ 204-235].

Доп. 22 [ 133-153,206-233], 48 [ 183-194, 217-235].

Контрольные вопросы:

1. Как рассчитать магнитную индукцию поля постоянного тока?

2. В каких случаях магнитную индукцию удобно находить, основываясь на законе полного тока?

3.Чему равна индукция магнитного поля в центре кругового витка с током?

4. Какая связь между законом электромагнитной индукции и законом сохранения энергии?

5. Каков физический смысл индуктивности проводящего контура и взаимной индуктивности двух контуров?



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
21029. ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В ПОЛЕ КВАЗИМОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ И КВАЗИПЛОСКОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ 1.29 MB
  Задача о движении заряженных частиц во внешних полях может быть по-разному обобщена, конкретизирована или модифицирована. О движении заряженных частиц в стационарных электрическом и магнитном полях см., например
15110. Политика как общественное явление 29.29 KB
  Вся социальная жизнь представляет собой процесс постоянного взаимодействия людей и их объединений, преследующих свои интересы и цели, а потому неизбежно конкурирующих друг с другом. На начальных стадиях развития человечества такая конкуренция поддерживалась в основном механизмами общественной самоорганизации. Их ведущими элементами, обеспечивавшими порядок и распределение важных для жизни человека ресурсов
18200. Отказ от материнства как социальное явление 173.88 KB
  Это имеет свое отражение и в Конвенции ООН о правах ребенка которая признает семью как основную ячейку общества и естественную среду для роста и благополучия детей и что ребенку для полного и гармоничного развития личности необходимо расти в семейном окружении в атмосфере счастья любви и понимания Семья - является основой нашего государства а дети ее будущее. В дипломной работе осуществлено исследование сущности отказов от материнства как социального явления раскрыт механизм формирования материнского поведения дано...
17905. Милитаризация как негативное мировое явление 271.05 KB
  Целью реферативной работы является осветление проблем и перспектив демилитаризации экономики как общемирового явления присущего многим цивилизованным странам. У милитаризации как и у каждого процесса есть свои цели и задачи преимущества и недостатки. Также высокие военные расходы финансируемые из государственного бюджета уменьшают возможности государства в решении многих проблем в остальных отраслях деятельности как например поддержка научно-исследовательской работы образования культуры охраны окружающей среды либо в защите...
11500. Воспитательная работа как педагогическое явление 35.17 KB
  В данной связи необыкновенную остроту получает проблема организации воспитательной работы в коллективе учащихся которая в педагогической литературе довольно изучена. На базе выделенной трудности было сформулировано содержание курсовой работы: Воспитательная работа с учащимся и её роль в организации воспитательной системы школы. При этом инновационная образовательная практика обучения организации воспитательной работы в образовательных учреждениях столкнулись с противоречиями осматриваемыми как антагонизм несоответствие какие...
7694. Туризм как явление общественной жизни 19.56 KB
  Туризм как явление общественной жизни. Сущность и экономическое содержание туризма. Формы виды и разновидности туризма. Международный туризм входит в число трех крупнейших экспортных отраслей уступая нефтедобывающей промышленности и автомобилестроению.
104. Явление паронимии в русской лексике 6.84 KB
  Причиной смешения может явиться неразличение мало знакомых носителю языка паранимических слов или небрежное отношение к содержанию слов. Парономазия – стилистический прием предполагающий специальное сближение слов в чем-либо сходных в своем звуковом составе из года в год негодная погода. Назначение...
7210. Понятие виктимности. Виктимизация как социальное явление 36.3 KB
  Сущность виктимности Термин виктимность введен в научный оборот Л. Франком однако относительно понятия виктимность практически с рождением термина появились различные точки зрения. Франк первоначально определил индивидуальную виктимность как реализованную преступным актом предрасположенность вернее способность стать при определенных обстоятельствах жертвой преступления или другими словами неспособность избежать опасности там где она объективно была предотвратима. Франк рассматривал индивидуальную виктимность как...
120. Обособление как синтаксическое явление. Общие условия обособления 7.48 KB
  Обособленные члены не образуют словосочетаний с определяемыми словами: между теми и другими благодаря наличию добавочного утверждения или отрицания существуют так называемые полупредикативные отношения вследствие чего обособленные члены по своей смысловой нагрузке равно как по интонационному оформлению приближаются к придаточным предложениям как бы занимая промежуточное положение между ними и необособленными членами но находясь ближе к первым. главные члены – подлежащее и сказуемое – служат для выражения основного а не добавочного...
6030. ЯЗЫК КАК РАЗВИВАЮЩЕЕСЯ ЯВЛЕНИЕ. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ ЯЗЫКА 17.38 KB
  Проблема происхождения языка включает два вопроса. Первый вопрос связан с проблемой происхождения языка вообще как сложился человеческий язык каким образом человек научился говорить второй – с происхождением каждого отдельного языка. Свидетельств об этом периоде не сохранилось поэтому при изучении происхождения языка вообще лингвистам приходится оперировать не только языковыми фактами но и данными смежных наук. Интерес к проблеме происхождения языка возник давно.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.