Кто изобрел электромагнитную индукцию
Перейти к содержимому

Кто изобрел электромагнитную индукцию

  • автор:

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции — история открытия, в чем суть

Определение

Электродвижущая сила, ЭДС — физическая величина, выражающая работу сил, которые действуют в электрических цепях, за исключением электростатических и диссипативных сил. Обозначение — греческая буква \(\varepsilon\) , для электродвижущей силы индукции — \(\varepsilon_i\) .

Определение

Закон электромагнитной индукции является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов. Закон гласит: для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, воздействует сила Ампера, которую можно выразить в виде векторного произведения:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

\(d\overrightarrow F\;=\;Id\overrightarrow l\;\times\;\overrightarrow B\)

Величина В здесь — магнитная индукция, силовая характеристика магнитного поля. Она определяет силу, с которой магнитное поле воздействует на заряд.

Основной вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключается в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия поля — пространства, сплошь заполненного силовыми линиями.

Фарадей опытным путем выяснил, что при каждом пересечении проводника с магнитными силовыми линиями по проводнику проходит заряд \(\triangle Q\) . С числом \triangle Ф пересеченных линий магнитного поля его связывает следующая зависимость:

\(\alpha\) здесь — коэффициент пропорциональности, Ф — магнитный поток. Единица измерения магнитного потока — вебер.

Это соотношение считается количественным выражением закона индукции.

Максвелл решил придать закону Фарадея математическую форму. Представив замкнутый контур С, в котором действует электродвижущая сила индукции \(\varepsilon_i\) , Максвелл, чтобы высчитать количество линий магнитного поля \(\triangle Ф\) , соприкасающихся с контуром за время \(\triangle t\) , отождествлял контур с поверхностью S, поделенной на элементарные площадки \(\triangle S\) , и приравнял Ф к магнитному потоку сквозь всю поверхность. В итоге Максвелл получил следующее выражение:

Объединив это соотношение с законом Фарадея, Максвелл вывел собственную формулировку закона электромагнитной индукции:

Ленц добавил к закону Фарадея важное пояснение: индукционный ток в любом случае направлен так, чтобы противодействовать причине, которая его вызвала. Правило Ленца подтверждается на опыте, и энергия, если она сохраняется, не может быть отрицательной. Тогда следует считать коэффициент \(\alpha\) положительным, а в выражение добавить минус:

Для любого контура индуцированная электродвижущая сила пропорциональна скорости изменения магнитного потока в этом контуре, взятой со знаком минус.

Вывод закона с доказательством

Герман Гельмгольц первым вывел закон Фарадея из закона сохранения энергии. Представим проводник, перемещающийся в однородном магнитном поле, которое расположено под прямым углом к нему. Под воздействием силы Ампера F он сдвигается на расстояние dx. Сила F совершает работу dA = IdФ.

Прибавим к ней работу на джоулеву теплоту и получим выражение:

\(\epsilon Idt = I^Rdt + IdФ\)

Как выглядит формула закона электромагнитной индукции

Если проводник неподвижен, то индукционный ток вызывает само электрическое поле, это явление называется самоиндукцией. В соответствии с основной теоремой электростатики работа электростатического поля при переносе единичного заряда по замкнутой траектории равняется нулю. Значит, в проводнике возникает вихревое электрическое поле, работа которого равна электродвижущей силе индукции:

\(\varepsilon_i\;=\;\underset С<\oint\;>\;(\overrightarrow\times\;d\overrightarrow l)\\\)

Определение

Вихревое электрическое поле — поле, порождаемое переменным магнитным током и имеющее замкнутые линии напряженности.

Тогда закон записывается в интегральной форме так:

\(\;\underset С<\oint\;>\;(\overrightarrow\times\;d\overrightarrow l) = — \frac\frac\int \underset S<\int\;>\;(\overrightarrow \times d\overrightarrow)\)

Левая часть выражения описывает циркуляцию \(\overrightarrow\) по замкнутому контуру С. Правая часть — скорость изменения магнитного потока Ф, который вычисляется как интеграл по поверхности S, «натянутой» на контур С.

Применение закона электромагнитной индукции на практике

В быту распространено использование этого явления для изменения величины напряжения тока в катушках индуктивности, или дросселях. Дроссели используют для подавления помех, ограничения переменного тока, накопления энергии и т. д.

В некоторых случаях, например, при очень маленьком размере электронной схемы, вместо катушек индуктивности используют специальные устройства — гираторы, которые заставляют электрические цепи проявлять индуктивные свойства.

Существуют также магнитные газовые генераторы, для создания тока в которых создается магнитное поле, в свою очередь создающее электродвижущую силу.

В учебных задачах часто требуется применение закона Фарадея, чтобы найти ЭДС, силу тока в проводнике или изменение магнитного потока. Рассмотрим на примере.

Задача 1

Магнитный поток, проходящий через контур, равномерно изменился за 5 секунд на 0,013 Вб. Сопротивление проводника равно 0,04 Ом. Найти силу тока.

Решение

Подставим известные значения в формулу закона Ома, учитывая закон Фарадея:

Задача 2

Ток силой 6 Ампер течет по катушке, индуктивность которой L равна 8 мкГн. За время \(,\) равное 5 мс, сила тока падает почти до нуля. Найти среднее значение электродвижущей силы самоиндукции.

Решение

Так как магнитный поток меняется только за счет падения силы тока, то

\(\epsilon_ = — L \times \frac\)

Подставим известные значения:

\(\epsilon_ = — 8\times 10^ \times \frac> = — 9,6 \times 10^\)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *