Меню

Почему возникает электрический ток в замкнутом контуре только при движении магнита

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).

Электромагнитная индукция

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.

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

Закон электромагнитной индукции

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

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

Закон электромагнитной индукции

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 . Чтобы компенсировать это изменение (уменьшение), необходимо магнитное поле, сонаправленное с внешним полем: .

Источником магнитного поля является ток. Поэтому:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсиро­вать то изменение потока магнитной индукции, которое вызывает данный ток (правило Ленца).

Ток в контуре имеет отрицательное направление (),еслипротивоположно (т.е. ΔΦ>0). Ток в контуре имеет положительное направление (), если совпа­дает с , (т.е. ΔΦ ).

Поэтому с учетом правила Ленца (знака) выражение для закона электромагнитной индукции записывается: .

Данная формула справедлива для СИ (коэффициент пропорциональности равен 1). В других системах единиц коэффициент другой.

Если контур (например, катушка) состоит из нескольких витков, то Если контур (например, катушка) состоит из нескольких витков,,

где n – количество витков. Все предыдущие формулы справедливы в случае линейного (равномерного) изменения магнитного потока. В произвольном случае закон записывается через производную: , где e – мгновенное значение ЭДС индукции.

Источник



ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

  • Главная
  • Мир физики
    • Физика в формулах
    • Теоретические сведения
    • Физический юмор
    • Физика вокруг нас
    • Физика студентам
      • Для рефератов
      • Экзамены
      • Лекции по физике
      • Естествознание
  • Мир астрономии
    • Солнечная система
    • Космонавтика
    • Новости астрономии
    • Лекции по астрономии
    • Законы и формулы — кратко
  • Мир психологии
    • Физика и психология
    • Психологическая разгрузка
    • Воспитание и педагогика
    • Новости психологии и педагогики
    • Есть что почитать
  • Мир технологий
    • World Wide Web
    • Информатика для студентов
      • 1 курс
      • 2 курс
    • Программное обеспечение компьютерных сетей
      • Мои лекции
      • Для студентов ДО
      • Методические материалы
  • Физика школьникам
  • Физика студентам
  • Астрономия
  • Информатика
  • ПОКС
  • Арх ЭВМ и ВС
  • Методические материалы
  • Медиа-файлы
  • Тестирование

Как сказал.

Наблюдай внимательно за природой, и ты будешь всё понимать намного лучше.

Альберт Эйнштейн

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Урок 36. Лекция 36. Электромагнитная индукция. Правило Ленца.

Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Он открыл явление электромагнитной индукции. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину Ф = BScosα

где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором B и нормалью n к плоскости контура.

Явление электромагнитной индукции Фарадей исследовал с помощью двух изолированных друг от друга проволочных спиралей, намотанных на деревянную катушку. Одна спираль была присоединена к гальванической батарее, а другая — к гальванометру, регистрирующему слабые токи. В моменты замыкания и размыкания цепи первой спира­ли стрелка гальванометра в цепи второй спирали отклонялась.

Опыты Фарадея по исследованию ЭМИ можно разделить на две серии:

Объяснение опыта: При внесении магнита в катушку, соединенную с амперметром в цепи возникает индукционный ток. При удалении так же возникает индукционный ток, но другого направления. Видно, что индукционный ток зависит от направления движения магнита, и каким полюсом он вносится. Сила тока зависит от скорости движения магнита.

Объяснение опыта: электрический ток в катушке 2 возникает в моменты замыкания и размыкания ключа в цепи катушки 1. Видно, что направление тока зависит от того, замыкаюи или размыкают цепь катушки 1, т.е. от того, увеличивается (при замыкании цепи) или уменьшаетя (при размыкании цепи) магнитный поток. пронизывающий 1-ю катушку.

Проводя многочисленные опыты Фарадей установил, что в замкнутых проводящих контурах электрический ток возникает лишь в тех случаях, когда они находятся в переменном магнитном поле, независимо от того, каким способом достигается изменение потока индукции магнитного поля во времени.

Ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции, называют индукционным.

Строго говоря, при движении контура в магнитном поле генерируется не определенный ток (который зависит от сопротивления), а определенная э. д. с.

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

lr1016

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

Знак минус в формуле отражает правило Ленца.

В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца: 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.

При возрастании магнитного потока Ф>0, а ε инд При уменьшении магнитного потока Ф инд > 0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке.

На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.

По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.

Читайте также:  Таблица подбора кабеля по току пуэ

Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке красной стрелкой. В случае, когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.

Изменение магнитного потока , пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам.

1. Магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках.. Электродвижущая сила в цепи — это результат действия сторонних сил, т.е. сил неэлектрического происхождения. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы, под действием которой происходит разделение зарядов, в результате чего на концах проводника по­является разность потенциалов.

Рассмотрим в качестве примера возникновение ЭДС индукции в прямоугольном контуре, помещенном в однородное магнитное поле В, перпендикулярное плоскости контура. Пусть одна из сторон контура длиной l скользит со скоростью v по двум другим сторонам.

На свободные заряды на этом участке контура действует сила Лоренца. Составляющая силы Лоренца, действующая на свободный электрон, связанная с переносной скоростью v зарядов, направлена вдоль проводника. Эта составляющая указана на рис. 3. Это она играет роль сторонней силы. Ее модуль равен FЛ = eυB

Э. д. с. индукции в проводнике характеризует работу по перемещению единичного положительного заряда вдоль проводника.

Работа силы FЛ на пути l равна A = FЛ · l = eυBl

По определению ЭДС

В других неподвижных частях контура сторонняя сила равна нулю. Соотношению для инд можно придать привычный вид. За времы Δt площадь контура изменяется на ΔS = lυΔt. Изменение магнитного потока за это время равно ΔΦ = BlυΔt. Следовательно,

Если сопротивление всей цепи равно R, то по ней будет протекать индукционный ток, равный

Iинд = инд/R.

За время Δt 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 FA . Для случая, изображенного на рис. 3, модуль силы Ампера равен FA = IBl. Сила Ампера направлена навстречу движения проводника; поэтому она совершает отрицательную механическую работу. За время Δt эта работа Aмех 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.

При движении провод­ника вправо свободные электроны, содержащиеся в нем, будут двигаться также вправо, т. е. возникает конвекционный ток. Направление этого тока обратно направлению движения электронов.

На каждый движущийся электрон со стороны магнитного поля действует сила Лоренца Fл. Заряд электрона — отрицательный. Поэтому сила Лоренца направлена вниз.

Под действием этой силы электроны будут двигаться вниз, поэтому в нижней части проводника l накапли­ваются отрицательные заряды, а в верхней — положительные. Образуется разность потенциалов φ1 — φ2, в проводнике возникает электрическое поле напряженностью Е, которое препятствует дальнейшему перемещению электро­нов.

В момент, когда сила Fэл = еЕ, действующая на заряды со стороны этого электрического поля, станет равной по модулю силе Fл = evBsinα, действую­щей на заряды со стороны магнитного поля, т.е. при еЕ = evBsinα или Е = vBsinα , заряды перестанут перемещаться.

Напряженность электрического поля Е в движущемся проводнике длиной l и разность потенциалов φ1 — φ2 связаны между собой соотношением

Если такой проводник замкнуть, то по цепи пойдет ток. Таким образом, на концах проводника индуцируется э.д. с.

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 (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.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия электриче­ских генераторов. Если равномерно вращать проволочную рамку в однородном магнитном поле, то возникает индуцированный ток, периодически изменяющий свое направление. Даже одиночная рамка, вращающаяся в однородном маг­нитном поле, представляет собой генератор переменного тока. Более сложные генераторы обычно являются улучшенными вариантами такого устройства.

Источник

Электричество Магнит и его свойства

Электричество
Что собой представляет электричество, как оно выглядит, как заглянуть внутрь проводника, и как оно рождается в батарейках, каким образом электричество делает металл магнитом, а магнит вновь производит электричество, так же левитация магнита в сверх проводнике. На все эти вопросы, нет ответа, более ста лет, но давайте несколько по новому посмотрим на казалось бы, знакомые вещи.

Иногда что бы рассмотреть не видимые процессы, стоит иначе взглянуть на уже знакомые нам вещи. Предлагаю сделать контролируемое разрушение цинковой батарейки. Итак, если мы накоротко замыкаем, батарейка, начинает интенсивно разрушается, поставив реостат, мы сможем уменьшать или увеличивать разрушение.

Вот ту то, и можно увидеть какие процессы происходят в батарейке при её разрушении. Почему при разомкнутых контактах разрушение слабое, а при замыкании интенсивное. Батарейка с корпусом из цинка, заполнена агрессивным составом, и казалось бы, какая разница агрессивной среде, есть контакт или нет, и как может соединение проводов привести к резкому повышению реакции. На память приходит пример как раскачивая плоский забор с двух сторон можно его завалить, но сколько бы вы не толкали его от себя, у вас ни чего не получится. Вспомним электрическую волну, между проводниками, и приложим к нашему устройству, что мы увидим. Чтобы вырвать молекулу цинка из корпуса, требуется её расшатать.

Итак, если электричество волновой процесс, то на молекулу цинка при замыкании проводов будут действовать две силы, с внутренней стороны и снаружи, волновой процесс расшатает молекулы цинка, вырывая её из металла. При вырывании их, создаётся бегущая волна, по проводникам ударяя с обратной стороны, что делает структуру цинка нестабильной. Создаётся направленное движение волны, от внутренней стороны к внешней, так называемый постоянный ток. Становится понятным, почему батарейка всегда выдаёт полтора вольта, весь процесс распада происходит с одной стороны, в узком участке, поэтому разложение металла всегда будет давать полтора вольта, не зависимо от размеров батарейки. Перед нами контролируемый процесс разрушения, и человечество извлекает энергию разложения металлов. Но чтобы объяснить, как появляется ток от воздействия магнитов, требуется объяснить, как магнитные свойства возникают от электричества.

Читайте также:  Диоды с большим обратным током

Магнит и его свойства

О волне в магните меня навело наблюдение за падающей тарахтящей крышкой, скорость вращения вокруг своей оси, и падение, а точка падения всегда смещалась скоростью вращения. Волна подымала и опускала крышку всякий раз чуть меньше прежнего, верхняя точка поднятия крышки соответствовала точки падения, то есть падение происходило по спирали к земле. Если проследить путь, смещающийся точки, и выпрямить спираль падения, то высота падения крышки, будет равняться нескольким метрам. Чем выше скорость вращения, тем дольше падает крышка. Так я увидел многометровое падение, на ровном месте. Желая извлечь выгоду из столь долгого и сконцентрированного падения, я долго размышлял о волне, творящей чудеса. Изучая электричество, я понял, что оно состоит из волнового процесса, а волна в куске металла творит точно такую картину, как и с крышкой. Волна, имея скорость, и пронизывающую способность, должна добираться до середины, и обратно, будучи уловленной, навсегда.

Волновой процесс электричества объясняет работу магнитов. На металлический прут намотана катушка, и по ней пропускается электрический ток, изменяя полярность электричества, меняем полярность магнита. Прямая зависимость от электричества доказывает, магнитные свойства возникают от направленного воздействия, на кусок метала. В нашем случае с магнитом, электрическая волна перемещаясь по проводнику вокруг куска железа, возмущает тонкий верхний слой, как резец от токарного станка углубляется в тело железа виток за витком. Колебания волны направленные к центру и по касательной к железу, стремятся пройти через кусок металла, из за большой скорости успевает пройти по окружности тонкую полосу в теле металла, устремляясь к центру, а достигнув центра, волна вновь устремляется к поверхности, и оказывается запертой. Этим объясняется, почему магниты сохраняют свои свойства, волна как спутник вечно вращается в теле магнита.
В опытах металлические опилки, располагаются вдоль магнитно силовых линий, мы видим срез, на самом деле волна рисует спираль, идущую к центру, Волну проходящую воздушное пространство сносит, указывая на распространение магнитно силовых линий, в иной отличной от металла материи, это Эфир. Под действием магнитно силовых линий, Эфир, в местах прохождения волны становится плотным, для электромагнитного воздействия. Помните как волна собрала опилки, устроив из них себе дорогу. Так проходя Эфир, волна делает его плотным для электромагнитного воздействия, так же как опилки собираются в каркас, собран Эфир, с каждой стороны, со своим вращением.

Магнитно силовые линии одной полярности построят Эфир как расширяющийся гриб у каждого, с разным направлением вращения волны. Скорость электрической волны в магнитно силовых линиях делает Эфир плотным, связывая в каркас, как пластичный кусок материи, Если мы поднесём другой магнит, такой же полярности, с каждой стороны Эфир будет выглядеть как пружина. Когда направление вращения волны будет совпадать, расширяющиеся магнитно силовые линии станут друг для друга как резьба для гайки, стягивая в единый кусок. Притяжение и отталкивание происходит из за расширения магнитно силовых линий в Эфире, если бы не сносило волну в эфире, не было бы эффекта магнита.

Сверхпроводники охлаждённые в азоте, в отличии от Эфира, напротив сузят магнитно силовые линии как линза, и это вызовет уже другой эффект закрепление в теле сверхпроводника. От магнита, магнитно силовые линии проходя через Эфир, расширяются, за тем в сверх проводнике сужаются, и выходя из сверх проводника вновь расширяются. Этим уступом из магнитно силовых линий, в сверхпроводнике, магнит висит в воздухе, так называемая левитация с вращением. Всё это доказывает наличие Эфира, как материи, играющей огромную роль в мироздании.

— Ваш «доклад» требует детального расследования на предмет колебательных контуров, резонации и интерференции т.д.,т.п. — Скажу коротко и понятно каждый химический элемент состоит из атомов и субатомной материи, энергии (квантовая физика), которая находится в постоянной вибрации. Менделеев в своё время создавая периодическую таблицу поместил эфир на самое почётное место. Но после благодаря лжеучёным, которые хотели скрыть настоящее положение вещей в мироздании, чтоб опять знания не достались не посвящённым, упразднили этот элемент. Что касается химическореактивных процессов внутри и с наружи аккумуляторной батарейки, её процессе разрушения, объяснятся следующими факторами кислотощелочная реакция внутри и воздействие атмосферных факторов. При коротком замыкании химический обмен происходит быстрее с выделением тепла и свободных электронов и прочих частиц, элементов реакции на стенки корпуса батарейки. — О вибрации и волновых колебаний; — любой материал, предмет имеют свою «номинированную» частоту, амплитуду, фазу т.п., в данном случае взаимодействие резонансных частот между поверхности твердого пола и падающей мет.крышкой. Упала бы крышка на мягкую поверхность вибрация погасилась быстрее. — А так этот эффект называется интерференцией. — Советую использовать в процессах описания правильную атрибутику,терминологию и т.д.,т.п.

Олег я самоучка, и могу ошибаться в терминологии, потому прошу заранее прощения.
\\\— Трансформатор так и называется, потому что накапливает и выдаёт, так как имеет сердечник, ТПЮ принцип заложен в резонировании «межполюсных» зазоров в частотах, между макс. и минимум, то есть в пределе диапазонов стоячих волн на разных частотах. — В основном используются два модуля сверху и снизу, другой диапазонный модуль между. \\\

Олег левитация в сверх проводнике магнита доказывает, что в магните вращается электричество как спутник над землёй. Стоит поднести электрическую волну к сверх проводнику она начинает взаимодействовать. Мало того закрепляется в нём будто имеет плечи с двух сторон в сверх проводнике. Всё это доказывает что в магните электричество поймано в ловушку, а значит может и должно использоваться. Потому все возникающие эффекты дополнительной энергии всего лишь использование запасённой энергии магнита.

— Углубитись в состав магнитов, при их зарядке силовые поля формируются в одном направлении замкнутого контура, а не по спирали как электромагнитов, да своего рода генератор постоянных магнитных полей.

Олег я говорю о классическом магните, используемый вами даёт возможность вынимать из магнита запасённую энергию, и всего лишь. Вообще это перспективное направление создание аккумуляторов на основе магнитов, мгновенный заряд и вечное хранение энергии. Думаю наша страна могла бы стать лидером в производстве таких батарей.

— Безусловно и такие разработки уже в использовании по всему Миру. Возьмите к примеру заряжаемую пальчиковую батарейку и примагнитьте к неодимовому магниту, она будет сама заряжаться, правда мощность будет минимальной, Я делаю проще притянул к своиму пульту дистанционного управления и переодически пальчиками тереблю или прокручиваю уже более 6 лет не заряжал на устройстве.

Я имею в виду спиральный генератор http://www.youtube.com/watch?v=IB2t6Ujv3C4 Здесь получают энергию от разряжения магнитной индукции. Однажды я взял два кольцевых магнита и сложил их одинаковыми полюсами друг к другу, в начале они отталкиваются но при минимальном сближении всё таки слипаются. По прошествии нескольких дней я обнаружил их сильно разряженными потерявшими былую силу. Так я узнал что происходит взаимное гашение магнитной индукции, магнитная индукция ушла на сопротивление. Значит можно как в спиральном генераторе извлекать из магнита прежде запасённое электричество. Плюсы данного генератора, мгновенный заряд, и весьма долгое хранение запасённой энергии. В автомобилестроении на электрической тяге, это весьма привлекательная технология.

///Коль скорость электричества в магнитной катушке одинаковая, то как может быть волна в ней разная. К примеру, подаём постоянное напряжение на каркас катушки не имеющий сердечника, и получаем магнитную индукцию, из постоянного тока. Здесь не может образоваться волна в принципе, тем более разной амплитуды, так как нет никаких условий.///

Полая катушка имеет точно такое магнитное поле как и постоянный магнит. Значит состав магнита не трансформирует энергию, а накапливает её в том виде как она находится в катушке. Именно по этому мы имеем трансформаторы, где электричество через сердечник передаётся катушке.

Читайте также:  Схема зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов с регулятором тока

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

© Все права принадлежат авторам, 2000-2021. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+

Источник

Закон электромагнитной индукции

О чем эта статья:

Магнитный поток

Прежде, чем разобраться с тем, что такое электромагнитная индукция, нужно определить такую сущность, как магнитный поток.

Представьте, что вы взяли обруч в руки и вышли на улицу в ливень. Чем сильнее ливень, тем больше через этот обруч пройдет воды — поток воды больше.

магнитный поток

Если обруч расположен горизонтально, то через него пройдет много воды. А если начать его поворачивать — уже меньше, потому что он расположен не под прямым углом к вертикали.

пример потока

Теперь давайте поставим обруч вертикально — ни одной капли не пройдет сквозь него (если ветер не подует, конечно).

пример потока рис2

Магнитный поток по сути своей — это тот же самый поток воды через обруч, только считаем мы величину прошедшего через площадь магнитного поля, а не дождя.

Магнитным потоком через площадь ​S​ контура называют скалярную физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции ​B​, площади поверхности ​S​, пронизываемой данным потоком, и косинуса угла ​α​ между направлением вектора магнитной индукции и вектора нормали (перпендикуляра к плоскости данной поверхности):

Магнитный поток

формула

Ф — магнитный поток [Вб]

B — магнитная индукция [Тл]

S — площадь пронизываемой поверхности [м^2]

n — вектор нормали (перпендикуляр к поверхности) [-]

Магнитный поток можно наглядно представить как величину, пропорциональную числу магнитных линий, проходящих через данную площадь.

В зависимости от угла ​α магнитный поток может быть положительным (α 90°). Если α = 90°, то магнитный поток равен 0. Это зависит от величины косинуса угла.

Изменить магнитный поток можно меняя площадь контура, модуль индукции поля или расположение контура в магнитном поле (поворачивая его).

В случае неоднородного магнитного поля и неплоского контура, магнитный поток находят как сумму магнитных потоков, пронизывающих площадь каждого из участков, на которые можно разбить данную поверхность.

Ученики Skysmart не боятся сложных понятий по физике и чувствуют себя уверенее на контрольных в школе. А еще — не могут оторваться от домашки: захватывает не хуже, чем тик-ток.

Запишите ребенка на вводное занятие: покажем, как все проходит на интерактивной платформе и вдохновим на учебу!

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.

Майкл Фарадей провел ряд опытов, которые помогли открыть явление электромагнитной индукции.

Опыт раз. На одну непроводящую основу намотали две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй — подключены к источнику тока.

При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.

Опыт два. Первую катушку подключили к источнику тока, а вторую — к гальванометру. При этом вторая катушка перемещалась относительно первой. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.

Опыт три. Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется вдвигается (выдвигается) относительно катушки

опыт

Вот, что показали эти опыты:

Почему возникает индукционный ток?

Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС.

Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) звучит так:

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Математически его можно описать формулой:

Закон Фарадея

закон Фарадея

Ɛi — ЭДС индукции [В]

ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с]

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре всегда направлен так, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Если контур состоит из ​N витков (то есть он — катушка), то ЭДС индукции будет вычисляться следующим образом.

Закон Фарадея для контура из N витков

закон Фарадея для контура

Ɛi — ЭДС индукции [В]

ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с]

N — количество витков [-]

Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​R​:

Закон Ома для проводящего контура

Закон Ома

Ɛi — ЭДС индукции [В]

I — сила индукционного тока [А]

R — сопротивление контура [Ом]

Если проводник длиной l будет двигаться со скоростью ​v​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​B​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

ЭДС индукции для движущегося проводника

ЭДС индукции

Ɛi — ЭДС индукции [В]

B — магнитная индукция [Тл]

v — скорость проводника [м/с]

l — длина проводника [м]

Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

  • вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле
  • вследствие изменения во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. 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.

Правило Ленца

Чтобы определить направление индукционного тока, нужно воспользоваться правилом Ленца.

Академически это правило звучит следующим образом: 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.

Правило Ленца

Давайте попробуем чуть проще: катушка в данном случае — это недовольная бабуля. Забирают у нее магнитный поток — она недовольна и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток хочет обратно отобрать.

Дают ей магнитный поток, забирай, мол, пользуйся, а она такая — «Да зачем сдался мне ваш магнитный поток!» и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток выгоняет.

Источник