Меню

Явление возникновения эдс во втором контуре вследствие изменения тока в первом контуре называется

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея – Максвелла. Правило Ленца

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея (в СИ):

—электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

— магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени русского физика Э. Х. Ленца:

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Для катушки, находящейся в переменном магнитном поле, закон Фарадея можно записать следующим образом:

— электродвижущая сила,

— число витков,

— магнитный поток через один виток,

— потокосцепление катушки.

В дифференциальной форме закон Фарадея можно записать в следующем виде:

(в системе СИ)

В интегральной форме (эквивалентной):

(СИ)

Здесь — напряжённость электрического поля, — магнитная индукция, — произвольная поверхность, — её граница. Контур интегрирования подразумевается фиксированным (неподвижным).

Если же, скажем, магнитное поле постоянно, а магнитный поток изменяется вследствие движения границ контура (например, при увеличении его площади), то возникающая ЭДС порождается силами, удерживающими заряды на контуре (в проводнике) и силой Лоренца, порождаемой прямым действием магнитного поля на движущиеся (с контуром) заряды. При этом равенство продолжает соблюдаться, но ЭДС в левой части теперь не сводится к (которое в данном частном примере вообще равно нулю). В общем случае (когда и магнитное поле меняется со временем, и контур движется или меняет форму) последняя формула верна так же, но ЭДС в левой части в таком случае есть сумма обоих слагаемых, упомянутых выше (то есть порождается частично вихревым электрическим полем, а частично силой Лоренца и силой реакции движущегося проводника).

Уравнение Фарадея — Максвелла

Переменное магнитное поле создаёт электрическое поле, описываемое уравнением Фарадея — Максвелла:

обозначает ротор

E — электрическое поле

B — плотность магнитного потока.

Это уравнение присутствует в современной системе уравнений Максвелла, часто его называют законом Фарадея. Однако, поскольку оно содержит только частные производные по времени, его применение ограничено ситуациями, когда заряд покоится в переменном по времени магнитном поле. Оно не учитывает электромагнитную индукцию в случаях, когда заряженная частица движется в магнитном поле.

В другом виде закон Фарадея может быть записан через интегральную форму теоремы Кельвина-Стокса:

Для выполнения интегрирования требуется независимая от времени поверхность Σ (рассматриваемая в данном контексте как часть интерпретации частных производных). Как показано на рис. 6:

Σ — поверхность, ограниченная замкнутым контуром ∂Σ, причём, как Σ, так и ∂Σ являются фиксированными, не зависящими от времени,

E — электрическое поле,

dℓ — бесконечно малый элемент контура ∂Σ,

B — магнитное поле,

dA — бесконечно малый элемент вектора поверхности Σ.

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Физическая суть правила.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока , пронизывающего электрический контур, в нём возбуждается ток, называемый индукционным. Величина электродвижущей силы, ответственной за этот ток, определяется уравнением:

Читайте также:  Схема регулятора тока для зарядки акб

где знак «минус» означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт и отражён в правиле Ленца.

Правило Ленца носит обобщённый характер и справедливо в различных физических ситуациях, которые могут отличаться конкретным физическим механизмом возбуждения индукционного тока.

1.В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Закон сохранения импульса справед­лив не только в классической физике, хотя он и получен как следствие законов Ньютона. Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц. Этот закон носит универсальный характер.

2. Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС.

Индукти́вность(ед.измерения Генри) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

Взаимоиндукция — возникновение ЭДС в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки).Чем большая часть магнитного поля первой цепи пронизывает вторую цепь, тем сильнее взаимоиндукция между цепями. С количественной стороны явление взаимоиндукции характеризуется коэффициентом взаимоиндукции(L)

1. Закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы тел относительно любой неподвижной точки не изменяется с течением времени. Для замкнутой системы тел момент внешних сил всегда равен нулю, так как внешние силы вообще не действуют на замкнутую систему.

Поэтому , то есть

2. Энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля. Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. работа по созданию магнитного потока Ф будет равна

Энергия магнитного поля, связанного с контуром,

Однородное магнитное поле внутри длинного соленоида. Энергия Так как I = Bl/ и B= , то Sl = V-объем соленоида. Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и распределена в нем с постоянной объемной плотностью

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Явление возникновения в одном контуре ЭДС, при изменении тока в другом контуре, называется явлением взаимной индукции

date image2014-02-02
views image1105

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

В качестве примера рассмотрим, чему равен коэффициент взаимной индуктивности для практически важного случая двух контуров, намотанных на один тороидальный сердечник (тороидальный трансформатор, рис.3.17). Пусть в контуре 1 имеется N1 витков и через эту обмотку пропускается ток I1, а в контуре 2N2 витков. Потокосцепление со вторым контуром равно

Из сравнения выражений (3.68) и (3.72) и на основании выражения (3.71) находим, что

Если ток I1 изменяется во времени, то в контуре 1 возникает ЭДС самоиндукции, а в контуре 2 – ЭДС взаимной индукции. Обмотка 1 тогда называется первичной, а обмотка 2 – вторичной. Можно показать, что отношение ЭДС

Если N2>N1, то трансформатор называется повышающим, в противном случае трансформатор называется понижающим. Знак минус в выражении (3.74) указывает на то, что напряжения в обмотках находятся в противофазе.

Читайте также:  Как взять ленивца в тока бока

Пусть у нас имеется контур L, по которому течёт ток I. Магнитный поток самоиндукции равен Ф=LI. Для того чтобы увеличить поток на , надо увеличить ток на dI:

Для того чтобы увеличить поток, необходимо затратить работу IdФ. Полная работа на создание магнитного потока будет, очевидно, равна

dA = IdФ=LIdI . (3.76)

Для того чтобы получить полную работу источника ЭДС на создание магнитного потока величины Ф, необходимо проинтегрировать уравнение (3.76):

Работа (3.77) была затрачена на создание магнитного поля В, следовательно, магнитная энергия, запасённая в контуре,

Подставим в формулу (3.72) выражение (8.4) для L: . В результате получим

Заменим I в выражении (3.79), используя выражение (3.11):

В последнем выражении мы также учли, что Sl=V – объём соленоида и B=mmH. Мы знаем, что магнитное поле сосредоточено внутри соленоида и однородно.Это означает, что энергия магнитного поля распределена по соленоиду так же однородно с объёмной плотностью

Хотя формула (3.81) получена для однородного поля, она справедлива и для неоднородного.

Источник

Как называется явление возникновения ЭДС индукции в контуре при изменении тока в этом же контуре?

Явление возникновения ЭДС индукции в контуре при изменении тока в этом же контуре называется самоиндукцией. Явление электромагнитной индукции наблюдается всегда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. Этот поток может создаваться током, текущим в самом контуре. Поэтому при всяком изменении тока в контуре в нем будет возникать ЭДС индукции, которая вызовет дополнительный ток в контуре

Какой проводимостью обладает полупроводниковый диод?

47. Сколько p-nпереходов содержит полупроводниковый диод?

Полупроводниковый диодсостоит из одного p-nперехода. Основная его функция – это проводить электрический ток в одном направлении и не пропускать его в обратном. Диоды обладают односторонней проводимостью.

Какое напряжение называется прямым у полупроводниковых диодов?

Прямым называется напряжение, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока

К аноду подключен «+», а к катоду «─»

49. Как называются электронные устройства, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный?

Электронные устройства, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный, называются выпрямителями.

На базе каких полупроводниковых вентилей работают управляемые выпрямители?

Управляемые выпрямители выполняются на базе тиристоров. Тиристор – это управляемый вентиль, который имеет четырехслойную структуру типа p-n-p-nс тремя выводами: от двух крайних областей – анод и катод и от средней – управляющий электрод.

Из каких элементов можно составить сглаживающие фильтры?

Сглаживающий фильтр служит для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Фильтры выполняются из индуктивных элементов – дросселей и из емкостных элементов – конденсаторов. В схемах выпрямления малой мощности дроссель фильтра может быть заменен резистором

Как включаются в электрическую цепь амперметр и вольтметр?

Измерение тока, проходящего в каком-либо участке электрической цепи, производят амперметром, который включается в эту цепь последовательно.

При измерении напряжения в какой-либо электрической цепи вольтметр подключается параллельно этой цепи.

Каким образом можно расширить предел измерения вольтметра?

Для расширения предела измерения вольтметра последовательно с вольтметром включают добавочное сопротивление. При протекании тока измеряемой цепи большая часть напряжения падает на добавочное сопротивление, а меньшая на сопротивление прибора.

Каким образом можно расширить предел измерения амперметра?

Для расширения пределов измерений амперметра параллельно его клеммам подключают шунт. Шунт имеет очень малое по сравнению с прибором сопротивление, и через него будет проходить большая часть тока.

Читайте также:  Второе условие существования электрического тока в проводнике

55. Для определения чувствительности усилителя необходимо измерять.

Чувствительностью усилителя называется величина сигнала, который необходимо подать на вход усилителя для получения на выходе номинальной мощности. Поэтому для определения чувствительности необходимо измерять напряжение на входе усилителя при номинальной мощности на выходе.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Явление электромагнитной индукции

Дата публикации: 25 февраля 2015 .
Категория: Статьи.

Возьмем постоянный магнит 1 (рисунок 1, а) и будем опускать его в катушку 2 (соленоид). Мы увидим, что стрелка гальванометра 3, включенного в цепь, отклонится (например, вправо). Это указывает на появление электродвижущей силы (ЭДС) и тока в соленоиде.

Рисунок 1. Зависимость направления индуктированной ЭДС от направления магнитного поля и направления движения магнитного поля по отношению к проводнику

Если прекратить движение магнита, то стрелка гальванометра вернется в нулевое положение (рисунок 1, б). Это показывает, что для появления индуктированной ЭДС мало иметь магнитное поле и проводник, нужно чтобы они двигались одно относительно другого.

Вынимая магнит из катушки (рисунок 1, в), можно заметить, что стрелка гальванометра отклонится, но уже в другую сторону (влево). Это показывает, что направление индуктированной ЭДС зависит от направления движения магнитного поля, пересекающего неподвижный проводник, или от направления движения проводника, пересекающего магнитное поле.

В приведенном опыте мы видели, что при опускании постоянного магнита в катушку стрелка гальванометра отклонялась вправо в том случае, когда магнит был расположен северным полюсом вниз (рисунок 1, а). Если повернуть магнит северным полюсом вверх и снова опускать катушку, то стрелка гальванометра отклонится в другую сторону, то есть влево (рисунок 1, г). Это показывает, что направление индуктированной ЭДС зависит еще от направления магнитного поля.

Явление возникновения ЭДС в контуре при пересечении его магнитным полем называется электромагнитной индукцией и было это явление открыто английским физиком М. Фарадеем в 1831 году.

Если к замкнутому проводнику 1 (рисунок 2), не имеющему тока, приближать или удалять проводник 2, по которому проходит электрический ток, то в проводнике 1 будет индуктироваться ЭДС. Точно так же, если оба проводника 1 и 2 оставлять неподвижными, но менять ток либо разрывать или замыкать цепь, в которую входит проводник 2, то в проводнике 1 будет появляться индуктированная ЭДС. Возникновение ЭДС во втором контуре вследствие изменения тока в первом контуре называется взаимоиндукцией. ЭДС взаимоиндукции имеет место в трансформаторах, индуктивных катушках и так далее. Индуктированную ЭДС можно получить еще следующим образом.

Известно, что проводник, по которому течет электрический ток, окружен магнитным полем. Если изменять величину или направление тока в проводнике или размыкать и замыкать электрическую цепь, питающую проводник током, то магнитное поле, окружающее проводник, будет изменяться. Изменяясь, магнитное поле проводника пересекает этот же самый проводник и наводит в нем ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. Сама индуктированная ЭДС называется ЭДС самоиндукции.

Электромагнитная индукция, видео:

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Источник