Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Закон электромагнитной индукции Фарадея
На основе проделанных опытов Фарадей сформулировал закон электромагнитной индукции: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в нем возникает ЭДС индукции e i, равная скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком. (1.1) где F – магнитный поток, пронизывающий любую поверхность S, опирающуюся на проводящий контур[1]. Индукционный ток, возникающий при этом, можно найти из закона Ома , (1.2) где R – сопротивление контура. Природа сторонних сил Появление ЭДС индукции e i свидетельствует о том, что в проводящем контуре возникают сторонние силы, совершающие работу по разделению разноименных электрических зарядов. Природа сторонних сил различна и зависит от того, в какой ситуации они появляются. Случай 1. В постоянном магнитном поле находится контур переменной площади или вращается контур постоянной площади, или двигается проводник. В этом случае, возникновение ЭДС индукции eiсвязано с действием на свободные заряды силы Лоренца. На рис. 1.2, а, показано, что при движении проводника со скоростью в магнитном поле, электроны под действием силы Лоренца перемещаются к одному концу проводника, вследствие чего, на нем возникает избыток электронов, а на другом конце – их недостаток. Таким образом, сторонней силой, разделяющей заряды, является сила Лоренца. Рис. 1.2 Случай 2. Неподвижный контур постоянной площади находится в переменном магнитном поле. В этом случае на свободные заряды в проводнике сила Лоренца не действует, и для объяснения возникновения ЭДС индукции e i Максвелл сформулировал следующий постулат: переменное во времени магнитное поле порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле. Этот постулат является первым положением теории электромагнитного поля Максвелла. Согласно Максвеллу, линии вихревого электрического поля являются замкнутыми, они связаны с направлением вектора правилом левого буравчика и лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору (рис. 1.2, б). Именно силы вихревого электрического поля совершают работу по разделению разноименных зарядов в проводнике, т. е. являются сторонними силами.
; (1.3) , (1.4) где – вектор напряженности электрического поля, а контур (Г) (воображаемая линия) располагается внутри проводника (проводящего контура) [1]. Правило Ленца Направление индукционного тока можно найти по правилу Ленца: индукционный ток в контуре возникает такого направления, чтобы создаваемое им магнитное поле препятствовало любым изменениям магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток [1]. С правилом Ленца связан знак минус в формуле (1.1). Действительно, если магнитный поток F через плоскость контура возрастает, то тогда и согласно (1.1) e i <0, т. е. магнитный поток F i, создаваемый индукционным током, будет противоположен по знаку магнитному потоку F. При убывании F , e i >0 и магнитные потоки F i,и F совпадают по знаку[1]. Алгоритм применения правила Ленца: 1. Определить в центре проводящего контура направление внешнего магнитного поля . 2. Определить увеличивается или уменьшается магнитный поток сквозь контур. 3. Если магнитный поток увеличивается, то направление магнитного поля , созданного индукционным током, должно быть противоположно направлению вектора внешнего магнитного поля (), если магнитный поток уменьшается, то – . 4. Зная направление вектора , по правилу Буравчика (правой руки) определить направление индукционного тока I i. На рис. 1.3 приведен пример определения направления индукционного тока I i с помощью правила Ленца. Пусть проводящий контур находится в возрастающем со временем внешнем магнитном поле. Тогда магнитный поток F, пронизывающий контур, тоже увеличивается. Следовательно, силовые линии магнитного поля , созданного появившемся индукционным током, направлены противоположно линиям индукции внешнего магнитного поля. Зная направление вектора , по правилу Буравчика (правой руки), определяем направление индукционного тока I i. Рис. 1.3 Токи Фуко Токи Фуко – это индукционные токи, возникающие в массивных проводниках. Для таких проводников сопротивление R будет мало и поэтому индукционные токи (Ii =e i / R) достигают большой величины.
Токи Фуко используются для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток) [1]. При этом внутри металла возникают индукционные токи, разогревающие металл (вплоть до его плавления). Если в печи создать вакуум и применить левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), то получаются особо чистые металлы и сплавы [1]. Кроме того, токи Фуко могут приводить и к негативным эффектам – нагреву сердечников трансформаторов, электродвигателей и т. д. Чтобы уменьшить нежелательное воздействие токов Фуко, массивный проводник набирают в виде отдельных пластин. Сила индукционных токов в отдельных пластинах существенно меньше силы тока, текущего по целому массивному проводнику, поэтому в соответствии с законом Джоуля – Ленца (), уменьшается выделяемое в проводнике количество теплоты. Вопросы и задания для самоконтроля к лекции 1 1. Что называют явлением электромагнитной индукции? 2. Плоская проводящая рамка находится в магнитном поле (см. рис.). В каких случаях в рамке возникает ЭДС индукции? 3. Прямоугольная проводящая рамка удаляется от прямолинейного проводника с током в перпендикулярном к нему направлении, как показано на рисунке. С помощью правила Ленца, определите направление возникающего в рамке индукционного тока. 4. Используя закон Фарадея и определение силы тока, выведите формулу – для заряда, протекшего по замкнутому проводящему контуру за время изменения магнитного потока 5. Неподвижный проводящий контур находится в изменяющемся со временем магнитном поле. Что является причиной возникновения ЭДС индукции в контуре в этом случае? Лекция 2 Основные понятия и законы, которые должны быть освоены в ходе лекции: магнитный поток самоиндукции, индуктивность контура, ЭДС самоиндукции, ток самоиндукции, правило Ленца, силы тока при размыкании и замыкании цепи, энергия магнитного поля контура с током, объемная плотность энергии магнитного поля. Явление самоиндукции
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 262; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.123.190 (0.007 с.) |