Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Движение проводника в магнитном поле.


Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Движение проводника в магнитном поле.


Магнитный поток. Электромагнитная индукция.

Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М.Фарадеем в 1831 году. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур. Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину:

Элеком37. Магнитный поток. Электромагнитная индукция.

где: B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором магнитной индукции B и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура, S – площадь контура, N – количество витком в контуре. Единица магнитного потока в системе СИ называется Вебером (Вб).

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

Элеком37. Магнитный поток. Электромагнитная индукция.

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум возможным 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. Сила Лоренца играет в этом случае          роль сторонней силы.

2.   Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени          магнитного поля при неподвижном контуре.

При решении задач важно сразу определить за счет чего меняется магнитный поток. Возможно три варианта:

1.   Меняется магнитное поле.

2.   Меняется площадь контура.

3.   Меняется ориентация рамки относительно поля.

При этом при решении задач обычно считают ЭДС по модулю. Обратим внимание также внимание на один частный случай, в котором происходит явление электромагнитной индукции. Итак, максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S, вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В:

Элеком37. Магнитный поток. Электромагнитная индукция.

Движение проводника в магнитном поле.

При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v на его концах возникает разность потенциалов, вызванная действием силы Лоренца на свободные электроны в проводнике. Эту разность потенциалов (строго говоря, ЭДС) находят по формуле:

Элеком37. Движение проводника в магнитном поле.

где: α - угол, который измеряется между направлением скорости и вектора магнитной индукции. В неподвижных частях контура ЭДС не возникает.

Если стержень длиной L вращается в магнитном поле В вокруг одного из своих концов с угловой скоростью ω, то на его концах возникнет разность потенциалов (ЭДС), которую можно рассчитать по формуле:

Элеком37. Движение проводника в магнитном поле.


Другие стаьи по теме "Электричество"

1.     Электрический ток в газах и в вакууме.
2.     Электрический ток. Сила тока. Сопротивление.
3.     Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников.
4.     ЭДС. Закон Ома для полной цепи.
5.     Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.
6.     Электролиз.
7.     Электрический заряд и его свойства.
8.     Закон Кулона.
9.     Электрическое поле и его напряженность.
10.   Принцип суперпозиции. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.
11.   Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.
12.   Электрическая емкость. Плоский конденсатор. Соединения конденсаторов.
13.   Проводящая сфера. Свойства проводника в электрическом поле.
14.   Сила Ампера. Сила Лоренца.
15.   Теория о магнитном поле.
16.   Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Движение проводника в магнитном поле.
17.   Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля. Правило Ленца.
18.   Гармонические колебания.
19.   Математический маятник. Пружинный маятник. Механические волны.