Правило Ленца. Явище електро-магнітної індукції

Запитання

Явище електро-магнітної індукції

Електромагні́тнаінду́кція — явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним потоком. Одним із наслідків електромагнітної індукції є зв'язок між змінними електричним та магнітними полями в електромагнітній хвилі, інший наслідок, практично важливий для генерації електричного струму, — виникнення електрорушійної сили в провідному контурі, магнітний потік через який змінюється.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Магнітний потік

Магнітний потік — потік вектора магнітної індукції.

Магнітний потік позначається зазвичай грецькою літерою Φ, вимірюється у системі СІ у веберах, у системі СГСМ одиницею вимірювання магнітного потоку є максвел: магнітний потік поля величиною 1 гаус через сантиметр квадратний площі.

Магнітний потік через нескінченно маленьку площадку dS визначається як

d\Phi = BdS \cos\theta,

де B — значення індукції магнітного поля, θ — кут між напрямком поля й нормаллю до поверхні. У векторній формі

d\Phi = \mathbf{B} \cdot \mathbf{dS}.

Магнітний потік псевдоскалярна величина.

Зазвичай магнітний потік обраховується через поверхню, обмежену певним контуром, наприклад, контуром, який утворюють провідники зі струмом. Оскільки в різних точках поверхні магнітна індукція різна, то проводиться інтегрування

Правило Ленца — закон, за яким можна визначити напрям індукційного струму.

Згідно з правилом Депутата у момент появи струму в електромагніті замкнуте електропровідне кільце, яке знаходиться біля полюса електромагніта, завжди відштовхується від нього. Формулювання: При розмиканні кола живлення електромагніта провідне кільце буде притягуватися до нього. Його встановив учень Д.В. Депутат 1998 року.

ЕРС індукції

Знаючи природу електричного струму в провіднику, який рухається в магнітному полі, розрахуємо електрорушійну силу (ЕРС), яка виникає внаслідок явища електромагнітної індукції.

ЕРС індукції визначимо для випадку, коли прямий провідник, що становить частину замкнутого електричного кола, рівномірно рухається в однорідному магнітному полі.

Оскільки електричне коло замкнуте, то в ньому існує електричний струм, а на провідник у магнітному полі діє сила Ампера (мал. 1.9):

За означенням ЕРС дорівнює відношенню роботи сторонніх сил щодо розділення заряджених частинок до заряду всіх цих частинок:

Отже, для випадку, коли провідник рівномірно рухається в однорідному магнітному полі, отримаємо значення ЕРС індукції:

Ця залежність така сама, як і в формулі для розрахунку різниці потенціалів (див. §2). Такий збіг не випадковий, адже в розімкнутому колі ЕРС джерела струму дорівнює різниці потенціалів на його полюсах

ї

Дата добавления: 2015-05-24