Лекции.Орг
 

Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника


Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции



Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. В 1831 году Фарадей сделал одно из самых великих открытий в физике: он обнаружил явление электромагнитной индукции: в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока (т.е. потока вектора ), охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, называемый индукционным.

Появление индукционного тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает эдс индукции Ɛi . Направление индукционного тока в контуре подчиняется следующему правилу Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать своим магнитным полем вызывающей его причине.

Математическая формулировка закона электромагнитной индукции Фарадея-Ленца:

Ɛi = . (97)

При изменении потока магнитной индукции через замкнутый контур в последнем возникает эдс индукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Знак минус в (97) связан с правилом Ленца: если поток растет, то магнитное поле индукционного тока направлено так, чтобы суммарный поток уменьшался, а если поток уменьшается, то - чтобы увеличивался.

Закон электромагнитной индукции является одним из постулатов электродинамики. Однако можно понять природу этого явления из следующего примера, который ни в коем случае нельзя рассматривать как вывод самого закона. Пусть тонкий проводящий контур с подвижной перемычкой ab длины l помещен в магнитное поле, направленное перпендикулярно рис. 34, от нас. Начнем двигать перемычку (вместе со всеми находящимися в ней свободными электронами) вправо со скоростью . В результате на каждый электрон начнет действовать магнитная сила Лоренца , направленная вниз вдоль перемычки – потечет ток формально направленный вверх (за направление плотности тока принимается скорость направленного движения положительных зарядов, что эквивалентно движению электронов в противоположном направлении). В данном случае сила Лоренца играет роль сторонней силы электрического поля с напряженностью . По определению (37) циркуляция поля дает величину эдс индукции Ɛi, в данном случае

Ɛi = . (98)

Минус – из-за того, что при данном направлении вектора положительное направление обхода контура по часовой стрелке. Произведение есть приращение площади контура в единицу времени ( ), поэтому , где > 0 – приращение магнитного потока сквозь площадь контура. Таким образом, Ɛi = .

Явление самоиндукции. Индуктивность. Явление электромагнитной индукции возникает в замкнутом проводящем контуре независимо от того, чем вызвано изменение магнитного потока. В частности, изменение магнитного потока может быть вызвано изменением тока в этом же контуре. В этом случае явление называют самоиндукцией, а соответствующую величину Ɛs – эдс самоиндукции. Если в пространстве, где находится контур с током , нет ферромагнетиков, то в соответствии с законом Био-Саварра поле вектора , а следовательно, и полный магнитный поток Ф будут пропорциональны силе тока

, (99)

где L – коэффициент, называемый индуктивностью контура. Индуктивность L зависит от формы и размеров контура, а также от магнитных свойств окружающей среды. Если контур жесткий и вблизи нет ферромагнетиков, индуктивность является величиной постоянной.

Если в проводящем контуре изменяется ток, то по закону электромагнитной индукции в нем возникает эдс самоиндукции Ɛs = . Если индуктивность L постоянна для данного контура, второе слагаемое в скобках равно нулю, и тогда

Ɛs = , (100)

где минус обусловлен правилом Ленца: если основной ток в контуре возрастает, то индукционный направлен в противоположную сторону (рис.35 a). Если основной ток в контуре убывает, то индукционный направлен в ту же сторону (рис.35 b).

 

 





Дата добавления: 2015-05-07; просмотров: 153 | Нарушение авторских прав


© 2015-2017 lektsii.org.

Ген: 0.005 с.