|
Электромагинтная индукция – это явление возникновения
индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через
него.
Магнитный поток – это величина, численно равная
количеству линий магнитной индукции, пересекающих контур площадью S.
Магнитный поток вычисляется по
формуле: Ф = BS cos α, где α – угол между нормалью к контуру и вектором магнитной
индукции. Измеряется в веберах (Вб).
Таким образом, явление магнитной
индукции возникает при любом изменении магнитного потока через контур:
- при изменении магнитной индукции В:
ΔФ = ΔBS cos α (движение магнита, движение вторичной катушки
с током, изменение силы тока во вторичной катушке при перемещении ползунка
реостата или включении/выключении тока в обмотке)
- площади контура S : ΔФ = BΔS cos α
- угла между нормалью и вектором магнитной
индукции α: ΔФ = BS(cos α2 – cos α1).
Закон Фарадея: ЭДС индукции, возникающая в контуре при
изменении магнитного потока, пересекающего этот контур, равна по модулю
скорости изменения магнитного потока:
Формула применима, если за промежуток
времени Δt магнитный поток изменяется на одну и
ту же величину, т.е. когда скорость изменения магнитного потока ΔФ/Δt постоянна.
Причины возникновения ЭДС индукции:
-
в замкнутом контуре изменение магнитного потока через него создает
вихревое электрическое поле, которое в свою очередь совершает работу по
перемещению электрического заряда, которая характеризуется ЭДС индукции;
- в проводнике, движущемся в
магнитном поле с постоянной скоростью v, на заряд действует сила Лоренца,
которая создает направленное движение заряженных частиц по проводнику.
Поэтому ЭДС индукции в движущемся в
магнитном поле проводнике равно ℰi = BvL sin α, где α – угол между направлением вектора
магнитной индукции и направлением скорости при движении проводника.
Так как в проводнике возникает ЭДС
индукции и соответственно индукционный ток, то силу тока можно найти по закону
Ома:
Направление индукционного тока:
- в замкнутом
контуре определяется правилом Ленца: индукционный ток всегда направлен так,
что своим магнитным полем он препятствует изменению магнитного потока,
вызывающего этот ток.
- в проводнике, который движется в
магнитном поле, направление индукционного тока определяется правилом левой
руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре пальца показывали
направление движения проводника, магнитные линии входили в ладонь, то большой
палец покажет направление индукционного тока в проводнике.
Если ток в контуре по какой-то
причине будет изменяться, что созданное током магнитное поле создаст в той же
катушке индукционный ток, т.е. будет наблюдаться явление самоиндукции.
Магнитный поток в катушке пропорционален
силе тока в ней: Ф = LI, где L –
величина, называемая индуктивностью катушки L. Индуктивность
зависит от свойств катушки: ее длины, числа витков, наличия сердечника и
материала, из которого изготовлен сердечник (ферромагнетик, диамагнетик или
парамагнетик). Единица измерения индуктивности – генри (Гн).
При самоиндукции ЭДС, возникающая в
катушке при равномерном изменении силы тока в ней, равна:
Магнитное поле катушки обладает
энергией:
| 
