Явление электромагнитной индукции. (лекция 3б) презентация

Лекция 3б. Явление электромагнитной индукции Курс физики для студентов БГТУ Заочный факультет для специальностей ХТОМС, ХТНМС Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович

1. Внешний вид установки Фарадея Суть опыта 1: постоянный магнит вводился / выводился в/из соленоид(а), подключенный к амперметру (гальванометру). При этом наблюдался электрический ток в цепи, исчезавший при прекращении движения магнита. Суть опыта 2: соленоид, подключенный к амперметру (гальванометру) , приближался / удалялся к/от постоянному магниту вводился в. При этом наблюдался электрический ток в цепи, исчезавший при прекращении движения соленоида. Направление тока при сближении/ удалении пары «соленоид-магнит» было различным.

Закон электромагнитной индукции Фарадея (первичная формула) Способы получения индукционного тока: 1-й способ: перемещение соединенной с гальванометром катушки, в магнитном поле, создаваемом другой катушкой с током. 2-й способ: Ток также появляется при движении катушки с током относительно первой катушки, при внесении сердечника в катушку с током, или вследствие изменения силы тока в ней. В обоих этих случаях гальванометр будет показывать наличие индукционного тока за счет индуцируемой ЭДС. Закон Фарадея: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна быстроте изменения магнитного потока Фm в этом контуре: Вывод из закона Фарадея: изменяющееся магнитное поле порождает в замкнутом проводнике ЭДС, т. е. электрическое поле. Вывод: электрическое поле порождается не только зарядами, но и изменяющимся магнитным полем. В данной формулировке остается открытым вопрос о знаке производной dФ/dt .

Закон электромагнитной индукции Фарадея-Ленца Правило Ленца: направление индукционного тока и, соответственно, знак ЭДС индукции определяются правилом Ленца, которое получено экспериментально: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Другими словами, индукционный ток создает магнитный поток, препятствующий изменению магнитного потока, вызывающего ЭДС индукции.

Механизмы появления ЭДС индукции

Выводы: ЭДС индукции зависит прямо пропорционально от:

2. Формулировка явления самоиндукции Ток I, текущий в любом контуре, создает магнитный поток Ψ, пронизывающий этот же контур. При изменении I будет изменятся Ψ, следовательно в контуре будет наводится ЭДС индукции.

Потокосцепление и индуктивность Если в пространстве, где находится контур с током I, нет ферромагнетиков, то поле В, а значит, и полный магнитный поток Ψ через контур будут пропорциональны силе тока I, и можно написать: Ψ=NФ=LI где L − коэффициент, называемый индуктивностью контура. Индуктивность L − величина существенно положительная, так как Ψ и I всегда имеют одинаковые знаки. Вспомним, что полный магнитный поток Ψ называют потокосцеплением. Индуктивность L зависит от формы и размеров контура, а также от магнитных свойств окружающей среды. Если контур жесткий и поблизости от него нет ферромагнетиков, индуктивность является величиной постоянной, не зависящей от силы тока I. Единицей индуктивности является Генри (Гн). Индуктивностью 1 Гн обладает контур, магнитный поток через который при токе 1 А равен 1 Вб, значит 1 Гн =1 Вб/А.

Индуктивность соленоида Найдем индуктивность соленоида, пренебрегая краевыми эффектами. Пусть V − объем соленоида, n − число витков на единицу его длины,  − магнитная проницаемость вещества внутри соленоида.

ЭДС самоиндукции εiS При изменении тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции: Знак минус в этой формуле обусловлен правилом Ленца. Если: контур жесткий и нет ферромагнетика как сердечника Если наблюдается ферромагнетик:

3. Энергия магнитного поля Выразим энергию через параметры магнитного поля

Плотность энергии магнитного поля Обозначим w – плотность энергии, или энергия в объеме V.

Спасибо за внимание! Курс физики для студентов БГТУ Заочный факультет для специальностей ЛИД, ТДП, ТДПС, МОЛК, МОЛКС Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович