Електромагнітна індукція — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Електромагні́тна інду́кція — 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.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

E=−NdΦdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-N{{d\Phi } \over dt}},

де

E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах.

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

I=ER{\displaystyle I={\frac {\mathcal {E}}{R}}},

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Закон електромагнітної індукції в інтегральній формі[ред. | ред. код]

Джеймс Клерк Максвелл узагальнив закон електромагнітної індукції, записавши його через напруженість електричного поля і магнітну індукцію.

 ∮⁡Edl=−1c∂Φ∂t=−1c∂∂t∫BdS{\displaystyle \ \oint \mathbf {E} d\mathbf {l} =-{\frac {1}{c}}{\frac {\partial \Phi }{\partial t}}=-{\frac {1}{c}}{\frac {\partial }{\partial t}}\int \mathbf {B} d\mathbf {S} },

де E{\displaystyle \mathbf {E} } — напруженість електричного поля, B{\displaystyle \mathbf {B} } — магнітна індукція, c — швидкість світла у вакуумі.

Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі[ред. | ред. код]

Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі задається другим рівнянням Максвела^[1]

rotE=−1c∂B∂t{\displaystyle {\text{rot}}\;\mathbf {E} =-{\frac {1}{c}}{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}},

Електричне поле, яке виникає при зміні магнітного поля призводить до появи електрорушійної сили.

Закон електромагнітної індукції для випадку змінного у часі контура[ред. | ред. код]

Можна помітити, що інтегральне рівняння Максвелла для ротора напруженості електричного поля, не враховує залежності поверхні від часу, а отже, оператор похідної по часу не можна виносити за інтеграл, не зафіксувавши при цьому елемент вектора площі  dS{\displaystyle \ d\mathbf {S} }. Проте результат, що отриманий при виведенні цього рівняння, можна узагальнити. Для цього треба взяти повну похідну від виразу  1c∫BdS{\displaystyle \ {\frac {1}{c}}\int \mathbf {B} d\mathbf {S} }:

 1cddtt=t0∫BdS=1c∫∂B∂tdS0+1c∫B0dS(t)dt{\displaystyle \ {\frac {1}{c}}{\frac {d}{dt}}_{t=t_{0}}\int \mathbf {B} d\mathbf {S} ={\frac {1}{c}}\int {\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}d\mathbf {S} _{0}+{\frac {1}{c}}\int \mathbf {B} _{0}{\frac {d\mathbf {S} (t)}{dt}}}.

Оскільки елемент вектора площі дорівнює

 dS=−[dl×v0dt]{\displaystyle \ d\mathbf {S} =-[d\mathbf {l} \times \mathbf {v} _{0}dt]},

що описується як сегмент кривої  dl{\displaystyle \ d\mathbf {l} }, що був пройдений за час  dt{\displaystyle \ dt} із швидкістю  v0{\displaystyle \ \mathbf {v} _{0}}, то, використовуючи роторне рівняння Максвелла для напруженості електричного поля і щойно написане, можна отримати, що

 1cddtt=t0∫BdS=−∫[∇×E]dS0−1c∫(B0⋅[dl×v0])=−∫E0dl−1c∫[v0×B0]dl=−∫(E0+1c[v0×B0])dl={\displaystyle \ {\frac {1}{c}}{\frac {d}{dt}}_{t=t_{0}}\int \mathbf {B} d\mathbf {S} =-\int [\nabla \times \mathbf {E} ]d\mathbf {S} _{0}-{\frac {1}{c}}\int (\mathbf {B} _{0}\cdot [d\mathbf {l} \times \mathbf {v} _{0}])=-\int \mathbf {E} _{0}d\mathbf {l} -{\frac {1}{c}}\int [\mathbf {v} _{0}\times \mathbf {B} _{0}]d\mathbf {l} =-\int \left(\mathbf {E} _{0}+{\frac {1}{c}}[\mathbf {v} _{0}\times \mathbf {B} _{0}]\right)d\mathbf {l} =}

 =−1q∫FLdl=−|Find.|⇒|Find|=−1cdΦdt{\displaystyle \ =-{\frac {1}{q}}\int \mathbf {F} _{L}d\mathbf {l} =-|\mathbf {F} _{ind.}|\Rightarrow |\mathbf {F} _{ind}|=-{\frac {1}{c}}{\frac {d\Phi }{dt}}}.

Цей вираз називається законом Фарадея для випадку змінного у часі контуру.

Явище електромагнітної індукції використовується у генераторах електричного струму, трансформаторах, динамо-машинах, лічильниках електроенергії тощо, тобто є основою виробництва й споживання електричної енергії.

Електромагнетизм — Вікіпедія

Ферорідина, що зосереджена біля полюсів потужного магніту

Електромагнетизм — фізична теорія взаємозв’язку між електричними та магнітними явищами, що склалася в

першій половині XIX століття завдяки проведенню низки фізичних експериментів і знайшла своє завершення в розвитку класичної електродинаміки.

Електромагнетизм є галуззю фізики, яка передбачає вивчення електромагнітної сили, тип фізичної взаємодії, що відбувається між електрично зарядженими частинками. Електромагнітна сила, переноситься електромагнітними полями які складаються з електричних і магнітних полів, відповідає за електромагнітне випромінювання, таке як світло, і є одною з чотирьох основоположних взаємодій (зазвичай званих силами) в природі. Інші три фундаментальні взаємодії — це сильна взаємодія, слабка взаємодія і тяжіння. За високої енергії, слабка сила і електромагнітна сила, об’єднуються в одну електрослабку силу.

Електромагнітні явища визначаються в вираженнях електромагнітної сили, яку іноді називають силою Лоренца, котра охоплює як електрику, так і магнетизм як різні прояви одного і того ж явища. Електромагнітна сила відіграє важливу роль у визначенні внутрішніх властивостей більшості об’єктів, що зустрічаються в повсякденному житті. Електромагнітне тяжіння між атомними ядрами та їх орбітальними електронами, утримує атоми разом. Електромагнітні сили відповідають за хімічні зв’язки між атомами, які створюють молекули, і міжмолекулярні сили. Електромагнітна сила регулює всі хімічні процеси, які виникають внаслідок взаємодій між електронами сусідніх атомів.

I — напрям струму крізь провідник, В — напрям магнітного поля, що виробляється цим струмом.

Існує безліч математичних виражень електромагнітного поля. У класичній електродинаміці, електричні поля виражаються як електричний потенціал і електричний струм.  За законом Фарадея, магнітні поля пов’язано з електромагнітною індукцією і магнетизмом, а рівняння Максвелла показують, як електричні і магнітні поля виробляються і змінюються одне з одним, а також зарядами і струмами.

Теоретичні наслідки електромагнетизму, зокрема встановлення швидкості світла на основі властивостей «середовища» поширення (проникності і діелектричної проникності), привели до створення спеціальної теорії відносності Альбертом Ейнштейном 1905 року.

Виділення електричних і магнітних явищ[ред. | ред. код]

Хоча електричні та магнітні явища були відомі людству давно, довгий час їх не розрізняли, називаючи таємничу здатність тіл взаємодіяти між собою загальним терміном

«магнетизм». Але 1600 року англійський лікар Вільям Гілберт оприлюднив книгу, в якій зробив висновок, що властивості постійного магніту і здатність натертого бурштину притягати предмети — безумовно різні явища. Гілберт почав застосовувати латинське слово electricus — бурштиноподібний, для опису властивості бурштину. Відтоді, електрика і магнетизм вважалися двома окремими силами, не пов’язаними між собою.

Електромагнітна сила є однією з чотирьох відомих фундаментальних сил. Іншими основоположними силами є:

• сильна ядерна сила, яка пов’язує кварки задля утворення нуклонів, і пов’язує нуклони задля утворення ядер;

Представлення вектора електричного поля хвилі циркулярно поляризованого електромагнітного випромінення.

Всі інші сили (наприклад, тертя, контактні сили) є похідними від чотирьох основоположних сил (разом з імпульсом, що здійснюється рухом частинок).

Електромагнітна сила відповідає практично за всі явища повсякденного життя вище ядерних масштабів, за винятком тяжіння. Грубо кажучи, дві сили, беруть участь в електромагнітній силі, котра діє між ядрами атомів і електронами атома. Таким чином, електромагнітні сили пояснюють, як ці частинки несуть імпульс  за рахунок свого руху. Це враховує і сили, які ми відчуваємо в «штовханні» або «витягуванні» звичайних матеріальних об’єктів, й котрі є підсумком міжмолекулярних сил, які діють між окремими молекулами в наших тілах і молекулами предметів. Отже, електромагнітна сила бере участь у всіх формах хімічних явищ.

Потрібна частина розуміння внутрішньоатомних і міжмолекулярних сил, породжується імпульсом руху електронів. У міру того, як кількість електронів стає меншою, їх мінімальний імпульс збільшується завдяки принципу невизначеності. Поведінка речовини на молекулярному рівні, в тому числі її щільність, визначається рівновагою між електромагнітною силою і силою, яка виробляється обміном імпульсів, самих електронів.

Поширення на нелінійні явища[ред. | ред. код]

Магнітне перез’єднання в сонячній плазмі викликає сонячні спалахи, складне магнітогідродинамічне явище.

Рівняння Максвелла є лінійними в тому сенсі, що зміна джерел (зарядів і струмів) призводить до пропорційної зміни полів. Нелінійна динаміка може виникати, коли електромагнітні поля з’єднуються з речовиною, що слідує нелінійним динамічним законам. Це вивчається, наприклад, в галузі магнітної гідродинаміки, яка поєднує теорію Максвелла з рівняннями Нав’є — Стокса.

Електромагнітні одиниці, є частиною системи електричних одиниць, заснованої головним чином на магнітних властивостях електричних струмів, причому основною одиницею SI, є ампер. Одиницями є:

• тесла (густина магнітного потоку)

• вольт (електричний потенціал)

В електромагнітній системі CGS, електричний струм є основоположною величиною, яка визначається за законом Ампера, і приймає проникність як безрозмірну величину (відносну проникність), значення якої в вакуумі дорівнює одиниці. Як наслідок, квадрат швидкості світла з’являється явно, в деяких рівняннях, в котрих співвідносяться величини цієї системи.

Досліди Ерстеда. Магнітна дія струму[ред. | ред. код]

Зв’язок між електрикою та магнетизмом вперше виявив Ганс Крістіан Ерстед, досліджуючи властивості електричного струму. Готуючись до лекції, увечері 21 квітня 1820 року, він зробив дивне спостереження — помітив, що стрілка компаса відхиляється від північного магнітного полюса, коли електричний струм від батареї, яку він використовував, вмикається і вимикається. Це відхилення навело його на думку, що магнітні поля виходять з усіх боків дроту, по якому проходить електричний струм, подібно до того як поширюється в просторі світло і тепло, і що спостереження вказує на прямий зв’язок між електрикою і магнетизмом.

На мить відкриття, Ерстед не запропонував задовільного пояснення цього явища, і не намагався описати його в математичних викладках. Однак, через три місяці, він став проводити інтенсивніші дослідження. Незабаром після цього, він опублікував їхні підсумки, довівши, що електричний струм при протіканні крізь провідник створює магнітне поле. В системі СГС одиницю напруженості магнітного поля (Е) назвали на честь внеску Ерстеда в дослідження електромагнетизму.

Висновки, зроблені Ерстедом, призвели до пожвавлення досліджень електродинаміки світовим науковим співтовариством. 1820 роком також позначаються роботи Франсуа Араго, який помітив, що провідник, по якому тече електричний струм, притягує до себе залізні ошурки. Він же вперше намагнітив залізні і сталеві дроти, поміщаючи їх усередину котушки мідного дроту, по якому проходив струм. Йому ж вдалося намагнітити голку, помістивши її в котушку і розрядивши через котушку лейденську банку. Незалежно від Араго намагнічування сталі і заліза струмом відкрив Гемфрі Деві.

Перші кількісні визначення дії струму на магніт, так само відносяться до 1820 року і належать французьким вченим Жану-Батісту Біо і Феліксу Савару^[1], які сформулювали закон Біо-Савара. Досліди Ерстеда вплинули також на французького фізика Андре-Марі Ампера, який представив закономірність взаємодії електромагніта та провідника зі струмом в математичній формі, сформулювавши закон Ампера та закон Ампера для циркуляції магнітного поля.

Ерстед не був єдиним, хто помітив зв’язок між електрикою і магнетизмом. 1802 року, Джованні Доменіко Романьозі, італійський вчений-правознавець, відхиляв магнітну стрілку електростатичними розрядами. Але, фактично, в дослідженнях Романьозі не застосовувався гальванічний елемент і постійний струм як такий був відсутній. Звіт про відкриття був опублікований в 1802 році в італійській газеті, але він був в основному не помічений науковим співтовариством того часу.

Електромагнітна індукція[ред. | ред. код]

Ерстед відкрив явище виникнення магнітного поля навколо провідника зі струмом. Зворотне явище створення електричного струму за допомогою магнітного поля отримало назву електромагнітної індукції, відкриття якої 1831 року належить Майклу Фарадею. Стале магнітне поле не створює електричний струм. Він виникає тільки тоді, коли магнітне поле змінюється, або тоді, коли змінюється площа контуру, утвореного провідником. Узагальнюючи обидва механізми, Фарадей зробив висновок, що до виникнення електричного струму веде зміна магнітного потоку через контур.

Дещо раніше, 1821 року, Фарадей відкрив явище обертання рамки зі струмом у магнітному полі й обертання магнітів у полі провідника зі струмом. Разом із електромагнітною індукцією ці відкриття лягли в основу електротехніки, встановивши можливість побудови електродвигуна й генератора електричного струму.

Основи електродинаміки[ред. | ред. код]

Публікація 1873 року роботи Джеймса Максвелла «Трактат з електрики і магнетизму» показала, що взаємодія позитивних і негативних зарядів регулюється однією силою. Існують чотири основних ефекти, що витікають з цих взаємодій, які були ясно продемонстровані експериментами:

1. Електричні заряди притягуються або відштовхуються один від одного із силою, зворотно пропорційної квадрату відстані між ними: різнойменні заряди притягуються, однойменні — відштовхуються. Кількісні характеристики сил взаємодії зарядів встановлює закон Кулона.
2. Магнітні полюси (або стани поляризації в окремих точках) притягують або відштовхують один одного схожим способом і завжди існують парами: кожен північний полюс не існує окремо від південного і навпаки.
3. Електричний струм у проводі створює кругове магнітне поле навколо провідника, спрямоване (за або проти годинникової стрілки) залежно від напряму струму.
4. Струм індукується в петлі провідника під час її руху в магнітному полі, наближенні до магніту або віддалені від нього; напрямок струму залежить від напрямку цих переміщень.

Встановлення єдності електричних та магнітних явищ, яка була виявлена Ерстедом, Фарадеєм та іншими дослідниками, доповнена Джеймсом Максвеллом, а також уточнена Олівер Хевісайд і Генріхом Герцом, є одним з ключових досягнень XIX сторіччя в математичній фізиці. Далекосяжним наслідком цього відкриття, стало розуміння природи світла як електромагнітної хвилі. Частоти цих хвиль визначають діапазон форм електромагнітного випромінювання: від радіохвиль на низьких частотах, до видимого світла на середніх та гамма-променів на високих частотах.

1. ↑ Электромагнетизм // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907 (рос. )

• Електромагнетні кола : навч. посіб. для електротехн. фахів / В. Чабан. – 7-е вид., доповн. – Львів : [б. в.], 2013. – 234 с. : іл. – Бібліогр.: с. 229 (6 назв).
• Browne, «Physics for Engineering and Science,» p. 160: «Gravity is one of the fundamental forces of nature. The other forces such as friction, tension, and the normal force are derived from the electric force, another of the fundamental forces. Gravity is a rather weak force… The electric force between two protons is much stronger than the gravitational force between them.»
• III. An account of an extraordinary effect of lightning in communicating magnetism. Communicated by Pierce Dod, M.D. F.R.S. from Dr. Cookson of Wakefield in Yorkshire. Phil. Trans. 1735 39, 74-75, published 1 January 1735

Електромагнітні явища

Ще з часів Фарадея вивчаються електромагнітні явища. Однак взаємодія електропровідних рідин і електромагнітного поля увагу до себе привернула лише в останні роки. Основним поштовхом до вивчення цих явищ стала астрофізика. Вже довгі роки передбачається, що основна частина матерії у Всесвіті знаходиться в стані Високоіонізоване газу або плазми. Головні відомості в області електромагнітної динаміки були отримані в результаті астрофізичних досліджень.

Роль електромагнітних явищ у фізиці

В космічній фізиці головна роль належить електромагнітних явищ, оскільки в космосі існують магнітні поля, які прямим чином впливають на рух заряджених частинок. Електромагнітні сили при певних умовах в рази перевершують гравітаційні.

Вперше електромагнітні явища були застосовані для передачі інформації. У XIX столітті створюється телеграфія. Її суть була дуже проста: будь-яке повідомлення, що складалося з цифр і букв, може передаватися за допомогою набору знаків, тобто повідомлення кодується.

Всі електромагнітні явища підпорядковані певним закономірностям, які характеризують електромагнітну форму руху матерії, що кардинально відрізняється від механічної. В електронних пристроях електромагнітні явища описані складними взаєминами і характеризуються величинами, що залежать від просторових координат і часу. Але такий опис є занадто великим при дослідженні складних електронних пристроїв.

Електромагнітні явища не вважалися автономними. Завдяки зусиллю багатьох вчених дані явища були зведені до механічних. Вивчення механіки і електромагнітних явищ привело до формування теорії відносності: тут чотиривимірний простір і час були представлені єдиним різноманіттям, а його поділ на простір і час – умовним.

Головна особливість електромагнітних явищ в системі визначена зміною властивостей заготовок, при переході від однієї заготовки до іншої. Первинні заготовки були повністю феррімагнітном, а інші або частково феррімагнітном, або зовсім немагнітними.

Вивчення електромагнітних явищ вимагало тривалого безперервного праці та напруги уяви. Для того щоб виробити правильне матеріалістичне розуміння процесів, необхідно постійно керуватися радянською літературою з фізики. У процесі вивчення електромагнітних явищ було визначено, що навколо електричного струму завжди існувало магнітне поле. Поле і електричний струм невіддільні одна від одної.

У розвиток теорії електромагнітних явищ найбільший внесок внесли Максвелл і Фарадей. Тільки після того як Максвелл створив теорію електромагнітного поля говорилося про створення електромагнітної світової картини. Вчений розробив теорію електромагнітного поля на основі електромагнітної індукції, що була відкрита Фарадеєм. Він, в свою чергу, проводив експерименти з магнітною стрілкою і прийшов до висновку, що обертання стрілки обумовлено особливим станом навколишнього середовища, а не електричними зарядами в провіднику. Після цього вчений вводить поняття поля, як безлічі магнітних ліній, що пронизують простір і здатні виявляти і направляти електричний струм.

Теорія електромагнітного поля, що була створена Максвеллом, зводилася до того, що трансформується магнітне поле викликає появу вихрового електричного поля не тільки в навколишніх тілах, але і вакуумі. Ця теорія стала новим етапом у розвитку фізичної науки. Відповідно до неї, весь світ – це електродинамічна система, яка складається з заряджених частинок, що взаємодіють один з одним за допомогою електромагнітного поля.

Електричні заряди рухаються відносно один одного, внаслідок чого виникає додаткова магнітна сила. Електромагнітна сила – це об’єднання магнітної і електричної сили. Електричні сили співвідносяться з рухомими і спочивають зарядами, а магнітні – тільки з рушійними. Різноманіття зарядів і сил описані в рівняннях Максвелла, що стали в майбутньому рівняннями класичної електродинаміки.

Ці рівняння поклали початок закону Кулона, який ідентичний закону всесвітнього тяжіння Ньютона.

Також закон Ньютона має наступні твердження:

• магнітні силові лінії не мають початку і кінця, а також вони абсолютно неперервні;
• магнітних зарядів в природі не існує;
• електричне поле формується за допомогою електричних зарядів і змінного магнітного поля;
• магнітне поле може формуватися як за допомогою змінного електричного поля, так і за допомогою електричного струму.

Електромагнітні явища кардинальним чином змінили уявлення про матерію.

Електричний заряд – це величина, яка характеризує властивість тіл і частинок вступати в електромагнітну взаємодію.

Існує два види електричних зарядів:

• позитивні заряди, носіями яких є протони;
• негативні заряди, носіями яких є електрони.

Атом складається з ядра, який, в свою чергу, складається з нейтронів, електронів і протонів. Атом перетворюється в іон, якщо він отримує або віддає кілька електронів.

Електризація – це процес придбання заряду за допомогою макроскопічного тіла.

На даний момент існує кілька способів електризації:

• за допомогою тертя;
• за допомогою впливу.

Електричне поле – це форма матерії, що існує навколо заряджених частинок і тіл, і діє на інші частинки, що мають заряд.

Електричний струм – це спрямований рух частинок, які мають електричний заряд.

Є кілька умов, які забезпечують існування електричного струму:

наявність вільних частинок, які мають заряд;
наявність електричного поля.
Дія електричного поля може бути:

• тепловим;
• магнітним;
• хімічним;
• світловим.

Електричне поле формується за допомогою джерел струму, в яких здійснюється робота з розділення зарядів. Це відбувається за рахунок перетворення декількох видів енергії в енергію електричного поля.

Електричний струм може існувати в різних середовищах:

В металах здійснюється спрямований рух вільних електронів.

У рідинах відбувається спрямований рух вільних іонів, які утворюються в результаті електролітичноїдисоціації. Закон електролізу виглядає наступним чином: m = qk = klt
У газах відбувається спрямований рух електронів та іонів, що утворюється в результаті іонізації.

У напівпровідниках – спрямований рух вільних дірок і електронів.

Магнітне поле – це особлива форма матерії, яка існує навколо заряджених часток, що рухаються і тіл, і діє на інші заряджені частинки і тіла, що рухаються в цьому ж полі.

Лінії магнітного поля – це умовні лінії, уздовж яких встановлюються осі магнітних стрілок в магнітному полі.

Цікаві факти застосування електромагнітних явищ

Збереглися записи, які підтверджують, що в стародавні часи імператора Нерона, що страждав на ревматизм, лікували електрованнами. Суть такого лікування полягала в наступному: в дерев’яну діжку з водою були поміщені електрично скати. Перебуваючи в такій ванні, людина піддавався дії електричних полів і зарядів.

У Швейцарії в минулому столітті була винайдена електрична няня. Під дитячі пелюшки підкладали ізольовані металеві мережі, що поділялися сухий підкладкою. Ці мережі з’єднувалися з низьковольтних джерелом струму і з електричним дзвінком. Коли підкладка ставала мокрою, ланцюг замикалася, і спрацьовував дзвінок. Це дозволяло матерям відразу знати, коли потрібно замінити пелюшку.

У тих регіонах, де зустрічаються сильні морози, існувала проблема зливу нафтопродуктів, оскільки їх в’язкість при низьких температурах була занадто висока. Тоді вчені розробили технологію електроіндукціонного нагріву цистерн, яка дозволяла скоротити енерговитрати.

За допомогою електромагнітних явищ можна було визначити відбитки пальців людини, що тримав в руках гільзи і патрони. Помістивши гільзу в електричне поле у ​​вигляді електрода, на нього в вакуумі напилюється металева плівка, на якій виявлялися відбитки пальців, що легко піддавалися ідентифікації.

« Функції стандартизації Рудні корисні копалини світу »

Електромагнітні явища

Між рухомими електричними зарядами є особливий вид взаємодії: наприклад, два паралельних однаково спрямованих струму притягуються, а два протилежно направлених — відштовхуються. Форма матерії, за допомогою якої взаємодіють рухомі заряди, називається магнітним полем. Магнітне поле утворюється навколо будь-якого рухомого заряду або провідника з струмом і кількісно характеризується напруженістю поля — векторною величиною, чисельне значення якої зв’язується з формою провідника і силою струму. Напрям вектора напруженості поля відповідає напрямку північного полюса магнітної стрілки, розташованої в дану точку поля. Магнітне поле умовно зображують силовими лініями — уявними кривими, побудованими так, що дотичні до них у будь-якій точці вказують напрям вектора напруженості поля у відповідній точці.
Для практичного використання магнітне поле утворюють за допомогою котушки, обтічні струмом і має залізний сердечник, який значно посилює полі. У відповідності з характером струму магнітне поле може бути постійним або змінним. Постійний електромагніт застосовують, наприклад, для видалення з ока залізних уламків (див. Магніти очні).
В експериментах встановлено, що магнітне поле, як постійну, так і змінну, діє на біохімічні процеси, а також надає певний вплив і на весь організм. З лікувальною метою магнітне нулі поки широко не застосовується.
Якщо провідник або контур знаходяться під дією магнітного поля, що змінюється по напруженості або напрямку, то у них виникає електрорушійна сила, а в замкнутому контурі утворюється струм. Це явище називають електромагнітною індукцією, а утворений при цьому струм — індукційним.
Електрорушійна сила (ЕРС) індукції виникає також у провідниках з струмом при зміні величини або напряму струму, так як утворене цим струмом магнітне поле змінюється відповідно по напруженості або напрямку. Це явище називається самоиндукцией. Електрорушійна сила самоіндукції в свою чергу впливає на струм, що протікає в провіднику, що має відповідним чином враховуватися. Самоіндукція має велике значення в ланцюгах змінного струму.
Електромагнітна індукція відбувається також і в суцільній масі провідника, наприклад в масі розчину електроліту, поміщеного в відповідним чином змінюється магнітне поле. Індукційний струм у цьому випадку представляють у вигляді кругових струмів, замикаються в масі провідника в площинах, перпендикулярних силовим лініям поля. Ці струми називають вихровими (струми Фуко).

Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля струму

Тема 34. Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля струму.

Мета: познайомити студентів із явищем електромагнітної індукції; показати значення цього явища для фізики й техніки, дати студентам поняття про енергетичну характеристику індукційного електричного поля, познайомити учнів із однією з характеристик провідника – індуктивністю;

Актуальність: вміння пояснювати фізичні явища, пізнавальна зацікавленість до предмета.

Міжпредметна інтеграція: математика.

План

1. Історія відкриття явища електромагнітної індукції.

2. Магнітний потік.

3. Демонстрація дослідів, на явище електромагнітної індукції.

4. Фізична суть явища електромагнітної індукції.

5. ЕРС індукції.

6. Закон електромагнітної індукції.

7. ЕРС індукції у провідниках, які рухаються.

8. Індуктивність — характеристика властивостей контуру зі струмом.

9. Одиниця індуктивності.

10. Енергія магнітного поля струму.

11. Розрахунок енергії магнітного поля.

Знати: Що таке електромагнітна індукція, магнітний потік, ЕРС індукції, закон електромагнітної індукції, індуктивність і одиниці вимірювання індуктивності, енергія магнітного поля струму.

Вміти: пояснити суть явища електромагнітної індукції, розвязувати задачі .

Ключові поняття: електромагнітна індукція, магнітний потік, ЕРС індукції, закон електромагнітної індукції, індуктивність, енергія магнітного поля струму.

1.Історія відкриття явища електромагнітної індукції.

Виявлена Ерстедом 1820 року дія електричного струму на магнітну стрілку показала, що електричні та магнітні явища, які вважалися до цього ізольованими, взаємозалежні. Однак дослід Ерстеда показав тільки один бік цього зв’язку — породження магнітного поля електричним струмом. Англійський фізик Майкл Фарадей, довідавшись про досліди Ерстеда, узявся до пошуків зв’язку магнітних явищ із електричними. Пошуки Фарадея тривали від 1821 до 1831 р. Він виявив неабияку винахідливість, наполегливість і завзятість, поки, нарешті, не одержав електричний струм за допомогою магнітного поля.

Час показав, яке велике значення мало відкриття Фарадея. Повторюючи слова Гельмгольца, можна з повним правом сказати: «Поки люди будуть користуватися благами електрики, вони будуть пам’ятати ім’я Фарадея».

2.Магнітний потік.

Виділимо в магнітному полі досить малу площадку . Тоді магнітним потоком через площадку називатиметься фізична величина, яка визначається добутком модуля вектора магнітної індукції однорідного магнітного поля на площу даної площадки: .

Якщо площадка не перпендикулярна до силових ліній магнітного поля, то

де — кут між напрямом вектора і нормаллю до площадки .

Магнітний потік наочно можна зобразити як величину, пропорційну числу ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню площею .

3. Демонстрація дослідів з явищ електромагнітної індукції.

Під час вивчення явища електромагнітної індукції особливо важлива певна система демонстраційних дослідів. Виходячи з формули усі досліди можна умовно розділити на три групи:

а) досліди, у яких змінюється вектор магнітної індукції В ;

б) досліди, у яких змінюється площа контуру ;

в) досліди, у яких змінюється кут між напрямом вектора магнітної індукції та нормаллю до площадки.

4.Фізична суть явища електромагнітної індукції.

Ґрунтуючись на попередніх дослідах, можна підвести учнів до висновку: для збудження електричного струму в замкнутому контурі необхідно змінювати магнітний потік через цей контур.

Явище електромагнітної індукції полягає ось у чому: під час будь-якої зміни магнітного потоку, що пронизує контур провідника, в останньому виникають сторонні сили (дія яких характеризується електрорушійною силою індукції):

а) якщо контур провідника замкнутий, то в ньому виникає струм, який називається індукційним;

б) якщо контур розімкнутий, то на його кінцях виникає різниця потенціалів.

5. ЕРС індукції.

Досліди Фарадея показали, що сила індукційного струму І_і в провідному контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.

Якщо за короткий час магнітний потік зміниться на , то швидкість зміни магнітного потоку дорівнюватиме . Тоді.

Індуковане електричне поле, як і електростатичне, характеризується напруженістю поля . Вона чисельно дорівнює силі, яка діє на одиничний позитивний заряд.

Але робота цієї сили, виконана вздовж замкнутого контуру у вихровому електричному полі, не дорівнює нулю. ЕРС індукції — робота вихрового електричного поля з переміщення одиничного позитивного заряду по розглянутому замкнутому контуру.

Таким чином, під час зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром, в останньому з’являються сторонні сили, дія яких характеризується ЕРС індукції.

.

Згідно із законом Ома для замкнутого кола опір провідника не залежить від зміни магнітного потоку. Отже, співвідношення справедливе тільки тому, що ЕРС індукції пропорційна .

6. Закон електромагнітної індукції.

Отже, під час зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром, у ньому на вільні заряди починають діяти сторонні сили, дія яких характеризується ЕРС індукції (енергетична характеристика індукційного електричного поля).

Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея): ЕРС індукції дорівнює за модулем швидкості зміни магнітного потоку через площу контуру замкнутого провідника:

.

Цей закон формулюється саме для ЕРС, а не для індукційного струму і виражає суть явища, що не залежить від властивостей провідників. Для виникнення струму провідник має бути замкнутим, і сила струму залежить не тільки від швидкості зміни магнітного потоку, а й від опору провідника:

.

Якщо в змінне магнітне поле внести котушку, що складається з N витків, то ЕРС індукції буде в разів більша:

.

Магнітний потік вимірюється у веберах. З формули випливає, що , звідки = 1 Вб.

7. ЕРС індукції в провідниках, які рухаються.

Нехай провідник завдовжки рухається в однорідному магнітному полі з індукцією зі швидкістю в напрямі, перпендикулярному до цього провідника, так що На електрони в провіднику буде діяти сила Лоренца _л, напрямлена в даному випадку вниз, Унаслідок дії цієї сили відбудеться перерозподіл електронів у провіднику. Його верхній кінець буде позитивно заряджений, а нижній — негативно. Отже, у провіднику виникає електростатичне поле, а між його кінцями — різниця потенціалів.

Для визначення величини різниці потенціалів, яка виникає, ми будемо виходити з того, що електрони в провіднику після здійснення їхнього перерозподілу будуть перебувати в рівновазі. Отже, рівнодійна сил, які діють на електрони, дорівнює нулю, або:

Звідки , або . Оскільки різниця потенціалів зв’язана з напруженістю електричного поля співвідношенням , дістаємо, що .

Оскільки провідник, який рухається, являє собою незамкнутий контур, то ЕРС дорівнює різниці потенціалів, тобто .

У випадку, коли кут між векторами дорівнює , .

Якщо такий провідник замкнути, то по колу пройде електричний струм. Таким чином, провідник, який рухається в магнітному полі, можна розглядати як своєрідне, джерело струму, що характеризується ЕРС індукції.

Приєднаємо до гальванометра провідник, який рухається в магнітному полі, тоді він покаже наявність у колі струму, напрям якого можна визначити за правилом правої руки:

якщо праву руку розмістити вздовж провідника так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, а відігнутий великий палець показував напрям руху провідника, то витягнуті чотири пальці покажуть напрям струму в провіднику.

8. Індуктивність — характеристика властивостей контуру зі струмом.

Струм І, що протікає по будь-якому замкнутому контуру, створює магнітний потік Ф, що пронизує поверхню, обмежену цим провідником. Якщо провідник нерухомий і магнітні властивості середовища не змінюються, магнітний потік пропорційний силі струму: або , де — величина, що характеризує контур (наприклад котушку) і середовище, що його оточує (осердя).

За такого способу введення індуктивності її фізичний зміст визначається за виразом:

Індуктивність — це власна якість провідного контуру, зумовлена відношенням зміни потоку магнітної індукції, що пронизує контур, до зміни сили струму в ньому.

9. Одиниця індуктивності.

З останнього виразу випливає, що індуктивність чисельно дорівнює потоку магнітної індукції, який створюється силою струму в 1 А. Із цього ж виразу визначають і одиницю індуктивності − генрі, яка названа на честь Джозефа Генрі:

1 генрі — це індуктивність такого провідника, в якому струм силою в 1 А створює магнітний потік у 1 Вб.

Для розв’язування задач із використанням формули

Можна дати й інше визначення індуктивності та одиниці її вимірювання.

При і дістаємо: . Таким чином, зі зростанням індуктивності зростає і ЕРС індукції.

Індуктивність провідника дорівнює 1 Гн, якщо в ньому під час зміни сили струму в 1А за 1с виникає ЕРС самоіндукції в 1 В.

10. Енергія магнітного поля струму.

У досліді з лампочкою під час розмикання вимикача вона на мить спалахує яскравим білим світлом. Звідки ж береться енергія, що поглинається лампочкою в момент її спалаху й перетворюється в ній на тепло та світло? Адже спалах відбувається тоді, коли вимикач уже розімкнуто. Отже, енергія не може братися від акумулятора. Спалах у лампочці відбувається під час зникнення струму в котушці, тобто під час зникнення магнітного доля цієї котушки. Таким чином, ми доходимо висновку, що енергія, яка поглинається лампочкою в момент розмикання вимикача, була раніше запасена у вигляді енергії магнітного поля котушки.

Таким чином, описане вище явище самоіндукції наочно показує, що магнітне поле має запас енергії. Ця енергія витрачається на створення магнітного поля, і її можна дістати назад під час зникнення поля.

11. Розрахунок енергії магнітного поля.

Отже, створення електричного струму в колі веде до утворення магнітного поля. Для створення електричного струму, а отже, його магнітного поля, необхідно виконати роботу проти сил вихрового електричного поля. Ця робота (згідно із законом збереження енергії) дорівнює енергії електричного струму, або енергії магнітного поля струму.

Отже, енергія магнітного поля струму визначається виразом:

Література

1. Фізика. 10 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закладів : рівень стандарту / Л. Е. Генденштейн, І. Ю. Ненашев.– Х. : Гімназія, 2010.

2. Фізика. Підруч. для 10 кл. серед. загальноосвіт. шк../ С. У. Гончаренко – К.: Освіта, 2002.

3. А. П. Римкевич. Збірник задач з фізики. – К.: «Радянська школа», 1982.

4. Кирик Л. А. Усі уроки фізики. 11 клас. Рівень стандарту. — Х.: Вид. група Основа, 2011.

Питання для самоаналізу

1. Що характеризує вектор магнітної індукції В ?

2. Яку фізичну величину називають магнітним потоком?

3. У яких одиницях вимірюється магнітний потік?

4. У яких випадках у замкнутому провіднику, що перебуває у магнітному полі, виникає індукційний струм?

5. Що називається магнітним потоком?

6. Якими величинами характеризується індукційне електричне поле?

7. Чому закон електромагнітної індукції формулюється для ЕРС, а не для сили струму?

8. Чому дорівнює сила Лоренца і як вона напрямлена?

9. Як зменшити індуктивність котушки із залізним осердям за умови, що габарити обмотки (її довжина й поперечний переріз) залишаться незмінними?

10. Чи залежить індуктивність котушки від кількості витків і довжини проводу?

11. Чому живлення потужних електродвигунів вимикають плавно й повільно за допомогою реостатів?

Електромагнітні явища

Магнітне поле струму. Постійні магніти

Навколо нерухомих електричних зарядів існує електричне поле, а навколо рухомих зарядів (поодиноких, чи величезної їх кількості у провідниках зі струмом) існує магнітне поле. Наявність магнітного поля навколо провідника зі струмом виявляється магнітною стрілкою (стрілкою компаса), яка змінює свою орієнтацію поблизу провідника зі струмом (а). Ця орієнтація залежить від напряму струму. Наявність магнітного поля можна виявити також за допомогою залізних ошурок на аркуші картону, який перетинається провідником із струмом (б).

Магнітне поле виявляється не тільки навколо провідників із струмом, а й навколо природних магнітів, наприклад шматків залізної руди. Шматок заліза, контактуючи з природним магнітом, теж набуває магнітних властивостей.
Тіла із заліза чи деяких сполук на його основі (у природному стані, як шматки руди, чи внаслідок спеціальної обробки), які виявляють протягом тривалого часу магнітні властивості, називаються постійними магнітами. Крім заліза і деяких сталей, здатність сильно намагнічуватись мають також нікель і кобальт.
Намагніченість постійних магнітів теж пов’язана зі струмами (мікрострумами в атомах; такі струми являють собою рух електронів в атомах навколо їх ядер).

Магнітне поле Землі

З давніх-давен люди знали, що Земля орієнтує в певному напрямі стрижні-стрілочки, виготовлені з магнітної руди. Найперші своєрідні компаси для географічного орієнтування виготовлялись у Китаї приблизно за 1100 років до нашої ери і встановлювались на колісницях.

 

Земля являє собою велетенський магніт. Ділянку в Північній півкулі Землі, до якої звернений один із кінців магнітної стрілки, назвали Південним магнітним полюсом Землі S, протилежну ділянку — Північним магнітним полюсом N.
Кінець стрілки, звернутий до S (приблизно на північ Землі), називається північним кінцем стрілки N, протилежний — південним кінцем стрілки S. Магнітні полюси зсунуті відносно географічних полюсів і з часом незначно зміщуються.

Основною причиною земного магнетизму є так звані конвекційні струми у розплавленому земному ядрі. На це магнітне поле накладаються магнітні поля, що створюються космічними променями, а особливо випромінюванням Сонця («сонячним вітром»).

Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера.
Напрям сили Ампера зручно визначати за «правилом лівої руки»: кисть лівої руки розташовують паралельно торцям магнітів N і S так, щоб долоня була звернута до магніту N. Чотири пальці орієнтують у напрямі струму в ділянці AB, тоді відставлений великий палець покаже шуканий напрям.

Значний практичний інтерес має дія магнітного поля на дротяну рамку зі струмом (саме цей ефект використовується у вимірювальних приладах магніто-електричної системи і в електродвигунах). У випадку рамки зі струмом, вертикально підвішеної між полюсами магніту, сили Ампера утворюють пару сил, яка обертає рамку. Найстійкіше положення рамки, коли її площина паралельна торцям магніту, а найнестійкіше — коли ця площина перпендикулярна до торців.

 

Явище електромагнітної індукції

1

Електромагнітні явища. Магнітне поле

Тема. Явище електромагнітної індукції

Мета уроку: ознайомити учнів з явищем електромагнітної індукції;

навчитися знаходити напрямок індукційного струму. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

Контроль знань	5 хв	1. Будова й принцип роботи приладів магніто- електричної системи. 2. Будова й принцип роботи приладів електро- магнітної системи. 3. Будова й принцип роботи приладів електро- динамічної системи
Демонстрації	7 хв	1. Явище електромагнітної індукції (3-4 до- сліди). 2. Відеофрагмент: «Явище електромагнітної індукції».
Вивчення нового матеріалу	27 хв	1. Історія відкриття явища електромагнітної індукції. 2. Досліди Фарадея. 3. Явище електромагнітної індукції. 4. Напрямок індукційного струму. 5. Причини виникнення індукційного струму
Закріплення вивченого матеріалу	6 хв	1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Історія відкриття явища електромагнітної індукції

Виявлена Ерстедом 1820 р. дія електричного струму на магнітну стрілку показала, що електричні та магнітні явища, які вважалися до цього ізольованими, взаємозалежні. Однак дослід Ерстеда показав тільки один бік цього зв’язку — породження магнітного поля електричним струмом. Англійський фізик Майкл Фарадей, довідавшись про досліди Ерстеда, почав пошуки зв’язку магнітних явищ з електричними. Він поставив собі на меті дослідити: «Якщо електричний струм створює магнітне поле, то чи не можна за допомогою магнітного поля одержати електричний струм?» Пошуки

Фарадея тривали з 1821 р. по 1831 р. Він провів велику роботу і виявив винахідливість, наполегливість і завзятість, поки, нарешті, не одержав електричний струм за допомогою магнітного поля. Відкривши явище електромагнітної індукції, Фарадей довів, що магнітне поле може породжувати електричний струм. На основі цього явища заснована сьогодні дія генераторів електричного струму на всіх електростанціях Землі.

Час довів, наскільки велике значення мало відкриття Фарадея. Повторюючи слова Гельмгольца, можна з впевненістю сказати: «Поки люди користуватимуться благами електрики, вони будуть пам’ятати ім’я Фарадея».

2. Досліди Фарадея

Повторити досліди Фарадея, що стали відомими, сьогодні може кожний. Зупинімося на двох основних серіях дослідів:

• виникнення індукційного струму в котушці під час вставляння магніту;

• виникнення індукційного струму в одній котушці під час зміни струму в іншій котушці.

Перша серія дослідів пов’язана з виникненням індукційного струму в котушці під час вставляння й висування магніту.

Дослід показує, що струм у котушці виникає й у тому випадку, коли магніт нерухомий, а котушка надівається чи знімається з нього. Таким чином, індукційний струм виникає під час руху магніту й котушки відносно одне одного.

У другій серії дослідів з виникнення індукційного струму постійний магніт можна замінити котушкою зі струмом: адже котушка зі струмом має властивості магніту. Однак при заміні магніту котушкою зі струмом з’являється додаткова можливість: змінюючи струм у котушці, можна змінювати створюване нею магнітне поле, не рухаючи котушки одну відносно іншої.

3. Явище електромагнітної індукції

На підставі виконаних дослідів можна зробити висновок: для порушення електричного струму в замкненому контурі необхідно змінювати магнітне поле, що пронизує цю котушку. Відкрите Фарадеєм явище назвали явищем електромагнітної індукції (від латинського слова «induction» — наведення).

^ Явище виникнення електричного струму в замкненому провідному контурі внаслідок зміни магнітного поля, що пронизує контур, називають електромагнітною індукцією, а струм, що виникає при цьому, — індукційним.

4. Напрямок індукційного струму

Щоб визначити напрямок індукційного струму, скористаємося замкнутою котушкою. Якщо змінювати магнітне поле, що пронизує котушку, то в котушці виникатиме індукційний струм. У результаті котушка сама стає магнітом.

Як відомо, два магніти взаємодіють: вони відштовхуються або притягуються.

Дослід показує, що при наближенні магніту до котушки вона відштовхуватиметься від магніту (незалежно від полюса магніту). Це означає, що в котушці виникає індукційний струм такого напрямку, що вона виявляється поверненою до магніту однойменним полюсом.

Якщо ж магніт віддаляти від котушки, то котушка буде притягатися до магніту. Це означає, що в цьому випадку індукційний струм має такий напрямок, що котушка виявляється поверненою до магніту протилежним полюсом.

Знаючи напрямок магнітного поля котушки, можна визначити напрямок індукційного струму, скориставшись правилом свердлика.

Для успішного розв’язання задач учням може бути запропоноване таке формулювання для знаходження напрямку індукційного струму:

^ поля, струми й сили, що виникають у процесах індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає явище електромагнітної індукції.

Ця закономірність називається правилом Ленца. 5. Причини виникнення індукційного струму

Отже, індукційний струм виникає тільки у разі зміни магнітного поля, що пронизує контур. Якщо провідний контур (наприклад, котушка з проводом) перетинає силові лінії магнітного поля, то в контурі виникає індукційний струм. При цьому вільні заряди в контурі рухаються під дією сили з боку магнітного поля.

Розглянемо тепер виникнення індукційного струму в нерухомому контурі (котушці). Виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику не можна пояснити дією магнітного поля на вільні заряди, адже на нерухомі частки магнітне поле не діє.

Значить, виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику можна пояснити тільки тим, що на вільні заряди діє сила з боку електричного поля.

Отже, змінне магнітне поле породжує електричне поле.

Саме електричне, а не магнітне поле діє на вільні заряджені частки в провіднику і створює, таким чином, індукційний струм. ^ Явище електромагнітної індукції полягає в тому, що змінне

магнітне поле породжує (індукує) електричне поле.

Замкнута ж на гальванометр котушка дозволить це поле знайти.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

? Що спільного у всіх дослідах, що дозволяють знайти індукційний струм?

? У чому полягають розбіжності в одержанні індукційного струму в дослідах Фарадея?

? За якого руху магніту всередині котушки індукційний струм не виникає?

? Як потрібно рухати магніт або котушку, щоб у них виник індукційний струм?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Якісні питання

1. Замкнене металеве кільце рухається в однорідному магнітному полі поступально. Чи виникає індукційний струм у кільці? Чому?

2. Чому іноді неподалік від місця удару блискавки можуть розплавитися запобіжники в освітлювальній мережі та вийти з ладу чутливі електровимірювальні прилади?

3. Котушка замкнена на гальванометр. За яких дослідів можливе відхилення стрілки приладу? Наведіть приклади.

2. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Північний полюс магніту віддаляється від металевого кільця, як показано на рисунку. Визначте напрямок індукційного струму в кільці.

2. На рисунку показані різні ситуації, у яких спостерігається явище електромагнітної індукції. Сформулюйте й розв’яжіть задачу для кожного випадку.

Що ми дізналися на уроці

• Явище виникнення електричного струму в замкненому провідному контурі внаслідок зміни магнітного поля, що пронизує контур, називають електромагнітною індукцією, а струм, що виникає при цьому, — індукційним.

• Поля, струми й сили, що виникають у процесі індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає явище електромагнітної індукції.

• Явище електромагнітної індукції полягає в тому, що змінне магнітне поле породжує (індукує) електричне поле.

Домашнє завдання

1. Підр.: § 30.

2. Зб.:

рів1 — № 15.1; 15.2; 15.3; 15.4.

рів2 — № 15.6; 15.7; 15.8; 15.9, 15.10.

рів3 — № 15.15, 15.16; 15.17; 15.18; 15.21.

3. Д.: підготуватися до самостійної роботи № 14.

Задачі із самостійної роботи № 14 «Електромагнітна індукція»

Середній рівень

1. Дротяна рамка знаходиться в однорідному магнітному полі. У яких випадках у ній може виникнути індукційний струм?

2. Котушка з проводом замкнена на гальванометр. За яких умов можливе відхилення стрілки приладу? Наведіть приклади. Достатній рівень

1. Як треба переміщати в магнітному полі Землі замкнений дротяний прямокутник, щоб у ньому виник індукційний струм?

2. Рама автомобіля являє собою замкнений контур. Чи буде в ній виникати індукційний струм під час руху автомобіля в магнітному полі Землі? Поясніть свою відповідь.

Високий рівень

1. Чи буде виникати індукційний струм у круговому витку, що знаходиться в однорідному магнітному полі, якщо: а) переміщати виток поступально; б) обертати виток навколо осі, що проходить через його центр перпендикулярно до площини витка; в) обертати виток навколо осі, що лежить у його площині?

Між полюсами сильного електромагніту швидко обертають кільце, зроблене з мідного дроту. При цьому кільце нагрівається. Чому