В чем заключается явление электромагнитной индукции ответ

В 1821 году Майкл Фарадей записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Через 10 лет эта задача была им решена. В 1831 г. Майкл Фарадей установил, что электрический ток в контуре может возникать не только при движении проводника в магнитном поле, но и при любом изменении магнитного потока (рис. 3.13.).

Рис. 3.13. Опыты Фарадея

Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Электрический ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции называется индукционным.Индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Сила индукционного тока не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения.

Закон Фарадея: сила индукционного тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре (ЭДС индукции, возникающая в проводнике), пропорциональна скорости изменения магнитного потока, сцепленного с контуром (проникающего через поверхность, ограниченную контуром), и не зависит от способа изменения магнитного потока.

Правило Ленца: индукционный ток направлен таким образом, что собственным магнитным полем препятствует изменению внешнего магнитного потока, пересекающего поверхность контура (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Иллюстрация правила Ленца

Мгновенное значение ЭДС индукции (закон Фарадея-Ленца)

,

где – потокосцепление замкнутого проводящего контура.

Открытие явления электромагнитной индукции:

1. показало взаимосвязь между электрическим и магнитным полем;

2. предложило способ получения электрического тока с помощью магнитного поля.

Таким образом, возникновение ЭДС индукции возможно и в случае неподвижного контура, находящегося в переменном магнитном поле. Однако сила Лоренца на неподвижные заряды не действует, поэтому с ее помощью нельзя объяснить возникновение ЭДС индукции.

Опыт показывает, что ЭДС индукции не зависит от рода вещества проводника, от состояния проводника, в частности от его температуры, которая может быть даже неодинаковой вдоль проводника. Следовательно, сторонние силы с изменением свойств проводника в магнитном поле, а обусловлены самим магнитным полем.

Максвелл для объяснения ЭДС индукции в неподвижных проводниках предположил, что переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике. Вихревое электрическое поле не является электростатическим (т. е. потенциальным).

Разность потенциалов на концах проводника, движущегося со скоростью в магнитном поле,

,

где ‑ длина проводника; ‑ угол между векторами и

.

Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур,

, или ,

где R ‑ сопротивление контура.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9025 — | 7255 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!

и обновите страницу (F5)
очень нужно

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

чем быстрее изменится число линий магнитной индукции, тем больше возникающий ток;

независимость явления возникновения индукционного тока от причины изменения числа линий магнитной индукции.

Практическое значение явления:

Фарадей первым сконструировал несовершенную модель генератора электрического тока, превращающего механическую энергию вращения в ток, состоящую из медного диска, вращающегося между полюсами сильного магнита.

Зафиксированный гальванометром ток был слаб, но было сделано самое важное: найден принцип построения генераторов тока.

М. Фарадей (1791-1867) открыл явление электромагнитной индукции. Для раскрытия сущности этого явления введем понятие потока вектора магнитной индукции через поверхность площадью дельта S. Эта величина равна произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь AS и косинус угла а между векторами В и n (нормалью к поверхности):

Произведение В • cos а

= В_n представляет собой проекцию вектора магнитной индукции на нормаль к элементу площади. Поэтому дельта Ф = В_п • AS. Поток может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от угла а.

Если магнитное поле однородное, то поток через плоскую поверхность площадью S равен:

В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром. Этот ток получил название индукционного тока, а само явление возникновения тока в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром, назвали явлением электромагнитной индукции.

В электрической цепи появляется ток, если на свободные заряды действуют электрические силы. Следовательно, при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром, в контуре возникает электродвижущая сила, ЭДС индукции е_i Закон электромагнитной индукции утверждает, что ЭДС индукции в замкнутом контуре численно равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Направление индукционного тока определяется правилом (законом) Э. X. Ленца (1804-1865), которое утверждает: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое порождает данный ток. Закон Ленца есть следствие закона сохранения энергии.

Дж. Максвеллом было высказано следующее фундаментальное свойство магнитного поля: изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле. Это электрическое поле имеет совсем другую структуру, чем электростатическое. Линии напряженности возникшего электрического поля представляют собой замкнутые линии, подобные линиям индукции магнитного поля. Такое поле называют

вихревым электрическим полем. Вихревое электрическое поле действует на электрические заряды, так же как и электростатическое F = q • Е, где E — напряженность вихревого поля. В отличие от статического или стационарного электрического поля работа вихревого поля на замкнутом пути не равна нулю. Вихревое электрическое поле, так же, как и магнитное, непотенциально.

Работа вихревого электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.

Если проводник длиной l перемещать в магнитном поле с индукцией В, направленной перпендикулярно скорости перемещения, то магнитная сила Лоренца разделяет электрические заряды проводника и между его концами возникает ЭДС индукции, равная e

i = lvE.

Возникновение изменяющегося магнитного поля создает ЭДС индукции в том контуре, по которому течет ток, создающий это изменяющееся поле. Такое явление назвали самоиндукцией.

Магнитный поток, проходящий через контур, прямо пропорционален силе тока в контуре:

Физическая величина, равная отношению магнитного потока, проходящего через контур, к силе тока в контуре, называется индуктивностью этого контура:

ЭДС, возникающая в контуре, при изменении силы тока, протекающего по контуру, называется ЭДС самоиндукции.

По закону электромагнитной индукции ЭДС самоиндукции равна

За единицу индуктивности в СИ принимается 1 генри (1 Гн), это индуктивность такого контура, в котором при равномерном изменении силы тока в цепи со скоростью 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В:

• 5 — 9 классы
• Физика
• 5 баллов

в чем заключается явление электромагнитной индукции?

• Попроси больше объяснений
• Следить
• Отметить нарушение

Няшечк1 18.

03.2013

Проверено экспертом

Заключается в возникновении тока в замкнутом контуре, при изменении магнитного потока через этот контур

«>

Явление электромагнитной индукции в чем заключается. Явление электромагнитной индукции в чем заключается

Автор Historian Просмотров 36 Опубликовано 23.08.2022

Таким образом, Я — это отношение магнитного тока f к току I, протекающему через контур. Он рассчитывается для следующих типов.

Содержание

1. Электромагнитная индукция определение и описание явления.
2. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
3. Закон электромагнитной индукции Фарадея
4. Правило Ленца
5. «Электромагнитная индукция»
6. Вихревые токи, или токи Фуко
7. Электромагнитное поле
8. Магнитный поток
9. Закон электромагнитной индукции Фарадея
10. Векторная форма
11. Потенциальная форма
12. Правило Ленца
13. Ответы на вопросы «Электромагнетизм. § 32. Электромагнитная индукция»
14. В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком — отрицательным?
15. Сформулируйте правило Ленца. Приведите примеры его применения

Электромагнитная индукция определение и описание явления.

Магнитная индукция является одной из основных характеристик магнитных полей. Это векторная величина. Она характеризует силу магнитного воздействия поля на движущиеся через него заряженные частицы.

Электромагнитная индукция, наряду с изменением проходящего через нее магнитного тока, представляет собой явление создания энергии в замкнутой проводящей цепи.

Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем.

• На одну непроводящую основу были намотаны две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй – подключены к источнику тока. При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.
• Первая катушка была подключена к источнику тока, вторая, подключенная к гальванометру, перемещалась относительно нее. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
• Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется – вдвигается (выдвигается) – относительно катушки.

Эксперименты показали, что индукционные токи возникают только при изменении линий магнитной индукции. Если количество линий увеличивается, а количество линий уменьшается, то направление тока различно.

Интенсивность индуцированного тока зависит от скорости изменения магнитного тока. Само поле может измениться или контур может двигаться в неоднородном магнитном поле.

Описание индуцированных токов

Когда внешние силы действуют на свободный груз, в цепи могут возникать потоки. Работа этих сил, перемещающих отдельные положительные грузы по замкнутому контуру, равна UA. Поэтому, когда количество магнитных линий меняется на поверхностях, прилегающих к контуру, в контуре возникает ЭЭД, которую называют индукцией.

Электроны в неподвижном проводнике могут перемещаться только под действием электрического поля. Это электрическое поле создается изменяющимся во времени магнитным полем. Оно называется электрическим вихревым полем. Понятие электрического вихря было введено в физику великим английским естествоиспытателем Дж. Максвеллом в 1861 году.

Свойства электрического вихревого поля:.

• источник – переменное магнитное поле;
• обнаруживается по действию на заряд;
• не является потенциальным;
• линии поля замкнутые.

Задача этого поля, которое перемещает положительную нагрузку устройства по замкнутому контуру, равна индукции индукции неподвижного проводника.

В чем заключается явление электромагнитной индукции?

В общем смысле, явление электромагнитной индукции заключается в производстве электричества с помощью магнитного поля.

В частности, явление электромагнитной индукции заключается в создании электрической энергии (HED) в проводнике в результате изменения потока магнитного поля, пронизывающего поверхности, окружающие трубопровод. В замкнутых цепях мощность (HED) вызывает поток электричества.

В определении вышеуказанных явлений два понятия — индуцированная ВЭД и магнитный поток — неясны.

Конечное значение выработки электроэнергии (обозначается символом Eind) — это работа внешних сил AZ, которые вызывают движение единичной нагрузки в цепи. Отсюда: eind | = AZ / Q.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):.

Индукция в замкнутом контуре равна и противоположна скорости изменения магнитного тока на поверхностях, прилегающих к контуру.

Символ «-» учитывает направление индуцированных токов. Индукционный ток в замкнутом контуре всегда имеет направление, поэтому магнитный ток в поле, создаваемом этим током через поверхности, заключенные в контуре, всегда имеет направление.

Если цепь состоит из (n) витков, то индуктивный хед:.

Индукционный ток (r) в резистивной внутренней цепи:.

Если отрезок длиной (l) движется со скоростью (v) в неподвижном однородном магнитном поле с индукцией, то ЭДС электромагнитной индукции равна

где (альфа) — угол между векторами (vec) и (vec).

Индуктивный HED трубопровода, движущегося в магнитном поле, можно объяснить действием сил Лоренца в свободном грузе движущегося проводника. В этом случае сила Лоренца играет роль внешней силы.

Движущийся проводник в магнитном поле намагничивает тормозной индукционный ток. Общая работа силы Лоренца равна нулю.

Теплосодержание контура создается за счет работы внешних сил, которые не изменяют скорость трубопровода, или за счет уменьшения кинетической энергии трубопровода.

Важно: Изменение магнитного потока через замкнутый контур может происходить по двум причинам.

• магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле;
• вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея.

Таким образом, индукционные явления в движущихся и неподвижных проводниках развиваются одинаково, но физические причины индукционных токов в обоих случаях различны.

• в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца;
• в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.

Правило Ленца

Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца. Индуцированные токи, стимулируемые в замкнутых контурах изменениями магнитных токов, всегда имеют такое направление, что магнитное поле, препятствующее изменениям магнитных токов, вызывает индуцированные токи.

Алгоритмы решения задач с использованием правил LENZ:.

• определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля;
• выяснить, как изменяется магнитный поток;
• определить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока: если магнитный поток уменьшается, то они сонаправлены с линиями внешнего магнитного поля; если магнитный поток увеличивается, – противоположно направлению линий магнитной индукции внешнего поля;
• по правилу буравчика, зная направление линий индукции магнитного поля индукционного тока, определить направление индукционного тока.

Правило Ленца имеет глубокий природный смысл — оно представляет собой закон сохранения энергии.

Многие исследователи, разработавшие теорию власти, такие как Х. Эрсед, Дж.Колладон и Дж.Генри, были близки к его выводам. Однако они либо не знали о колебаниях иглы при запуске или отключении установки, либо считали их результатом случайных внешних колебаний и не обращали на них внимания.

«Электромагнитная индукция»

Электромагнитная индукция — это явление, заключающееся в возникновении электричества в замкнутом проводнике в результате изменения магнитного поля, в котором он находится. Это явление было открыто английским естествоиспытателем М. Фарадеем в 1831 году. Его природу можно объяснить с помощью различных простых экспериментов.

Принцип переменного тока, описанный в опытах Фарадея, используется в индукционных генераторах, вырабатывающих электричество на термоэлектрических или гидроэлектрических станциях. Сопротивление вращению курсора генератора, создаваемое взаимодействием между индуцированным потоком и магнитным полем, преодолевается паровой или гидравлической турбиной, которая вращает курсор. Такие генераторы преобразуют механическую энергию в электричество.

Вихревые токи, или токи Фуко

Когда гигантский проводник помещают в переменное магнитное поле, в этом проводнике возникает ток Фуко, обусловленный явлением электромагнитной индукции.

Потоки также возникают, когда твердый проводник движется в стабильном, но неоднородном магнитном поле. Токи Фуко имеют направление, в котором к ним приложены силы в магнитном поле. Маятник в виде компактной металлической пластины из немагнитного материала, колеблющийся между полюсами электромагнита, внезапно останавливается при приложении магнитного поля.

Во многих случаях нагрев, вызванный токами Фуко, является вредным и требует лечения. Сердечник трансформатора, ротор электродвигателя, состоит из отдельных железных пластин, разделенных слоем изоляционного материала для предотвращения развития больших индукционных токов, а сами пластины изготовлены из сплава с высокой специальной стойкостью.

Электромагнитное поле

Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, является статическим и действует на заряд. Постоянный ток создает постоянное во времени магнитное поле, которое действует на движущиеся заряды и токи. В этом случае электрическое и магнитное поля существуют независимо друг от друга.

Явление электромагнитной индукции иллюстрирует взаимодействие этих полей, наблюдаемое в материале, в котором существует свободный заряд, т.е. в проводнике. Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле, которое действует на свободный заряд и создает ток. Этот переменный ток создает переменное магнитное поле, которое создает электрическое поле в том же проводнике и так далее.

Сумма взаимно созданных переменного электрического и переменного магнитного полей называется электромагнитным полем. Он также может существовать в среде, в которой нет свободного заряда, и распространяться через пространство в виде электромагнитных волн.

Классический электромагнетизм — одно из высших достижений человеческого разума. Поскольку он предсказал существование электромагнитных волн, он оказал глубокое влияние на последующее развитие человеческой цивилизации. Это привело к появлению радио, телевидения, телекоммуникационных систем, спутниковых навигационных систем, компьютеров, промышленных и бытовых роботов и других особенностей современной жизни.

В основе теории Максвелла лежало утверждение, что магнитные поля могут создаваться только переменными магнитными полями, так же как электрические поля, создающие индукционные токи в проводниках, создаются переменными магнитными полями. Наличие проводника не обязательно — электрические поля возникают и в пустом пространстве. Линии переменного электрического поля замкнуты, как и линии магнитного поля. Электрическое и магнитное поля электромагнитных волн идентичны.

В 1833 году Ленц экспериментально доказал утверждение, известное как закон Ленца. Индукционные токи наводятся в замкнутых контурах изменением магнитного потока, индуктированное магнитное поле является индукционным током.

Магнитный поток

Явление этого магнитного потока представляет собой серию силовых линий, проходящих через определенный участок проводника или замкнутого проводящего контура.

Мера эластичности, F, рассчитывается по следующему уравнению

F = B x S x Cosα, где:.

• В – модуль вектора создаваемой силовыми линиями индукции;
• S – площадь поверхности​, через которую проходит поток силовых линий;
• ​α​ – угол между векторами силовых линий индукции и нормали (т.е. перпендикуляром к пронизываемой силовыми магнитными линиями плоскости).

Эта величина измеряется в Веберах (Vb).

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Этот фундаментальный закон формулируется следующим образом. При изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает электродвижущая сила (сокращенно ЭДС), величина которой прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Этот закон выражается следующим уравнением.

Ɛi = -ΔF/Δt, где:.

• Ɛi – появляющаяся в токопроводящем контуре электродвижущая сила индукции;
• ΔФ/Δt – скорость, с которой изменяется проходящий через замкнутый контур магнитный поток.

Таким образом, мощность индукционного тока, возникающего в проводящем замкнутом контуре при приложении электродвижущей силы, зависит от скорости изменения потока динамической линии магнита через него.

Векторная форма

В векторной форме этот закон выражается следующим уравнением

Согласно этому обозначению, напряженность электрического поля (E) индуцированного тока увеличивается по мере увеличения скорости изменения тока B при пересечении динамической линией замкнутой цепи.

Потенциальная форма

Используя векторные потенциалы, закон электромагнитной индукции имеет следующую символику.

E = ΔA/Δt, где.

• Е – напряженность электрического поля, порождаемого индукционным током;
• ΔA/Δt – изменение векторного потенциала магнитного поля, проходящего через замкнутый контур, являющийся частью замкнутой цепи проводника.

Правило Ленца

Как гласит это правило, направление индуцированного тока зависит от причины (фактора), которая его вызвала. Если значение F увеличивается, то увеличению препятствует индукционный ток. Если значение F уменьшается, то происходит обратное. Индуцированный ток меняет направление и начинает препятствовать уменьшению плотности линий магнитного поля, проходящих через контур. Вот почему закон Фарадея содержит знак минус.

В качестве примера взаимодействия между магнитом и цепью, магнит помещается на катушку медной проволоки. По мере того как магнит медленно вдвигается в катушку, магнитный поток, создаваемый магнитом в катушке, постепенно увеличивается. В результате плавного движения частицы в катушке вращаются по часовой стрелке и создают собственное магнитное поле, которое ослабляет магнитное поле магнита, тем самым отталкивая магнит от катушки.

Когда магнит удаляется из цепи, его магнитный поток уменьшается, и заряженные частицы начинают двигаться против часовой стрелки, а возникающие линии магнитного поля притягивают магнит.

В качестве примера. Для разомкнутых цепей: щелевых металлических или алюминиевых колец, катушек, не закороченных амперметром или источником питания, этот закон не работает, как закон Ленца.

Если отрезок длиной (l) движется со скоростью (v) в неподвижном однородном магнитном поле с индукцией, то ЭДС электромагнитной индукции равна

Ответы на вопросы «Электромагнетизм.

§ 32. Электромагнитная индукция»

Электромагнитная индукция — это природное явление, заключающееся в возникновении тока в замкнутой цепи при изменении магнитно-индуцированного тока через поверхность, замкнутую цепью.

Изменение магнитного потока может быть вызвано временным изменением поверхности, заключенной в контуре (измеряемый вектор магнитной индукции). Это угол, образованный вектором индукции и вектором ее поверхности.

В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком — отрицательным?

Если направление выбранного периметра совпадает с направлением индуцированного тока, то он считается положительным. Если выбранное направление шунтирования противоположно направлению индуцированного тока, то оно отрицательное.

HED электромагнитной индукции в замкнутом контуре равен знаку, противоположному измеренной скорости изменения магнитного потока через поверхность, замкнутую этим контуром.

Сформулируйте правило Ленца. Приведите примеры его применения

Возникающий в контуре индукционный ток компенсирует изменение магнитного потока, вызванное током, протекающим через его магнитное поле. Например, при увеличении магнитного потока через контур, потоки индуктированных токов становятся отрицательными и результирующий поток равен их сумме. И когда магнитный поток через контур уменьшается, поток индуцированного тока поддерживает результирующий поток и не дает ему резко уменьшиться.

Физика 11 класс (В.А. Касьянов, 2002), «Электромагнетика. Задача №34 в главе «§32. электромагнитная индукция».

Явление электромагнитной индукции

Урок комбинированный «Повторение свойств магнитного поля, тестирование, изучение нового материала».

Дидактическая цель: изучение практической направленности знаний физических законов и формирование умений их применить на практике.

Образовательная цель: познакомить учащихся с явлением электромагнитной индукции, установить связь между магнитными и электрическими полями, показать значение этого явления для физики и техники.

Развивающая цель: создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, навыков общения и совместной деятельности.

Воспитательная цель: на примере великих ученых показать нравственные и культурные ценности человеческой жизни, идеалы и принципы творческой личности.

Этап урока 2. Проверка знаний, умений, ответить на вопросы по раннее изученной теме

Деятельность учителя	Деятельность учащихся			Примечание
Моя деятельность направлена на вызов у учащихся уже имеющихся знаний по изучаемому вопросу, активизацию их деятельности, мотивацию к дальнейшей работе.
Предлагаю начать урок с небольшого социологического исследования. Вы согласны? Поднимите руку те, кто всегда носит с собой мобильный телефон. Для чего чаще всего используете мобильник? Мобильный телефон стал сейчас для многих необходимой вещью. Можно и с друзьями пообщаться, и музыку послушать, и найти нужные сведения в интернете, и поиграть, но все это требует затрат энергии. Хорошо, если есть возможность подзарядить телефон, а если вы находитесь, например, в походе? Как поступить в подобном случае? Ваши предложения. Спасибо, но это не все возможные варианты.	Деятельность учащихся направлена на: — вспоминание того, что им известно по данному вопросу; — выдвижение предположений; систематизацию информации до изучения нового материала; — формулировку вопросов, на которые хотелось бы получить ответы.			— диагностика имеющихся знаний построенная на ассоциативном методе с использованием образно-критического мышления, дает учащимся свободу выбора, использует разные методы и формы памяти: речевую, зрительную, слуховую (воспроизведение учителем).
Предлагаю учащимся ответить на вопрос «Что может объединять Майкла Фарадея, который жил в 19 столетии и беспроводное зарядное устройство для мобильного телефона и устройства для зарядки телефона без источника питания, которые были изобретены в 21 веке. Показываю зарядное устройство, которое позволяет зарядить телефон без какого-либо внешнего источника тока. В розетку его включать не нужно. Как вы думаете, за счет чего оно работает	Пытаются разрешить проблемную ситуацию			— создана проблемная ситуация: как подзарядить мобильный телефон, не имея источника тока
Сегодня на уроке мы с вами должны узнать, как работает данное устройство, какое явление в нем происходит. Я открою вам секрет, в основу работы положено явление электромагнитной индукции, которое и будет темой нашего урока.	Идет обсуждение принципа работы данного устройства
Эрстед доказал, что вокруг проводника с током существует магнитное поле. Значит, имея электрический ток, можно получить магнитное поле. А нельзя ли наоборот, имея магнитное поле, получить электрический ток? Что для этого нужно сделать? Такую задачу поставил перед собой Майкл Фарадей и решал ее почти 10 лет. Предлагаю попробовать решить ее сегодня на уроке. Согласны?	Понять в чем заключается сущность явления; Уметь описывать и объяснять физическое явление; привести примеры практического использования физического явления.			— эврическая беседа, выдвижение гипотезы создание поисковой ситуации, установление взаимосвязи между явлениями.
Давайте вместе сформулируем цели урока	Учащиеся определяют цель урока
Этап урока 5 — Осмысление (сохранение интереса к теме при непосредственной работе с новой информацией; постепенное продвижение от знания «старого» к «новому»)
Деятельность учителя		Деятельность учащихся		Примечание
Провожу опыт с магнитом и катушкой. Что происходит при движении магнита? О чем говорит отклонение стрелки гальванометра? Когда появляется ток в катушке? Если магнит неподвижен, что показывает гальванометр? Из понятий: магнит катушка электрический ток изменение магнитного потока гальванометр какое понятие является ключевым для нашей темы?		учащиеся делают вывод о том, что неподвижный магнит не создает тока, а движущийся создает.		Демонстрация эксперимента учащимся у доски с логическим выводом. Создание проблемной ситуации (при каких условиях возникает ЭМИ)
Так, когда возникает ток в катушке? Физическое явление Электромагнитной индукции заключается в том, что в замкнутом контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего данный контур. Причина возникновения электрического тока в замкнутом контуре — изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур.		Учащиеся делают вывод, что создать электрический ток в катушке можно при изменении магнитного поля		Сопоставление, сравнение, обоснование. Построение рассуждений, самостоятельный вывод определения явления электромагнитной индукции.
Самостоятельная работа по учебнику А сейчас давайте проверим, насколько хорошо вы поняли явление электромагнитной индукции. Для этого откройте учебники на стр. 164-165 и попробуйте через 2 мин. объяснить опыты, изображенные на рис.127 и рис.128. При этом можно общаться друг с другом, пользоваться текстом учебника, но через две минуты, я хочу, чтобы вы объяснили эти опыты у доски. Самому отважному — оценка 5. Помните, что магнитный поток зависит от числа линий магнитной индукции, от площади контура и от ориентации контура в магнитном поле.		Работают в группах с учебником, объясняют опыты, находят причину возникновения индукционного тока в каждом случае.		Самостоятельная работа с текстом учебника направленная на формирование умения самостоятельно обрабатывать информацию, логически, образно мыслить.
Учитель показывает опыты возникновения индукционного тока при замыкании и размыкании цепи, при перемещении одной катушки относительно другой, при перемещении ползунка реостата.		Учащие объясняют у доски, почему при замыкании и размыкании цепи, при перемещении катушки и ползунка реостата возникает индукционный ток.
Этап урока 6 — Развитие коммуникативных универсальных учебных действий (формирование умения работать в паре, группе; оформлять свои мысли в устной форме; слушать и понимать других)
Деятельность учителя			Деятельность учащихся		Примечание
Учащиеся получают задание по группам: — объяснить принцип работы зарядного устройства на основании явления электромагнитной индукции; — объяснить принцип работы трансформатора; — объяснить отклонение алюминиевого кольца при внесении в него магнита. Учитель заслушивает ответы на поставленные вопросы.			Через сравнение «новой» и «старой» информации (на базе знаний, полученных на стадии осмысления содержания урока) учащиеся в группах попытаются объяснить принцип устройства и работы зарядного устройства, трансформатора и поведения кольца в магнитном поле на основе изученного явления электромагнитной индукции
Итак, давайте подведем итог сегодняшнего урока. Так что же объединяет Майкла Фарадея и беспроводное зарядное устройство для мобильного телефона и устройства для зарядки телефона без источника питания данной теме. Сегодня на уроке мы с вами изучили явление электромагнитной индукции и условия его возникновения			Все это объединяет явление электромагнитной индукции
Достигли ли мы поставленной цели?			Ребята оценивают урок и свою работу на нем, делают выводы о том достигнуты ли цели урока. Говорят о том, что узнали нового

В чем заключается явление электромагнитной индукции три определения?

В чем заключается явление электромагнитной индукции три определения?

3. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.

Почему в формуле для закона электромагнитной индукции стоит знак минус?

Оно гласит, что знак минус, в данном случае, указывает на то, как направлена возникающая ЭДС. Дело в том, что создаваемое индукционным током магнитное поле направлено так, что препятствует изменению магнитного потока, который вызвал индукционный ток.

В чем суть закона Фарадея?

Закон гласит: Для любого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус. или другими словами: Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Что представляет собой магнитный поток?

МАГНИТНЫЙ ПОТОК — потоквектора магнитной индукции В через какую либо поверхность. Магнитный поток через малую площадку dS, в пределах которой вектор В неизменен, равен dФ = ВndS, где Bn проекция вектора на нормаль к площадке dS.

Почему закон электромагнитной индукции формулируется?

Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, а не для силы тока, так как сила тока может изменяться в зависимости от сопротивления проводника, а ЭДС не изменяется от прочих факторов.

Что такое магнитный поток через контур от чего он зависит?

Магнитный поток — это количество линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность некоторой площади: Ф=BScos a, следовательно он зависит величины индукции магнитного поля и площади пронизываемой поверхности.

Что называют магнитным потоком в каких единицах его выражают?

В СИ единицей магнитного потока является вебер (Вб, размерность — Вб = В·с = кг·м²·с-2·А-1), в системе СГС — максвелл (Мкс, 1 Вб = 108 Мкс).

Что называется элементарным магнитным потоком?

Определение. Элементарным магнитным потоком ∆Ѱ через эле- ментарную ориентированную площадку ∆S называется физическая величи- на, равная скалярному произведению вектора ∆S площади площадки на вектор B индукции магнитного поля на этой площадке: B, ∆S) = B*∆S*cosβ. … Единица магнитного потока в СИ называется вебер (Вб).

Как называется единица измерения магнитной индукции?

Те́сла (русское обозначение: Тл; международное обозначение: T) — единица индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника,расположенного по нормали вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует …

Как вычисляется магнитный поток?

Сделаем рисунок. По определению магнитный поток через плоскую поверхность в однородном поле равен: Ф=BScosα (2.

Что такое магнитный поток простыми словами?

Магнитным потоком называют поток вектора магнитной индукции В через некую поверхность. … Сам магнитный поток Ф через конечную поверхность равен интегралу от dФ по этой поверхности.

Чему равен 1 Вебер?

Ве́бер (русское обозначение: Вб, международное: Wb) — единица измерения магнитного потока в Международной системе единиц (СИ). По определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один вебер в секунду наводит в этом контуре ЭДС, равную одному вольту (см. Закон Фарадея).

Кто открыл магнитный поток?

Явление электромагнитной индукции было открыто Майлом Фарадеем в 1831 году. Еще за 10 лет до этого Фарадей думал о способе превратить магнетизм в электричество. Он считал, что магнитное поле и электрическое поле должны быть как-то связаны.

Кто определил направление индукционного тока?

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которое вызвало этот ток. Это правило впервые сформулировал российский ученый Эмилий Христианович Ленц в 1834 году (правило Ленца).

Кто открыл явление электромагнитной индукции и почему?

Электромагни́тная инду́кция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении магнитного поля во времени или при движении материальной среды в магнитном поле. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года.

Когда магнитный поток равен нулю?

величины вектора магнитной индукции, площади контура и его ориентации относительно линий индукции магнитного поля. Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный. Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура, то магнитный поток равен нулю.

В каком случае магнитный поток равен 1 ВБ?

Единица измерения магнитного потока в систем СИ — 1 Вебер (1 Вб). Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю. Значит угол a равен 00 . Магнитный поток через контур равен нулю,если контур распологается параллельно магнитному полю.

Когда эдс равна 0?

когда ЭДС равна 0? Максимальная ЭДС возникает тогда, когда проводник движется перпендикулярно линиями магнитного поля. ЭДС равна нулю, когда проводник движется параллельно линиям магнитного поля.

Как определить поток магнитной индукции?

Магнитный поток (Φ) через площадку S (поток вектора магнитной индукции) – это скалярная величина: Φ=BScos α=BnS=→B→S Φ = B S cos α = B n S = B → S → с углом между →n и →B , обозначаемым α , →n является нормалью к площадке S .

Как определить поток магнитной индукции соленоида?

(3) При этом полный магнитный поток соленоида определяется и другой формулой [2, с. 242]: Ф =В×S×N , (4) где В – индукция магнитного поля, N – число витков соленоида, S– площадь поперечного сечения магнитного поля.

Что называется потоком вектора магнитной индукции?

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) (Ф) через площадку S называют скалярную величину равную: Ф где угол между и , — нормаль к площадке S. Ф равен количеству линий магнитной индукции, которые пересекают площадку S (рис.

Что такое поток в физике?

Пото́к эне́ргии — это количество энергии, переносимое через некоторую произвольную площадку в единицу времени. Если речь идёт об энергии, переносимой оптическим излучением, то вместо термина «поток энергии» используют эквивалентный для такого случая термин «поток излучения».

Как обозначается магнитный поток в физике?

Магнитный поток обозначается буквой Ф и выражается в таких единицах, как вебер, и обозначается [Bб]. Магнитный поток можно сравнить с потоком жидкости, протекающей через ограниченную поверхность.

Что означает слово поток?

1) а) Стремительно текущая водная масса (реки, ручья с быстрым течением). б) Непрерывно текущая, льющаяся жидкость. … Непрерывное движение массы, большого количества кого-л., чего-л. б) Что-л., что возникает, появляется в большом количестве.

Чему равен магнитный поток сквозь произвольную поверхность?

Поток вектора магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность тождественно равен нулю.

Чему равен магнитный поток через замкнутую поверхность?

Поток магнитного поля через любую замкнутую поверхность равен нулю. Эта теорема отражает факт отсутствия магнитных зарядов, вследствие чего линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца и являются замкнутыми.

Презентация на тему: «В чем состоит явление электромагнитной индукции?

1

2 В чем состоит явление электромагнитной индукции? — возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле.

3 Кто открыл явление электромагнитной индукции? — Майкл Фарадей 29 августа 1831 года

4 Перечислите свойства индукционного тока. 1)переменный по направлению 2) переменный по величине

5 1. перемещение магнита и катушки относительно друг друга; 2. перемещение одной катушки относительно другой; 3. изменение силы тока в одной из катушек; 4. замыкание и размыкание цепи; 5. перемещение сердечника;

6

7 При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции, равная модулю скорости изменения магнитного потока.

8 В неподвижном проводнике, находящемся в переменном магнитном поле В движущемся проводнике, находящемся в постоянном магнитном поле Причина: Переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле Причина: Сила Лоренца, действующая в магнитном поле на движущиеся заряды Применение: токи Фуко в массивных проводниках

9 Свойства вихревого электрического поля: 1)Создается переменным магнитным полем. 2)Силовые линии (линии напряженности) замкнуты. 3)Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. 4) При возрастании магнитной индукции направление вектора напряженности электрического поля образует левый винт с направлением вектора Напротив, при убывании магнитной индукции направление вектора напряженности электрического поля образует правый винт с направлением вектора 5) Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника 0, а численно равна ЭДС индукции в этом проводнике

10 «ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром»

11

12 ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ (лат. inductio – наведение) – явление порождения вихревого электрического поля переменным магнитным полем. Если внести в переменное магнитное поле замкнутый проводник, то в нем появится электрический ток. Появление этого тока называют индукцией тока, а сам ток – индукционным. Правило Ленца: Индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

13

14 Если подносить магнит к сплошному кольцу, то наблюдается взаимодействие кольца с магнитом. При введении магнита в кольцо оно отталкивается. При удалении магнита от кольца оно притягивается. Если подносить магнит к кольцу с разрезом, то взаимодействие кольца с магнитом не наблюдается.

15

16 N S Собственное магнитное поле катушки препятствует нарастанию внешнего магнитного поля B

17 S N Собственное магнитное поле катушки препятствует убыванию внешнего магнитного поля B

18 Индукционный ток направлен так, что создаваемое им собственное магнитное поле препятствует любому изменению внешнего магнитного поля.

19 Ф характеризуется изменением числа линий В, пронизывающих контур. 1. Определить направление линий индукции внешнего поля В(выходят из N и входят в S). 2. Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур (если магнит вдвигается в кольцо, то Ф>0, если выдвигается, то Ф0, то линии В и В направлены в противоположные стороны; если Ф

20 Лабораторная работа 2 «Изучение явления электромагнитной индукции» Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции. Приборы и материалы: катушка с соединительными проводами, миллиамперметр, полосовой магнит. Инструкция по ТБ при выполнении работы : Будьте внимательны и дисциплинированны. Перед выполнением работы внимательно изучите ее содержание и ход выполнения. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

21 Примените правило Ленца для следующих случаев:

22 НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА Прямолинейный проводник Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки: «Если поставить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, отставленный на 90 градусов большой палец указывал направление вектора скорости, то выпрямленные 4 пальца покажут направление индукционного тока в проводнике».

23

24

25 ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.

26 — явление возникновения индукционного тока (ЭДС индукции) в том же самом проводнике, по которому течет переменный ток. Индукционный ток (вихревое электрическое поле) препятствует нарастанию тока в момент замыкания цепи и препятствует уменьшению тока в момент размыкания цепи При изменении силы тока в проводнике в нем возникает вихревое электрическое поле, которое тормозит электроны при возрастании тока и ускоряет при убывании. Явление самоиндукции аналогично явлению инерции в механике

27 Модуль вектора магнитной индукции поля, создаваемого током, прямо пропорционален силе тока ~ ~ Коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком называют индуктивностью контура или коэффициентом самоиндукции Индуктивность – физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1А за 1 секунду

28 1)От геометрических факторов (размеров проводника, его формы) 2) От числа витков в катушке (увеличивается в N раз) 3) От магнитных свойств среды, в которой находится проводник 1)Непосредственно от силы тока в проводнике

29 Энергия магнитного поля тока Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией. Откуда она берется? Источник тока, включенный в электрическую цепь, обладает запасом энергии. В момент замыкания электрической цепи источник тока расходует часть своей энергии на преодоление действия возникающей ЭДС самоиндукции. Эта часть энергии, называемая собственной энергией тока, и идет на образование магнитного поля. Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока. Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи. Энергия магнитного поля, созданного током, прямо пропорциональна квадрату силы тока. Куда пропадает энергия магнитного поля после прекращения тока? – выделяется ( при размыкании цепи с достаточно большой силой тока возможно возникновение искры или дуги)

30 Энергия магнитного поля тока Кинетическая энергия движущегося тела Сила тока IСкорость υ Индуктивность LМасса тела m — мера инертности В электродинамике В механике Аналогии

31 Применение явления электромагнитной индукции Явление электромагнитной индукции находит широкое применение в технике. Оно используется в индукционных генераторах тока, индукционных плавильных печах, трансформаторах, счетчиках электрической энергии, в электродинамических микрофонах и многих других устройствах.

32 Применение явления электромагнитной индукции- электромеханический генератор

33 Видеомагнитофон. Жесткий диск компьютера. Детектор полицейского. Детектор металла в аэропортах Поезд на магнитной подушке Маглев Электромагнитная индукция в современном мире

34 Электромагнитное поле Джеймс Клерк Максвелл ( Переменное электрическое поле порождает магнитное поле. Электромагнитное поле Электромагнитное поле – единое целое: в зависимости от системы отсчета проявляются те или иные свойства поля

35 §§ 10 – 17, конспект, Упр. 2 стр Подготовиться к зачету «ЭМИ»

Явление электромагнитной индукции тока: суть, кто открыл

Явление электромагнитной индукции представляет собой феномен, который заключается в возникновении электродвижущей силы или напряжения в теле, находящемся в магнитном поле, которое постоянно изменяется. Электродвижущая сила в результате электромагнитной индукции также возникает, если тело движется в статическом и неоднородном магнитном поле или же вращается в магнитном поле так, что его линии, пересекающие замкнутый контур, изменяются.

Индуцированный электрический ток

Под понятием «индукция» подразумевается возникновение какого-либо процесса в результате воздействия другого процесса. Например, электрический ток может быть индуцирован, то есть может появиться в результате воздействия особым образом на проводник магнитного поля. Такой электрический ток называется индуцированным. Условия образования электрического тока в результате явления электромагнитной индукции рассматриваются далее в статье.

Понятие о магнитном поле

Прежде чем начать изучение явления электромагнитной индукции, необходимо разобраться, что представляет собой магнитное поле. Говоря простыми словами, под магнитным полем подразумевают область пространства, в которой магнитный материал проявляет свои магнитные эффекты и свойства. Эта область пространства может быть изображена с помощью линий, которые называются линиями магнитного поля. Количеством этих линий изображают физическую величину, которая называется магнитным потоком. Линии магнитного поля являются замкнутыми, они начинаются на северном полюсе магнита и заканчиваются на южном.

Магнитное поле обладает способностью воздействовать на любые материалы, обладающие магнитными свойствами, например, на железные проводники электрического тока. Это поле характеризуется магнитной индукцией, которая обозначается B и измеряется в теслах (Тл). Магнитная индукция в 1 Тл — это очень сильное магнитное поле, которое действует с силой в 1 ньютон на точечный заряд в 1 кулон, который пролетает перпендикулярно линиям магнитного поля со скоростью 1 м/с, то есть 1 Тл = 1 Н*с/(м*Кл).

Кто открыл явление электромагнитной индукции?

Электромагнитная индукция, на принципе работы которой основаны многие современные приборы, была открыта в начале 30-х годов XIX века. Открытие явления электромагнитной индукции принято приписывать Майклу Фарадею (дата открытия — 29 августа 1831 года). Ученый основывался на результатах опытов датского физика и химика Ханса Эрстеда, который обнаружил, что проводник, по которому течет электрический ток, создает магнитное поле вокруг себя, то есть начинает проявлять магнитные свойства.

Фарадей, в свою очередь, открыл противоположное обнаруженному Эрстедом явление. Он заметил, что изменяющееся магнитное поле, которое можно создать, меняя параметры электрического тока в проводнике, приводит к возникновению разности потенциалов на концах какого-либо проводника тока. Если эти концы соединить, например, через электрическую лампу, то по такой цепи потечет электрический ток.

В итоге Фарадей открыл физический процесс, в результате которого в проводнике появляется электрический ток из-за изменения магнитного поля, в чем и заключается явление электромагнитной индукции. При этом для образования индуцированного тока не важно, что движется: магнитное поле или сам проводник. Это можно легко показать, если провести соответствующий опыт по явлению электромагнитной индукции. Так, расположив магнит внутри металлической спирали, начинаем перемещать его. Если соединить концы спирали через какой-либо индикатор электрического тока в цепь, то можно увидеть появление тока. Теперь следует оставить магнит в покое и перемещать спираль вверх и вниз относительно магнита. Индикатор также покажет существование тока в цепи.

Эксперимент Фарадея

Опыты Фарадея заключались в работе с проводником и постоянным магнитом. Майкл Фарадей впервые обнаружил, что при перемещении проводника внутри магнитного поля на его концах возникает разность потенциалов. Перемещающийся проводник начинает пересекать линии магнитного поля, что моделирует эффект изменения этого поля.

Ученый обнаружил, что положительный и отрицательный знаки возникающей разности потенциалов зависят от того, в каком направлении движется проводник. Например, если проводник поднимать в магнитном поле, то возникающая разность потенциалов будет иметь полярность +-, если же опускать этот проводник, то мы уже получим полярность -+. Эти изменения знака потенциалов, разность которых называется электродвижущей силой (ЭДС), приводят к возникновению в замкнутом контуре переменного тока, то есть такого тока, который постоянно изменяет свое направление на противоположное.

Особенности электромагнитной индукции, открытой Фарадеем

Зная, кто открыл явление электромагнитной индукции и почему возникает индуцированный ток, объясним некоторые особенности этого явления. Так, чем быстрее перемещать проводник в магнитном поле, тем будет больше значение силы индуцированного тока в контуре. Еще одна особенность явления заключается в следующем: чем больше магнитная индукция поля, то есть чем сильнее это поле, тем большую разность потенциалов она сможет создать при перемещении проводника в поле. Если же проводник находится в покое в магнитном поле, никакого ЭДС в нем не возникает, поскольку нет никакого изменения в пересекающих проводник линиях магнитной индукции.

Направление электрического тока и правило левой руки

Чтобы определить направление в проводнике электрического тока, созданного в результате явления электромагнитной индукции, можно воспользоваться так называемым правилом левой руки. Его можно сформулировать следующим образом: если левую руку поставить так, чтобы линии магнитной индукции, которые начинаются на северном полюсе магнита, входили в ладонь, а оттопыренный большой палец направить по направлению перемещения проводника в поле магнита, тогда оставшиеся четыре пальца левой руки укажут направление движения индуцированного тока в проводнике.

Существует еще один вариант этого правила, он заключается в следующем: если указательный палец левой руки направить вдоль линий магнитной индукции, а оттопыренный большой палец направить по направлению движения проводника, тогда повернутый на 90 градусов к ладони средний палец укажет направление появившегося тока в проводнике.

Явление самоиндукции

Ханс Кристиан Эрстед открыл существование магнитного поля вокруг проводника или катушки с током. Также ученый установил, что характеристики этого поля прямым образом связаны с силой тока и его направлением. Если ток в катушке или проводнике будет переменным, то он породит магнитное поле, которое не будет стационарным, то есть будет меняться. В свою очередь это переменное поле приведет к возникновению индуцированного тока (явление электромагнитной индукции). Движение тока индукции будет всегда противоположно циркулирующему по проводнику переменному току, то есть будет оказывать сопротивление при каждом изменении направления тока в проводнике или катушке. Этот процесс получил название самоиндукции. Создаваемая при этом разность электрических потенциалов называется ЭДС самоиндукции.

Отметим, что явление самоиндукции возникает не только при изменении направления тока, но и при любом его изменении, например, при увеличении за счет уменьшения сопротивления в цепи.

Для физического описания сопротивления, оказываемого любому изменению тока в цепи за счет самоиндукции, ввели понятие индуктивности, которая измеряется в генри (в честь американского физика Джозефа Генри). Один генри — это такая индуктивность, для которой при изменении тока за 1 секунду на 1 ампер возникает ЭДС в процессе самоиндукции, равная 1 вольт.

Переменный ток

Когда катушка индуктивности начинает вращаться в магнитном поле, то в результате явления электромагнитной индукции она создает индуцированный ток. Этот электрический ток является переменным, то есть он систематически изменяет свое направление.

Переменный ток является наиболее распространенным, чем постоянный. Так, многие приборы, которые работают от центральной электрической сети, используют именно этот тип тока. Переменный ток легче индуцировать и транспортировать, чем постоянный. Как правило, частота бытового переменного тока составляет 50-60 Гц, то есть за 1 секунду его направление изменяется 50-60 раз.

Геометрическим изображением переменного тока является синусоидальная кривая, которая описывает зависимость напряжения от времени. Полный период синусоидальной кривой для бытового тока приблизительно равен 20 миллисекундам. По тепловому эффекту переменный ток аналогичен току постоянному, напряжение которого составляет U_max/√2, где U_max — максимальное напряжение на синусоидальной кривой переменного тока.

Использование электромагнитной индукции в технике

Открытие явления электромагнитной индукции произвело настоящий бум в развитии техники. До этого открытия люди были способны производить электричество в ограниченных количествах только с помощью электрических батарей.

В настоящее время это физическое явление используется в электрических трансформаторах, в обогревателях, которые индуцированный ток переводят в тепло, а также в электрических двигателях и генераторах автомобилей.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Магнитный поток через любую поверхность, помещенную в магнитное поле, определяется как число магнитных силовых линий, пересекающих поверхность нормально. Он обозначается «ⲫ», а его единицей измерения является вебер (Вб). Электромагнитная индукция — это явление производства ЭДС индукции из-за изменения магнитного потока (количества силовых линий магнитного поля), подключенного к замкнутой цепи, называется электромагнитной индукцией.

Эксперименты Фарадея

Эксперимент 1: Для проведения этого эксперимента Фарадей взял круглую катушку и соединил ее с гальванометром и сильным стержневым магнитом. При перемещении северного полюса стержневого магнита в сторону катушки гальванометр показал отклонение вправо от нулевой отметки гальванометра. Когда магнит снова отдалили от катушки, он показал отклонение, но в противоположном направлении. Точно так же эксперимент проводится с южным полюсом стержневого магнита, снова наблюдается отклонение, но противоположное направлению, указанному северным полюсом стержневого магнита. Когда магнит удерживается неподвижно около катушки, в гальванометре не наблюдается никакого отклонения.

Вывод: По мере приближения магнита к катушке магнитный поток увеличивается, следовательно, в катушке возникает индукционный ток в одном направлении. Когда магнит удаляется от катушки, магнитный поток уменьшается, следовательно, в катушке возникает индуцированный ток в противоположном направлении. Когда магнит неподвижен внутри катушки, магнитный поток перестает изменяться, следовательно, индуктируемый ток в катушке становится равным нулю.

Эксперимент 2: В этом эксперименте стержневой магнит остается неподвижным, а катушка перемещается. Наблюдается тот же результат, что и в опыте 1. При быстром относительном движении магнита и катушки отклонение в гальванометре больше, и наоборот.

Эксперимент 3: Как видно из рисунка ниже. Две катушки первичная (p) и вторичная (s) намотаны на цилиндрическую опору. Первичная катушка соединена с ключом, реостатом и аккумулятором. Вторичка связана с гальванометром. При нажатии клавиши в первичной обмотке гальванометр показывает отклонение в одну сторону. Когда ключ отпускается, он снова показывает отклонение, но в противоположном направлении. При удерживании клавиши в нажатом состоянии через первичные катушки течет постоянный ток, гальванометр не показывает никакого отклонения. Когда ток в первичной обмотке увеличивается с помощью реостата, индуцированный ток течет во вторичной обмотке в том же направлении, что и в первичной обмотке.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Первый закон: Он гласит, что всякий раз, когда магнитный поток связан с изменением в замкнутом контуре, в нем индуцируется ЭДС, которая существует только до тех пор, пока происходит изменение потока. место. Если цепь замкнута, то внутри цепи также индуцируется ток, который называется «Индуцированный ток».

Магнитные поля можно изменить:

• Перемещение стержневого магнита к катушке или от нее.
• Перемещение катушки в магнитное поле или вне магнитного поля.
• Вращение катушки относительно магнита.
• Изменение площади катушки, помещенной в магнитное поле.

Второй закон: Он гласит, что величина ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, связанного с замкнутой цепью.

|∈| = dⲫ/dt

E = -N dⲫ/dt

E = -N (ⲫ ₂ -ⲫ ₁ )/t ⇢ («t» – время)

Закон Ленца

Ленц утверждает, что направление индукционного тока в цепи таково, что оно препятствует изменению магнитного потока. Закон Ленца назван в честь немецкого физика Эмиля Ленца, который сформулировал его в 1834 году. Это научный закон, определяющий направление индуцированного тока, но ничего не говорящий о его величине.

E = -N(d∅/dt) ⇢ (отрицательный знак означает, что направление ЭДС индукции таково, что она препятствует изменению магнитного потока)

Applications of Faraday’s law

• Induction motors
• Transformers
• Electric generators
• Hall effect meters
• Current clamps
• Induction cooking
• Induction welding
• Induction sealing
• Electric guitar and violin.

Примеры задач

Вопрос 1: Магнитный поток, связанный с катушкой, изменяется с 2Вб до 0,2Вб за 0,5 секунды. Вычислите ЭДС индукции.

Ответ:

Δ ⲫ = 0,2-2 = 1,8WB

ΔT = 0,5 с

E = -(Δ δ/ΔT)

E = -1,8/0,5 Вольт

E = -3,6 об.

Следовательно, ЭДС индукции будет -3,6 вольта.

Вопрос 2: В катушке сопротивлением 200 индуцируется ток за счет изменения магнитного потока через нее, как показано на рисунке. Рассчитайте величину изменения потока через катушку.

Решение:

dq = – (N/R) dt

i= (1/R). (dq/dt)

Δⲫ = R.Δq

Δⲫ = 200 × (площадь кругового графика)

Δⲫ = 200 × (1/2×20×0,5)

ΔⲫΫ = 200 × 3

= 200 × 3 9000 1000 Вб

Следовательно, величина изменения потока равна 1000 Вб.

Вопрос 3: Рассчитайте ЭДС индукции в проводе. Когда небольшой кусок металлической проволоки протащили через зазор между полюсными наконечниками магнита за 0,6 сек. Известно, что магнитный поток между полюсами равен 9×10 ^-4 Вб.

Решение:

DT = 0,5 S

D ⲫ = 9 × 10 ^-4 -0 = 9 × 10 ^-4 WB

E = (D ⲫ)/DT

E = (

E = (D ⲫ)/DT

E = (DT =

E = ( 9×10 ^-4 )/0,6

E= 0,0036 В

Следовательно, ЭДС индукции 0,0036 В

Вопрос 4: Цилиндрический стержневой магнит удерживается вдоль оси круглого стержневого магнита. Объясните, почему ток не индуцируется в катушке, если магнит вращается вокруг своей оси.

Решение:

Ток не будет индуцироваться, потому что магнитный поток, связанный с круглой катушкой, не изменяется при вращении магнита.

Вопрос 5: Почему ЭДС индукции также называют обратной ЭДС?

Решение:

ЭДС индукции также называется обратной ЭДС, потому что ЭДС индуцирования всегда препятствует любому изменению приложенной ЭДС.

Вопрос 6: Укажите направление, в котором индуцируется ток в проволочной петле, когда магнит приближается к ней, как показано на рисунке.

Решение:

Если смотреть со стороны магнита, индуцированный ток течет в петле против часовой стрелки.

Вопрос 7: Почему катушки индуктивности сделаны из меди?

Решение:

Медь имеет малое сопротивление, поэтому установленный наведенный ток будет большим.

Электромагнитная индукция | Закон Фарадея и Ленца с приложениями

Индукция

Что такое электромагнитная индукция? Если вам интересно, что такое электромагнитная индукция, это относится к процессу генерации тока из-за производства напряжения из-за изменяющегося магнитного поля. Например, если проводник удерживается в определенном положении, магнитное поле вокруг него будет постоянно изменяться. И наоборот, если магнитное поле постоянно, проводник движется. Это приводит к возникновению электродвижущей силы или ЭДС на проводнике, которая генерирует ток. Это явление было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. 

Предположим, вы ходите по магазинам без наличных, а ваши родители пользуются кредитными картами. Продавец не прикасается к карте и не фотографирует ее; скорее, он всегда сканирует или проводит по нему, чтобы завершить транзакцию. Как вы думаете, почему он это делает и как происходит сделка? Это происходит из-за «электромагнитной индукции».

Законы электромагнитной индукции Фарадея

Генераторы и трансформаторы основаны на экспериментах Фарадея.

Движение проводника поперек магнитного поля индуцирует электродвижущую силу. Эта сила также может быть вызвана изменением магнитного потока магнитного поля. Это явление называется «электромагнитной индукцией».

Электромагнитная индукция возникает либо при помещении проводника в переменное магнитное поле, либо при помещении проводника в движении в стационарное магнитное поле. Это закон электромагнитной индукции теплообмена, который дал Майкл Фарадей.

Фарадей организовал подводящий провод в установке и подключил его к прибору для измерения напряжения в цепи. Напряжение в цепи измеряется, когда стержневой магнит проходит через змеевики. Это позволяет нам производить электрическую энергию в цепи с помощью магнитных полей, а не только батарей. Устройства, такие как трансформаторы, генераторы, инверторы и двигатели, работают по принципу электромагнитной индукции.

Ниже приведены законы электромагнитной индукции Фарадея:

Первый закон: Всякий раз, когда неподвижный проводник помещается в изменяющееся магнитное поле, возникает электромагнитная сила, называемая индуцированной электромагнитной силой. Если проводник представляет собой замкнутую цепь, индуцированный ток проходит по нему.

Второй закон: Величина индуцируемой электродвижущей силы равна скорости изменения потокосцеплений.

Эксперимент Фарадея

Фарадей провел несколько экспериментов, на которых основано определение закона электромагнитной индукции. Согласно этому закону величина напряжения, индуцируемого катушкой, зависит от числа витков в катушке и ее переменного магнитного поля.

Индуктивное напряжение определяется как:

e = N × dΦdt

Здесь

e относится к индуцированному напряжению

N относится к числу витков в катушке

Φ относится к магнитному потоку

t относится ко времени

Закон электромагнитной индукции Ленца

Согласно закону электромагнитной индукции Ленца, когда электродвижущая сила индуцируется в соответствии с законом Фарадея, ее направление противоположно причине ее возникновения.

Следовательно, 

E = -N (dΦ/dt) в вольтах

Вихревые токи

Согласно закону линзы, завихрение тока происходит таким образом, что создается поле магнитной силы, противоречащее изменению. Поскольку вихревые токи имеют тенденцию противодействовать, они приводят к потерям энергии. Они преобразуют полезные виды энергии в тепловую энергию, которая не так полезна. Потеря полезной энергии обычно нежелательна, но иногда желательна, например:

• Тормоза некоторых поездов: при торможении металлические колеса подвергаются воздействию тормозов магнитным полем, что приводит к возникновению вихревых токов в колесах. Колесо тормозится из-за магнитного взаимодействия между приложенным полем и вихревыми токами. Эффект сильнее, если колеса вращаются быстрее, а это означает, что тормозная сила уменьшается с замедлением поезда, что приводит к плавному остановочному движению.
• Некоторые гальванометры имеют фиксированный сердечник из немагнитного металлического материала. Вихревые токи, возникающие в сердечнике при колебаниях катушки, препятствуют движению и останавливают ее.
• Сплавы могут быть получены плавлением металлов в индукционной печи. Вихревые токи генерируются в металлах для производства достаточно высокой энергии, чтобы расплавить его.

Применение электромагнитной индукции

1. Генератор переменного тока
2. Электрические трансформаторы
3. Магнитный расходомер

Генератор переменного тока: Генерация переменного тока является одним из наиболее важных применений электромагнитной индукции. Генератор переменного тока с мощностью выходного напряжения около 100 МВ представляет собой усовершенствованную машину. Поскольку катушка вращается в магнитном поле B, эффективная площадь контура равна A cos θ. Здесь θ — угол между B и A. Этот метод создания изменения потока является принципом работы с простым генератором переменного тока. Ось, вокруг которой вращается катушка, перпендикулярна направлению магнитного поля. Магнитное поле в катушке изменяется за счет вращения катушки, поэтому в катушке возникает индукция электродвижущей силы или ЭДС.

Электрические трансформаторы: Электромагнитный трансформатор — еще одно замечательное применение электромагнитной индукции. Это прибор, который преобразует электроэнергию переменного тока при определенном уровне напряжения в другой уровень напряжения из-за действия магнитного поля. Понижающий трансформатор имеет более высокое напряжение в первичной обмотке, чем вторичное, а повышающий трансформатор имеет большее количество витков вторичного напряжения. Энергетические компании используют повышающие трансформаторы для повышения напряжения до 100 кВ. Это уменьшает электрический ток и уменьшает потери мощности в линиях передачи. С другой стороны, в цепях, используемых в бытовых приборах, используется понижающий трансформатор для снижения напряжения до 110 или 230 В. 

Магнитный расходомер: Магнитные расходомеры также работают по принципу электромагнитной индукции. Когда проводящая среда пересекает магнитное поле B, это приводит к возникновению напряжения V, пропорционального плотности магнитного поля, скорости v проводящей среды и длине проводника.

Теория магнитного расходомера

По катушкам проволоки, установленным снаружи или внутри корпуса расходомера в магнитном расходомере, подается ток для создания магнитного поля. Проводником здесь является жидкость, протекающая по трубе, что приводит к индукции напряжения, которое зависит от средней скорости потока.

Генерируемое напряжение может быть определено с помощью чувствительных электродов, установленных в корпусе Magnaflow, и отправлено на передатчик, вычисляющий объемный расход на основе размеров трубы.

Измеряемый расход жидкости должен измеряться с помощью электропроводящего магнитного расходомера. По закону Фарадея напряжение сигнала (Е) зависит от средней скорости жидкости (V), напряженности магнитного поля (В) и длины проводника (D). Магнитное поле устанавливается в поперечном сечении трубы.

На самом деле, когда проводящая жидкость течет поперек магнитного поля, это приводит к генерации напряжения, которое можно рассчитать с помощью пары стальных электродов, расположенных друг напротив друга. Пара электродов, находящихся внутри расходомера, затем подключается к усовершенствованной электрической цепи, способной обрабатывать сигнал. Этот результирующий обработанный сигнал подается в микропроцессор, который может рассчитать объемный расход жидкости.

Вывод

Подводя итог теме, определение электромагнитной индукции — это процесс генерации электрической энергии с помощью магнитных полей. Ток, производимый в процессе, больше, когда магнит движется быстрее или сильнее, или если катушка имеет больше витков. Электромагнитная индукция имеет множество применений в устройствах, которые мы используем в повседневной жизни. Следовательно, это важное понятие в физике, с которым вы должны быть знакомы. Мы надеемся, что это обсуждение помогло вам понять концепцию электромагнитной индукции и ее приложений.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Каково значение электромагнитной индукции?

Значение определения электромагнитной индукции заключается в том, что оно предоставило нам способ создавать электрическую энергию в цепи с помощью магнитных полей, а не только батарей.

2. Какие машины работают по принципу электромагнитной индукции?

Многие машины и приборы, которые мы используем каждый день, работают по принципу электромагнитной индукции. Например, двигатели, преобразователи и генераторы.

3.Как увеличить силу тока, создаваемого электромагнитной индукцией?

Количество электроэнергии, вырабатываемой в процессе электромагнитной индукции, можно увеличить, используя более сильный или быстро вращающийся магнит или даже увеличив число витков в катушке.

4.Какими тремя факторами можно изменять величину напряжения?

1. Размер магнитного поля: чем больше линий потока, тем больше линий доступно для разрезания проводника. Индуцированное напряжение прямо пропорционально силе потока.
2. Активная длина проводника: Активная длина означает часть проводника, которая фактически пересекает магнитное поле. Оно прямо пропорционально индуцированному напряжению.
3. Скорость проводника в магнитном поле: Чем быстрее проводник движется поперек магнитного поля, тем выше индуцируемое напряжение. Поэтому индуцированное напряжение прямо пропорционально скорости проводника.

Узнать о законе индукции Фарадея

Закон индукции Фарадея Определение

Закон индукции Фарадея гласит, что индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) в электрической цепи равна скорости изменения магнитного потока в цепи во времени.

Обзор закона индукции Фарадея

До начала девятнадцатого века электричество и магнетизм считались двумя отдельными явлениями. Эксперименты Эрстеда и Ампера привели к наблюдению, что электричество и магнетизм в некоторой степени взаимосвязаны. Некоторые из сделанных ими наблюдений представляли собой отклонения стрелок магнитного компаса при прохождении электрического тока по замкнутой цепи. Наблюдение привело к таким вопросам, как, что, если верно и обратное? То есть может ли изменяющееся магнитное поле производить электрический ток?

На этот вопрос ответили эксперименты, проведенные английскими учеными сэром Майклом Фарадеем и Джозефом О. Генри в США в середине 19 века. Они заметили, что изменение магнитных полей также может индуцировать ток в замкнутых катушках. Явление, при котором изменение магнитного поля индуцирует ток в катушках, называется электромагнитной индукцией. Эксперимент Фарадея показан на иллюстрации, показанной на рисунке выше.

Есть вопрос по этой теме?

Чему вы научитесь:

• Закон Фарадея об индукционном определении
• Обзор Закона Фарадея об индукции
• Эксперименты по Фарадею:
• Математическое заявление о законе
• Законодательство Фарадея 9004. Share. Открытие явления электромагнитной индукции было сделано серию экспериментов, как описано ниже.

  Эксперимент 1:

  Сэр Майкл Фарадей провел эксперимент по изменению магнитных полей, в которых он смог показать отклонение в гальванометре с замкнутой катушкой. Он заметил, что когда северный полюс стержневого магнита приближался к замкнутой катушке, гальванометр показывал отклонение.

  Эксперимент проводился в пять этапов, показанных на рис. 1. Когда магнит стационарно, в гальванометре, соединенном с соленоидом, на первом этапе не наблюдалось отклонения. На втором этапе северный полюс магнита перемещался к катушке, что вызывало отклонение в гальванометре. При остановке магнита возле катушки на третьем этапе отклонения не наблюдалось. На четвертом этапе магнит двигался в противоположном направлении от катушки. Отклонение в гальванометре наблюдалось в противоположном направлении. На пятом шаге южный полюс магнита перемещался к катушке. Отклонение в гальванометр был аналогичен четвертому этапу. Из наблюдений за экспериментом он пришел к выводу, что отклонение наблюдается постоянно, пока магнит находится в движении. Когда магнит был неподвижен, отклонения не было.

  Другим важным наблюдением было то, что когда магнит удалялся от катушки, отклонение, показанное гальванометром, было в противоположном направлении, из чего следует, что направление тока было изменено на противоположное. Когда южный полюс магнита двигался к катушке, отклонения в гальванометре были противоположными.

  Рис. 1. Опыт Фарадея с током, индуцируемым в катушке за счет движения магнита

  Опыт 2:

  Фарадей провел еще один эксперимент, в котором ток индуцировался в другой катушке, называемой катушкой. вторичная катушка из-за тока, протекающего в цепи с батарейным питанием, называемой первичной катушкой. В этом эксперименте стержневой магнит был заменен схемой с батарейным питанием, как показано на рисунке 2. В ней C1 является первичной катушкой, а C2 — вторичной катушкой. Ток в первичной цепи создает непрерывное магнитное поле, что было ранее экспериментально доказано Гансом Христианом Эрстедом в 1820 году. Создание магнитного поля в первичной цепи индуцирует ток во вторичной катушке. Это можно наблюдать по отклонению гальванометра, присоединенного к вторичной катушке.

  Рис. 2. Эксперимент Фарадея с током, индуцируемым во вторичной обмотке за счет тока в первичной обмотке.

  Кроме того, при удалении первичной катушки С1 от вторичной, отклонение в гальванометре меняется на противоположное.

  Математическая формулировка закона

  Серия экспериментов, проведенных Фарадеем, привела к формулировке закона электромагнитной индукции. Закон, сформулированный Фарадеем, заключался в том, что электродвижущая сила, индуцируемая в замкнутой катушке, равна отрицательному значению скорости изменения магнитного потока. Математически это выражается следующим образом.

  E=−dϕdtE=-\frac{d\phi }{dt}E=−dtdϕ​

  Где E — индуцированная электродвижущая сила, а — изменение магнитного потока из-за изменения магнитного поля. Магнитный поток является важным параметром однородного магнитного поля. Он производит индуцированный ток или электродвижущую силу в катушке.

  В математическом выводе закона Фарадея скорость изменения магнитного потока, равная индуцируемой ЭДС, имеет отрицательный знак. Отрицательный знак указывает на то, что ЭДС индукции создает ток или магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока. Направление ЭДС, связанное с этим знаком, определяется законом, называемым законом Ленца. Закон Ленца основан на законе сохранения энергии.

  Применение закона индукции Фарадея

  Закон индукции Фарадея является основным принципом работы генераторов и трансформаторов.

  • В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую, где электрические катушки вращаются в присутствии магнитного поля, вызывая создание электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутой цепи. Генераторы можно разделить на генераторы переменного и постоянного тока в зависимости от типа генерируемого тока.

  • В случае трансформаторов ток во вторичной обмотке становится индуцированным из-за изменяющегося во времени магнитного потока в первичной обмотке. Схематическая диаграмма трансформатора показана на рисунке 3.

  Практический вопрос

  Теперь попробуйте сами и примените полученные знания к практическому вопросу ниже.

  Рассмотрим круглую петлю с радиусом, числом витков и сопротивлением. Магнитное поле, усиливающееся со временем, проходит через петлю, как показано на рисунке. Найдите величину и направление индукционного тока в контуре.

  Выберите ответ

  выбор AA

  выбор BB

  выбор CC

  выбор DD

  Хотите попрактиковаться в большем количестве вопросов по закону индукции Фарадея, подобных этому?

  Практикуйтесь больше

  Продолжайте учиться

  Что изучать дальше на основе учебной программы колледжа

  Принцип исключения ПаулиКритическая температураСила КулонаСверхпроводникЭффект МейснераСверхпроводимостьЭлектрический токТерапия электрическим полем

  Разница между эффектом Фарадея и законом индукции Фарадея

  You are here: Home / FAQ / Разница между эффектом Фарадея и законом индукции Фарадея

  1 апреля 2022 г. Автор: David Herres Оставить комментарий

  Майкл Фарадей, вероятно, наиболее известен своим законом индукции. Но он также открыл эффект Фарадея в 1845 году, который утверждает, что свет и электромагнетизм являются связанными явлениями. Фарадей утверждал, что свет на самом деле является формой электромагнетизма, предвосхитив Джеймса Клерка Максвелла почти на два десятилетия. Фарадей утверждал, что когда твердое тело или жидкость помещаются в однородное магнитное поле и через него проходит пучок поляризованного света в направлении, параллельном силовым линиям, прошедший свет остается поляризованным, но плоскость поляризации поворачивается на угол, пропорциональный напряженности поля. Вот почему пиксельное изображение на ЖК-дисплее с плоским экраном может отображать не только черно-белое изображение, но также градиенты и даже оттенки цвета во всем визуальном спектре. Эффект Фарадея, строго говоря, представляет собой оптический эффект вращения поляризованного луча.

  Эффект Фарадея также известен как магнитооптический эффект. Это происходит в некоторых прозрачных материалах, подвергающихся воздействию магнитного поля. Эффект возникает в материалах, которые проявляют свойство, известное как хиральность (иногда называемое хиральностью). Хиральные объекты отличаются от нехиральных тем, что первые отличаются от своих зеркальных отображений, а вторые — нет. Простой металлический стержень не является хиральным. Резьбовой стержень хиральный, потому что он отличается от своего зеркального отображения. Вращение нити обратное. Точно так же наложение правой руки на левую не дает того же изображения, что и любая из двух рук по отдельности.

  Свет с круговой поляризацией напоминает стержень с резьбой – он хиральный. Это основа жидкокристаллического дисплея (ЖКД), используемого в телевизорах с плоским экраном и компьютерных мониторах. Подсветка от массива светодиодов проходит через два поляризованных фильтра размером с экран. Один состоит из жидких кристаллов, которые являются хиральными. Другой — обычный поляризационный фильтр с близко расположенными линиями. Когда на сборку воздействует электромагнитное поле, ячейки в хиральном фильтре вращаются, а нехиральные ячейки — нет. Таким образом, попиксельно ячейка в сочетании с ее сопряженной частью в другом массиве может фильтровать или не фильтровать свет, формируя изображение на экране. Соответственно, можно сказать, что Фарадей заложил основы технологии плоских экранов, хотя он этого точно не предвидел.

  Другое название эффекта Фарадея — вращение Фарадея. Эффект Фарадея создает вращение поляризованного света, пропорциональное электромагнитному полю. Требования — магнитное поле и магнитоактивный прозрачный хиральный материал. Тот факт, что левая и правая световые волны с круговой поляризацией распространяются с разной скоростью из-за размеров передающего твердого тела (или жидкости), делает возможным этот магнитооптический эффект. Это известно как круговое двойное лучепреломление.

  На YouTube есть несколько видеороликов, демонстрирующих эффект Фарадея. Обычная экспериментальная установка обычно включает поляризатор, часто прикрепляемый скотчем к дну стеклянного стакана с оливковым маслом. Стакан с оливковым маслом помещают в отверстие катушки соленоида. Второй поляризатор, ориентированный на 90° от первого, идет на другом конце стакана. Затем через два поляризатора и оливковое масло в стакане светят источником света. Источником света часто является лазер, но некоторые пользователи YouTube используют что-то столь же простое, как фонарик на iPhone. Соленоидная катушка подключена к источнику питания постоянного тока для создания магнитного поля в оливковом масле в стакане (обычно в диапазоне 50 мТл). Смысл использования оливкового масла в том, чтобы направить свет через более плотную среду, чтобы эффект был более заметен невооруженным глазом. В менее плотных средах, таких как воздух, разница в интенсивности, вызванная магнитным вращением, будет менее выраженной. Включение и выключение источника питания тороида вызывает изменение яркости через второй поляризатор по мере появления и исчезновения магнитного поля.

  Другой способ увидеть эффект Фарадея состоит в том, чтобы направить луч света через водоем, находящийся между двумя поляризаторами, а затем поднести стержневой магнит близко к световому лучу, когда он проходит между двумя поляризаторами. Когда магнитное поле магнита направлено в направлении движения света, вращение светового луча через среду будет более выраженным, чем когда поле магнита ортогонально оси двух поляризаторов.

  Математически состояние поляризации вращается пропорционально приложенному продольному магнитному полю в соответствии с β = VBd где β — угол поворота (в радианах), B — плотность магнитного потока в направлении распространения (в теслах), d — длина пути (в метрах), по которому свет и магнитное поле взаимодействует, и В — это постоянная Верде для материала, в основном сила эффекта Фарадея для этого конкретного материала. Эта эмпирическая константа пропорциональности (в радианах на тесла на метр, рад/(Т·м)) зависит от длины волны и температуры.

  Теперь мы можем противопоставить эффект Фарадея закону индукции Фарадея. Он предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая электродвижущую силу (то есть напряжение) из-за явления, известного как электромагнитная индукция. Закон Фарадея гласит, что индуцированное напряжение равно скорости изменения магнитного потока во времени. Основное уравнение: V = – ΔΦ _b / Δt, где Φ _b = магнитный поток. Направление электродвижущей силы задается законом Ленца, в основном направление электрического тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем, таково, что магнитное поле, создаваемое индуктируемым током, противодействует изменениям исходного магнитного поля.

  Вы не найдете на YouTube много шарлатанских видео об эффекте Фарадея. К сожалению, это не относится к закону индукции Фарадея. Легко найти видеоролики, в которых утверждается, что закон индукции Фарадея ведет к источникам свободной энергии. Некоторые из них включают подключение двигателя к генератору, запуск двигателя, а затем утверждают, что двигатель сам по себе питает генератор, чтобы каким-то образом генерировать дополнительную энергию, которая может питать внешние нагрузки, такие как вентиляторы. В другом видео, которое мы видели, утверждается, что лампочка питается от катушки провода, на которой сидит неподвижный магнит — никаких движений не требуется!

  Излишне говорить, что зрители, пытающиеся воспроизвести эти результаты в своих собственных экспериментах, обречены на разочарование.

  Рубрики: FAQ, Featured, Test and Measurement News Tagged With: FAQ

  Электромагнитная индукция — глава книги

  Поиск статей

  Выберите журнал (обязательно) 2D Матер. (2014 – настоящее время) Acta Phys. Грех. (Зарубежный Эдн) (1992 — 1999) Adv. Нац. Науки: наноски. нанотехнологии. (2010 – настоящее время) Заявл. физ. Экспресс (2008 – настоящее время)Биофабрикация (2009- настоящее время) Биоинспир. Биомим. (2006 – настоящее время) Биомед. Матер. (2006 – настоящее время) Биомед. физ. англ. Экспресс (2015 — настоящее время)Br. Дж. Заявл. физ. (1950 — 1967)Чин. Дж. Астрон. Астрофиз. (2001 — 2008)Чин. Дж. Хим. физ. (1987 — 2007)Чин. Дж. Хим. физ. (2008 — 2012)Китайская физ. (2000 — 2007)Китайская физ. B (2008-настоящее время)Chinese Phys. C (2008-настоящее время)Chinese Phys. лат. (1984 — настоящее время)Класс. Квантовая Грав. (1984 — настоящее время) клин. физ. Физиол. Изм. (1980 — 1992)Горючее. Теория Моделирования (1997 — 2004) Общ. Теор. физ. (1982 — настоящее время) Вычисл. науч. Диск. (2008 — 2015)Конверг. науч. физ. Онкол. (2015 — 2018)Распредел. Сист. инж. (1993 — 1999)ECS Adv. (2022 — настоящее время)ЭКС Электрохим. лат. (2012 — 2015)ECS J. Solid State Sci. Технол. (2012 – настоящее время)ECS Sens. Plus (2022 – настоящее время)ECS Solid State Lett. (2012 — 2015)ECS Trans. (2005 – настоящее время)ЭПЛ (1986 – настоящее время)Электрохим. соц. Интерфейс (1992 — настоящее время)Электрохим. Твердотельное письмо. (1998 — 2012)Электрон. Структура (2019 — настоящее время)Инж. Рез. Экспресс (2019 – настоящее время)Окружающая среда. Рез. коммун. (2018 – настоящее время)Окружающая среда. Рез. лат. (2006 – настоящее время)Окружающая среда. Рез.: Климат (2022 – настоящее время)Окружающая среда. Рез.: Экол. (2022 — настоящее время)Окружающая среда. Рез.: Здоровье (2022 – настоящее время) Окружающая среда. Рез.: Инфраструктура. Поддерживать. (2021 — настоящее время)Евр. Дж. Физ. (1980 — настоящее время) Флекс. Распечатать. Электрон. (2015 – настоящее время)Fluid Dyn. Рез. (1986 — настоящее время) Функц. Композиции Структура (2018 – настоящее время)IOP Conf. Сер.: Земная среда. науч. (2008 – настоящее время)IOP Conf. Сер.: Матер. науч. англ. (2009 – настоящее время) IOP SciNotes (2020 – настоящее время) Int. Дж. Экстрем. Произв. (2019 – настоящее время)Обратные задачи (1985 – настоящее время)Изв. Мат. (1995 — настоящее время)Дж. Дыхание Рез. (2007 — настоящее время)Дж. Космол. Астропарт. физ. (2003 — настоящее время)Дж. Электрохим. соц. (1902 — настоящее время) Дж. Геофиз. англ. (2004 — 2018)Дж. Физика высоких энергий. (1997 — 2009)Ж. Инст. (2006 — настоящее время)Дж. микромех. Микроангл. (1991 — настоящее время)Дж. Нейронная инженер. (2004 — настоящее время)Дж. Нукл. Энергия, Часть C Плазменная физика. (1959 — 1966)Дж. Опц. (1977 — 1998)Дж. Опц. (2010 — настоящее время)Дж. Опц. A: Чистый Appl. Опц. (1999 — 2009)Дж. Опц. B: Квантовый полукласс. Опц. (1999 — 2005)Дж. физ. A: Общая физ. (1968 — 1972)Дж. физ. А: Математика. Ген. (1975 — 2006) Дж. физ. А: Математика. Нукл. Ген. (1973 — 1974) Дж. физ. А: Математика. Теор. (2007 — настоящее время)Дж. физ. Летучая мышь. Мол. Опц. физ. (1988 — настоящее время)Дж. физ. Летучая мышь. Мол. физ. (1968 — 1987) Дж. физ. C: Физика твердого тела. (1968 — 1988)Дж. физ. коммун. (2017 — настоящее время)Дж. физ. Сложный. (2019 — настоящее время)Дж. физ. Д: заявл. физ. (1968 — настоящее время)Дж. физ. Э: наук. Инструм. (1968 — 1989)Дж. физ. Энергия (2018 – настоящее время)Дж. физ. Ф: Мет. физ. (1971 — 1988)Дж. физ. Г: Нукл. Часть. физ. (1989 — настоящее время)Дж. физ. Г: Нукл. физ. (1975 — 1988)Дж. физ. Матер. (2018 — настоящее время)Дж. физ. Фотоника (2018 – настоящее время)Дж. физ.: Конденс. Материя (1989 — настоящее время) Дж. физ.: конф. сер. (2004 — настоящее время)Дж. Радиол. прот. (1988 — настоящее время) Дж. науч. Инструм. (1923 — 1967)Дж. Полуконд. (2009 – настоящее время)Дж. соц. Радиол. прот. (1981 — 1987)Дж. Стат. мех. (2004 — настоящее время)Дж. Турбулентность (2000 — 2004)Япония. Дж. Заявл. физ. (1962 — настоящее время) Лазерная физика. (2013 — настоящее время)Лазерная физика. лат. (2004 — н.в.) Мах. Уч.: научн. Технол. (2019 — настоящее время)Матер. Фьючерсы (2022 – настоящее время)Матер. Квантовая технология. (2020 — настоящее время)Матер. Рез. Экспресс (2014 – настоящее время)Матем. Изв. (1967 — 1992) Матем. СССР сб. (1967 — 1993) Изм. науч. Технол. (1990 – настоящее время) Знакомьтесь. Абстр. (2002 — настоящее время) Прил. методы. флуоресц. (2013 — настоящее время)Метрология (1965 — настоящее время) Моделирование Симул. Матер. науч. англ. (1992 — настоящее время)Многофункциональный. Матер. (2018 – настоящее время)Nano Express (2020 – настоящее время)Nano Futures (2017 – настоящее время)Нанотехнологии (1990 – настоящее время)Network: Comput. Нейронная система. (1990 — 2004) Нейроморф. вычисл. англ. (2021 – настоящее время) New J. Phys. (1998 — настоящее время)Нелинейность (1988 — настоящее время)Nouvelle Revue d’Optique (1973 — 1976)Nouvelle Revue d’Optique Appliquée (1970 — 1972)Nucl. Fusion (1960-настоящее время)PASP (1889-настоящее время)Phys. биол. (2004 — настоящее время)Физ. Бык. (1950 — 1988)Физ. Образовательный (1966 — настоящее время)Физ. Мед. биол. (1956 — настоящее время)Физ. Скр. (1970 — настоящее время)Физ. Мир (1988 — настоящее время)УФН. (1993 — настоящее время)Физика в технике (1973 — 1988)Физиол. Изм. (1993 — настоящее время)Физика плазмы. (1967 — 1983)Физика плазмы. Контроль. Fusion (1984 — настоящее время) Plasma Res. Экспресс (2018 – настоящее время)Plasma Sci. Технол. (1999 — настоящее время) Plasma Sources Sci. Технол. (1992 — настоящее время)Тр. — Электрохим. соц. (1967 — 2005) Тез. физ. соц. (1926 — 1948) Тез. физ. соц. (1958 — 1967)Проц. физ. соц. А (1949 — 1957) Тр. физ. соц. Б (1949 — 1957) Учеб. физ. соц. Лондон (1874 — 1925) прог. Биомед. англ. (2018 — настоящее время)Прог. Энергия (2018 – настоящее время)Общественное понимание. науч. (1992 — 2002) Чистый Appl. Опц. (1992 — 1998)Количественные финансы (2001 — 2004)Квантовая электрон. (1993 — настоящее время)Квантовая опт. (1989 — 1994)Квантовая наука. Технол. (2015 – настоящее время)Квантовый полукласс. Опц. (1995 — 1998) Респ. прог. физ. (1934 — настоящее время) Рез. Астрон. Астрофиз. (2009 г. – настоящее время) Research Notes of the AAS (2017 г. – настоящее время) Review of Physics in Technology (1970 — 1972) рус. акад. науч. сб. Мат. (1993 — 1995)Рус. хим. Преп. (1960 — н.в.) рус. Мат. Surv. (1960 — настоящее время)Российская акад. науч. Изв. Мат. (1993 — 1995)Сб. Мат. (1995 — настоящее время)Наук. Технол. Доп. Матер. (2000 — 2015)Полусекунда. науч. Технол. (1986 — настоящее время)Умный Матер. Структура (1992 — настоящее время) сов. Дж. Квантовый электрон. (1971 — 1992)Сов. физ. Усп. (1958 — 1992)Суперконд. науч. Технол. (1988 — настоящее время)Прибой. Топогр.: Метрол. Prop. (2013 – настоящее время) The Astronomical Journal (1849 – настоящее время) The Astrophysical Journal (1996 — настоящее время) Письма астрофизического журнала (1995–2009) Письма астрофизического журнала (2010 — настоящее время) Серия приложений к астрофизическому журналу (1996 — настоящее время) Журнал планетарной науки (2020 — настоящее время) Пер. Являюсь. Электрохим. соц. (1930 — 1930) Пер. Электрохим. соц. (1931 — 1948) Пер. Опц. соц. (1899 — 1932) Пер. Матер. Рез. (2014–2018)Waves Random Media (1991–2004)Номер тома: Номер выпуска (если известен): Номер статьи или страницы:

  Электромагнитная индукция — ГОЛОС Луисвилл

  2 ноября 2021 г.

  Страшное название, да? Но это то, что вы используете и испытываете каждый божий день своей жизни

   

  Стив Хамфри

   

  Впервые он был обнаружен Майклом Фарадеем в 1830-х годах при проведении экспериментов с электричеством и магнетизмом, оба из которых были знакомы физикам, но рассматривались как отдельные явления. Фарадей показал, что они тесно связаны. Если вы намотаете катушку из проводящего провода вокруг магнита, а затем переместите магнит, в проводе возникнет электрический ток. Эффект особенно силен, когда магнит вращается. Именно так вырабатывается большая часть электроэнергии в мире.

  Примеры: гидроэлектроэнергия, энергия ветра, энергия пара, атомная энергия и т. д. Что-то, падающая вода, пар, ветер, заставляет вращаться турбину. Турбина состоит из магнита, намотанного на спираль из проволоки. Благодаря электромагнитной индукции это генерирует электрический ток (поток электронов), движущийся по проводу, который мы используем для питания наших домов. И этот процесс симметричен. То есть, если вы пропустите ток через катушку с проводом, магнит будет вращаться, и у вас получится электродвигатель. Все электродвигатели работают по этому принципу. Задача состоит в том, чтобы найти способ превратить вращательное движение в полезное движение.

  Фарадей был блестящим экспериментатором с удивительными физическими способностями, но он был неподготовленным и не обладал математическими знаниями. Его работа в значительной степени игнорировалась физическим сообществом, потому что он не мог обеспечить прочную математическую основу для своих теорий. Только 30 лет спустя Джеймс Клерк Максвелл, шотландский физик, смог строго показать, что электричество и магнетизм являются разными сторонами одного и того же основного явления. Уравнения Максвелла составили Второе Великое Объединение в физике, посредством которого было доказано, что два прежде различных явления являются разными аспектами одного и того же явления.

  Его уравнения, однако, было трудно интерпретировать. На самом деле, чтобы дать физическую интерпретацию, ему пришлось заново ввести старый каштан, принадлежащий Аристотелю, светоносного эфира, невидимой субстанции, пронизывающей все пространство и допускающей распространение волн и передачу сил. На том этапе истории физики господствовали математическая строгость и эмпирический успех, но все еще нужно было объяснить, как работают явления, и это объяснение должно было быть дано в терминах знакомых понятий. Например, в то время считалось, что сила может передаваться только через какой-то прямой контакт. Бита ударяет по мячу и заставляет его улететь. Мяч попадает в окно и разбивает его. Домовладелец преследует злодея и сурово разговаривает с ним, заставляя его изменить свой образ жизни. «Жуткое действие на расстоянии» вызывало глубокое недоверие. Но одним из величайших вкладов Фарадея и Максвелла была концепция «силового поля», в котором одна вещь может влиять на другую, даже если они не находятся в прямом контакте.

  Концепция поля была революционной. Невидимая сила может передаваться через пространство на большие расстояния. Как странно. В конце 1600-х годов Исаак Ньютон разработал свою теорию всемирного тяготения. Одно из его самых значительных открытий вдохновило на создание легендарной истории о яблоке. В Первом Великом объединении в физике он понял, что та же самая сила, из-за которой яблоко упало с дерева, также отвечает за удержание планет на орбитах вокруг Солнца и удержание Луны на орбитах вокруг Земли. Его физические рассуждения были простыми. Предположим, вы могли бы спрыгнуть с вершины горы. Где бы вы приземлились? Это будет зависеть от того, как быстро вы можете прыгать. Чем больше ваша скорость, тем дальше вы пойдете. И по мере того, как Земля изгибалась под вами, вы падали все дальше и дальше от горы. Теперь, если бы вы могли прыгать достаточно быстро, падая на землю, но никогда не ударяясь о нее, вы бы ходили по кругу и становились вращающимся телом. Таким образом, Луна падает на Землю, но из-за своей скорости продолжает промахиваться и просто остается на своей орбите вокруг Земли.

  Но почему он падает? Почему яблоко падает с дерева? Почему Луна просто не улетает в космос? Должна быть сила, удерживающая его на орбите, но что это за сила? Современники Ньютона, такие как Декарт и Лейбниц, пытались объяснить это в терминах понятного им прямого контакта, и были предложены некоторые весьма образные теории. Но теория Ньютона была единственной, имеющей твердую математическую основу и позволявшей делать точные предсказания. Именно по этой причине он изобрел исчисление. Но у него не было механического объяснения гравитации. Это вызвало напряженность в физическом сообществе. Хорошая математика, плохое объяснение против плохой математики, хорошее объяснение. В конце концов сила его математической теории перевесила отсутствие интуитивного механического объяснения. Только в работах Фарадея и Максвелла идея полей была окончательно принята, и гравитационное поле Ньютона было принято.