(PDF) Ошибки формального применения закона электромагнитной индукции Фарадея

11

Ошибки формального применения закона электромагнитной индукции Фарадея

УДК 537.851

Ошибки формального применения закона электромагнитной

индукции Фарадея

Искандер Рахимович Мубаракшин

Марийский государственный университет (МарГУ)

424001, г. ЙошкарОла, пл. Ленина, д. 1; email: [email protected]

В задачах на электромагнитную индукцию для упрощения нередко полагают магнитное

поле сосредоточенным в конечной области, чтобы вне этой области полем и магнитным

потоком можно было пренебречь. Тогда для любого контура, расположенного в области

с пренебрежимо малым магнитным потоком и содержащего область магнитного поля,

охватываемый магнитный поток будет одинаков независимо от размеров контура. В

случае переменного магнитного поля для всех указанных контуров формальное

применение закона электромагнитной индукции дает ЭДС индукции одинаковой

величины, которая легко находится. Но такого типа ЭДС не может быть ЭДС индукции,

поскольку соответствующее электрическое поле не является вихревым и, следова

тельно, источником такого поля не может быть переменное магнитное поле. Это резуль

тат ошибочного применения закона электромагнитной индукции. Разобран пример с

электрическим полем вне соленоида, внутри которого магнитное поле линейно меняется

со временем.

Ключевые слова: электромагнитная индукция, вихревое электрическое поле.

Введение

Закон электромагнитной индукции (ЭМИ) Фарадея общеизвестен dt

dΦ

−=

ε

.

При изменении магнитного потока в контуре наводится ЭДС индукции и, если контур

проводящий, то возникает индукционный ток R

I

ε

=. Если цепь разветвленная, то

применяя закон ЭМИ к каждому контуру и законы Кирхгофа, можно рассчитать токи

во всех участках цепи.

Теоретически все просто и понятно. Но при составлении задач на тему ЭМИ

часто используют упрощающие предположения, чтобы сделать задачу доступной на

школьном (олимпиадном) уровне. Такие предположения могут сделать задачу неодно

значной и даже противоречивой. Соответственно решения, основанные на таких пред

положениях, приводят к неверным, а иногда даже парадоксальным результатам. Примеры

таких задач и упрощающих предположений рассматривались в работах [1, 2].

Как правило, ЭДС индукции в упомянутых выше задачах используется как

интегральная величина, связанная с тем или иным контуром. С полевой точки зрения

ЭДС индукции – это циркуляция, интеграл по контуру, вектора напряженности вих

ревого электрического поля ∫

=ldE

ε

. При рассмотрении ЭМИ это полезно всегда

иметь ввиду как при анализе постановки задачи и корректности используемых допуще

Физическое образование в вузах. Т. 23, № 1, 2017

Закон электромагнитной индукции, теория и примеры

Формулировка закона электромагнитной индукции

Эмпирически М. Фарадей показал, что сила тока индукции в проводящем контуре прямо пропорциональна скорости изменения количества линий магнитной индукции, которые проходят через поверхность ограниченную рассматриваемым контуром. Современную формулировку закона электромагнитной индукции, используя понятие магнитный поток, дал Максвелл. Магнитный поток (Ф) сквозь поверхность S – это величина, равная:

   

где модуль вектора магнитной индукции; – угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости контура. Магнитный поток трактуют как величину, которая пропорциональна количеству линий магнитной индукции, проходящих сквозь рассматриваемую поверхность площади S.

Появление тока индукции говорит о том, что в проводнике возникает определенная электродвижущая сила (ЭДС). Причиной появления ЭДС индукции является изменение магнитного потока. В системе международных единиц (СИ) закон электромагнитной индукции записывают так:

   

где – скорость изменения магнитного потока сквозь площадь, которую ограничивает контур.

Знак магнитного потока зависит от выбора положительной нормали к плоскости контура. При этом направление нормали определяют при помощи правила правого винта, связывая его с положительным направлением тока в контуре. Так, произвольно назначают положительное направление нормали, определяют положительное направление тока и ЭДС индукции в контуре. Знак минус в основном законе электромагнитной индукции соответствует правилу Ленца.

На рис.1 изображен замкнутый контур. Допустим, что положительным является направление обхода контура против часовой стрелки, тогда нормаль к контуру () составляет правый винт в направлением обхода контура. Если вектор магнитной индукции внешнего поля сонаправлен с нормалью и его модуль увеличивается со временем, тогда получим:

   

При этом ток индукции создаст магнитный поток (Ф’), который будет меньше нуля. Линии магнитной индукции магнитного поля индукционного тока () изображены на рис. 1 пунктиром. Ток индукции будет направлен по часовой стрелке. ЭДС индукции будет меньше нуля.

Формула (2) – это запись закона электромагнитной индукции в наиболее общей форме. Ее можно применять к неподвижным контурам и движущимся в магнитном поле проводникам. Производная, которая входит в выражение (2) в общем случае состоит из двух частей: одна зависит от изменения магнитного потока во времени, другая связывается с движением (деформаций) проводника в магнитном поле.

В том случае, если магнитный поток изменяется за равные промежутки времени на одну и ту же величину, то закон электромагнитной индукции записывают как:

   

Если в переменном магнитном поле рассматривается контур, состоящий из N витков, то закон электромагнитной индукции примет вид:

   

где величину называют потокосцеплением.

Примеры решения задач

Закон электромагнитной индукции – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД

Электромагнитная индукция – явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что

электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока – изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током. Не следует путать это явление с вектором электрической индукции или с вектором магнитной индукции.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея (в СИ):

\(\varepsilon=-\frac {d\Phi_B}{dt},\)

где \(\varepsilon\) – электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

\(\Phi_B=\iint\limits_S\vec B \cdot d\vec S.\) – магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени русского физика Э.Х. Ленца:

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Векторная форма

В дифференциальной форме закон Фарадея можно записать в следующем виде:

\(rot \ \vec E = — \frac {\partial \vec B}{\partial t}\) (в системе СИ) или \(rot \ \vec E = -\frac 1c\frac {\partial\vec B}{\partial t}\) (в системе СГС).

В интегральной форме (эквивалентной):

\(\oint_{\partial S} \vec E \cdot \vec {dl} = -\frac{\partial}{\partial t}\int_S \vec B \cdot \vec {ds} \)  (СИ).

ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. —

Суть закона электромагнитной индукции, открытого английским физиком М. Фарадеем, заключается в следующем: всякое изменение магнитного поля, в котором помещен проводник произвольной формы, вызывает в последнем появление ЭДС электромагнитной индукции. Пусть проводник длиной l дви- жется со скоростью v. Тогда на свободные электроны, движущиеся вместе с проводником, будет действовать сила Лоренца, на правление которой опре -деляется по правилу левой руки (рис. 2.11).

Рис. 2.11

Под действием этой силы электроны движутся вдоль проводника, что приводит к разделению за рядов: на конце А проводника накапливаются положительные заряды, на конце Б-отрицательные. Но при разделении зарядов возникает электрическое поле, препятствующее этому процессу, и когда силы поля уравновесят силу Лоренца, разделение прекратится. В про- цессе разделения зарядов силы Лоренца производят работу которой опреде- ляется напряжение между точками А и Б. Это напряжение равно ЭДС элек- тромагнитной индукции и в общем случае выражается соотношением:.

E = B v l sin α (2.13)

Направление ЭДС определяется по правилу правой руки: правую руку рас -полагают так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, отогнутый под прямым углом большой палец совмещают с направлением скорости; тогда вытянутые четыре пальца покажут направление ЭДС.

ЭДС, индуцируемая в контуре при изменении магнитного потока, проходя- щего сквозь поверхность, ограниченную этим контуром, равна скорости измене- ния потока, взятой с отрицательным знаком.

e = – dФ / dt (2.14)

Отрицательный знак в этом выражении свидетельствует о том, что ЭДС, индуцируемая в контуре, стремится вызвать токи, препятствующие измене- нию магнитного потока. Следовательно, индуцированная в контуре ЭДС и ток всегда имеют такое направление, при котором они препятствуют при- чине, их вызывающей. Это положение выражает сформулированный Лен- цем закон о направлении индуцированного тока (рис. 2.12). Магнитный

поток витка имеет направление, противоположное направлению магнитно- го поля постоянного магнита. Ток, возникающий в витке, создает магнит- ный поток, препятствующий убыванию магнитного поля магнита.

Рис. 2.12

Таким образом виток стремится сохранить неизменным свое магнитное состояние, т. е. сохранить постоянный магнитный поток, сцепленный с ним.

Закон электромагнитной индукции. Эдс индукции. Правило Ленца.

Закон электромагнитной индукции — ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром

Электромагнитная индукция — явление возникновения ЭДС в проводнике: — при его движении в магнитном поле; или — при изменении окружающего его магнитного поля.

При этом в замкнутом проводящем контуре возникает индукционный ток

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

9.1. Явление и эдс электромагнитной индукции

Явление наведения ЭДС электромагнитной индукции в проводнике, пересекающем магнитное поле, называется электромагнитной ин­дукцией.

Направление ЭДС электромагнитной индукции определяется правилом правой руки: правую руку располагают так, чтобы маг­нитные линии поля входили в ладонь, а отогнутый большой палец

показывал направление перемещения проводника (направление скорости V), тогда вытянутые четыре пальца покажут направление индуцированной ЭДС Е.

Сосредоточенные на концах проводника разделенные заряды создают в проводнике однородное электрическое поле. Следовательно, напряжение на концах проводника будет

Так как проводник разомкнут (холостой ход), то напряжение U На концах проводника равно его ЭДС —

Е.

Тогда

Так определяется ЭДС электромагнитной индукции Е в проводнике длиной L, пересекающем однородное магнитное поле с индукцией В перпендикулярно его направлению со скоростью V.

9.2. Преобразование энергий. Правило Ленца Преобразование механической энергии в электрическую

Если проводник пересекает магнитное поле, то в нем индукти­руется ЭДС электромагнитной индукции. При замыкании про­водника в цепи появится индуктированный ток. Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию тока в этом проводнике.

Преобразование механической энергии в электриче­скую имеет место в электрических генераторах. правило Ленца:

индуктированный ток всегда противодействует причине, вызвавшей его (т. е. сила F, вызванная индуктированным током I, противодействует перемещению проводника со скоростью V, которое и является причиной, вызвавшей этот ток).

Затраченная на перемещение проводника механическая мощность компенсируется мощностью электромагнитных сил FV, т. е.

12. Самоиндукция. Эдс самоиндукции и взаимной индукции. Вихревые токи.

Явление наведения ЭДС самоиндукции в проводнике, контуре или катушке, вызванное изменением тока в самом проводнике, контуре или катушке, называется явлением самоиндукции.

ЭДС самоиндукции в катушке можно определить, используя выражения :

Таким образом, ЭДС самоиндукции e_L в проводнике, контур_е или катушке пропорциональна скорости изменения тока в это_м проводнике, контуре или катушке, взятой со знаком «минус», т. е.

Знак «минус» отражает здесь правило Ленца, которое в данном случае можно так: индуктированный в катушке ток, вызванный ЭДС самоиндукции, сформулировать противодействует изменению тока, вызвавшего эту ЭДС.

в маг­нитном поле этой катушки накапливается энергия, величина ко­торой определяется:

Явление и ЭДС взаимоиндукции

Для двух магнитосвязанных катушек отношение:

Есть величина постоянная, обозначается буквой М и называется

взаимной индуктивностью этих катушек.

Взаимная индуктивность М — это параметр магнитосвязанных

проводников, контуров или катушек.

Взаимная индуктивность М измеряется в генри

Если на магнитопроводе неразветвленной магнитной цепи (риc. 9.96) расположены две катушки W₁ и W₂, то при отсутствии рассеивания (магнитный поток каждой катушки полностью замыкается в магнитопроводе и пронизывает другую катушку) взаимная индуктивность этих катушек определяется выражением

Где L — общая длина магнитопровода; S — сечение магнитопровода ;

при отсутствии рассеяния величина взаимной индуктивности в общем случае.

Коэффициент К называют коэффициентом связи двух магни­тосвязанных катушек

Коэффициент связи К показывает, какая часть созданного ка­тушками магнитного потока пронизывает одновременно обе магнитосвязанные катушки.

Явление наведения ЭДС взаимоиндукции в одной из магнитосвя­занных катушек, вызванное изменением тока в другой катушке, на­зывается явлением взаимоиндукции.

То есть ЭДС взаимоиндукции в одной из магнитосвязанных катушек пропорциональна скорости изменения тока в другой катушке со знаком «минус».Знак «минус» отражает правило Ленца.

Взаимная индуктивность М как параметр взаимосвязанных проводников, контуров и катушек характеризует явление взаимоиндукции с точки зрения наведения ЭДС взаимоиндукции в одном элементе (катушке 2), вызванное изменением тока в другом элементе (катушке 1), магнитосвязанном с ним.

ЭДС самоиндукции этой обмоткии

и ЭДС взаимоиндукии в той же обмотке.

Природа всех этих явлений одинакова — переменный магнитный поток индуктирует в проводнике, контуре или катушке переменную ЭДС. Если происхождение этого потока произвольно, то индуктирует ЭДС электромагнитной индукции е. Если этот магнитный поток создан током, проходящим по самому провод­ку, контуру или катушке, то он индуктирует ЭДС самоиндукции e_L. Если магнитный поток создан током, проходящим по _Од Н ному элементу цепи (например, первому контуру) магнитосвязанному с другим элементом цепи (например, вторым контуром), то он наводит во втором контуре ЭДС взаимоиндукции е_м

Закон электромагнитной индукции | План-конспект урока по физике (11 класс):

Закон электромагнитной индукции.

Цели урока: 

сформулировать количественный закон электромагнитной индукции; учащиеся должны усвоить, что такое ЭДС магнитной индукции и что такое магнитный поток.

Словарь: электромагнитной индукции, магнитный поток, индукционный ток, ЭДС электромагнитной индукции.

Ход урока.

1. Организационный момент. Актуализация знаний

Вопрос 1. Единицей измерения магнитного потока в СИ является…

A.	ом
B.	тесла
C.	генри
D.	вебер

Вопрос 2. Магнитное поле пронизывает рамку так, как показано на рисунке. Не меняя площади рамки, изменяют магнитное поле. На рисунке изображены графики зависимости индукции магнитного поля, пронизывающего контур, от времени. В каком случае в рамке генерируется (наводится) минимальная ЭДС индукции?

A.	3
B.	2
C.	во всех случаях ЭДС одинакова
D.	1

Вопрос 3. Магнит перемещают относительно замкнутого проводящего контура, как показано на рисунке. Как будет направлен индукционный ток, возникающий в контуре?

A.	индукционный ток не возникает, но контур притягивается к магниту
B.	индукционный ток направлен произвольным образом
C.	против часовой стрелки
D.	по часовой стрелке

Вопрос 4. В каком направлении относительно замкнутого проводника необходимо двигать магнит, чтобы в проводнике возник электрический ток указанного направления?

A.	вверх
B.	вправо
C.	на указанной схеме ток не возникает
D.	вниз

2. Изучение нового материала

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС   электромагнитной индукции, возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через него.

Знак «минус» является математическим выражением следующего правила. Направление индукционного тока, возникающего в контуре, определяется по правилу Ленца: возникающий в контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать изменение магнитного потока, вызвавшее данный ток.

3. Закрепление материала

Задача №1.

Контур площадью 20 см2 находится в однородном магнитном поле индукцией 4 Тл. Определите магнитный поток (мВб), пронизывающий контур, если угол между линиями индукции и нормалью к поверхности контура составляет 60 0.

Дано:

S= 20 см2                 Ф = BS

B = 4 Тл                Ф = 20·4  = 80·0,5 =40 Вб =0,04 мВб

β = 60 0

Ф -?

Ответ: 0.04 мВб

Задача №2

Магнитный поток, пронизывающий контур, равномерно уменьшился от 10 Вб до 4 Вб за промежуток времени 4 с. Определите ЭДС индукции в контуре.

Домашнее задание

§11, с. 34 -35.

Закон Фарадея

Концепция закона Фарадея состоит в том, что любое изменение магнитной среды катушки с проволокой вызывает «индуцирование» в катушке напряжения (ЭДС). Независимо от того, как производится изменение, напряжение будет генерироваться. Изменение может быть произведено изменением напряженности магнитного поля, перемещением магнита к катушке или от нее, перемещением катушки в магнитное поле или из него, вращением катушки относительно магнита и т. Д.

Слева вверху на иллюстрации две катушки пронизаны изменяющимся магнитным полем.Магнитный поток F определяется как F = BA, где B — магнитное поле или среднее магнитное поле, а A — площадь, перпендикулярная магнитному полю. Обратите внимание, что для данной скорости изменения потока через катушку генерируемое напряжение пропорционально количеству витков N, через которые проходит поток. Этот пример относится к работе трансформаторов, где магнитный поток обычно следует за железным сердечником от первичной обмотки ко вторичной обмотке и генерирует вторичное напряжение, пропорциональное количеству витков вторичной обмотки.

По часовой стрелке второй пример показывает напряжение, генерируемое при перемещении катушки в магнитное поле. Иногда это называют «ЭДС движения», и она пропорциональна скорости, с которой катушка перемещается в магнитное поле. Эта скорость может быть выражена через скорость изменения области, находящейся в магнитном поле.

Следующий пример — это стандартная геометрия генератора переменного тока, в которой катушка с проволокой вращается в магнитном поле. Вращение изменяет перпендикулярную площадь катушки по отношению к магнитному полю и генерирует напряжение, пропорциональное мгновенной скорости изменения магнитного потока.При постоянной скорости вращения генерируемое напряжение синусоидальное.

Последний пример показывает, что напряжение можно генерировать, перемещая магнит к катушке с проволокой или от нее. При постоянной площади изменяющееся магнитное поле вызывает генерируемое напряжение. Направление или «смысл» генерируемого напряжения таковы, что любой результирующий ток создает магнитное поле, противодействующее изменению магнитного поля, которое его создало. Это значение знака минус в законе Фарадея, и это называется законом Ленца.

Закон Ленца

Закон Ленца
Далее: Магнитная индукция Up: Магнитная индукция Предыдущая: Закон Фарадея Мы до сих пор не уточнили, в каком направлении генерируется ЭДС. изменяющимся во времени магнитным потоком, соединяющим электрическую цепь, действует. Чтобы помогите указать это направление, нам нужно использовать правило правой руки. Предполагать что ток циркулирует по плоской петле из проводящего провода, и тем самым создает магнитное поле.Какое направление это магнитное поле, когда оно проходит через середину петли? Хорошо, если пальцы правой руки движутся в том же направлении, что и течение, затем большой палец указывает направление магнитное поле, когда оно проходит через центр петли. Это показано в Рис 34.

Рисунок 34: Магнитное поле, создаваемое плоской токоведущей петлей.

Рассмотрим плоскую петлю проводящего провода, соединенную магнитным полем. поток.По соглашению, направление, в котором ток должен был бы обтекать петлю, чтобы увеличить магнитный поток, связывающий петлю называется положительным направлением . Точно так же направление, в котором ток должен обтекать контур, чтобы уменьшить магнитный поток соединение цикла называется отрицательным направлением . Предположим, что магнитный поток, связывающий петля увеличена. В соответствии с По закону Фарадея вокруг контура возникает ЭДС.Эта ЭДС действует положительно? направление, так что ток вокруг петли что еще больше увеличивает магнитный поток, или действует в отрицательное направление, так что ток вокруг петли, которая уменьшает магнитный поток? Экспериментально легко продемонстрировать, что ЭДС действует в отрицательном направлении. Таким образом:

ЭДС, наводимая в электрической цепи, всегда действует в таком направлении, что ток, который он движет по цепи, противодействует изменению в магнитном потоке, который производит ЭДС.

Этот результат известен как закон Ленца , по названию русского закона девятнадцатого века. ученый Генрих Ленц, который первым ее сформулировал. Закон Фарадея в сочетании с Закон Ленца, обычно написано

(196)

Знак минус напоминает нам, что ЭДС всегда противодействует изменению. в магнитном потоке, который генерирует ЭДС.

---

Далее: Магнитная индукция Up: Магнитная индукция Предыдущая: Закон Фарадея

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

Электромагнетизм — ЭДС движения и закон Фарадея

Это должно было быть объяснено в курсе или учебнике, который давал вам это упражнение.Вы нашли хорошо известный пример, когда стандартная формулировка закона Фарадея с использованием потока через петлю не применима напрямую — ЭДС движения для пути с открытыми конечными точками. ЭДС движения для любого открытого пути в проводящем теле возникает не из-за индуцированного электрического поля, а из-за движения в магнитном поле (магнитная сила давит на носители заряда, они давят на проводник, а проводник толкает носители назад, давая им энергию. тока и тем самым замедляя его движение).

Это не описывается стандартным законом Фарадея для контуров , как вы правильно заметили, потому что для любого стационарного контура магнитный поток постоянен, а наведенная ЭДС для такого стационарного контура равна нулю (как и должно быть, поскольку нет наведенного электрического тока). поле).

Вопрос касается ЭДС движения для пути $ \ gamma $, соединяющего точку A с точкой B, что немного отличается от индуцированной ЭДС в петле, о которой говорит закон Фарадея.

Мы можем найти это, однако, из определения этой двигательной ЭДС: было обнаружено, что это просто интеграл магнитной силы на единицу заряда вдоль заданного пути от A до B:

$$ emf _ {\ gamma} = \ int _ {\ gamma} \ mathbf v \ times \ mathbf B \ cdot d \ mathbf s ~~ (*) $$ где $ \ mathbf v $ — вектор скорости проводника (а не носителей заряда!).На данном этапе вы должны принять это как независимый закон для ЭДС движения, есть способ вывести его из других знаний, но это сложно.

Есть способ сформулировать закон Фарадея для перемещения замкнутых путей и затем применить его к ситуации в упражнении (когда путь завершается вне колеса в замкнутый контур). Но это немного сбивает с толку, если вы не знаете о (*), а когда вы знаете об этом, это бессмысленное усложнение.

Если ваша книга этого не объясняет, возьмите книгу получше (лекции Фейнмана и некоторые старые американские, британские и немецкие учебники хороши).2} {2}.

$

10.3 ЭДС движения — Введение в электричество, магнетизм и схемы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

---

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить величину наведенной ЭДС в проводе, движущемся с постоянной скоростью через магнитное поле
• Обсудите примеры, в которых используется двигательная ЭДС, например, рельсовая пушка и привязанный спутник.

Магнитный поток зависит от трех факторов: силы магнитного поля, площади, через которую проходят силовые линии, и ориентации поля с площадью поверхности.Если какая-либо из этих величин изменяется, происходит соответствующее изменение магнитного потока. До сих пор мы рассматривали только изменения потока из-за изменяющегося поля. Теперь мы рассмотрим другую возможность: изменение области, через которую проходят силовые линии, включая изменение ориентации области.

Два примера этого типа изменения магнитного потока представлены на рисунке 10.3.1. В части (а) поток через прямоугольную петлю увеличивается по мере того, как она движется в магнитное поле, а в части (b) поток через вращающуюся катушку изменяется в зависимости от угла.

(рисунок 10.3.1)

Рис. 10.3.1. (a) Магнитный поток изменяется, когда петля движется в магнитное поле; (б) магнитный поток изменяется при вращении петли в магнитном поле.

Интересно отметить, что то, что мы воспринимаем как причину определенного изменения потока, на самом деле зависит от выбранной нами системы отсчета. Например, если вы находитесь в состоянии покоя относительно движущихся катушек на рисунке 10.3.1, вы увидите, что поток изменяется из-за изменения магнитного поля — в части (а) поле перемещается слева направо в вашей системе отсчета, а в части (б) поле вращается.Часто можно описать изменение магнитного потока через катушку, которая движется в одной конкретной системе отсчета, в терминах изменяющегося магнитного поля во второй системе отсчета, где катушка неподвижна. Однако вопросы системы отсчета, связанные с магнитным потоком, выходят за рамки этого учебника. Мы избежим таких сложностей, всегда работая в кадре в состоянии покоя относительно лаборатории и объясняя вариации потока как следствие либо изменяющегося поля, либо изменяющейся области.

Теперь давайте посмотрим на проводящий стержень, включенный в цепь, изменяющую магнитный поток.Площадь, ограниченная контуром ‘‘ на рисунке 10.3.2, перпендикулярна магнитному полю, поэтому мы можем упростить интегрирование уравнения 10.1.1 путем умножения магнитного поля на площадь. Следовательно, магнитный поток через открытую поверхность составляет

.

(10.3.1)

Поскольку и являются постоянными, а скорость стержня равна, мы можем теперь переформулировать закон Фарадея, Уравнение 10.1.2, для величины ЭДС, выраженной в движущемся проводящем стержне, как

(10.3.2)

Ток, наведенный в цепи, равен ЭДС, деленной на сопротивление, или

Кроме того, направление индуцированной ЭДС удовлетворяет закону Ленца, что вы можете проверить, посмотрев на рисунок.

Этот расчет ЭДС, вызванной движением, не ограничивается перемещением стержня по проводящим рельсам. В качестве отправной точки можно показать, что справедливо для любого изменения магнитного потока, вызванного движением проводника. Мы видели в законе Фарадея, что ЭДС, индуцированная изменяющимся во времени магнитным полем, подчиняется той же зависимости, которая является законом Фарадея.Таким образом, закон Фарадея выполняется для всех изменений магнитного потока , независимо от того, вызваны ли они изменяющимся магнитным полем, движением или их комбинацией.

(рисунок 10.3.2)

Рисунок 10.3.2. Проводящий стержень перемещается вправо с постоянной скоростью. Результирующее изменение магнитного потока вызывает в цепи ток.

С точки зрения энергии производит мощность, а резистор рассеивает ее. Поскольку стержень движется с постоянной скоростью, приложенная сила должна уравновешивать магнитную силу на стержне, когда по нему проходит индуцированный ток.Таким образом, произведенная мощность составляет

ед.

(10.3.3)

Рассеиваемая мощность

(10.3.4)

В соответствии с принципом сохранения энергии производимая и рассеиваемая мощности равны.

Этот принцип можно увидеть в работе рельсового пистолета . Рельсовая пушка — это электромагнитная пусковая установка для снарядов, в которой используется устройство, подобное изображенному на рис. 10.3.2, которое схематично показано на рис. 10.3.3. Проводящий стержень заменяется выстрелом или оружием.До сих пор мы слышали только о том, как движение вызывает ЭДС. В рельсовой пушке оптимальное отключение / уменьшение магнитного поля уменьшает поток между рельсами, вызывая протекание тока в стержне (якорь), удерживающем снаряд. Этот ток через якорь испытывает магнитную силу и продвигается вперед. Однако рельсовые пушки не используются широко в вооруженных силах из-за высокой стоимости производства и больших токов: для выработки энергии, достаточной для того, чтобы рельсовая пушка была эффективным оружием, требуется около миллиона ампер.

(рисунок 10.3.3)

Рис. 10.3.3. Ток, протекающий через две направляющие, перемещает токопроводящий снаряд вперед за счет создаваемой магнитной силы.

Мы можем вычислить ЭДС, вызванную движением, , используя закон Фарадея , даже когда фактически замкнутый контур отсутствует . Мы просто представляем замкнутую область, граница которой включает движущийся проводник, вычисляем, а затем находим ЭДС по закону Фарадея. Например, мы можем позволить движущемуся стержню на Рисунке 10.3.5 — одна сторона воображаемой прямоугольной области, представленной пунктирными линиями. Площадь прямоугольника равна, значит, магнитный поток через него равен. Дифференцируя это уравнение, получаем

(10.3.5)

, что соответствует разности потенциалов между концами стержня, которую мы определили ранее.

(рисунок 10.3.4)

Рис. 10.3.4. На изображенном воображаемом прямоугольнике мы можем использовать закон Фарадея для расчета наведенной ЭДС в движущемся стержне.

ЭДС движения в слабом магнитном поле Земли обычно не очень велики, иначе мы могли бы заметить напряжение на металлических стержнях, таких как отвертка, во время обычных движений. Например, простой расчет ЭДС движения стержня, движущегося перпендикулярно полю Земли, дает

Это небольшое значение согласуется с опытом. Однако есть впечатляющее исключение. В 1992 и 1996 годах с космическим шаттлом были предприняты попытки создать большие двигательные ЭДС.Привязанный спутник должен был быть выпущен на отрезке провода, как показано на рис. 10.3.5, для создания ЭДС, перемещаясь с орбитальной скоростью через поле Земли. Эту ЭДС можно было бы использовать для преобразования некоторой кинетической и потенциальной энергии шаттла в электрическую, если бы можно было создать полную цепь. Чтобы замкнуть цепь, неподвижная ионосфера должна была обеспечить обратный путь, по которому мог течь ток. (Ионосфера — это разреженная и частично ионизированная атмосфера на орбитальных высотах.Он проводит из-за ионизации. Ионосфера выполняет ту же функцию, что и неподвижные рельсы и соединительный резистор на рисунке 10.3.3, без которого не было бы полной цепи. и потенциальная энергия, и позволяет преобразовывать ее в электрическую энергию. Оба теста не увенчались успехом. В первом случае кабель завис, и его можно было протянуть только на пару сотен метров; во втором трос оборвался при почти полном растяжении.Пример 10.3.1 показывает принципиальную осуществимость.

(рисунок 10.3.5)

Рис. 10.3.5. ЭДС движения как преобразование электроэнергии для космического челнока послужила мотивацией для эксперимента с привязанным спутником. Было предсказано, что ЭДС будет индуцироваться в тросе при движении с орбитальной скоростью в магнитном поле Земли. Цепь замыкается обратным трактом через неподвижную ионосферу.

ПРИМЕР 10.3.2

---

Металлический стержень, вращающийся в магнитном поле

Часть (а) Рисунка 10.3.6 показывает металлический стержень, который вращается в горизонтальной плоскости вокруг точки. Стержень скользит по проволоке, которая образует дугу окружности с радиусом. Система находится в постоянном магнитном поле, направленном за пределы страницы. а) Если вы вращаете стержень с постоянной угловой скоростью, каков ток в замкнутом контуре? Предположим, что резистор обеспечивает все сопротивление в замкнутом контуре. (b) Рассчитайте работу за единицу времени, которую вы делаете при вращении стержня, и покажите, что она равна мощности, рассеиваемой в резисторе.

(рисунок 10.3.6)

Рисунок 10.3.6 (a) Конец вращающегося металлического стержня скользит по круглой проволоке в горизонтальной плоскости. (б) Наведенный ток в стержне. (c) Магнитная сила на бесконечно малом отрезке тока.

Стратегия

Магнитный поток — это магнитное поле, умноженное на площадь четверти круга или. При нахождении ЭДС по закону Фарадея все переменные постоянны во времени, но с. Чтобы рассчитать работу в единицу времени, мы знаем, что это связано с крутящим моментом, умноженным на угловую скорость.Крутящий момент рассчитывается исходя из силы, действующей на стержень, и ее интегрирования по длине стержня.

Решение

а. Из геометрии площадь петли составляет. Следовательно, магнитный поток через петлю составляет

Дифференцируя по времени и использованию, получаем

Если разделить на сопротивление контура, получаем величину индуцированного тока

По мере увеличения увеличивается и поток через контур из-за.Чтобы противодействовать этому увеличению, магнитное поле из-за индуцированного тока должно быть направлено на страницу в области, ограниченной петлей. Следовательно, как показано в части (b) рисунка 10.3.6, ток циркулирует по часовой стрелке.

г. Вы вращаете стержень, прилагая к нему крутящий момент. Поскольку стержень вращается с постоянной угловой скоростью, этот крутящий момент равен и противоположен крутящему моменту, приложенному к току в стержне исходным магнитным полем. Магнитная сила на бесконечно малом отрезке длины, показанном в части (c) рисунка 10.3,6, поэтому магнитный момент на этом сегменте составляет

Чистый магнитный крутящий момент на стержне равен

.

Крутящий момент, который вы прикладываете к стержню, равен и противоположен ему, а работа, которую вы выполняете, когда стержень вращается на угол, равна. Следовательно, работа на удилище за единицу времени равна

.

, где мы заменили. Мощность, рассеиваемая в резисторе, может быть записана как

Следовательно, мы видим, что

Следовательно, мощность, рассеиваемая в резисторе, равна работе в единицу времени, совершаемой при вращении стержня.

Значение

Альтернативный способ взглянуть на индуцированную ЭДС из закона Фарадея — интегрировать в пространстве, а не во времени. Решение, однако, будет таким же. Двигательная ЭДС

Скорость может быть записана как угловая скорость, умноженная на радиус, а дифференциальная длина — как dr . Следовательно,

, это то же самое решение, что и раньше.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 10.4

---

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 10,5

---

Длинный стержень движется со скоростью перпендикулярно магнитному полю. Какая разница потенциалов между концами стержня?

Кандела Цитаты

Лицензионный контент CC, особая атрибуция

• Загрузите бесплатно по адресу http://cnx.org/contents/[email protected]. Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution

Закон Ленца, магнитный поток и ЭДС движения — стенограмма видео и урока

Магнитный поток

Фарадей обнаружил, что изменение величины магнитного поля, проходящего через катушку с проволокой, величина, называемая магнитным потоком , индуцирует ток в проводе. Итак, что такое магнитный поток? Все магниты создают вокруг себя невидимое магнитное поле, и величина этого поля, которое проходит через центр катушки с проволокой, является магнитным потоком, проходящим через катушку.Слово «поток» происходит от латинского слова, означающего «поток», поэтому под магнитным потоком следует понимать величину магнитного поля, протекающего через область, образованную катушкой с проволокой, точно так же, как вода может течь по трубе.

Магнитный поток может измениться при изменении магнитного поля или при вращении катушки, и в обоих случаях это изменение магнитного потока вызовет ток в проводе. Это уравнение показывает, как рассчитать магнитный поток, который измеряется в единицах Вебера, сокращенно Wb.

Уравнение 1

Закон Фарадея

Закон Фарадея описывает взаимосвязь между разностью потенциалов между концами провода, также известную как ЭДС (что означает E lectro M otive F orce) , и скорость изменения магнитного потока через катушку. Это индуцированное напряжение вызовет протекание тока в проводе, но помните, что это произойдет только при изменении магнитного потока! Недостаточно просто иметь провод в магнитном поле, но поле должно как-то меняться.

Помните, что прежде чем вы сможете рассчитать наведенную ЭДС с использованием закона Фарадея, вам сначала нужно будет вычислить магнитный поток, используя наше первое уравнение.

Уравнение 2

Как может измениться магнитный поток? Что ж, это могло произойти несколькими способами. Во-первых, вы можете переместить провод. Индуцированное в этом случае напряжение называется ЭДС движения , потому что оно вызывается перемещением провода через магнитное поле.Во-вторых, вы можете сделать петлю больше или меньше и, следовательно, изменить площадь. Вы также можете повернуть петлю, чтобы магнитное поле, проходящее через нее, изменилось. Вот что происходит в электрическом генераторе.

Закон Ленца

Вы заметили, что в законе Фарадея есть отрицательный знак? Возможно, вы задались вопросом, что это значит. Изначально в первоначальной формулировке Фарадея отрицательного знака не было. Знак минус говорит вам, в каком направлении будет индуцироваться ЭДС и, следовательно, в каком направлении будет течь ток.Фарадей обнаружил, что изменяющийся магнитный поток вызывает эдс и ток в проволочной катушке, но потребовался другой ученый, Генрих Ленц, чтобы выяснить, в каком направлении это произойдет.

Закон Ленца гласит, что ток будет индуцироваться в катушке в направлении, противодействующем любому изменению магнитного потока, проходящего через катушку. Еще раз, изменение является важным элементом, и поскольку ток индуцируется, чтобы противодействовать изменению, индуцированная ЭДС, рассчитанная с использованием закона Фарадея, всегда имеет направление, противоположное изменению магнитного потока.Вот почему был добавлен отрицательный знак. Изменение магнитного потока и наведенная ЭДС всегда противоположны.

Хотя закон Ленца не имеет связанного с ним уравнения и составляет лишь небольшую часть закона Фарадея, это мощный инструмент, который позволяет нам определить, в каком направлении будет индуцироваться ток. Перемещение магнита в катушку с проволокой или из нее вызовет ток в проволоке, и направление тока можно определить по закону Ленца.

Собираем все вместе

Теперь давайте попробуем собрать все это вместе и посмотрим, действительно ли вы понимаете, как использовать закон Фарадея и закон Ленца.

Круглая петля из проволоки площадью 0,50 квадратных метров помещается в магнитное поле 6,2 Тл, которое направлено вверх через петлю. Внезапно магнитное поле исчезает, и магнитное поле через петлю становится равным нулю в течение 0,10 секунды. Вычислите ЭДС, индуцированную в проволочной петле, и определите, в каком направлении будет течь ток (по часовой стрелке или против часовой стрелки).

Сначала определите, изменяется ли магнитный поток, и, если да, вычислите магнитный поток в начале и в конце.В этой задаче магнитное поле снимается, поэтому меняется магнитный поток. Рассчитаем магнитный поток в начале:

Когда мы применяем закон Ленца, мы получаем -31 В. Поскольку мы выдвигаем магнит из катушки с проволокой, а магнитное поле направлено вверх, индуцированный ток будет против часовой стрелки.

Краткое содержание урока

Магнитный поток определяет количество магнитного поля, которое проходит через область. Когда магнитный поток через проволочную петлю изменяется, он индуцирует электрический ток, протекающий в проводе, явление, называемое электромагнитной индукцией . Ток течет в проводе из-за наведенной разности потенциалов, известной как ЭДС , между двумя концами провода.

Закон Фарадея гласит, что ЭДС будет индуцироваться всякий раз, когда изменяется магнитный поток.Это изменение может происходить из-за перемещения провода через магнитное поле, и это называется ЭДС движения . Это также может быть вызвано добавлением или удалением магнитного поля. Закон Ленца гласит, что ток будет индуцироваться в направлении, которое будет противодействовать любому изменению магнитного потока через петлю.

ЭДС (электрическое и магнитное поля) | NIOSH

Исследование NIOSH по защите работников от доказанных и возможных рисков для здоровья, связанных с электромагнитным излучением, сосредоточено на:

• RF (радиочастоты) — включая радиовещательные антенны, индукционные нагреватели и сотовые телефоны
• ELF (чрезвычайно низкие частоты) — включая электрические сети переменного тока и терминалы видеодисплея (VDT)
• Статические магнитные поля, включая электричество постоянного тока.

Публикации CDC / NIOSH по EMF

Руководство по измерению воздействия электрического и магнитного поля на рабочем месте
Публикация NIOSH № 98-154 (1998)
Этот технический документ представляет собой справочное руководство для промышленных гигиенистов и исследователей, которые измеряют воздействие статического электричества и ЭМП КНЧ на рабочем месте.

Публикация NIOSH о видеодисплейных терминалах
Публикация NIOSH № 99-135 (3-е изд., 1999 г.)
Эта публикация представляет собой сборник исследований и заявлений NIOSH по всем видам воздействия на здоровье при работе с VDT, включая исследования, которые не нашли ссылки между их выбросами ЭМП и репродуктивными эффектами.

РФ Поля

OSHA: Внешний значок радиочастотного / микроволнового излучения
Информация о распознавании, оценке и контроле радиочастотного / микроволнового излучения.

Федеральная комиссия по связи (FCC): Радиочастотная безопасность, внешний значок
Информация и стандарты здравоохранения для потребителей и вещательных компаний по беспроводной связи, включая сотовые телефоны и любительские радиоприемники.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA): продукты, излучающие радиацию для дома, бизнеса и развлечений внешний значок
Информация для потребителей и производителей о микроволновых печах, видеотерминалах, сотовых телефонах и т. Д.

Международное агентство по изучению рака (IARC): Неионизирующее излучение, Часть 2: Радиочастотное электромагнитное полевнешний значок.
Монографии МАИР, Том 102 (2013). Эта уважаемая международная программа оценивала канцерогенность радиочастотных полей, особенно сотовых телефонов, в рамках своей программы по оценке всех потенциальных канцерогенов.

FDA / FCC: новости для потребителей о мобильных телефонахвнешний значок
Сайт FDA с ответами на часто задаваемые вопросы о потенциальных рисках для здоровья от использования мобильных телефонов и исследованиях по этому вопросу.

NIEHS: сотовый телефонвнешний значок
Исследование NIEHS о возможных рисках для здоровья от сотовых телефонов, особенно текущее исследование рака животных, проводимое Национальной токсикологической программой (NTP).

Национальный совет по радиационной защите Великобритании: сводка последних отчетов о мобильных телефонах и здоровье (2000-2004 гг.) External icon
NRPB-W65 (2005)
В этом британском отчете рассматриваются исследования рака мозга и неврологических эффектов от использования клеток. здоровья телефонов и подчеркивает любые общие черты или различия во мнениях.

Национальный совет по радиационной защите в Великобритании: Влияние радиочастотных электромагнитных полей на здоровье: отчет независимой консультативной группы по неионизирующему излучению Внешний значок
Документы NRPB, том 14, № 2 (2003 г.)
В этом отчете рассматриваются возможные последствия воздействия на здоровье Радиочастотные области, с акцентом на исследования, проведенные со времени выхода отчета «Мобильные телефоны и здоровье», созданного Председателем Независимой экспертной группы по мобильным телефонам сэром Уильямом Стюартом (2000 г.).Отчет Стюарта был одним из первых правительственных обзоров возможного воздействия сотовых телефонов на здоровье. Он рекомендовал меры предосторожности для защиты здоровья населения.

ELF и статическая ЭДС

Оценка рисков и управление рисками С 1999 года были опубликованы пять основных оценок доказательств рисков для здоровья от воздействия КНЧ-ЭМП на рабочем месте и в жилых помещениях. Четыре из них сопровождались заявлениями об управлении воздействием ЭМП и направлениями будущих исследований.

• «Электромагнитные поля КНЧ и риск рака» Консультативной группы по неионизирующему излучению Национального совета по радиологической защите Внешний значок
  (теперь называется Отделом радиационной защиты Агентства по охране здоровья)
  Документы NRPB, том 12, No. 1 (2001)
  В этой британской оценке рисков рассматриваются данные о рисках рака от воздействия КНЧ-ЭМП в жилых и профессиональных помещениях и даются рекомендации по политике и дальнейшим исследованиям. Правление NRPB выпустило значок Responseexternal с указанием его значения для будущих исследований и пределов воздействия ЭМП.
• Неионизирующее излучение, Часть I: Статические и крайне низкочастотные электрические и магнитные поляpdf iconeexternal icon
  Монография Международного агентства по изучению рака Монографии IARC, том 80 (2002)
  Эта оценка риска является частью авторитетной международной программа для оценки всех канцерогенов. Полная монография доступна в виде файла PDF.
• Оценка возможных рисков, связанных с электрическими и магнитными полями (ЭМП) от линий электропередач, внутренней проводки, электрооборудования и внешних устройств значок (Отчет Калифорнийской программы ЭМП (2002))
  В этом отчете Министерства здравоохранения Калифорнии оцениваются доказательства для риски всех заболеваний от воздействия КНЧ-ЭМП в жилых и профессиональных помещениях, с уделением особого внимания более поздним исследованиям.Он использует новый метод оценки риска, основанный на байесовской философии науки. Общественные комментарии и критика этого отчета публикуются на том же веб-сайте. Калифорнийская программа ЭМП также опубликовала варианты политики перед лицом возможного риска, связанного с электрическими и магнитными полями (ЭМП), значок pdf [PDF — 76 КБ] внешний значок, в котором анализируются возможные действия правительства в соответствии с различными подходами регулирования, включая анализ затрат и выгод для модификаций ЛЭП.
• Поля с крайне низкой частотой — критерии гигиены окружающей среды 238 Монография Всемирной организации здравоохранения (2007 г.) external icon
  В этой всеобъемлющей монографии рассматриваются все аспекты рисков для здоровья, исследований и управления рисками КНЧ-ЭМП.Он также дает рекомендации по политике в области гигиены труда, включая меры предосторожности, направленные на устранение возможных онкологических рисков.

OSHA: Экстремально низкочастотное излучение (СНЧ) внешний значок
Информация о распознавании, оценке и контроле излучения СНЧ.

OSHA: компьютерная рабочая станциявнешний значок
На этой странице кратко рассматриваются потенциальные опасности и меры вмешательства, которые работодатели могут использовать для предотвращения или уменьшения потенциальных вредных последствий работы с компьютерами.

Информационный бюллетень NIOSH: ЭМП на рабочем месте
Публикация NIOSH № 96-129 (1996)
En Español
Этот информационный бюллетень отвечает на часто задаваемые вопросы о чрезвычайно низкочастотных ЭМП на рабочем месте. Эта публикация может помочь определить источники ЭМП на работе и предлагает простые шаги по снижению воздействия.

Вопросы и ответы по ЭМП: электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергииpdf iconeexternal icon
Публикация Национального института гигиены окружающей среды (2002 г.) дома, рабочие места и транспорт.В нем также описывается, что исследователи узнали о воздействии электромагнитных полей на здоровье, и определяются некоторые методы управления воздействием.

Документы NIOSH по исследованию ELF-EMF

Руководство по измерению воздействия электрического и магнитного поля на рабочем месте
Публикация NIOSH № 98-154 (1998)
Этот технический документ представляет собой справочное руководство для промышленных гигиенистов и исследователей, которые измеряют воздействие статического электричества и ЭМП КНЧ на рабочем месте.

Публикация NIOSH о видеодисплейных терминалах
Публикация NIOSH №99-135 (3-е изд., 1999)
Эта публикация представляет собой собрание исследований и заявлений NIOSH по всем видам воздействия на здоровье при работе с ВДТ, включая исследования, которые не обнаружили связи между их эмиссией ЭМП и репродуктивными эффектами.

Базы данных ЭМП

Матрица воздействия на работу (JEM) для магнитных полей промышленной частоты
Этот сайт содержит таблицы Excel®, разработанные NIOSH для оценки воздействия магнитных полей СНЧ по профессиональным категориям. Используя Стандартные профессиональные классификации (SOC) 1980 г. или U.S. Категории переписи, этот JEM можно связать с базами данных о смертности и заболеваемости для эпидемиологических исследований (Bowman et al., 2006).

Программа EMF RAPID: База данных по измерениям ЭМПexternal icon
Этот сайт содержит шесть баз данных измерений ЭМП, выполненных в домах и на рабочих местах. Данные тщательно аннотированы и могут быть загружены в различных формах.

Программа уведомления рабочих

Через Программу уведомления работников NIOSH NIOSH уведомляет работников и другие заинтересованные стороны о результатах прошлых исследований, касающихся широкого спектра воздействий.По ссылкам ниже представлены архивные материалы, отправленные участникам исследований, связанных с ЭМП, с видеотерминалов.

Ссылки на другие сайты EMF

OSHA: Экстремально низкочастотное излучение (СНЧ), внешний значок
Информация о распознавании, оценке и контроле излучения СНЧ.

OSHA: Внешний значок радиочастотного / микроволнового излучения
Информация о распознавании, оценке и контроле радиочастотного / микроволнового излучения.

OSHA: компьютерная рабочая станциявнешний значок
На этой странице кратко рассматриваются потенциальные опасности и меры вмешательства, которые работодатели могут использовать для предотвращения или уменьшения потенциальных вредных последствий работы с компьютерами.

Федеральная комиссия по связи (FCC): Радиочастотная безопасность, внешний значок
Информация и стандарты здравоохранения для потребителей и вещательных компаний по беспроводной связи, включая сотовые телефоны и любительские радиоприемники.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA): испускающие радиацию продукты для дома, бизнеса и развлечений внешний значок
Информация для потребителей и производителей о микроволновых печах, видеотерминалах и т. Д.

FDA / FCC: Информация для потребителей о мобильных телефонахвнешний значок
Сайт FDA с информацией о потенциальных рисках для здоровья от использования мобильных телефонов и исследованиями по этому вопросу.

FDA: Внешний значок МРТ (магнитно-резонансная томография)
Информация для потребителей и профессионалов о преимуществах, рисках и мерах безопасности при использовании МРТ.

Национальный институт наук об окружающей среде. Внешний значок:
Электрические и магнитные поля. Информация о возможных рисках для здоровья от ЭМП КНЧ и ссылки на публикации NIEHS.

NIEHS: сотовый телефонвнешний значок
Исследование NIEHS о возможных рисках для здоровья от сотовых телефонов, особенно текущее исследование рака животных, проводимое Национальной токсикологической программой (NTP).

Агентство по охране здоровья в Великобритании: электромагнитное поле внешний значок
Информация, исследовательские публикации и стандарты здравоохранения Соединенного Королевства по многим источникам электромагнитных полей РЧ и СНЧ: беспроводные телефоны, сотовые телефоны, беспроводные локальные сети (WLAN), сети Wi-Fi, электрические подстанции, линии электропередач и любительские радиоприемники.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): International EMF Projectexternal icon
Содержит сборник информационных бюллетеней и других ресурсов, касающихся воздействия на здоровье электромагнитных полей RF и ELF.

Магнетизм — Закон индукции Фарадея

Магнетизм — Закон индукции Фарадея — Физика 299

« Перестань говорить Богу, что делать с его кубиками. «

Нильс Бор

• До сих пор мы рассматривали электричество и магнетизм как почти отдельные предметы. Теперь мы начинаем обсуждать явления, которые показать, что электричество и магнетизм неразрывно связаны, отсюда и термин электромагнетизм .Первое из этих свойств известен как закон Фарадея Индукция .

Формально, время независимое электрические и магнитные свойства можно описать, рассматривая электричество и магнетизм как в значительной степени отдельные явления. Однако, когда зависимость от времени становится частью «уравнения» мы обнаруживаем, что электрические и магнитные свойства становятся неразрывно связаны — электромагнетизм.

• Этот закон удобно записать в терминах магнитного потока, который определяется так же, как электрический поток.

где S — поверхность, по которой идет поток. оценен.

Для постоянного B, перпендикулярно поверхности, Φ _B = BA, где A — площадь поверхности S.

Магнитный поток Φ _B равен Важно то, что у него есть собственная единица Вебера — 1 Вебер = 1 т.м ² . В первые дни электромагнетизм было принято измерять магнитное ( B ) поле по Веберу / м ² .

• В терминах закона индукции магнитного потока Фарадея выдано,

Индуцированная электродвижущая сила ( ЭДС ) в цепи равна скорости изменения магнитного поток через цепь.

ЭДС не сила, скорее его можно рассматривать как напряжение , индуцированное в замкнутом контуре.

Фарадей экспериментально определил свой закон в изложенной выше форме.

---

• Один из самых простых способов изменить магнитный поток через цепь — перемещать постоянный (стержневой) магнит к цепи или от нее, как показано на диаграммы ниже.

(а) Магнитный поток проходит по цепи, но не меняется со временем, поэтому нет наведенной ЭДС и, следовательно, нет наведенной Текущий.

(б) Поток через контур увеличивается с увеличением время, вызывающее наведенную ЭДС и ток.

(c) По мере того, как магнит движется быстрее, скорость изменение потока со временем увеличивается, вызывая большее ЭДС и ток.

(d) Когда магнит удаляется от цепи поток уменьшается со временем, поэтому наведенная ЭДС и ток поменяны местами.

---

• Причина изменения магнитного потока (поля) не ограничивается постоянными магнитами.В магнитное поле из-за второй цепи может производить аналогичный эффект, как описано в примерах ниже.
  

На диаграмме справа ток в левой цепи постоянный, но поток через другую цепь увеличивается как две цепи становятся ближе.

В положении слева оба контура стационарные.Течение в левая цепь изначально равна нулю, но быстро увеличивается до постоянного значения, когда переключатель находится в закрыто. Когда ток достигает своего финала (постоянное) значение потока через правую цепь увеличивается со временем, таким образом, по формуле Фарадея Закон, вызывающий кратковременный импульс индуцированного ток во второй цепи. Когда выключатель разомкнут поток в правой цепи быстро уменьшается, вызывая короткий индуцированный ток импульс в обратном направлении.

---

Мне сказали, что у меня кровь группы А, но это был Тип О.

Доктор К. Л. Дэвис
Физический факультет
Университет Луисвилля
электронная почта : c.