Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ”




НазваниеУчебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ”
страница4/24
Дата публикации12.08.2013
Размер2.17 Mb.
ТипУчебное пособие
zadocs.ru > Физика > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24
^

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ



2.1. Законы электромагнитной индукции

В 1831 г. Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции, состоящее в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, охватываемого контуром проводника. Возникающий ток назвали индукционным.
Правило, определяющее направление индукционного тока, было сформулировано ^ Ленцем: индукционный ток всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвав- шего этот ток.

Появление индукционного тока в проводящем контуре свидетельствует о том, что при изменениях магнитного потока Ф в контуре возникает электродвижущая сила индукции. Фарадей установил, что величина ЭДС не зависит от способа, которым осуществляется изменение магнитного потока и определяется лишь скоростью его изменения:

(2.1)

Если контур состоит из N витков, то

(2.2)

где Ψ – полный магнитный поток, или потокосцепление.

Выясним причину возникновения электромагнитной индукции. Для этого рассмотрим два случая, в каждом из которых физический механизм явления существенно разный.
^ 1. Подвижный контур в стационарном магнитном поле.

Обратимся к контуру с подвижной перемычкой длиной l, находящемся в однородном магнитном поле, перпендикуляр- ном плоскости контура ( рис.2.1).




Рис.2.1
Приведем перемычку в движение со скоростью υ. С той же скоростью станут перемещаться относительно поля и носители тока в перемычке – электроны. На каждый электрон при этом будет действовать сила Лоренца, равная

. (2.3)

Электроны начнут перемещаться и создадут электриче- ское поле, которое возбудит ток и в остальных участках контура. Если силу F разделить на величину заряда, получим напряженность стороннего поля:

. (2.4)

По определению электродвижущей силы, она равна интегралу от напряженности стороннего электрического поля по замкнутому контуру, т. е. циркуляции вектора E:

,

учитывая, что , а , получим


где dФ – “заметаемый” проводником за время dt магнитный поток.
^ 2. Неподвижный контур в переменном магнитном поле

Рассмотрим теперь неподвижный замкнутый проводник, находящийся в переменном магнитном поле. Поскольку сила Лоренца в этом случае отсутствует, а других сил, действую- щих на заряды, кроме электрической, нет, то остается предположить, что при изменениях магнитного поля индукционный ток обусловлен возникающим в проводнике электрическим полем Е. Согласно Максвеллу, изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению в пространстве вихревого электрического поля независимо от наличия контура. Контур лишь позволяет обнаружить по току существование электрического поля. Циркуляция вектора Е по контуру определяет ЭДС электромагнитной индукции

(2.5)

Так как а контур и поверхность неподвижны, то

(2.6)

В заключении отметим, что несмотря на различие механизмов возникновения ЭДС, закон электромагнитной индукции (2.1) выполняется в обоих случаях.
^ 2.2. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида

Электромагнитная индукция наблюдается во всех случаях, когда изменяется магнитный поток сквозь контур. Если в некотором контуре течет изменяющийся ток, то магнитное поле тока также будет изменяться. Это повлечет изменение магнитного потока через контур и, следовательно, появление ЭДС индукции. Данное явление называется самоиндукцией.

Если в пространстве, где находится контур с током, нет ферромагнетиков, то в соответствии с законом Био-Савара величина магнитной индукции B и полный магнитный поток будут пропорциональны силе тока. Это позволяет написать

. ( 2.7)

Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. Единица индуктивности в СИ называется Генри:


Индуктивность L зависит от геометрии контура и магнитных свойств окружающей среды.

Вычислим индуктивность соленоида. При протекании по соленоиду тока внутри него возбуждается магнитное поле, индукция которого равна

, (2.8)

где n = N/l – плотность витков.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24

Похожие:

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconУчебное пособие Воронеж 2009 гоувпо «Воронежский государственный...
Учебное пособие предназначено для выполнения лабораторных работ. В нем приведены описание измерительных приборов, лабораторные задания...

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconУчебное пособие разработано в соответствии с требованиями фгос впо...
З-55 пособие /Ю. П. Земсков, Ю. С. Ткаченко, Л. Б лихачева, Б. Н. Квашнин. Воронеж гос химико-технол университет. – Воронеж: вгта,...

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconУчебное пособие разработано в соответствии с требованиями гос впо...
З 55 [Текст] : учебное пособие / Л. Б лихачева, Ю. С. Ткаченко, Воронеж гос технол акад. – Воронеж: вгта, 2011. – 128 с

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconУчебное пособие рекомендовано к изданию учебно-методическим советом...
Отечественная история. Часть I: Учебное пособие / В. В. Галыга, Л. А. Андреева, С. В. Булгаков, А. И. Донцова, Е. А. Нургазизова,...

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconУчебное пособие рекомендовано к изданию учебно-методическим советом...
Отечественная история. Часть II: Учебное пособие / В. В. Галыга, Л. А. Андреева, С. В. Булгаков, А. И. Донцова, Е. А. Нургазизова,...

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconФгбоу впо воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Научная конференция молодых ученых, посвященная 150- летнему юбилею в. И. Вернадского

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconИнформационное письмо уважаемые коллеги! Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет»
Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» проводит 18-19 октября 2012 года Всероссийскую студенческую Олимпиаду по управлению...

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconИнформационное письмо уважаемые коллеги! Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет»
Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» приглашает Вас принять участие в работе

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” iconКафедра «Менеджмент и логистика»
Фгбоу впо «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»

Учебное пособие Воронеж 2011 фгбоу впо ”Воронежский государственный технический университет ” icon-
Конкурс выступают комитет по делам молодежи и туризму Курской области, Совет молодых ученых и специалистов Курской области, фгбоу...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов