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

^ 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.

Похожие:

	Учебное пособие Воронеж 2009 гоувпо «Воронежский государственный... Учебное пособие предназначено для выполнения лабораторных работ. В нем приведены описание измерительных приборов, лабораторные задания...		Учебное 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 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 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 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,...		Фгбоу впо воронежский государственный архитектурно-строительный университет Научная конференция молодых ученых, посвященная 150- летнему юбилею в. И. Вернадского
	Информационное письмо уважаемые коллеги! Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» проводит 18-19 октября 2012 года Всероссийскую студенческую Олимпиаду по управлению...		Информационное письмо уважаемые коллеги! Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» Фгбоу впо «Ульяновский государственный университет» приглашает Вас принять участие в работе
	Кафедра «Менеджмент и логистика» Фгбоу впо «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»		- Конкурс выступают комитет по делам молодежи и туризму Курской области, Совет молодых ученых и специалистов Курской области, фгбоу...