История[ править править код ] Электромагнитная индукция была обнаружена независимо друг от друга Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в году, однако Фарадей первым опубликовал результаты своих экспериментов [3] [4]. В первой экспериментальной демонстрации электромагнитной индукции август Фарадей обмотал двумя проводами противоположные стороны железного тора конструкция похожа на современный трансформатор. Основываясь на своей оценке недавно обнаруженного свойства электромагнита, он ожидал, что при включении тока в одном проводе особого рода волна пройдёт сквозь тор и вызовет некоторое электрическое влияние на его противоположной стороне. Он подключил один провод к гальванометру и смотрел на него, когда другой провод подключал к батарее.

Практическое занятие № 5

Явление самоиндукции Эдс самоиндукции формула через магнитный поток. Явление самоиндукции При изменении тока в проводнике, витке или индуктивной катушке изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока индуцирует в проводнике витке, индуктивной катушке ЭДС, действие которой направлено на поддержание предшествующего состояния поля. Такое явление называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции определяется по правилуЛенца.

Следовательно, при возрастании тока в проводнике индуктивной катушке индуцированная в ней ЭДС самоиндукции будет направлена против тока, т. Способность различных проводников индуктивных катушек индуцировать ЭДС самоиндукции оценивается индуктивностью L. Единица индуктивности - генри Гн. Значение индуктивности L зависит от конструкции элементов цепи. Так, для индуктивной катушки с числом витков w , магнитопроводом длины, сечения S и магнитной проницаемостью индуктивность Если катушки своими полями не влияют друга на друга, то при последовательном соединении индуктивных катушек с индуктивностями Явление самоиндукции в тех или иных проводниках характеризуется индуктивностью L.

Индуктивность - это размерный коэффициент пропорциональности между скоростью изменения тока во времени и индуцируемой при этом ЭДС. При каких условиях возникает ЭДС самоиндукции? В каких единицах измеряется индуктивность? Как изменится ЭДС самоиндукции, если скорость изменения тока, проходящего через индуктивную катушку, возросла? Если два замкнутых контура или две индуктивные катушки 1 и 2 см.

Под действием ЭДС взаимоиндукции в замкнутой цепи второй индуктивной катушки взаимоиндукции. Он вызывает появление магнитного поля, которое пронизывает витки первой индуктивной катушки, в результате чего в ней также возникает ЭДС взаимоиндукции.

Такое явление называется взаимоиндукцией Величина ЭДС взаимоиндукции, возникающей во второй индуктивной катушке, зависит от размеров, расположения индуктивных катушек, магнитной проницаемости их сердечников, а также скорости изменения силы тока - в первой индуктивноикатушке. Эту зависимость можно выразить формулой.

Взаимоиндукция: Э - индуктивно-связанные катушки. Она называется взаимной индуктивностью и измеряется в генри Гн. Взаимоиндукция дает возможность связывать посредством магнитного поля различные электрические цепи. Явление взаимоиндукции широко используют в трансформаторах, радиотехнических устройствах и устройствах автоматики.

Какое явление называется взаимоиндукцией? При каких условиях возникает ЭДС взаимоиндукции? Какие катушки называют магнитносвязанными? В каких единицах измеряется взаимная индуктивность? Эти ЭДС являются причиной появления индуцированных токов, которые действуют в массивных металлических деталях электротехнических устройств, замыкаясь накоротко в их толще. Такие токи получили название вихревых токов.

Природа вихревых токов такая же, как и токов, индуцированных в обычных проводах или индуктивных катушках. Благодаря очень малому сопротивлению массивных проводников вихревые токи даже при небольшой индуцированной ЭДС достигают очень больших значений, вызывая чрезмерное нагревание этих проводников. Способы уменьшения вредного действия вихревых токов. В электрических машинах и аппаратах вихревые токи обычно нежелательны, так как они вызывают нагрев металлических сердечников, создают потери энергии так называемые потери от вихревых токов , снижают КПД электрических машин и аппаратов и ока;!

Ь1вают согласно правилу Ленца размагничивающее действие. Для уменьшения вредного действия вихревых токовприменяют два основных способа. Сердечники электрических машин и аппаратов выполняют из отдельных стальных листов толщиной 0, 1,0 мм, изолированных один от другого слоем изоляции лаковой пленкой, окалиной, образующейся при отжиге листов, и пр.

Благодаря этому преграждается путь распространению вихревых токов. Благодаря этому достигается снижение силы вихревых токов, протекающих по сердечникам электрических машин и аппаратов. Использование вихревых токов. Вихревые токи используют для плавки металлов, с их помощью нагревают металлические детали при сварке, наплавке и пайке, а также осуществляют поверхностный нагрев, необходимый для закалки металлических изделий.

Что является причиной появления вихревых токов? Какие способы уменьшения вредного действия вихревых токов вам известны? Где можно найти полезное применение вихревым токам? Общеизвестно, что поезд, отходящий от станции, не может сразу развить нужную скорость. За этот промежуток значительная часть энергии локомотива затрачивается на преодоление инерции поезда т. В момент включения постоянного тока рисунок 1 вокруг проводника образуется магнитное силовое поле. Рисунок 1.

Инерция электрического тока. При включении тока вокруг проводника появляется магнитное поле. Поэтому в момент замыкания цепи ток не сразу достигает предельной своей величины. Рисунок 2. При включении источника тока, ток в цепи устанавливается не сразу. Влияние ЭДС самоиндукции на ток в цепи. При выключении источника тока, ток в цепи прекращается не сразу.

Итак, магнитное поле является носителем энергии. Энергия магнитного поля, таким образом, имеет много общего с кинетической энергией движущегося предмета.

Мы знаем, что всякий раз, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченную замкнутой электрической цепью, в этой цепи появляется ЭДС индукции. Кроме того, нам известно, что всякое изменение силы тока в цепи влечет за собой изменение числа магнитных силовых линий , охватываемых этой цепью.

И в том и в другом случае магнитные силовые линии при своем движении должны пересечь проводник. При включении источника постоянного тока в какую-либо замкнутую цепь площадь, ограниченную этой цепью, начинают пронизывать извне магнитные силовые линии.

Электродвижущая сила самоиндукции, действуя против ЭДС источника тока, задерживает нарастание тока в цепи. Каждая уходящая магнитная силовая линия при пересечении проводника наводит в нем ЭДС самоиндукции, имеющую одинаковое направление с ЭДС источника тока; поэтому ток в цепи прекратится не сразу, а будет протекать в том же направлении, постепенно уменьшаясь до того момента, пока полностью не исчезнет магнитный поток внутри цепи.

Ток, протекающий по цепи после выключения из нее источника тока, называется током самоиндукции. Если при выключении источника цепь разрывается, то ток самоиндукции проявляется в виде искры в месте размыкания цепи. Явление возникновения ЭДС в контуре при пересечении его магнитным полем называется электромагнитной индукцией.

При изменении магнитного потока, охватываемого замкнутым контуром, в нем индуктируется ЭДС закон Максвелла Правило Ленца : индуцируемая ЭДС всегда возникает такого направления, чтобы своим магнитным полем препятствовать тем причинам, которые его вызывают.

При прохождении переменных магнитных потоков наводятся ЭДС и возникают вихревые токи, которые нагревают магнитопровод и производят размагничивающее действие. При изменении тока в проводнике изменяется магнитный поток, создаваемый этим током.

Изменение магнитного потока индуцирует в проводнике ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. Особенно сильно сказывается самоиндукция в цепях, содержащих железные сердечники электромоторы, трансформаторы, электромагниты. Явление самоиндукции характеризуется индуктивностью L. Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения электрического тока и обратно направлена Единица измерения — генри Гн.

При протекании электрического тока в контуре магнитный поток сцепления y пропорционален силе электрического тока I где L — коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура.

Зависит от геометрической формы и размеров контура и магнитной проницаемости окружающей среды. С изменением силы тока I изменяется и магнитный поток, сцепленный с контуром, а всякое изменение магнитного потока создает э.

Явление самоиндукции — это своего рода проявление закона инерции для электрических процессов. Если ток в цепи возрастает, ЭДС самоиндукции направлена навстречу току и стремится воспрепятствовать этому возрастанию. Если ток в цепи убывает, ЭДС самоиндукции направлена в сторону течения тока и стремится поддерживать его, чтобы воспрепятствовать этому убыванию. Взаимная индукция : если две катушки с током расположить рядом, то магнитное поле каждой из них будет пронизывать контур другой.

Взаимной индукцией называется явление наведения ЭДС в одном контуре при изменении тока в другом. Эти токи нагревают магнитопровод, создают дополнительные потери и производят размагничивающее действие. С целью уменьшения потерь от вихревых токов сердечники трансформаторов и других устройств выполняют из специальных сортов электротехнической стали, имеющей повышенное удельное сопротивление. С этой же целью сердечники выполняют не сплошными, а набранными из тонких листов 0,1 — 0,5 мм , изолированных друг от друга лаком.

Магнитное поле контура, в котором сила тока изменяется, индуцирует ток не только в других контурах, но и в себе самом. Это явление получило название самоиндукции.

Опытным путём установлено, что магнитный поток вектора магнитной индукции поля, создаваемого текущим в контуре током, пропорционален силе этого тока: где L— индуктивность контура. Постоянная характеристика контура, которая зависит от его формы и размеров, а так же от магнитной проницаемости среды, в которой находится контур. Наглядным примером явления самоиндукции служат экстратоки замыкания и размыкания, возникающие при включении и выключении электрических цепей, обладающей значительной индуктивностью.

Энергия магнитного поля Магнитное поле обладает потенциальной энергией, которая в момент его образования или изменения пополняется за счёт энергии тока в цепи, совершающего при этом работу против ЭДС самоиндукции, возникающей вследствие изменения поля. Работа dAза бесконечно малый промежуток времениdt, в течении которого ЭДС самоиндукции и токIможно считать постоянными, равняется:. Чтобы определить работу при изменении тока от 0 до I, проинтегрируем правую часть, получим:.

Выразим энергию магнитного поля через его характеристики на примере соленоида. Будем считать, что магнитное поле соленоида однородно и в основном расположено внутри его.

При этом закон электромагнитной индукции формулируется следующим образом ЭДС индукции в замкнутом контуре равна модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром [c.

Найти максимальный магнитный поток через прямоугольную рамку, вращающуюся

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока постоянного Переменный ток, в отличие от тока постоянного , непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока. На рис. Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам щеткам.

Эдс самоиндукции формула через магнитный поток. Явление самоиндукции

Сила Ампера направлена навстречу движению проводника; поэтому она совершает отрицательную механическую работу. Полная работа силы Лоренца равна нулю. Джоулево тепло в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Тема 9. "Электродинамика. Магнитное поле и электромагнитная индукция".

Закон Фарадея для случая равномерного изменения силы тока в цепи: , — изменение силы тока за время. Физический смысл коэффициента индуктивности: Индуктивность является мерой инертности проводника по отношению к изменению силы тока в нем. Закон Фарадея для самоиндукции: ЭДС самоиндукции, возникающая в электрической цепи при любых изменениях силы тока в ней, прямо пропорциональна скорости этих изменений. Рассмотрим простую электрическую цепь: При размыкании электрической цепи законизменения силы тока имеет вид: , где I0- сила постоянного тока до размыкания цепи. При замыкании электрической цепи закон изменения силы тока имеет вид: , где - сила установившегося тока при замыкании цепи. Графики силы тока для обоих случаев.

Полезное видео:

Гармонические индукционные процессы

Решение задач по теме "Электромагнитная индукция". Цели: - показать на нескольких примерах методы решения задач на использование законов электромагнитной индукции. Ход занятия В ходе проведения занятия необходимо рассмотреть ряд качественных задач и далее решить несколько расчетных задач по мере возрастания их сложности. Прежде чем приступить к выполнению задания: 1 укажите причину появления электродвижущей силы индукции; 2 назовите причины, которые могут вызвать изменение магнитного потока во времени. При решении задач можно рекомендовать следующую последовательность действий. Установите, изменением какой величины - вектора магнитной индукции, площади поверхности, ограниченной контуром, углом между вектором магнитной индукции и направлением нормали к плоскости контура - вызывается изменение магнитного потока. Воспользуйтесь законом Фарадея для определения электродвижущей силы. Определите направление индукционного тока в цепи в соответствии с правилом Ленца. Если необходимо, используйте для ответа на вопрос задачи закон Ома или правила Кирхгофа.

Тема: Явление электромагнитной индукции

Магнитная индукция изменяется по закону. ЭДС индукции, возникающая в контуре, изменяется по закону … Решение: В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:. Поскольку плоскость контура перпендикулярна линиям магнитной индукции, где S — площадь контура. Таким образом,. На рисунке представлена зависимость ЭДС индукции в контуре от времени. Магнитный поток сквозь площадку, ограниченную контуром, увеличивается со временем по линейному закону в интервале … Е Решение: В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:. Следовательно, если магнитный поток увеличивается со временем по линейному закону, то ЭДС индукции будет равна отрицательной постоянной величине, что имеет место в интервале Е.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Магнитная сила создает в проводнике гармонический индукционный ток 5 что можно представить в виде соотношения для элементарного заряда 6 Интегрируя 6 , получаем зависимость от времени величины заряда, создаваемого на концах проводника сторонним током, 7 где — максимальный заряд. Заряды, скопившиеся на концах проводника, создают индукционную ЭДС Э t , пропорциональную заряду. Поэтому зависимость ЭДС индукции от времени будет выражаться аналогичной функцией 8 которая совпадает по фазе с магнитным потоком, но на четверть периода отстает от стороннего тока 5. Хотя он создается потенциальной ЭДС Эi, в его формировании участвует и сторонняя сила. В этом — причина отставания по фазе этого тока от обратной ЭДС. На Рис. Видно, что этот ток не совпадает по фазе со сторонним током 5 , а отстает от него на четверть периода. Соответственно и все токи теряют гармонический характер. Все промышленные индукционные электрогенераторы работают именно в таком режиме — замкнутом на внешнюю нагрузку.

Тема: Явление электромагнитной индукции

Глава XVII. Постоянная и переменная электродвижущая сила. Такой ток называют прямым или постоянным. До тех пор, пока не происходило никаких внутренних изменений в самом генераторе, т. Напротив, в генераторах, установленных на электростанциях и дающих ток, которым мы пользуемся для освещения, приведения в действие электродвигателей моторов и для других целей, всегда возникает переменная э. С некоторыми деталями устройства этих генераторов мы познакомимся в следующей главе, но для понимания того, каким образом в них создается переменная э.

) найти амплитудное значение переменной ЭДС, ее период и частоту. Записать формулу изменения ЭДС со временем. (решение и ответ).

Электромагнитная индукция. Правило Ленца

Перейти к списку задач и тестов по теме "Тема 9. Магнитное поле и электромагнитная индукция". В - физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля. Она называется магнитной индукцией или индукцией магнитного поля. Магнитная индукция - векторная величина. Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока в проводнике и его длине: Единица магнитной индукции. В Международной системе единиц за единицу магнитной индукции принята индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла сокращенно: Тл , в честь выдающегося югославского физика Н. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Глава 23. Закон электромагнитной индукции

Решение: ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении в нем силы тока I, определяется по формуле: , где L — индуктивность контура. Знак минус в формуле соответствует правилу Ленца: индукционный ток направлен так, что противодействует изменению тока в цепи: замедляет его возрастание или убывание. Таким образом, ЭДС самоиндукции равна. Проводящий плоский контур площадью см2 расположен в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если магнитная индукция изменяется по закону Тл, то ЭДС индукции, возникающая в контуре в момент времени в мВ , равна …0,12 Решение: В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:. Поскольку плоскость контура перпендикулярна линиям магнитной индукции, где S — площадь контура. Таким образом, 8. Проводник в форме кольца помещен в однородное магнитное поле, как показано на рисунке. Индукция магнитного поля уменьшается со временем.