Лекция 20

Электромагнитная индукция

План:

1.Эксперименты Фарадея

Ранее отмечалось, что электрический ток создает магнитное поле. Возможно и обратное явление, когда магнитное поле задает электрический ток.

Эксперименты Фарадея показали, что ток возникает в том случае, если меняется магнитное поле. Точнее говоря, ток в проводнике возникает в том случае, если меняется магнитный поток через площадку, охваченную проводником.

2.Правило Ленца

Эксперимент Ленца показал, что ток, возникающий в контуре, направлен вполне определенным образом, т.е. выполняется правило Ленца.

Индукционный ток направлен таким образом, чтобы своим действием препятствовать действию причины, вызвавшей этот ток.

3.Формулировка Максвелла

   

Правило Ленца указывает на отрицательный знак в формулировке закона электромагнитной индукции. Таким образом, закон электромагнитной индукции формулируется следующим образом:

ЭДС электромагнитной индукции определяется быстротой изменения магнитного потока через площадку, охваченную проводником, взятой с обратным знаком.

4.Пример

Если есть положительный свободный заряд.

5.Измерение магнитной индукции

Индукцию магнитного поля можно измерить с помощью флюксметра.

 – закон электромагнитной индукции в формулировке Фарадея.

6.Единица измерения магнитного потока

 

Определение: 1 Вебер – единица СИ магнитного потока, равная потоку, который при убывании до нуля через замкнутый контур с сопротивлением 1 Ом вызывает протекание заряда 1 Кл.

7.Явление самоиндукции.

Открыто в 1833 – 1835 гг.

Является частным случаем закона электромагнитной индукции.

Предположим, что ток меняется, например, увеличивается.

где L – индуктивность.

Экспериментально это явление можно показать с помощью следующей схемы, работающей на размыкание

8.Единица измерения индуктивности.

Определение: 1 Гн – единица СИ индуктивности, равная индуктивности такого контура, в котором при равномерном убывании тока с быстротой 1 А в секунду, возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

9.Индуктивность соленоида.

Индуктивность зависит от геометрии и от свойств среды. Это магнитный аналог электроёмкости.

10.Энергия постоянного тока.

Ранее отмечалось, что работа источника, а следовательно, работа тока полностью переходят в тепло Джоуля – Ленца. Однако это справедливо в том случае, если ток постоянен.

Если ток меняется, то часть энергии затрачивается на создание магнитного поля.

 

– это работа или энергия, необходимая для создания тока I.

11.Энергия магнитного поля.

Эту энергию можно рассматривать, как энергию созданного магнитного поля.

 - энергия и плотность энергии магнитного поля

Для сравнения напомним энергию и плотность энергии электрического поля