76. Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток.

Явление возникновения электрич тока в замкнутом контуре при измерении через него магнитного потока – явление электромагнитной индукции, а ток – индукционный. Причиной ее возникновения является действие силы Лоренца. В результате происходит перемещение Z.

Если проводник движется в магнитном поле, то в результате перемещения Z, на концах проводника возникает разность потенциалов, кот препятствует дальнейшему перемещению Z. Напряжение поля в движущемся проводнике связано с разностью потенциалов соотношением:

С другой стороны: , где - длина проводника.

Если его замкнуть, в нем потечет ток. Такой замкнутый проводник, движущийся в магнитном поле можно рассматривать как источник ЭДС:

Если магнитный поток движется полю: ; .

ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорциональна изменения магнитного потока через поверхность, огранич контуром. Это следует из ф-лы Фарадея-Максвелла: , где N – кол-во витков катушки, соед последоват-но.

77. Применение электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механич энергии в электрическую. Для этого исп генераторы, принцип действия кот можно рассматривать на примере плоской рамки, вращающейся в магнитном поле.

Рамка вращается с некоторой постоянной угловой скоростью и магн поток через нее: Ф = BSsin = BSsin( где - угол поворота в момент времени t.

При вращении рамки в ней возникает переменная ЭДС, кот подчинена гармоническому закону. Изменяется синусоидально или косинусоидально.

Индукц ток возникает не только в рамочных проводниках, помещ в магн поле, но и в массивных. В этом случае индуцируемые токи замыкаются в толще проводника и их наз вихревыми токами или токами Фуко. Они вызыв сильный разогрев проводников и для того, чтобы в эл машинах их эл-ты не нагревались, магн цепи собирают из тонких металлич пластин, изолир друг от друга.

78. Самоиндукция и взаимоиндукция

Самоиндукция и взаимоиндукция – частные случаи э/магнитной индукции. Если с электрич лампочкой последовательно соединить катушку индуктивности и включить электрич цепь, то лампочка загорится не сразу, а достигнет накала через некоторое время; а если отключить напряжение, то погаснет не сразу. Это объясняется тем, что при замыкании и размыкании цепи в катушке изменяется ток, вызывающий переменный магнитный поток, кот в катушке индуцирует ЭДС, препятствующую изменению тока. Данное явление –самоиндукция. При замыкании цепи ЭДС самоиндукции препятствует росту тока в цепи, а при размыкании наоборот вызывает ток, препятствуя уменьш основного тока.

Магнитный поток в катушке пропорционален силе тока: Ф = LI, где Ф – поток, L– коэффициент самоиндукции, или индуктивность в катушке. Индуктивность зав от формы и р-ров катушки, а также от магнитных св-в среды. ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока в катушке: .

Явление взаимной индукции предусматривает наличие 2-х и более контуров и состоит в том, что в 1-м из них возникает ЭДС, если изменится сила тока в другой. На явлении взаимной индукции основана работа трансформаторов (устройств, предназначенных для повышения или понижения напряжения переменного тока). Трансформатор представляет собой 2 катушки – обмотки, одетые на общий кольцевой сердечник. Если на катушке 1 пропускать переменный ток, он будет создавать в обмотке переменное магнитное поле. Эту обмотку называют первичной и индуцированное в ней поле вызовет появление ЭДС в обмотке 2, вторичной. ЭДС во вторичной обмотке определяется соотношением: , где N₁ и N₂ – число витков на первичной и вторичной обмотке. Соотношение = k - коэффиц трансформации. Он показ во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке < или >, чем в первичной.

Если k>1, то трансформатор повышающий; ели k<1, то трансформатор понижающий.

79. Магнитные св-ва в-в. Магнитное поле электронов, атомов.

В-во, помещенное во внутр магнитное поле намагничивается и создает собственное поле. С точки зрения магнитных св-в все в-ва – магнетики.

При отсутствии внешнего поля магнитные моменты атомов ориентированы хаотично и ∑ моменты образца = 0. При наличии внешнего поля моменты атомов стремятся ориентироваться преимущественно вдоль направления вектора индукции и т.о. индукция в в-ве будет равна ∑ индукций внутреннего и внешнего поля вещества + диполи атомов: , где - индукция при отсутствии внутреннего поля.

Количественной характеристикой измерения поля в в-ве служит магнитная проницаемость: . Значение проницаемости зав от состава и строения в-ва, т.е. от типа магнетика и она может быть как больше 1, так и меньше.

В-ва, у кот < 1 – диамагнетики, а в-ва, у кот больше 1 – парамагнетики (усиливают внутреннее поле).

Связь между индукцией и внутренним и внешним полем имеет вид: , где - магнитн восприимчивость магнетика.

Изменение индукции поля в в-ве говорит о том, что оно намагничивается, т.е. само становится источником поля.

Для характеристики степени намагниченности служит понятие намагниченности, кот представляет собой магнитный момент в единицу V: [А/м], где J - намагниченность J= ; Р_к - магнитный момент каждой молекулы; – кол-во молекул в

В слабых полях намагниченность растет пропорционально напряжению поля.