Контрольные вопросы

1. как определяется направление и численное значение силы Ампера? На что она действует?

2. Из какого закона и как определяется численное значение основной силовой характеристики магнитного поля - вектора магнитной индукции В?

3. Как будут вести себя параллельные проводники, если токи в них будут протекать в противоположные стороны?

ЗАНЯТИЕ №3

Тема: ЭЛЕКТОРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

1. Явление электромагнитной индукции

1.1 Магнитный поток

В электростатике была введена величина – поток вектора напряженности электростатического поля, равная

Ф = Е^.S cos α = E_n^.S

гдеα берется между направлениями вектора и направлен к площадке S (рис. 20)

Рис.20. Поток вектора через площадку S

Аналогично можно ввести магнитный поток

Ф = B^.S cos α = B_n^.S

Скалярную величину, равную произведению величины площади S и проекции B_n

вектора индукции на направление нормали к площадке S. Единицей магнитного потока является Вебер ( 1 Вб ): 1 Вб = 1 Тл.^.1м²

1. Электромагнитная индукция

В 1831 г. М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток (рис. 21).

Рис.21. Опыт Фарадея

Это явление получило название явления электромагнитной индукции, а возникающий ток - индукционного. Закон электромагнитной индукции Фарадея гласит:

(15)

ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур. Знак « - » указывает на направление индукционного тока (правило Ленца); индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором его магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Из формулы (15) устанавливается размерность магнитного потока

[Φ]= 1 Вольт ^.1 сек = 1 Вебер ( 1 Вб )

Выведем закон электромагнитной индукции, рассматривая движение проводника в магнитном поле.

Пусть проводник длиной l движется со скоростью в однородном магнитном поле . На каждый заряд q (электрон) этого проводника действует сила Лоренца. F_Л=q·υ^.B (рис. 22)

Рис. 22 Движение проводника в магнитном поле

Под действием этой силы заряды будут смещаться к концам проводника до тех пор, пока внутри проводника не появиться электрическое поле , которое станет препятствовать смещению зарядов. В конце концов электростатическая сила

уравновесит силу Лоренца и движение зарядов прекратиться. Итак, в

равновесии

- q^.E = - q^. ^.B

E= ^.B

Напряженность возникшего электростатического поля можно выразить через разность потенциалов Δφ на концах проводника

Δφ= – E^.l

Итак,

Разность потенциалов на концах проводника Δφ и есть ЭДС индукции.

Задание: Объясните демонстрационный опыт: при включении тока в соленоиде кольцо, надетое на него, слетает (см. рис.23).

Рис.23. Демонстрационный опыт « Прыгающее кольцо»