54. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции и закон электромагнитной индукции Фарадея.

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

-векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле.

Вектор магнитной индукции всегда направлен по касательной к магнитной линии

Расчетная формула:

где F- сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током ( H ); I - сила тока в проводнике ( A ); l - длина проводника ( м ). Единица измерения индукции магнитного поля в СИ:  [ B ] = 1Тл ( тесла).

МАГНИТНЫЙ ПОТОК

Контур, помещенный в однородное магнитное поле, пронизывается магнитным потоком  ( потоком векторов магнитной индукции).

Ф - магнитный поток, пронизывающий площадь контура, зависит от величины вектора магнитной индукции, площади контура и его ориентации относительно линий индукции магнитного поля.

Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный.

Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура, то магнитный поток равен нулю.

Закон электромагнитной индукции При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. I зависит от свойств контура (сопротивление):   .  e не зависит от свойств контура:  . ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.
Основные применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамомашины), трансформаторы.

55. Вихревое электрическое поле. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность.

ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике - электрическое поле. Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Индукционное электрическое поле является вихревым.  Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

электростатическое поле	индукционное электрическое поле ( вихревое электр. поле )
1. создается неподвижными электр. зарядами	1. вызывается изменениями магнитного поля
2. силовые линии поля разомкнуты - -потенциальное поле	2. силовые линии замкнуты - - вихревое поле
3. источниками поля являются электр. заряды	3. источники поля указать нельзя
4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0.	4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции

правило Ленца. Оно гласит:

индукционный ток всегда имеет такое направление, что соз­данное им магнитное поле стремится скомпенсировать изме­нение магнитного потока, которое вызвало данный ток.

С учетом правила Ленца закон электромагнитной индукции записывают в виде  .

Знак «минус» в этой формуле как раз и свидетельствует о «противодействии», оказываемом индукционным током его изменению.

правило Ленца является следствием закона сохранения энергии.

ЯВЛЕНИЕ САМОИНДУКЦИИ

При рассмотрении правила Ленца мы видели, что замкнутый контур проявляет как бы свойство инертности, противодействуя изменению магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Это же свойство инертности проявляется и при изменении силы тока в замкнутом контуре. Действительно, при изменении силы тока изменяется создаваемое им магнитное поле и, следовательно, изменяется магнитный поток этого поля через данный контур. А всякое изменение магнитного потока через замкнутый контур порождает ЭДС индукции.

Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же самом контуре называют явлением самоин­дукции.

Поставим опыт

Соберем цепь, содержащую источник тока, лампу и катушку с достаточ­но большим числом витков.

Если замкнуть ключ, мы увидим, что накал лампы увеличивается посте­пенно (рис. 9.3, а). Это означает, что сила тока в цепи нарастает постепенно (рис. 9.3, б).

Причина такого постепенного нарастания силы тока как раз и состоит в явлении самоиндукции: при возрастании тока в кон­туре возникает ЭДС индукции, которая противодействует измене­нию тока.

Физической причиной самоиндукции является порождение вихревого электрического поля переменным магнитным полем.

Например, в рассмотренном выше опыте при увеличении силы тока в контуре увеличивается создаваемое этим током магнитное поле. Вследствие этого возникает вихревое электрическое поле, которое, согласно правилу Ленца, «тормозит» нарастание тока.

ИНДУКТИВНОСТЬ

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС самоиндукции ,

где Ф — магнитный поток, созданный магнитным полем индукционного тока в контуре.

Этот магнитный поток пропорционален силе тока I в конту­ре: Ф = LI. Коэффициент пропорциональности L называют индук­тивностью данного контура.

Индуктивность контура определяется его формой и размера­ми (в частности, числом витков в катушке), а также свойствами материала, находящегося внутри контура (так называемого сердечника). Так, использование железного сердечника увеличивает индуктивность контура в тысячи раз; сердечники из некоторых сплавов увеличивают индуктивность в сотни тысяч раз.

Единица индуктивности

В системе СИ единицей индуктивности является генри (Гн). Индуктивность контура равна 1 Гн, если при изменении силы тока в контуре на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В. Отсюда 1 Гн = (В · с)/А.