Явление электромагнитной индукции – это возникновение тока в замкнутом контуре, который охвачен переменным магнитным потоком.
Индукционный ток – ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции.
Пусть
проводник длиной l
движется в магнитном поле со скоростью
v.
При движении проводника вправо свободные
электроны тоже движутся вправо, образуя
конвекционный ток. Направление этого
тока противоположно движению электронов.
На каждый заряд проводника действует
сила Лоренца. Под действием этой силы
электроны должны двигаться вниз. Поэтому
в нижней части проводника накапливается
«-» заряд, а в верхней – «+» заряд.
Образуется разность потенциалов
.
Следовательно, в проводнике возникает
электрическое поле, которое препятствует
дальнейшему перемещению электронов.
-сила
электрического поля, где е – заряд
электрона
-
сила Лоренца
При
заряды перестанут перемещаться.
С
другой стороны,
Если такой проводник замкнуть, то по цепи пойдет ток, а на концах проводника возникает ЭДС:
-
ЭДС индукции в движущихся проводниках
Фарадей установил, что ЭДС индукции
Э.Х.Ленц установил правило, позволяющее определить направление индукционного тока:
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.
Чтобы определить направление индукционного тока, необходимо:
Определить направление внешнего магнитного поля;
Выяснить, как изменяется магнитный поток;
Определить направление магнитного поля тока
(
);
С помощью правила правой руки определить направление индукционного тока.
Пример. В кольцо вдвигают магнит. Определить направление возникающего в кольце тока.
1.Магнитные линии будут направлены вверх, т.к. они выходят из северного полюса и входят в южный полюс.
2.Т.к.
магнит приближают к кольцу, то магнитный
поток возрастает (
).
3.Т.к.
магнитный поток возрастает, то магнитные
линии поля тока будут направлены против
линий магнитного поля магнита, т.е. вниз
(
).
4
.По
правилу правой руки находим, что
индукционный ток будет направлен по
часовой стрелке.
Урок самоиндукция. Энергия магнитного поля
План
Явление самоиндукции.
Индуктивность и ее единица измерения.
Взаимная индукция.
Энергия магнитного поля.
1 Опыт
При замыкании ключа лампа 2 загорается с заметным опозданием. Почему?
При замыкании цепи магнитный поток в катушке возрастает. Следовательно, возникает ЭДС, которая по правилу Ленца, создает ток, направленный против тока, создаваемого источником. Поэтому сила тока в лампе 2 не сразу достигает своего максимального значения.
Опыт
Лампочка на 127 В включена к источнику питания на 12 В. При размыкании цепи эта лампочка вспыхивает. Почему?
При размыкании цепи возникает ЭДС, которая поддерживает первоначальный ток. В результате через лампочку течет ток, направленный против первоначального, превосходящий по силе начальный ток.
Итак, если по катушке течет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку меняется. Следовательно, в этом же проводнике возникает ЭДС. Такое явление называется самоиндукцией.
Магнитный поток пропорционален току. Поэтому
Ф = L I (1)
L – индуктивность – способность катушки к созданию токов самоиндукции.
По
закону электромагнитной индукции
,
с учетом формулы (1), получаем, что ЭДС
самоиндукции будет равна
Индуктивность – физическая величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1А за 1с.
Индуктивность зависит от формы, размеров проводника и магнитных свойств среды.