11 Клас Електромагнітна індукція.
1.Явище електромагнітної індукції. Досліди Фарадея.
2.Електрорушійна сила індукції, яка виникає в прямолінійному провіднику під час його руху в магнітному полі.
3.Закон Ленса для електромагнітної індукції.
4.Закон електромагнітної індукції.
1. Явище електромагнітної індукції. Досліди Фарадея.
Виникнення електричного струму в замкнутому провіднику (в замкнутому контурі), зумовлене зміною магнітного поля називається явищем електромагнітної індукції. Добутий так струм називають індукційним струмом.
Умови виникнення індукційного струму:
змінне магнітне поле;
замкнутий контур;
потрібно, щоб лінії магнітної індукції перетинали площину контура (треба, щоб магнітне поле перетинало площину контура).
1) 2)
Гальванометр (G) – мікроамперметр.
В першому досліді Фарадея в котушці виникає струм в момент переміщення магніту (в цей момент виникає змінне магнітне поле мал. 1)
В другому досліді струм виникає у вторинній котушці, якщо відносно неї переміщувати первинну котушку зі струмом (мал. 2). Ця первинна котушка є електромагнітом.
В третьому досліді виникає струм у вторинній котушці при затиканні або розмиканні кола первинної котушки (мал. 3).
При замиканні кола навколо первинної котушки виникає магнітне поле, а при розмиканні кола, магнітне поле зникає.
В четвертому досліді Фарадея у вторинній котушці постійно буде проходити електричний струм, тому що первинна котушка під’єднана до джерела зміни струму і навколо первинної котушки завжди буде існувати змінне магнітне поле.
2. Електрорушійна сила індукції, яка виникає в прямолінійному провіднику під час його руху в магнітному полі.
Нехай в однорідному магнітному полі розміщений прямолінійний провідник В, який може вільно рухатись по металічних рейках. Якщо цей провідник переміщати вправо зі швидкістю , то разом з провідником напрямлено рухатиметься його власні електрони. Рух електронів вправо можна замінити рухом позитивно заряджених частинок вліво.
За правилом лівої руки можна встановити, що під дією сили Лоренса електрони будуть зміщуватись до т.А, а тому кінець провідника в т.А заряджається негативно, а в т.В – позитивно. Отже провідник АВ при русі в магнітному полі стає джерелом електричної енергії.
Fл = B q sin (1) (е =АВ)
Сила Лоренса виконує роботу на довжині провідника АВ.
А = Fл · (2)
(1) → (2)
А = B q sin
За означенням електрорушійної сили
= A c m/ q
= B sin |
- електрорушійна сила, яка виникає в прямолінійному провіднику під час його руху в магнітному полі.
- це кут між вектором магнітної індукції В і вектором швидкості провідника .
3. Закон Ленса для електромагнітної індукції.
Якщо магніт наближати до котушки, то індукційний струм, що виникає у котушці, матиме такий напрям, що магніт обов’язково буде відштовхуватись (мал. 1 і 3).
При витягуванні магніту в котушці виникне такий струм, що магніт буде притягуватись до котушки (мал. 2). В обох випадках в котушці створюється таке магнітне поле, яке протидіє руху магніту.
Правило Ленса:
Індукційний струм, що виникає в замкнутому колі, своїм магнітним полем перешкоджає причині, що зумовила його появу (індукційний струм перешкоджає зміні зовнішнього магнітного поля).
Використання закону Ленса.
Використовуючи закон Ленса для визначення напрямку індукційного струму, потрібно:
Знайти причину, яка створює індукційний струм.
Вважаючи, що індукційний струм протидіє цій причині, знайти напрям власного магнітного поля (якщо зовнішнє магнітне поле збільшується, то власне магнітне поле котушки напрямлене протилежно до зовнішнього магнітного поля (мал. 1 і 3). А якщо зовнішнє магнітне поле зменшене, то напрямки власного і зовнішнього магнітного поля однакові (мал. 2)).
Визначити напрям індукційного струму за напрямком його власного магнітного поля, користуючись правилом свердлика (наприклад мал. 4).
