Билет 11

1 Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Токи Фоки

2 Электромагнитные волны ( волновое уравнение, соотношение между е и н)

1 Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Токи Фуко

явление электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Обобщая результаты своих многочисленных опытов, М. Фарадей пришел к количественному закону электромагнитной индукции. Он показал, что всякий раз, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток, что указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции. Значение индукционного тока, а следовательно, и ЭДС электромагнитной индукции определяются только скоростью изменения магнитного потока, т. е.

Если величины ,Ф и t выразить в одной системе единиц, то можно записать:

Формула выражает закон электромагнитной индукции Фарадея.

Знак «—»показывает, что увеличение потока вызывает ЭДС < 0, т. е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока вызывает (дэфи по дт > О),

т. е. направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак«—»в формуле соответствует правилу Ленца (1833) — общему правилу для нахождения направления индукционного тока.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающему этот индукционный ток.

Закон Фарадея  можно сформулировать таким образом: ЭДС  электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Этот закон является универсальным: ЭДС не зависит от способа изменения магнитного потока. ЭДС электромагнитной индукции выражается в вольтах. Действительно, учитывая, что единицей магнитного потока является вебер (Вб), получим

Индукционный ток возникает не только в линейных проводниках, но и

в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле. Эти токи оказываются замкнутыми в толще проводника и поэтому называются вихревыми. Их также называют токами Фуко. Токи Фуко, как и индукционные токи в линейных проводниках, подчиняются правилу Ленца: их магнитное поле направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, индуцирующему вихревые токи.

Вихревые токи помимо торможения(как правило, нежелательного эффек-та) вызывают нагревание проводников.

14 Электромагнитные волны (волновое уравнение, соотношение между е и н)

Существование электромагнитных волн — переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью, вытекает из уравнения Максвелла.

Источником электромагнитных волн в действительности может быть любой электрический колебательный контур или проводник, по которому течет переменный электрический ток, так как для возбуждения электромагнитных волн необходимо создать в пространстве переменное электрическое поле (ток смещения) или соответственно переменное магнитное поле. Однако излучающая способность источника определяется его формой, размерами и частотой колебаний.

Следствием теории Максвелла является также поперечпость электромагнитных волн: векторы Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору v скорости.

Векторы Е и H всегда колеблются в одинаковых фазах, причем мгновенные значения Е и Н в любой точке связаны соотношением

Следовательно, Е и H одновременно достигают максимума, одновременно обращаются в нуль и т. д.

Билет 12