29.Закон Джоуля – Ленца. Дифференциальная форма.

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через сечение проводника переносится заряд dq=Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле , работа тока . Если сопротивление проводника R, то . Из этого следует, что мощность тока Работа тока – Дж, мощность – Вт. Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии, dQ=dA. Таким образом, получаем: . Это и есть закон Джоуля – Ленца.

Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV=dSdl (ось цилиндра совпадает с направлением тока), сопротивление которого . По з-ну Д-Л, за время dt в этом объеме выделится теплота . Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единицу объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна . Используя дифференциальную форму закона Ома () и соотношение , получим . и – закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме, пригодный для любого проводника.

44. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Явление электромагнитной индукции заключается в следующем: во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это ток называется индукционным. Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре обуславливается появлением в этом контуре, под влиянием изменяющегося со временем потока магнитной индукции, электродвижущей силы ЭДС. Величина этой ЭДС была впервые связана со скоростью изменения потока магнитной индукции Фарадеем: – закон Фарадея. Знак минус означает, что ЭДС индукции всегда имеет такое направление, что препятствует причине, которая вызывает ее. Это правило установил петербургский профессор Э.Х. Ленц.

Если рассмотреть магнитный поток B_i, создаваемый индукционным током I при различных положениях контура, то нетрудно убедиться: он либо поддерживает внешний магнитный поток, если тот уменьшается , либо направлен противоположно ему, если он возрастает . Правило Ленца отражает инерционность магнитного поля – характерное свойство материи любого вида.

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

Закон Фарадея можно сформулировать еще таким образом: э.д.с. электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Этот закон является универсальным: э. д. с. не зависит от способа изменения магнитного потока. Э.д.с. электромагнитной индукции выражается в вольтах.

Природа электромагнитной индукции.

Если проводник (подвижная перемычка контура) движется в постоянном магнитном поле, то сила Лоренца, действующая на заряды внутри проводника, движущиеся вместе с проводни­ком, будет направлена противоположно току, т. е. она будет создавать в проводнике индукционный ток противоположного направления (за направление электрического тока принимается движение положительных зарядов). Таким образом, возбуждение э.д.с. индукции при движения контура в постоянном магнитном поле объясняется действием силы Лоренца, возникающей при движении проводника.