16. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.
1831 г.
Закон Фарадея:
Во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток.
Электродвижущая сила, возникающая при этом, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, сцепленного с этим контуром:
i d dt
Явление |
электромагнитная индукция |
Ток |
индукционный ток |
Правило Ленца: индукционный ток направлен всегда так, чтобы противодействовать причине его вызывающей
Возможные варианты изменения потока м.индукции:
|
|
|
1. |
Изменение м. индукции … B(t), Перемещение… |
|
|
|
BndS |
|||
2. |
Изменение ориентации … B Bcos |
||||
|
|
||||
|
S |
|
|
n |
|
|
|
|
3. |
Изменение площади … S |
Примеры явления э.м.и. и определения направления индукционного тока
I(t)
Г 
Пусть: I (t) B
I(t)
I
Г
I (t) B ПРИТЯЖЕНИЕ контуров
I(t) |
I |
|
Г 
Пусть: I (t) B ОТТАЛКИВАНИЕ контуров
Рассмотрим движение проводника в магнитном поле под действием внешней силы со скоростью V…
F q V B
L
V
Составляющая силы Лоренца, действующая на свободные электроны, направленная вдоль подвижного элемента, играет роль сторонней силы.
B
Индукционный ток
|
V |
I |
|
FL q V B |
B
I- индукционный ток
Внешняя сила совершает работу против силы Ампера.
Вывод выражения э.д.с. индукции из закона сохранения энергии.
Рассмотрим движение проводника, способного катиться по проводящим горизонтально расположенным проводникам, в однородном магнитном поле с индукцией B, перпендикулярной плоскости контура:
I
FA |
dF |
I dl B |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
B const. |
B const. |
|
|
Тепло |
Работа |
Idt I 2 Rdt δA |
Работа силы |
источника |
Ампера |
|
тока |
|
|
Idt I 2 Rdt δA I 2 Rdt Id
dt IRdt d
|
|
|
d |
|
i |
|
З-н Ома: |
I |
dt |
|
|||
R |
R |
|||||
|
|
|
||||
i d dt