2. Электромагнитная индукция.

Представим себе замкнутый проводящий контур, помещенный в магнитное поле. Такой контур будет пронизывать некоторое число линий магнитной индукции или, как говорят, поток магнитной индукции. Потоком магнитной индукции Ф через площадь S, ограниченную проводящим контуром, называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь поперечного сечения S и косинус угла

между нормалью (перпендикуляром) п к плоскости проводника и вектором В. (рис. 1):

Ф = BS cos .

Поток магнитной индукции (число линий, пронизывающих контур) может изменяться, например, при повороте контура в магнитном поле, при сближении и удалении контура и магнита, при внесении контура в магнитное поле и при выносе его оттуда. Опытным путем М. Фарадей установил, что в случае изменения магнитного потока через контур в нем возникает

электрический ток. Это явление получило название электромагнитной индукции, а ток называют индукционным.

Направление индукционного тока в контуре определяется правилом Ленца. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать изменение внешнего потока магнитной индукции, индуцирующего данный ток.

Возникновение индукционного тока свидетельствует о появлении электрического поля. В случае электромагнитной индукции электрическое поле порождается изменяющимся магнитным. Такое электрическое поле не связано с зарядами, его силовые линии замкнуты: оно является вихревым. Поскольку это электрическое поле имеет неэлектростатическую природу, оно является сторонним, и его работа по замкнутой траектории отлична от нуля. Как и всякое стороннее поле, вихревое электрическое характеризуется электродвижущей силой, называемой в данном случае ЭДС индукции.

Как показали опыты, индукционный ток, а значит - по закону Ома — и

ЭДС индукции, пропорциональны скорости изменения магнитного потока.

Поэтому закон электромагнитной индукции Фарадея формулируется для ЭДС и гласит, что ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения пронизывающего его магнитного потока Ф, взятой с обратным знаком:

Таким образом закон электромагнитной индукции устанавливает связь между переменным магнитным и вихревым электрическим полем. Теоретическое объяснение этого закона с позиций классической электродинамики было дано Дж. Максвеллом

Билет № 7

1. Импульс силы. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

2. Самоиндукция. Индуктивность магнитного поля.

3. Задача на расчёт параметров

Ответы:

1. Импульс тела это произведение массы тела на его скорость (р = тv). Импульс тела — величина векторная.

На тела при их взаимодействии действовали соответственно силы F и F , и после взаимодействия они стали двигаться со скоростями v и v . Тогда F =(m v' - m v)/t, F = (m v' - m v )/t, где t — время взаимодействия. Согласно третьему закону Ньютона F = -F , следовательно, (m v – m v )/t =

-(m v' – m v )/t, rn v'- m v = - т v + m v или m v + m v = rn v + m v' . В левой части равенства — сумма импульсов обоих тел (тележек) до взаимодействия, в правой — сумма импульсов тех же тел после взаимодействия. Импульс каждой тележки изменился, сумма же осталась неизменной. Это справедливо для замкнутых систем, к которым относят группы тел, не взаимодействующих с телами, не входящими в эту группу. Отсюда вывод, т. е. закон сохранения импульса: геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Примером проявления закона сохранения импульса является реактивное движение. Оно наблюдается в природе (движение осьминога) и очень широко применяется в технике (водометный катер, огнестрельное оружие, движение ракет и маневрирование космических кораблей).