26. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

На проводник с током в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера. Проводник длиной l может свободно перемещаться в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура рис. 9.6. Сила Ампера

.

Под ее действием проводник переместится на расстояние из положения 1 в положение 2. Работа, совершаемая магнитным полем

,

Работа по перемещению проводника с током равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником

.

Элементарная работа по перемещению контура с током равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сквозь площадь, ограниченную контуром с током:

. (15)

Проинтегрировав выражение (15), определим работу, совершаемую силами Ампера, при конечном произвольном перемещении контура в магнитном поле:

. (16)

Работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром. Эта формула справедлива для контура любой формы в произвольном магнитном поле

27 .Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Фарадея-Максвелла. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции в движущихся и неподвижных проводниках

Электромагнитной индукцией называется возникновение электродвижущей силы в проводнике при его перемещении в магнитном поле либо в замкнутом проводящем контуре вследствие его движения в неоднородном магнитном поле или изменения самого поля. Эта электродвижущая сила называетсяэлектродвижущей силой электромагнитной индукции. Под ее влиянием в замкнутом проводнике возникает индукционный электрический ток.

Опыты Фарадея

Опыт 1. Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток). Направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, а соленоид передвигать относительно магнита.

Опыт 2. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к амперметру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки амперметра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его уменьшения или увеличения или при перемещении катушек друг относительно друга. Направление отклонений стрелки амперметра также противоположны при включении и отключении тока, его уменьшения и увеличения, сближения и удаления катушек.

Выводы из опытов Фарадея:

1. Удалось в контуре возбудить ток с помощью магнитного поля.

2. Индукционный ток возникает всегда при изменении сцепленного с контуром магнитного потока.

3. Величина индукционного тока не зависит от способа изменения магнитного потока, а определяется скоростью его изменения.

Значение опытов Фарадея:

1. Была доказана возможность получения электрического тока с помощью магнитного поля.

2. М.Фарадей получил количественную связь электрических и магнитных явлений: всякий раз, когда происходит изменение сцепленного с контуром магнитного потока, в контуре возникает индукционный ток: возникновение индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла): ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:

. (1)

Правило Ленца (правило для нахождения направления индукционного тока): при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, что его собственное магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему индукционный ток, или: возникающий в контуре индукционный ток имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

Вывод: причиной возникновения ЭДС является переменное электрическое вихревое поле. В отличие от электростатического поля, вихревое электрическое поле имеет замкнутые силовые линии.