![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Частина 3. Класична електродинаміка
- •11. Електростатичне поле у вакуумі
- •11.1 Дискретність електричного заряду. Закон збереження електричного заряду
- •11.2 Закон Кулона. Напруженість електричного поля
- •11.3. Розрахунок напруженості поля точкового заряду та електричного диполя
- •11.3.1. Напруженість поля точкового заряду
- •11.3.2. Напруженість поля електричного диполя
- •А. Напруженість поля в точці, що знаходиться на продовженні осі диполя
- •11.4. Силові лінії. Потік вектора напруженості. Теорема Остроградського-Гаусса
- •11.5. Застосування теореми Остроградського-Гаусса до розрахунку полів
- •11.5.1. Поле нескінченної рівномірно зарядженої площини
- •11.5.2. Поле двох нескінченних рівномірно заряджених площин
- •11.5.3. Напруженість поля нескінченної рівномірно зарядженої нитки
- •11.6. Робота з переміщення заряду в електростатичному полі. Теорема про циркуляцію вектора
- •11.7. Зв'язок між напруженістю поля та потенціалом
- •12. Електростатичне поле в діелектрику
- •12.1. Поляризація діелектриків
- •12.2. Полярні й неполярні молекули
- •12.2.1. Неполярна молекула в зовнішньому електростатичному полі
- •12.2.2. Полярна молекула в зовнішньому електростатичному полі
- •12.3. Класифікація діелектриків
- •12.4. Поляризованість. Вектор електричного зміщення
- •12.4.1 Поляризованість
- •12.4.3. Зв'язок між поляризованістю та напруженістю поля
- •12.4.4. Вектор електричного зміщення
- •12.4. 5. Зв'язок між векторами , і .
- •12.5. Нелінійні діелектрики
- •12.5.1. Сегнетоелектрики
- •12.5.2. Електрети
- •12.5.3. Піроелектрики
- •13. Провідники в електростатичному полі
- •13.1. Умови на границі метал - вакуум
- •13.2. Напруженість поля поблизу поверхні зарядженого провідника
- •13.3. Електроємність поодинокого тіла та системи тіл
- •13.3.1. Плоский конденсатор
- •13.3.2. Циліндричний конденсатор
- •14. Енергія електростатичного поля
- •14.1. Енергія системи точкових зарядів
- •14.2. Енергія зарядженого провідника
- •14.3. Енергія зарядженого конденсатора. Густина енергії електростатичного поля
- •15. Постійний електричний струм
- •15.1. Сила та густина струму
- •15.2. Умови існування струму. Сторонні сили. Ерс
- •15.3. Закон Ома
- •15.3.1. Закон Ома для неоднорідної ділянки кола
- •15.3.2. Закон Ома для повного кола
- •15.3.3. Закон Ома для однорідної ділянки кола
- •15.3.4. Закон Ома в диференціальній формі
- •15.4. Закон Джоуля-Ленца
- •15.4.1. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній формі
- •15.4.2. Закон Джоуля-Ленца в диференціальній формі
- •15.5. Обґрунтування законів Ома й Джоуля-Ленца за класичною електронною теорією
- •15.6. Правила Кірхгофа
- •16. Контактні та термоелектричні явища
- •16.1. Робота виходу
- •16.2. Контактна різниця потенціалів
- •16.3. Ефект Зеєбека
- •16.4. Ефект Пельтьє
- •17. Магнітна взаємодія
- •17.1. Магнітна взаємодія рухомих електричних зарядів
- •17.2. Зіставлення електричної та магнітної взаємодій
- •17.4. Магнітне поля прямолінійного провідника зі струмом
- •17.5. Магнітне поле кругового струму
- •17.6. Циркуляція вектора
- •17.7. Магнітне поле тороїда, соленоїда
- •17.8. Сила Лоренца
- •17.9. Ефект Холла
- •17.10. Сила Ампера
- •17.11. Виток зі струмом у магнітному полі
- •17.11. Потік вектора магнітної індукції
- •17.12. Магнітне коло
- •17.13. Робота з переміщення провідника зі струмом у магнітному полі
- •18. Явище електромагнітної індукції
- •18.1. Ерс індукції. Правило Ленца
- •18.2. Фарадеєвське тлумачення явища електромагнітної індукції
- •18.3. Максвелівське тлумачення явища електромагнітної індукції
- •18.4. Явища самоіндукції та взаємної індукції
- •18.5. Індуктивність тороїда
- •18.6. Густина енергії магнітного поля
- •18.7. Екстраструми замикання та розмикання
- •18.8 Струми Фуко. Скін-ефект
- •19. Магнітні властивості речовин
- •19.1. Гіпотеза Ампера
- •19.2. Магнітні моменти атомів
- •19.3. Вектор намагніченості
- •19.4. Слабко магнітні речовини
- •19.5. Сильномагнітні речовини
- •19.5.1. Феромагнетики
- •19.5.2. Ферримагнетики
- •19.5.3. Антиферомагнетики
- •19.5.4. Магнітні матеріали
- •20. Теорія Максвелла
- •20.1. Струм зміщення
- •20.2. Повна система рівнянь Максвелла
18. Явище електромагнітної індукції
18.1. Ерс індукції. Правило Ленца
Явище електромагнітної індукції було відкрито в 1831 р. англійським фізиком М. Фарадеєм. Явище електромагнітної індукції полягає у виникненні ЕРС у провідному контурі при зміні магнітного потоку, що пронизує цей контур. Електричний струм, викликаний цією ЕРС, називається індукційним.
Відповідно до закону Фарадея ЕРС індукції в контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром, тобто
-
.
(18.1)
Знак "-" указує на напрямок ЕРС індукції відповідно до правила Ленца: при всякій зміні магнітного потоку, що пронизує провідний контур, в останньому виникає ЕРС індукції такого напрямку, що викликаний нею індукційний струм своїм магнітним полем протидіє змінам вихідного магнітного потоку.
Рис.
18.1
і вектором магнітної
індукції
змінюється з часом за законом
.
Таким чином:
Підставляючи цей вираз у формулу (18.1), дістанемо:
-
.
Таким
чином, у рамці виникає змінна ЕРС, що
змінюється за гармонічним законом з
амплітудою
й частотою .
Це явище використовується в
електрогенераторах, які перетворюють
механічну енергію в електричну.
Виникнення ЕРС електромагнітної індукції – наслідок закону збереження енергії. Відповідно до цього закону робота джерела ЕРС EIdt витрачається на виконання роботи з переміщення провідника зі струмом у магнітному полі (див. рис. 17.17) – Idm і на виділення джоулевої теплоти в провіднику – I2Rdt:
EIdt = Idm + I2Rdt.
Звідси
-
).
(18.2)
З
(18.2) видно, що в колі, поміщеному в зовнішнє
магнітне поле, поряд з ЕРС джерела діє
додаткова ЕРС
,
що і є ЕРС електромагнітної індукції.
18.2. Фарадеєвське тлумачення явища електромагнітної індукції
Рис. 18.2
-
.
(18.3)
Вважаючи поле усередині провідника однорідним, виражаємо напруженість поля через різницю потенціалів
-
,
(18.4)
де l – довжина провідника.
Підставимо (18.4) в (18.3):
-
,
(18.5)
Перетворимо (18.5) так
-
,
,
(18.6)
Тут dS = ldx – площа, описана провідником при його переміщенні на величину dx.
Скористаємося далі законом Ома для неоднорідної ділянки кола (див. (15.10)): IR = E + (1 - 2). У даному разі коло розімкнене, тому I=0, отже,
-
.
(18.7)
Підставивши (18.7) в (18.6), дістанемо вираз для ЕРС індукції
З викладеного випливає, що причиною появи ЕРС індукції в провіднику, що рухається в магнітному полі, є сила Лоренца.