1

1.Возникновение в проводнике эдс индукции

Если поместить в магнитное поле проводник и перемещать его так, чтобы он при своем движении пересекал силовые линии поля, то в проводнике возникнет электродвижущая сила, называемая ЭДС индукции.

ЭДС индукции возникнет в проводнике и в том случае, если сам проводник останется неподвижным, а перемещаться будет магнитное поле, пересекая проводник своими силовыми линиями.

Если проводник, в котором наводится ЭДС индукции, замкнуть на какую-либо внешнюю цепь, то под действием этой ЭДС по цепи потечет ток, называемый индукционным током.

Явление индуктирования ЭДС в проводнике при пересечении его силовыми линиями магнитного поля называется электромагнитной индукцией.

Величина и направление ЭДС индукции

Величина ЭДС индукции зависит от количества силовых линий поля, пересекающих проводник в единицу времени, т. е. от скорости движения проводника в поле.

Величина индуктированной ЭДС находится в прямой зависимости от скорости движения проводника в магнитном поле.

Величина индуктированной ЭДС зависит также и от длины той части проводника, которая пересекается силовыми линиями поля. Чем большая часть проводника пересекается силовыми линиями поля, тем большая ЭДС индуктируется в проводнике. И, наконец, чем сильнее магнитное поле, т. е. чем больше его индукция, тем большая ЭДС возникает в проводнике, пересекающем это поле.

Итак, величина ЭДС индукции, возникающей в проводнике при его движении в магнитном поле, прямо пропорциональна индукции магнитного поля, длине проводника и скорости его перемещения.

Зависимость эта выражается формулой Е = Blv,

где Е — ЭДС индукции; В — магнитная индукция; I — длина проводника; v — скорость движения проводника.

Следует твердо помнить, что в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, ЭДС индукции возникает только в том случае, если этот проводник пересекается магнитными силовыми линиями поля. Если же проводник перемещается вдоль силовых линий поля, т. е. не пересекает, а как бы скользит по ним, то никакой ЭДС в нем не индуктируется

Направление индуктированной ЭДС (а также и тока в проводнике) зависит от того, в какую сторону движется проводник. Для определения направления индуктированной ЭДС существует правило правой руки.

2

2.    Как известно, электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Связь магнитного поля с током привела к многочисленным попыткам возбудить ток  в контуре с помощью магнитного поля. Эта фундаментальная задача была блестяще решена М.Фарадеем. Фарадея посетило великое прозрение: электрическое поле возбуждается лишь при изменении магнитного поля. Самого по себе присутствия магнитного поля недостаточно. Сегодня эффект возникновения электрического поля при изменении магнитного физики называют явлением электромагнитной индукцией. Оно заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает э лектрический ток, получивший название индукционного

Повторяя свои опыты и анализируя результаты, Фарадей вскоре пришел к выводу, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром...

В первоначальной формулировке закон электромагнитной индукции Фарадея гласил, что при изменении магнитного потока, проходящего через контур, по проводящему контуру протекает электрический заряд, пропорциональный изменению магнитного потока, который возбуждается без всякого внешнего источника питания типа электрической батареи. Не будучи до конца удовлетворенным формулировкой, в которой фигурировала столь трудноизмеримая величина, как электрический заряд, Фарадей вскоре объединил свой закон с законом Ома и получил формулу (иногда ее принято называть вторым законом электромагнитной индукции Фарадея) для определения электродвижущей силы, возникающей в результате изменения магнитного потока через контур.

Закон фарадея электромагнитной индукции выражается следующей формулой:

Где - это электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура; Φ_B — магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

Согласно правилу Ленца в формуле стоит знак «-» (минус). Правило Ленца гласит: индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Или ещё можно сформулировать так :направление индуктированной э. д. с. всегда таково, что вызванный ею ток и его магнитное поле имеют такое направление, что стремятся препятствовать причине, порождающей эту индуктированную э. д. с

Изменить магнитный поток через контур можно тремя способами:

• изменить площадь контура;

• изменить интенсивность магнитного поля;

• изменить взаимную ориентацию магнитного поля и плоскости, в которой лежит контур.

3 .Рассмотрим прямоугольную рамку, вращающуюся в однородном магнитном поле с угловой скоростью ω. Магнитный поток, пронизывающий контур равен

Ф=BScosφ=cosωt т.к. угол поворота φ=ωt при равномерном вращении.

При вращении магнитный поток Ф периодически изменяется, т.е. в контуре возникает периодически изменяющаяся э.д.с. индукции. Согласно закону Фарадея

где ε₀=BSω - амплитуда э.д.с. Переменная э.д.с. создает в контуре переменный ток.

где I₀ - амплитуда тока, R - сопротивление рамки.

Переменный ток характеризуется амплитудой I₀, круговой частотой ω, фазой ωt. Помимо этих величин вводится период тока T и частота ν. ω=2πν=2π/T э.д.с. и ток изменяются синфазно.

В промышленных генераторах рамки соединены последовательно, т.е. э.д.с. ε=NBSωsinωt, ε≈10⁴B - переменная.

3

3.Рассмотрим прямоугольную рамку, вращающуюся в однородном магнитном поле с угловой скоростью ω. Магнитный поток, пронизывающий контур равен

Ф=BScosφ=cosωt т.к. угол поворота φ=ωt при равномерном вращении.

При вращении магнитный поток Ф периодически изменяется, т.е. в контуре возникает периодически изменяющаяся э.д.с. индукции. Согласно закону Фарадея

где ε₀=BSω - амплитуда э.д.с. Переменная э.д.с. создает в контуре переменный ток.

где I₀ - амплитуда тока, R - сопротивление рамки.

Переменный ток характеризуется амплитудой I₀, круговой частотой ω, фазой ωt. Помимо этих величин вводится период тока T и частота ν. ω =2πν=2π/T э.д.с. и ток изменяются синфазно.

В промышленных генераторах рамки соединены последовательно, т.е. э.д.с. ε=NBSωsinωt, ε≈10⁴B - переменная.

5