Раздел 4. Электромагнитная индукция.
№1 Сущность явления электромагнитной индукции.
Явление электромагнитной индукции - обнаружена Фарадеем в 1831 г. - заключается в возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле или благодаря движению проводника относительно неподвижного магнитного поля.
№2 Сформулировать и записать закон электромагнитной индукции в форме Фарадея.
З
-н.
э-м.и.Фарадея:
Для любого замкнутого контура
индуцированная электродвижущая сила
(ЭДС) равна скорости изменения магнитного
потока, проходящего через этот контур
или (Генерируемая ЭДС пропорциональна
скорости изменения магнитного потока.)
Е - (ЭДС), действующая вдоль произвольно выбранного контура в [В]вольтах, а ΦB — магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур в [веберах].
№3 Сформулировать правило Ленца.
Правило Ленца: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток (или ИТ всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, её вызывающей)
№4 Записать закон электромагнитной индукции в трактовке Максвелла. Пояснить смысл записанного выражения рисунком.
З
-н
э-м. и. Максвелла:
Всякое изменение магнитного поля во
времени возбуждает в окружающем
пространстве электрическое поле.
Циркуляция вектора напряженности Е
этого поля по любому неподвижному
замкнутому контуру Sопределяется
выражением:
S- Произвольный математический замкнутый контур.
По Максвеллу: сущность э-м и.в возбуждении электрического поля, а не тока.
индукционный ток обусловлен возникающим в проводе электрическим полем, тогда ЭДС
ℇ
=
Магнитный поток по определению Ф =
.
Подставляя в закон ЭМИ получим:
Это первое уравнение Максвелла.
И
S
нтеграл в правой части берется по произвольной поверхности S, опирающейся на контур ℓ (рис. 30.3).(
Поскольку
в общем случае
может быть
ф
Рис. 30.3
ℓ
ункцией
и координат, то берем частную
производную
)
Смысл первого уравнения соответствует
максвелловской трактовке явления ЭМИ, то
есть, изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.
№5 Дать определение индуктивности контура с током.
Электрический ток, который течет в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, согласно закону Био-Савара-Лапласа, пропорциональна току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому прямо пропорционален току I в контуре: Ф=LI, где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура[Гн] или (коэф. пропорциональности м/у эл. током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур).l-сила тока в гуассовой СЕ.
№6 Что такое самоиндукция контура с током? Записать выражение для ЭДС самоиндукции.
Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении тока, протекающего по контуру или (явление возникновения ЭДС индукции в контуре прирезком увеличении или изменении тока).
При изменении в контуре силы тока будет также изменяться и сцепленный с ним магнитный поток; значит, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией. Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока I: E= -L*(dI/dt), коэф. пропорциональности L-коэф. самоиндукции
№7 Дать определение взаимной индуктивности двух контуров.
Взаимная индуктивность 2-х контуров- возникновение ЭДС в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников . Взаимоиндукция- величина, равная потоку через 2-ой контур. Не нужна эта часть?(происходит изменение магнитного потока через (воображаемую) поверхность, "натянутую" на контур второго, созданного магнитным полем, порожденным током в первом проводнике, что по закону электромагнитной индукции вызывает возникновение ЭДС во втором проводнике. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. И наоборот, изменение тока во второй цепи вызовет появление ЭДС в первой. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки).Чем большая часть магнитного поля первой цепи пронизывает вторую цепь, тем сильнее взаимоиндукция между цепями. С количественной стороны явление взаимоиндукции характеризуется взаимной индуктивностью (коэффициентом взаимоиндукции, коэффициентом связи)).
№8 Записать формулу для индуктивности последовательно и параллельно соединенных магнитно не связанных катушек.
Последовательное соединение катушек: i2/2= (L1 + L2 + 2M)= L(i2/2)
Параллельное соединение катушек: Lэкв= L1*L2/(L1 + L2), M=0
№9 Записать формулу энергии контура с током.
Энергии контура с током: W= Фi/2 = W1+ W2=( i1*Ф1)/2 +(i2*Ф2)/2, где W1- энергия 1 контура, W2- энергия 2 контура.