Закон магнитной Фарадея

История[ править править код ] В году Ганс Христиан Эрстед показал , что протекающий по цепи электрический ток вызывает отклонение магнитной стрелки. Если электрический ток порождает магнетизм, то с магнетизмом должно быть связано появление электрического тока. Эта мысль захватила английского ученого М. Многие годы настойчиво ставил он различные опыты, но безуспешно, и только 29 августа года наступил триумф: он открыл явление электромагнитной индукции.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефонам, представленным на сайте. Это быстро и бесплатно!

Содержание:

Макеты страниц Закон электромагнитной индукции Фарадея.

Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Главная Категории Закон электромагнитной индукции Фарадея. Мы достаточно подробно рассмотрели три различных, на первый взгляд, варианта явления электромагнитной индукции, возникновения электрического тока в проводящем контуре под действием магнитного поля: при движении проводника в постоянном магнитном поле; при движении источника магнитного поля; при изменении во времени магнитного поля.

Во всех этих случаях закон электромагнитной индукции одинаков: ЭДС электромагнитной индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока через контур, взятой с противоположным знаком независимо от причин, приводящих к изменению этого потока. Уточним некоторые детали приведенной формулировки.

Магнитный поток через контур может изменяться произвольным образом, то есть функция Ф t не обязана всегда быть линейной, а может быть любой. Если же поток изменяется более сложным образом, то величина ЭДС не является постоянной, а зависит от времени.

В этом случае рассматриваемый интервал времени следует считать бесконечно малым, тогда отношение 1 с математической точки зрения превращается в производную от функции магнитного потока по времени. Математически этот переход полностью аналогичен переходу от средней к мгновенной скорости в кинематике. Понятие потока векторного поля применимо только к поверхности, поэтому необходимо уточнять о какой поверхности идет речь в формулировке закона.

Однако, поток магнитного поля через любую замкнутую поверхность равен нулю. Поэтому для двух различных поверхностей, опирающихся на контур магнитные потоки одинаковы.

Представьте себе поток жидкости, вытекающий из отверстия. Какую бы вы не выбрали поверхность, границей которого являются границы отверстия, потоки через них будут одинаковы. Здесь уместна еще одна аналогия: если работа силы по замкнутому контуру равна нулю, то работа этой силы не зависит от формы траектории, а определяется только ее начальной и конечной точками.

Знак минус в формулировке закона имеет глубокий физический смысл, фактически он обеспечивает выполнение закона сохранения энергии в этих явлениях. Этот знак является выражением правила Ленца. Пожалуй, это единственный случай в физике, когда один знак удостоился собственного имени. Как мы показали, во всех случаях физическая сущность явления электромагнитной индукции одинакова и кратко формулируется следующим образом: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.

С этой, полевой, точки зрения закон электромагнитной индукции выражается через характеристики электромагнитного поля:циркуляция вектора напряженности электрического поля по любому контуру равна скорости изменения магнитного потока через этот контур В этой трактовке явления существенно, что вихревое электрическое поле возникает при изменении магнитного поля, независимо от того, имеется ли реальный замкнутый проводник контур , в котором возникает ток или нет.

Это реальный контур может играть роль прибора, для обнаружения индуцированного поля. Однако, этот произвол в выборе системы отсчета, в выборе способа описания не приводит к каким-либо противоречиям. Измеряемые физические величины инвариантны, не зависят от выбора системы отсчета. Например, сила, действующая на заряженное тело со стороны электромагнитного поля, не зависит от выбора системы отсчета.

Аналогично даже как следствие ЭДС индукции в контуре сила индуцированного тока, количество выделившейся теплоты, возможная деформация контура и т. Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М. Фарадеем в г.

Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур. Рисунок 1. Магнитный поток через замкнутый контур. Направление нормали и выбранное положительное направление обхода контура связаны правилом правого буравчика Определение магнитного потока нетрудно обобщить на случай неоднородного магнитного поля и неплоского контура. Единица магнитного потока в системе СИ называетсявебером Вб.

Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции инд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус: Эта формула носит название закона Фарадея.

Опыт показывает, что индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Это утверждение, сформулированное в г. Иллюстрация правила Ленца. Правило Ленца имеет глубокий физический смысл — оно выражает закон сохранения энергии. Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам. Магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле.

Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы. Рассмотрим в качестве примера возникновение ЭДС индукции в прямоугольном контуре, помещенном в однородное магнитное поле перпендикулярное плоскости контура.

Пусть одна из сторон контура длиной l скользит со скоростью по двум другим сторонам рис. Возникновение ЭДС индукции в движущемся проводнике. Указана составляющая силы Лоренца, действующей на свободный электрон На свободные заряды на этом участке контура действует сила Лоренца. Одна из составляющих этой силы, связанная с переносной скоростью зарядов, направлена вдоль проводника. Эта составляющая указана на рис. Она играет роль сторонней силы.

По определению ЭДС В других неподвижных частях контура сторонняя сила равна нулю. Соотношению для инд можно придать привычный вид.

Следовательно, Для того, чтобы установить знак в формуле, связывающей инд и нужно выбрать согласованные между собой по правилу правого буравчика направление нормали и положительное направление обхода контура как это сделано на рис.

Если это сделать, то легко прийти к формуле Фарадея. Этот парадокс возник потому, что мы учли работу только одной составляющей силы Лоренца.

При протекании индукционного тока по проводнику, находящемуся в магнитном поле, на свободные заряды действует еще одна составляющая силы Лоренца, связанная с относительной скоростью движения зарядов вдоль проводника.

Эта составляющая ответственна за появление силы Ампера. Для случая, изображенного на рис. Сила Ампера направлена навстречу движению проводника; поэтому она совершает отрицательную механическую работу.

Полная работа силы Лоренца равна нулю. Джоулево тепло в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, — изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем.

Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике. Следовательно, электрическое поле, порожденное изменяющимся магнитным полем, не являетсяпотенциальным. Его называют вихревым электрическим полем. Представление о вихревом электрическом поле было введено в физику великим английским физикомДж.

Максвеллом в г. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея. Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной: в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца; в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея – Максвелла. Правило Ленца

Главная Категории Закон электромагнитной индукции Фарадея. Мы достаточно подробно рассмотрели три различных, на первый взгляд, варианта явления электромагнитной индукции, возникновения электрического тока в проводящем контуре под действием магнитного поля: при движении проводника в постоянном магнитном поле; при движении источника магнитного поля; при изменении во времени магнитного поля. Во всех этих случаях закон электромагнитной индукции одинаков: ЭДС электромагнитной индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока через контур, взятой с противоположным знаком независимо от причин, приводящих к изменению этого потока. Уточним некоторые детали приведенной формулировки.

Закон электромагнитной индукции Фарадея и его формулировка в дифференциальной форме

Закон электромагнитной индукции Фарадея Категория: Электродинамика В г. Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции. Суть явления состояла в том, что если через замкнутый контур происходило изменение магнитного потока, то в контуре возникала электродвижущая сила, приводящая к возникновению замкнутого тока.

Контур интегрирования подразумевается фиксированным неподвижным. Если же, скажем, магнитное поле постоянно, а магнитный поток изменяется вследствие движения границ контура например, при увеличении его площади , то возникающая ЭДС порождается силами, удерживающими заряды на контуре в проводнике и силой Лоренца, порождаемой прямым действием магнитного поля на движущиеся с контуром заряды.

Магнитный поток. Закон Фарадея

В первой экспериментальной демонстрации электромагнитной индукции август Фарадей обмотал двумя проводами противоположные стороны железного тора конструкция похожа на современный трансформатор. Основываясь на своей оценке недавно обнаруженного свойства электромагнита, он ожидал, что при включении тока в одном проводе особого рода волна пройдёт сквозь тор и вызовет некоторое электрическое влияние на его противоположной стороне. Он подключил один провод к гальванометру и смотрел на него, когда другой провод подключал к батарее.

Законы Фарадея в химии и физике — краткое объяснение простыми словами

В электротехнике этот термин применяется уже более двух столетий. После знакомства с публикациями года, описывающими опыты датского ученого Эрстеда об отклонениях магнитной стрелки около проводника с электрическим током, Майкл Фарадей поставил перед собой задачу: преобразовать магнетизм в электричество. Через 10 лет исследований он сформулировал основной закон электромагнитной индукции, объяснив, что внутри любого замкнутого контура наводится электродвижущая сила. Ее величина определяется скоростью изменения магнитного потока, пронизывающего рассматриваемый контур, но взятую со знаком минус.

ИНДУКЦИИ ЗАКОН, ЗАКОН ФАРАДЕЯ

Интенсивность этого электрического поля пропорциональна скорости изменения магнитного потока. После того как в начале XIX века было установлено, что электрические токи порождают магнитные поля см. Закон Ампера , Закон Био—Савара , ученые заподозрили, что должна наблюдаться и обратная закономерность: магнитные поля должны каким-то образом производить электрические эффекты. На решение этой задачи у него ушло почти десять лет.

Образовака Физика 11 класс Закон электромагнитной индукции Фарадея В году мир впервые узнал о понятии электромагнитной индукции.

Электролиз История открытия Закон Фарадея в электродинамике был открыт двумя ученными: Майклом Фарадеем и Джозефом Генри, но Фарадей опубликовал результаты своих работ раньше — в году. В своих демонстрационных экспериментах в августе г. На концы одного первого провода он подал питание от гальванической батареи, а на выводы второго подключил гальванометр. Конструкция была похожа на современный трансформатор. Периодически включая и выключая напряжение на первом проводе, он наблюдал всплески на гальванометре. Гальванометр — это высокочувствительный прибор для измерения силы токов малой величины. Таким образом было изображено влияние магнитного поля, образовавшегося в результате протекания тока в первом проводе, на состояние второго проводника.

Оборудование: разборный школьный трансформатор, гальванометр, постоянный магнит, аккумулятор, источник переменного тока, реостат, ключ, замкнутый виток с низковольтной лампой, соединительные провода, стержень с двумя алюминиевыми кольцами на концах, одно из которых сплошное, другое с разрезом, портрет М. Мотивация учебной деятельности Учитель. Мы с вами прошли тему "Электромагнетизм". Сегодня нам предстоит выяснить, как вы усвоили этот материал.

Закон электромагнитной индукции. ЭДС в движущемся проводнике. Правило Ленца. Энергия магнитного поля.

Как этим пользоваться. Задача Электричество рождает магнетизм Сперва Эрстед в Дании, а потом Ампер с коллегами во Франции в начале XIX века собрали немало свидетельств воздействия электрического тока на магниты: стрелка компаса поворачивалась, если рядом протекал ток, линейный магнит втягивался в соленоид, сталь намагничивалась, будучи помещенной в катушку с током и т. Даже утвердилось мнение, что все эффекты, демонстрируемые с постоянными магнитами, можно воспроизвести, создавая электрический ток соответствующей силы и конфигурации или, иначе говоря, магнитные поля возбуждаются движущимися электрическими зарядами.

Полезное видео: Парадокс Фарадея
Комментарии 0
Спасибо! Ваш комментарий появится после проверки.
Добавить комментарий

  1. Пока нет комментариев.