Fedun V.I. Rezumatul prelegerilor privind fizica electromagnetismului
Inducția electromagnetică. Descoperirea lui Faraday.
În anul 1831, M. Faraday a făcut una dintre cele mai importante descoperiri fundamentale în electrodinamică - a fost descoperit fenomenul de inducție electromagnetică.
Într-un circuit închis cu o schimbare a fluxului magnetic (fluxul vectorului
), acoperit de acest circuit, este generat un curent electric.Acest curent se numește inducție.
Apariția unui curent de inducție înseamnă că atunci când este un magnetic
flux în circuit există un emf. inducție
(lucrul la transferul unei singure încărcări într-o buclă închisă). Rețineți că valoareanu depinde de schimbarea fluxului magnetic, și este determinată numai de rata schimbării sale, adică valoare. Schimbarea semnului derivatuluiduce la o schimbare a semnului. inducție .Faraday a descoperit că curentul de inducție poate fi cauzat în două moduri diferite, care pot fi explicate convenabil folosind figura.
Prima metodă: mutați cadrul
în câmpul magnetic al bobinei fixe(vezi figura 26.1).A doua metodă: schimbarea câmpului magnetic
, create de o bobină, datorită mișcării sale sau datorită unei modificări a curentuluiîn el (sau ambele). cadruîn timp ce încă.În ambele cazuri, galvanometrul
va arăta prezența curentului de inducție în cadru.Direcția curentului de inducție și, în consecință, semnul emf. inducție
sunt determinate de regula Lenz.Curentul inductiv este întotdeauna direcționat pentru a contracara cauza care îl provoacă.
Norma lui Lenz exprimă o proprietate fizică importantă - dorința sistemului de a contracara o schimbare a stării sale. Această proprietate se numește inerție electromagnetică.
Oricare ar fi motivul schimbării fluxului magnetic închis de circuitul conductiv închis, care apare în conturul emf. Inducția este dată de
Natura inducției electromagnetice.
Pentru a clarifica cauzele fizice care duc la apariția emf. Inducție, considerăm succesiv două cazuri.
1. Conturul se deplasează într-un câmp magnetic constant.
Lăsați conturul cu o bandă mobilă
este amplasat într-un câmp magnetic perpendicular pe planul conturului (vezi Figura 26.2). Dacă mișcați jumperul cu viteză marela dreapta, electronii vor începe să se deplaseze la aceeași viteză, iar transportatorii din pod. Ca rezultat, pentru fiecare electron incepe ,Aceasta determină ca electronii să se deplaseze de-a lungul păturii în jos, adică curentul curge în sus.
Taxele redistribuite vor crea un câmp electric care va excita curentul în celelalte părți ale circuitului.
Acesta este curentul de inducție.
Forța magnetică
joacă rolul puterii externe. Se poate compara un câmp echivalent de forțe externe .Forța electromotoare generată de acest câmp se numește forța electromotive de inducție
. În cazul nostru .Aici este introdus semnul minus pentru câmpul terț
Este îndreptată împotriva traversării pozitive a conturului, determinată de regula șurubului drept. Lucrareaeste rata de creștere a zonei conturului (creștere a suprafeței pe unitate de timp), prin urmare ,unde
- creșterea fluxului magnetic prin circuit. .Rezultatul obținut poate fi generalizat în cazul unei orientări arbitrare a vectorului de inducție al câmpului magnetic
în raport cu planul conturului și cu orice contur care se deplasează (și / sau deformează) într-un mod arbitrar într-un câmp magnetic extern permanent neomogen.Deci excitarea emfului. inducția atunci când conturul se mișcă într-un câmp magnetic constant este explicat prin acțiunea componentei magnetice a forței Lorentz proporțională cu
, care apare atunci când conductorul este mutat.2. Circuitul este în repaus într-un câmp magnetic alternativ.
Apariția unui curent de inducție observat experimental indică faptul că în acest caz, forțele externe apar în circuit, care sunt acum conectate cu câmpul magnetic care variază în timp. Care este natura lor? Răspunsul la această întrebare fundamentală a fost dat de Maxwell.
Deoarece conductorul este în repaus, viteza mișcării ordonate a încărcăturilor electrice
și, în consecință, o forță magnetică proporțională cu, este de asemenea zero și nu mai poate determina deplasarea taxelor. Cu toate acestea, pe lângă forța magnetică, numai forța din partea câmpului electric poate acționa asupra sarcinii electrice, care este egală cu. Prin urmare, rămâne să se concluzioneze că curentul de inducție se datorează câmpului electric , Acest lucru se datorează unei modificări a timpului câmpului magnetic extern. Acesta este acest câmp electric care este responsabil pentru apariția emf. inducție în bucla fixă. Potrivit lui Maxwell, un câmp magnetic variabil în timp generează un câmp electric în spațiul din jur. Apariția unui câmp electric nu este legată de prezența unui circuit de conducție, care face posibilă numai detectarea existenței unui curent de inducție în acest câmp.Formularea legii inducției electromagnetice. dat de Maxwell, face parte din cele mai importante generalizări ale electrodinamicii.
Orice schimbare a câmpului magnetic în timp excită un câmp electric în spațiul din jur.
Formularea matematică a legii inducției electromagnetice în înțelegerea lui Maxwell are forma:
Circulația vectorului de tensiune
Acest câmp peste orice contur închis fixeste dat de ,Trimiteți-le prietenilor: