Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция

Июль 28, 2022

Главная
Физика
Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция

Содержание

2. В 1831‑м Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию — возникновение разности электрических потенциалов между частями проводника, движущегося
3. ФАРАДЕЙ Майкл (1791 – 1867) – знаменитый английский физик. Исследования в области электричества, магнетизма, магнитооптики, электрохимии.
4. Сила Лоренца или закон Фарадея? Два разных объяснения одного и того же явления Первая составляющая ЭДС
5. А.С. Чуев. 2020 г.
6. Известные опыты Фарадея по магнетизму: катушка и постоянный магнит Если перемещать магнит относительно катушки, то в
7. То же самое с двумя близко расположенными катушками: если к одной из катушек подключить источник переменного
8. Эффект усилится, если две катушки соединить намагничиваемым сердечником. А.С. Чуев. 2020 г.
9. При этом, явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора магнитной индукции. Получается, что движущиеся
10. Для многих витков или источников - потокосцепление При равенстве потоков А.С. Чуев. 2020 г.
11. В 1833 г. Ленц установил общее правило нахождения направления индукционного тока: индукционный ток всегда направлен так,
12. Алюминиевое кольцо выталкивается и зависает над сердечником соленоида, подключенного к генератору переменного электрического тока. Сила отталкивания
13. Явление самоиндукции До сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля не обращая внимание на то, что
14. Здесь возможны два случая: при изменении тока в контуре изменяется магнитный поток, пронизывающий: а) этот же
15. ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре называется ЭДС самоиндукции, а само явление – самоиндукция. Если
16. Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I (В = μμ0nI), следовательно Ψ = LI, где L
17. За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого контура, у которого при токе I = 1А
18. Индуктивность соленоида L. Если длина соленоида l гораздо больше его диаметра d ( l >> d),
19. При изменении тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная Знак минус в этой формуле
20. Явление самоиндукции при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность Случай 1. Подключение к источнику цепи с
21. Это приводит к тому, что при замыкании ключа К установление тока I2 в цепи содержащей индуктивность
22. Случай 2. Отключение цепи, содержащей индуктивность L, от источника. Размыкание цепи в момент времени t0 приводит
23. Нельзя резко размыкать цепь, состоящую из трансформатора и других индуктивностей. А.С. Чуев. 2020 г.
24. Взаимная индукция Возьмем два контура, расположенные недалеко друг от друга В первом контуре течет ток I1.
25. При изменении тока I1 во втором контуре наводится ЭДС индукции Аналогично, ток I2 второго контура создает
26. Контуры называются связанными, а явление – взаимной индукцией. Коэффициенты L21 и L12 называются взаимной индуктивностью или
27. Устройство трансформатора Явление взаимной индукции используется в широко распространенных устройствах – трансформаторах. Трансформатор был изобретен Яблочковым
28. Вихревые токи (токи Фуко) А.С. Чуев. 2020 г.
29. Энергия магнитного поля Рассмотрим случай отключения индуктивности от источника тока Считается, что ток в цепи после
30. dA = EiIdt Энергия индуктивности с током А.С. Чуев. 2020 г.
31. n – количество витков на единицу длины соленоида Объемная плотность энергии магнитного поля А.С. Чуев. 2020
32. Магнитное давление А.С. Чуев. 2020 г.
33. А.С. Чуев. 2020 г.
34. Факультативный материал и материал для повторения А.С. Чуев. 2020 г.
35. А.С. Чуев. 2020 г.
36. А.С. Чуев. 2020 г.
37. А.С. Чуев. 2020 г.
38. А.С. Чуев. 2020 г.
39. А.С. Чуев. 2020 г.
40. А.С. Чуев. 2020 г.
41. Подтверждающие примеры А.С. Чуев. 2020 г.
42. А.С. Чуев. 2020 г.
43. А.С. Чуев. 2020 г.
44. Закон Б-С-Л не выполняется Парадокс изображения магнитных полей А.С. Чуев. 2020 г.
45. Правильные соотношения магнитных векторов внутри магнетиков А.С. Чуев. 2020 г.
47. Скачать презентацию

Слайд 2

В 1831‑м Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию — возникновение разности электрических

потенциалов между частями проводника, движущегося в магнитном поле.
На лекциях его не раз спрашивали о возможной пользе от электромагнитной индукции. История донесла два ответа: светской даме — «Мадам, а какова польза от новорождённого младенца?» и министру финансов — «Когда-нибудь Вы сможете обложить это налогом».

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 3

ФАРАДЕЙ Майкл (1791 – 1867) – знаменитый английский физик. Исследования в

области электричества, магнетизма, магнитооптики, электрохимии. Создал лабораторную модель электродвигателя. Открыл экстротоки при замыкании и размыкании цепи и установил их направление. Открыл законы электролиза, первый ввел понятия поля и диэлектрической проницаемости, в 1845 употребил термин «магнитное поле».
Кроме всего прочего М. Фарадей открыл явления диа и парамагнетизма. Он установил, что все материалы в магнитном поле ведут себя по-разному: ориентируются по полю (пара и ферромагнетики) или поперек поля – диамагнетики.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 4

Сила Лоренца или закон Фарадея? Два разных объяснения одного и того

же явления

Первая составляющая ЭДС - закон Фарадея, вторая составляющая – из-за сила Лоренца. Для лучшего понимания формулы все части следует умножить на q.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 5

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 6

Известные опыты Фарадея по магнетизму: катушка и постоянный магнит
Если перемещать

магнит относительно катушки,
то в катушке возникнет электрический ток.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 7

То же самое с двумя близко расположенными катушками: если к одной

из катушек подключить источник переменного тока, то в другой тоже возникает переменный ток.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 8

Эффект усилится, если две катушки соединить намагничиваемым сердечником.
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 9

При этом, явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора

магнитной индукции.
Получается, что движущиеся заряды (ток) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле или индукционный ток

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 10

Для многих витков или источников
- потокосцепление
При равенстве потоков
А.С. Чуев. 2020

г.

Слайд 11

В 1833 г. Ленц установил общее правило нахождения направления индукционного тока:

индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.
Это утверждение носит название
правило Ленца.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 12

Алюминиевое кольцо выталкивается и зависает над сердечником соленоида, подключенного к

генератору переменного электрического тока.
Сила отталкивания возникает в соответствии с правилом Ленца – индукционный ток порождает магнитное поле, препятствующее изменению магнитного потока в контуре

Опыт

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 13

Явление самоиндукции
До сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля не обращая

внимание на то, что является их источником. На практике, чаще всего магнитные поля создаются с помощью различного рода соленоидов, т.е. многовитковых контуров с током.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 14

Здесь возможны два случая:
при изменении тока в контуре изменяется магнитный

поток, пронизывающий:
а) этот же контур, б) соседний контур.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 15

ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре называется ЭДС самоиндукции,

а само явление – самоиндукция.
Если же ЭДС индукции возникает в соседнем контуре, то говорят о явлении взаимной индукции.
Ясно, что природа явления одна и та же, а разные названия – чтобы подчеркнуть место возникновения ЭДС индукции.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 16

Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I
(В = μμ0nI),

следовательно
Ψ = LI,
где L – коэффициент пропорциональности, названный индуктивностью контура.
L = const, если внутри контура нет ферромагнетиков, т.к. μ = f(I) = f(H)
Индуктивность контура L зависит от геометрии контура: числа витков, площади витка контура.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 17

За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого контура, у

которого при токе I = 1А возникает полный поток Ψ = 1Вб.
Эта единица называется Генри (Гн).
Единица измерения индуктивности

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 18

Индуктивность соленоида L.
Если длина соленоида l гораздо больше его

диаметра d ( l >> d), то к нему можно применить формулы для бесконечно длинного соленоида.
Из циркуляции вектора В
Здесь N – число витков.
Поток через каждый из витков Ф = ВS
Потокосцепление

Было в лекции 5

По определению:

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 19

При изменении тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная

Знак минус в этой формуле обусловлен правилом Ленца.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 20

Явление самоиндукции при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность
Случай 1. Подключение

к источнику цепи с индуктивностью
По правилу Ленца, токи возникающие в цепях вследствие самоиндукции всегда направлены так, чтобы препятствовать изменению тока, текущего в цепи.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 21

Это приводит к тому, что при замыкании ключа К установление тока

I2 в цепи содержащей индуктивность L ,будет происходить не мгновенно, а постепенно.
Сила тока в этой цепи будет удовлетворять уравнению
Скорость возрастания тока будет характеризоваться постоянной времени цепи
В цепи, содержащей только активное сопротивление R ток I1 установится практически мгновенно.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 22

Случай 2. Отключение цепи, содержащей индуктивность L, от источника.
Размыкание цепи

в момент времени t0
приводит к резкому возрастанию ЭДС индукции, определяемой по формуле
Происходит этот скачок напряжения вследствие большой величины скорости изменения тока .

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 23

Нельзя резко размыкать цепь, состоящую из трансформатора и других индуктивностей.
А.С. Чуев.

2020 г.

Слайд 24

Взаимная индукция
Возьмем два контура, расположенные недалеко друг от друга
В первом контуре

течет ток I1.
Он создает магнитный поток, который пронизывает и витки второго контура.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 25

При изменении тока I1 во втором контуре наводится ЭДС индукции
Аналогично, ток

I2 второго контура создает магнитный поток пронизывающий первый контур
И при изменении тока I2 наводится ЭДС

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 26

Контуры называются связанными, а явление – взаимной индукцией.
Коэффициенты L21 и

L12 называются взаимной индуктивностью или коэффициенты взаимной индукции.
Причём L21 = L12 .
Трансформатор является типичным примером двух связанных контуров.

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 27

Устройство трансформатора
Явление взаимной индукции используется в широко распространенных устройствах – трансформаторах.
Трансформатор

был изобретен Яблочковым – русским ученым, в 1876г. для раздельного питания отдельных электрических источников света (свечи Яблочкова).

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 28

Вихревые токи (токи Фуко)
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 29

Энергия магнитного поля
Рассмотрим случай отключения индуктивности от источника тока
Считается,

что ток в цепи после отключения поддерживается за счет ранее накопленной энергии магнитного поля

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 30

dA = EiIdt
Энергия индуктивности с током
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 31

n – количество витков на единицу длины соленоида
Объемная плотность энергии

магнитного поля

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 32

Магнитное давление
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 33

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 34

Факультативный материал и материал для повторения
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 35

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 36

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 37

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 38

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 39

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 40

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 41

Подтверждающие примеры
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 42

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 43

А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 44

Закон Б-С-Л не выполняется
Парадокс изображения магнитных полей
А.С. Чуев. 2020 г.

Слайд 45

Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция

Содержание

В 1831‑м Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию — возникновение разности электрических

ФАРАДЕЙ Майкл (1791 – 1867) – знаменитый английский физик. Исследования в

Сила Лоренца или закон Фарадея? Два разных объяснения одного и того

А.С. Чуев. 2020 г.

Известные опыты Фарадея по магнетизму: катушка и постоянный магнит Если перемещать

То же самое с двумя близко расположенными катушками: если к одной

Эффект усилится, если две катушки соединить намагничиваемым сердечником.А.С. Чуев. 2020 г.

При этом, явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора

Для многих витков или источников - потокосцеплениеПри равенстве потоковА.С. Чуев. 2020

В 1833 г. Ленц установил общее правило нахождения направления индукционного тока:

Алюминиевое кольцо выталкивается и зависает над сердечником соленоида, подключенного к

Явление самоиндукцииДо сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля не обращая

Здесь возможны два случая: при изменении тока в контуре изменяется магнитный

ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре называется ЭДС самоиндукции,

Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I (В = μμ0nI),

За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого контура, у

Индуктивность соленоида L. Если длина соленоида l гораздо больше его

При изменении тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная

Явление самоиндукции при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивностьСлучай 1. Подключение

Это приводит к тому, что при замыкании ключа К установление тока

Случай 2. Отключение цепи, содержащей индуктивность L, от источника. Размыкание цепи

Нельзя резко размыкать цепь, состоящую из трансформатора и других индуктивностей.А.С. Чуев.

Взаимная индукцияВозьмем два контура, расположенные недалеко друг от другаВ первом контуре

При изменении тока I1 во втором контуре наводится ЭДС индукцииАналогично, ток

Контуры называются связанными, а явление – взаимной индукцией. Коэффициенты L21 и

Устройство трансформатораЯвление взаимной индукции используется в широко распространенных устройствах – трансформаторах.Трансформатор

Вихревые токи (токи Фуко)А.С. Чуев. 2020 г.

Энергия магнитного поля Рассмотрим случай отключения индуктивности от источника тока Считается,

dA = EiIdt Энергия индуктивности с токомА.С. Чуев. 2020 г.

n – количество витков на единицу длины соленоида Объемная плотность энергии

Магнитное давлениеА.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

Факультативный материал и материал для повторенияА.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

Подтверждающие примерыА.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

А.С. Чуев. 2020 г.

Закон Б-С-Л не выполняетсяПарадокс изображения магнитных полей А.С. Чуев. 2020 г.

Правильные соотношения магнитных векторов внутри магнетиковА.С. Чуев. 2020 г.

Похожие презентации

Известные опыты Фарадея по магнетизму: катушка и постоянный магнит
Если перемещать

Эффект усилится, если две катушки соединить намагничиваемым сердечником.
А.С. Чуев. 2020 г.

Для многих витков или источников
- потокосцепление
При равенстве потоков
А.С. Чуев. 2020

Явление самоиндукции
До сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля не обращая

Здесь возможны два случая:
при изменении тока в контуре изменяется магнитный

Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I
(В = μμ0nI),

Индуктивность соленоида L.
Если длина соленоида l гораздо больше его

Явление самоиндукции при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность
Случай 1. Подключение

Случай 2. Отключение цепи, содержащей индуктивность L, от источника.
Размыкание цепи

Нельзя резко размыкать цепь, состоящую из трансформатора и других индуктивностей.
А.С. Чуев.

Взаимная индукция
Возьмем два контура, расположенные недалеко друг от друга
В первом контуре

При изменении тока I1 во втором контуре наводится ЭДС индукции
Аналогично, ток

Контуры называются связанными, а явление – взаимной индукцией.
Коэффициенты L21 и

Устройство трансформатора
Явление взаимной индукции используется в широко распространенных устройствах – трансформаторах.
Трансформатор

Вихревые токи (токи Фуко)
А.С. Чуев. 2020 г.

Энергия магнитного поля
Рассмотрим случай отключения индуктивности от источника тока
Считается,

dA = EiIdt
Энергия индуктивности с током
А.С. Чуев. 2020 г.

n – количество витков на единицу длины соленоида
Объемная плотность энергии

Магнитное давление
А.С. Чуев. 2020 г.

Факультативный материал и материал для повторения
А.С. Чуев. 2020 г.

Подтверждающие примеры
А.С. Чуев. 2020 г.

Закон Б-С-Л не выполняется
Парадокс изображения магнитных полей
А.С. Чуев. 2020 г.

Правильные соотношения магнитных векторов внутри магнетиков
А.С. Чуев. 2020 г.