Явление электромагнитной индукции

поля с током.

Магнитные поля в свою очередь должны вызывать протекание тока в проводниках.

1831 год - открытие явления электромагнитной индукции (английский физик Фарадей).

Суть явления электромагнитной индукции:

в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток.

Этот ток назван индукционным.

второй контур включен гальванометр.

Ток в первом контуре создает магнитное поле, пронизывающее контур 2.

контуре появится индукционный ток противоположного направления.

Два способа наблюдения индукционного тока:

чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Должна быть совершена работа против сил электрического поля.

Такая работа совершается за счет сил, имеющих не электростатическую природу (напр. механическую, химическую, электромагнитную и т.д.

Это сторонние электродвижущие силы (ЭДС)

ЭДС определяется как циркуляция вектора напряженности электростатического поля по контуру.

Появление индукционного тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает ЭДС индукции.

насос для создания постоянной циркуляции жидкости в гидравлической системе.

Электродвижущая сила (ЭДС) – аналогия с насосом.

От А до В вода движется против силы тяжести, под действием сторонних сил, создаваемых насосом.

От точки В до точки А вода движется под действием силы тяжести.

В электрической цепи: роль насоса играет источник сторонних сил.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

возникает ЭДС индукции.

противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

Это закон электромагнитной индукции (закон Фарадея).

Какова природа электромагнитной индукции в этих двух случаях?

1. Контур движется в постоянном магнитном поле.

Пусть в контуре отсутствует источник ЭДС, тока нет.

начнут перемещаться – потечет ток.

На положительно заряженную частицу будет действовать сила, направленная вниз по проводнику, на электрон – вверх.

Электроны будут перемещаться вверх по проводнику, следовательно, индукционный ток направлен вниз.

Перераспределившиеся на поверхности проводника заряды создадут электрическое поле, которое возбудит ток и в остальных участках контура.

контура в постоянном магнитном поле объясняется действием на носители заряда магнитной силы, которая возникает при движении проводника.

сила на заряды не действует.

Однако, индукционный ток возникает. Это свидетельствует о том, что переменное магнитное поле вызывает в контуре появление сторонних сил.

Но какова природа этих сил?

Таким образом, остается предположить, что переменное магнитное поле каким-то образом приводит к появлению электрического поля, которым и обусловлен индукционный ток.

электрического поля. Контур позволяет обнаружить электрическое поле по возникающему в контуре индукционному току.

Таким образом, причиной возникновения индукционного тока в покоящемся контуре в переменном магнитном поле является электрическое поле, порождаемое меняющимся во времени магнитным полем.

Свойство этого поля: оно способно перемещать заряды в замкнутом контуре, вызывая появление тока. Т.е., для этого поля циркуляция вектора напряженности по замкнутому контуру не равна нулю.

Линии напряженности такого электрического поля - замкнутые линии. Такое поле называется вихревым. Итак, переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.

контур. Причина изменения магнитного потока неважна. Если в контуре течет изменяющийся во времени ток, то магнитное поле этого тока также будет изменяться. Это вызывает изменение магнитного потока через контур и появление ЭДС индукции в этом же контуре. Это явление называется самоиндукцией.

Магнитная индукция B пропорциональна силе тока, вызвавшего поле. Электрический ток в контуре создает пронизывающий этот контур магнитный поток.

поток сквозь который при токе 1 А равен 1 Вб, значит 1 Гн =1 Вб/А.

электромагнитной индукции возникает ЭДС самоиндукции:

правилу Ленца дополнительные токи, возникающие вследствие самоиндукции, всегда направлены так, чтобы противодействовать изменениям тока в цепи. Результат: установление тока при замыкании цепи и убывание тока при размыкании цепи происходят не мгновенно, а постепенно.

а уменьшается по экспоненциальному закону:

Итог:

Запишем выражение для изменения тока при размыкании цепи.

тока: