Закон электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного поля

1.

Работу выполнила учитель физики
МБОУ «Кингисеппская средняя
общеобразовательная школа №4»
Васильева Ольга Владимировна
Кингисепп 2019

2.

Электромагнитную индукцию обнаружили
независимо друг от друга в 1831 году
Майкл Фарадей
Джозеф Генри
Однако Фарадей первым опубликовал
результаты своих экспериментов

3.

Ученые того времени отклонили
теоретические идеи Фарадея,
так как они не были
сформулированы математически.
Исключение составил Максвелл,
который использовал идеи Фарадея в
качестве основы для своей
количественной электромагнитной
теории.
В работе Максвелла аспект
изменения во времени
электромагнитной индукции
выражен в виде
дифференциальных уравнений.
Оливер Хевисайд
назвал это законом Фарадея.
Джеймс Клерк Максвелл

4.

Эмилий Христианович Ленц сформулировал в
1834 году закон (правило Ленца), который
описывает «поток через цепь» и дает
направление индуцированной ЭДС и тока в
результате электромагнитной индукции

5.

Закон ЭМИ Фарадея является основным законом
электродинамики, касающимся принципов работы
трансформаторов, дросселей, многих видов
электродвигателей и генераторов.
Это послужило огромным толчкам в развитии
промышленности и транспорта, что привело к
дальнейшему классовому разделению общества,
развитию капитализации и изменению классового
состава общества.
Так открытия в физике меняют жизнь человечества!

6.

Φ = B · S · cos α
возникает при:
1) изменении величины магнитного поля;
2) изменении площади, ограниченной контуром;
3) изменении ориентации контура относительно
магнитных линий.
В работе приведены примеры для первого
случая

7.

По круговому витку идет возрастающий ток.
Найти силу, действующую на заряд q, расположенный
вблизи витка.
R
q
r
F
На заряд q не действует сила электростатического
поля. Вокруг возрастающего тока магнитное поле
тоже увеличивается, что порождает вихревое
электрическое поле, которое будет действовать на
заряд q
Маг. поток, возникающий в витке:
Φ=LI
ε=-L∆I/ ∆ t;
Ε равно по определению работе силы по перемещению
заряда q по замкнутому контуру.
qₒ ∑Εₒ∆r=- qₒ L ∆I/∆t

8.

Eₒ-напряженность вихревого электрического поля
Eₒ*2πR= -L ∆I/∆t
Eₒ= -L ∆I/∆t*2πR
F=qEₒ-сила со стороны вихревого электрического поля
F=qL ∆I/∆t*2πR
Как эта сила направлена?
Если ток возрастает, должна возникать сила, которая
препятствует этому возрастанию.
Это и есть сила вихревого электрического поля. Эта
сила действует на заряды в проводнике и рядом с
проводником она будет направлена также.
Эта сила будет направлена близко к касательной,
против силы тока.

9.

Контур в виде квадрата со стороной a помещен в магнитное поле,
магнитная индукция которого линейно возрастает со временем. В
контур включен конденсатор ёмкостью C.
Найти заряд на конденсаторе как функцию времени.
1
2
Β=αtn Запишем закон Ома:
ε=∆φ+I(R+r)
∆φ=φ2-φ1
Работа поля по перемещению заряда в
цепи:∆qε=∆q(φ2-φ1)+I²(R+r)*∆t
ε= φ2-φ1=ε1-2
Работа ЭДС идет на приращение
потенциала
εi=-∆Ф/∆t -если контур замкнутый
В нашем случае
εi=-∆Ф/∆t=ε1-2+ε2-1

10.

Но расстояние между обкладками конденсатора
маленькое, поэтому│ε │<< │ε │
1
2
ε=-∆Ф/∆t
По определению φ -φ =q/C
B
q=-C∆Ф/∆t
B
Ф=nBS=-SB=-Sαt=-a²αt
Заряд q=-C∆(-a²αt)/∆t=Ca²α
Внешнее магнитное поле увеличивается, значит B ↑↓B
Определим направление I =>против часовой стрелки.
Значит пластинка 2 заряжена положительно.
1-2
2-1
2
1
i
i
i

11.

Параллельно
соединенные катушка
индуктивности и
резистор подключены к
источнику тока с ε и r.
Во время размыкания
цепи определить
1) заряд, который
пройдет через резистор;
2) количество теплоты,
выделившееся на
резисторе.

12.

Катушка идеальная, значит R=0. В замкнутой
цепи ток идет через катушку и не идет через
резистор. Катушка обладает энергией:W=LI²/2,
которая при размыкании цепи перейдет в тепло.
В замкнутой цепи I=ε/r
Когда цепи разомкнули, ток в цепи стал
уменьшаться, магнитное поле катушки стало
уменьшаться, и в ней начал возникать
индукционный ток I =ε /R, который пойдет через
резистор.
Заряд, который пройдет через резистор:
q=∑I∆t=∑-L∆I∆t/R∆t=-(L/R)∑∆I=L(I -I )/R
I =0
I =ε/r
q=Lε/Rr
i
i
нач
кон
нач
кон

13.

В работе использованы материалы Википедии,
видеолекции «Математика и физика с Асхатом
Башаровым»
Башаров Асхат Масхудович – кандидат физикоматематических наук, старший научный сотрудник
НИЦ «Курчатовский институт»,
доцент МФТИ(кафедра математики и
математических методов физики).