ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
1. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ (ЭМИ)
2. ПРАВИЛО ЛЕНЦА
3. ЗАКОН ФАРАДЕЯ ДЛЯ ЭМИ
Задачи (модели)
задачи
4. Формальные причины явления ЭМИ
5. Истинные причины явления ЭМИ. 5.1 Действие магнитной силы
5. Истинные причины явления ЭМИ. 5.1 Действие магнитной силы
РАБОТА ПОЛНОЙ МАГНИТНОЙ СИЛЫ
Заряд, протекающий в контуре при ЭМИ. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
ИНДУКЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ
ВИХРЕВЫЕ ТОКИ ФУКО
ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ
ПОДАВЛЕНИЕ ТОКОВ ФУКО
СКИН-ЭФФЕКТ
МАГНИТНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ
2.37M
Категория: ФизикаФизика

Явление электромагнитной индукции

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

2. 1. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ (ЭМИ)

В 1831 г. М. Фарадей обнаружил, что в
замкнутом проводящем контуре возникает
(индуцируется) электрический ток при изменении
потока магнитной индукции ( ) через
поверхность, ограниченную этим контуром.
B
Это явление называют электромагнитной
индукцией, а возникающий ток –
индукционным.
Майкл Фарадей
1791 – 1867
английский физик
и химик

3. 2. ПРАВИЛО ЛЕНЦА

Эмилий Христианович Ленц
1804 – 1865
российский физик и электротехник
Возникающий в контуре ток (индукционный) всегда
препятствует причине его вызывающей

4.

Ф 0
Ф 0
S
S
N
N
Ii
Bi
B
Ii
Bi
Bi
B
Bi

5. 3. ЗАКОН ФАРАДЕЯ ДЛЯ ЭМИ

- величина ЭДС, индуцируемой в контуре, равна скорости
изменения потока магнитной индукции.

i
dt
- для контура

i N
dt
или
- для катушки
(соленоида)
d
i
dt
- здесь - полный магнитный
поток или потокосцепление
Знак «минус» в законе Фарадея отражает
правило Ленца!!!

6.

ВОПРОС: на каком участке ЭДС индукции
максимальна? равна нулю? Почему?
1
i
2
3
4
5

7. Задачи (модели)

8. задачи

9.

10.

11.

12. 4. Формальные причины явления ЭМИ

Поток
B
Ф B dS BdS cos
S
dS
dt
d
dt
Контур или отдельные его части
перемещается в постоянном магнитном
поле (вращение контура и (или)
проводника, поступательное движение
проводника).
или
S
Способы изменения магнитного потока
B const
Следствие
dФ 0 dФ 0
B const
B B(t )
ЭМИ
Неподвижный контур
в переменном
магнитном поле.

13.

Вспомним: что такое ЭДС ?!
Необходимое условие
существования
постоянного тока –
наличие ЭДС
Сторонние силы – силы
неэлектростатического
происхождения. Работа этих сил
2
2
*
A12
F * dl q E * dl
1
по перемещению заряда А*
*
E - напряженность поля сторонних сил
(1) - определение ЭДС
сторонние силы
1
12
*
A12 2 *
E dl
q
1
(1)

14. 5. Истинные причины явления ЭМИ. 5.1 Действие магнитной силы

B const
const
MN – подвижная сторона контура L
F q B
* F
E B
q
l
dl
-магнитная сила, выполняет
роль сторонней силы
-напряженность поля сторонней
силы
Используя определение
i
B dl B l
N
N
M
M
*
E dl
iполучим
i
B l l B

15. 5. Истинные причины явления ЭМИ. 5.1 Действие магнитной силы

B const
const
dS
l
n dl
dФ – поток, заметаемый за dt
dФ B dS
dS l dt

B l dt
l B
dt
dt
Доказываем, что

i l B
dt

16.

17.

18.

19.

20. РАБОТА ПОЛНОЙ МАГНИТНОЙ СИЛЫ

Результирующая
сила
Лоренца
перпендикулярна
полной
скорости
электрона поэтому ее работа равна
нулю. Роль сторонней будет
выполнять
внешняя
сила,
поддерживающая
движение
перемычки.

21. Заряд, протекающий в контуре при ЭМИ. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Пусть полный магнитный поток, сцепленный с некоторым контуром,
изменяется от 1 до 2 . Найдем заряд q, который протекает при этом
через каждое сечение контура.
Мгновенное значение силы тока в контуре определим по закону Ома:
I
i
1 d
;
R
R dt
dq Idt Þ
dq
1 d
d
dt
.
R dt
R
Проинтегрировав это выражение найдем, найдем заряд, обусловленный
индукционным током:
2
2
1
d
1
1
q dq d
2 1 1 2 ;
R1
R
R
R
1
q
R
Последнее соотношение лежит в основе разработанного А.Г. Столетовым
баллистического способа измерения магнитной индукции:
1 NBS ;
2 NBS Þ
2NBS
q
Þ
R
B
qR
.
2 NS

22.

23. ИНДУКЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

24. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ

25. ВИХРЕВЫЕ ТОКИ ФУКО

Индукционные токи, возбуждаемые в сплошных
массивных проводниках, называют токами Фуко
или вихревыми токами. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому
токи Фуко могут достигать очень большой силы.
В соответствии с правилом Ленца токи Фуко
выбирают внутри проводника
такие пути и направления, чтобы
своим действием препятствовать
причине их вызывающей. Поэтому
движущиеся в магнитном поле
хорошие проводники испытывают
сильное торможение. Этим пользуются для демпфирования (успокоения) подвижных частей измерительных приборов (стрелок).

26. ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ

27. ПОДАВЛЕНИЕ ТОКОВ ФУКО

Часто токи Фуко вредны и необходимо принимать меры для борьбы с ними.
Например, для предотвращения потерь энергии на нагревание токами Фуко сердечников
трансформаторов, эти сердечники набирают
из тонких изолированных пластин.
Пластины располагают так, чтобы возможные
направления токов Фуко были перпендикулярны к границам пластин.
Появление ферритов (полупроводниковых
магнитных материалов с большим электрическим сопротивлением) сделал возможным
изготовление сплошных сердечников.

28. СКИН-ЭФФЕКТ

Токи Фуко, возникающие в
проводах, по которым текут
переменные токи, направлены
так, что ослабляют ток внутри
провода и усиливают вблизи поверхности.
В результате быстропеременный ток
оказывается распределенным по сечению
провода неравномерно – он вытесняется
на поверхность
проводника. Это
явление называют
скин-эффектом
или поверхностным эффектом.

29. МАГНИТНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ

English     Русский Правила