Слайд 2
Явление электромагнитной индукции
Явление электромагнитной индукции – в замкнутом
проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции
, охватываемого этим контуром, возникает
электрический ток,
называемый
индукционным Ii.
Слайд 3
Явление электромагнитной индукции
Закон электромагнитной индукции Фарадея: так как
в контуре возникает индукционный ток, следовательно, в цепи есть
э.д.с. индукции, которая определяется только скоростью изменения магнитного поля
Слайд 4
Знак минус в уравнении
отражает правило Ленца :
индукционный
ток в контуре имеет такое направление, что создаваемое им
магнитное поле препятствует изменению магнитного потока.
Слайд 5
• Увеличение потока
вызывает , т.е. поле индукционного
поля Bi направлено навстречу внешнему полю, поток которого ФВ.
•
Уменьшение потока
вызывает , т.е. поле индукционного поля Bi совпадает с направлением внешнего поля, поток которого ФВ.
Слайд 6
Закон Фарадея универсален, так как не зависит от
способа изменения магнитного поля.
В системе СИ размерность э.д.с. индукции:
[Ei] = [Вб/с] = В.
Слайд 7
Поток магнитной индукции можно менять следующими способами:
1. Изменять
площадь рамки S.
(На электрические заряды в проводнике
действует сила Лоренца)
Слайд 8
2. Вращать рамку.
(На электрические заряды
в проводнике
действует
сила Лоренца)
Слайд 9
3. Использовать переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле
возбуждает в пространстве переменное электрическое поле, которое и является
причиной индукционного тока в неподвижном проводнике (гипотеза Максвелла).
Циркуляция вектора напряженности EBi индуцированного электрического поля по неподвижному контуру L проводника равна э.д.с. электромагнитной индукции Ei.
Слайд 10
Это явление положено в основу работы генераторов переменного
тока,
в которых в однородном магнитном поле (B =
const) равномерно (с угловой скоростью
ω = const) вращается рамка
S – площадь рамки.
Слайд 11
Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим
если
по рамке, помещенной в магнитное поле, пропускать электрический ток,
то на рамку действует вращающий момент, и она начинает поворачиваться – электродвигатель.
Слайд 12
Вихревое электрическое поле
Сила Лоренца ( ) на неподвижные
заряды не действует.
Для объяснения явления электромагнитной индукции необходимо
считать, что переменное магнитное поле вызывает появление электрического поля – вихревого электрического поля, под действием которого и возникает индукционный ток в замкнутом проводнике.
Слайд 13
Вихревое электрическое поле
э.д.с. индукции:
Результирующее
поле:
Екул – напряженность электростатического
поля,
Естор – напряженность поля сторонних сил.
Слайд 14
Вихревое электрическое поле
В уравнении
берётся частная производная по
времени , так как рассматривается только возникновение э.д.с. индукции
Ei вследствие зависимости магнитной индукции от времени (т.е. имеем неподвижный контур).
следовательно, электрическое поле, возбуждаемое переменным магнитным полем – вихревое.
Слайд 15
Отличия вихревого электрического поля от электростатического:
1. Силовые линии
вихревого электрического поля – замкнутые.
2. Работа по перемещению единичного
положительного точечного заряда в вихревом электрическом поле (циркуляция вектора Е) не равна нулю, а равна э.д.с. индукции Ei.
Слайд 16
Закон электромагнитной индукции
в дифференциальной форме
Формула Стокса:
Контур не
изменяет форму, следовательно, операции дифференцирования и интегрирования можно поменять
местами и перейти к частной производной:
Слайд 17
Закон электромагнитной индукции
в дифференциальной форме
Слайд 18
Электронный механизм возникновения э.д.с. индукции
На электроны проводимости металла
действует
Отрезок проводника движется в постоянном магнитном поле индукцией B
= const.
Слайд 19
Электронный механизм возникновения э.д.с. индукции
Сила, действующая на электрон,
отлична от нуля только в самом начале движения проводника,
так как упорядоченное движение электронов вдоль проводника от А к С вызывает возникновение в проводнике электростатического поля, препятствующего дальнейшему перераспределению электронов.
Слайд 20
Электронный механизм возникновения э.д.с. индукции
dФВ – поток через
поверхность,
прочерчиваемую проводником при движении.
Слайд 21
Электромагнитная индукция в технике.
Токи Фуко (вихревые токи)
Токи Фуко
(вихревые токи) – индукционные токи, возникающие в массивных сплошных
проводниках, помещенных в переменное магнитное поле.
Массивные проводники – поперечные размеры, которых соизмеримы с длиной проводника.
Слайд 22
В отличие от линейных проводников в массивных проводниках
токи (токи Фуко) замкнуты в объёме, поэтому они называются
вихревыми.
Они подчиняются правилу Ленца, т.е. их магнитное поле направлено
таким образом, чтобы
противодействовать
изменению магнитного
потока, индуцирующего
вихревые токи.
Слайд 23
Применение
1. Нагрев – индукционные печи.
Слайд 24
Применение
2. Торможение подвижных частей – электромагнитные успокоители.
Токи Фуко,
возбуждаемые
в массивных проводниках
при движении в магнитном
поле,
препятствуют
изменению потока вектора
магнитной индукции.
Происходит замедление
движения – торможение пластины.
Слайд 25
Применение
Движение медной гребенки в магнитном поле – эффект
торможения вихревыми токами за счет уменьшения потоков Ф в
каждой части пластины уменьшается. Вихревые токи в каждой части пластины возбуждаются меньшими потоками. Индукционные токи уменьшаются, уменьшается и торможение