Слайд 2Магнитный поток
Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) dФ сквозь малую поверхность плошадью dS называется скалярная
величина
Слайд 3Магнитный поток
Сквозь произвольную поверхность S магнитный поток равен
Слайд 4С момента открытия связи магнитного поля с током делались многочисленные
попытки получить ток с помощью магнитного поля.
Задача была решена
Майклом Фарадеем в 1831 г.
Электромагнитная индукция
Слайд 5Опыты Фарадея
Если подносить магнит к катушке или наоборот, то в
катушке возникнет электрический ток.
Тоже самое происходит с двумя близко
расположенными катушками: если к одной из катушек подключить источник переменного тока, то в другой так же возникнет переменный ток
Слайд 6Явление электромагнитной индукции
Электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Следовательно,
возможно обратное явление.
Слайд 7Явление электромагнитной индукции – в замкнутом проводящем контуре при изменении
потока магнитной индукции
, охватываемого этим контуром, возникает
электрический ток,
называемый
индукционным Ii.
Слайд 8Явление 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 9Знак минус в уравнении
отражает правило Ленца :
индукционный ток в
контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует
изменению магнитного потока.
Слайд 10
• 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 11Закон Фарадея универсален, так как не зависит от способа изменения
магнитного поля.
В системе СИ размерность э.д.с. индукции: [Ei] = [Вб/с] = В.
Слайд 12Поток магнитной индукции можно менять следующими способами:
1. Изменять площадь рамки
S.
(На электрические заряды в проводнике
действует сила Лоренца)
Слайд 132. Вращать рамку.
(На электрические заряды
в проводнике действует
сила
Лоренца)
Слайд 143. 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 15Это 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 16Процесс 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 17Вихревое 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 18Вихревое электрическое поле
э.д.с. индукции:
Результирующее
поле:
Екул – напряженность электростатического поля,
Естор –
напряженность поля сторонних сил.
Слайд 19Вихревое 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 20Отличия 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 21Электронный механизм возникновения э.д.с. индукции
На электроны проводимости металла действует
Отрезок проводника
движется в постоянном магнитном поле индукцией B = const.
Слайд 22Электронный 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 23Электронный механизм возникновения э.д.с. индукции
dФВ – поток через поверхность,
прочерчиваемую проводником
при движении.
Слайд 24Электромагнитная 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 25В 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 26Применение
1. Нагрев – индукционные печи.
Слайд 27Применение
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 28Применение
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
Слайд 29Для уменьшения нагрева деталей,
находящихся в переменном магнитном поле, токами Фуко,
эти детали (сердечники трансформаторов, якоря генераторов)
1) делают из тонких пластин,
отделенных друг от друга слоями изолятора,
2) устанавливают так,
чтобы вихревые токи
были направлены
поперек пластин.