Магнитные поля различной конфигурации

Электромагнитная индукция

Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Понятие об электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Относительный характер электрических и магнитных полей. Роль магнитных полей в явлениях, происходящих на Солнце. Солнечная активность. Самоиндукция. Индуктивность. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля.

Переменное магнитное поле является источником вихревого электрического поля, которое в проводящем контуре возбуждает электрический ток (индукционный ток). Это явление, открытое Фарадеем, называется электромагнитной индукцией.

Магнитный поток – величина, равная произведению магнитной индукции В, площади S поверхности, ограниченной контуром, и косинуса угла между вектором В и нормалью n к поверхности:

Ф = ВS cos j.

В качестве контура можно рассматривать любую воображаемую замкнутую линию, которая ограничивает часть поверхности. Если контур заменить проводником (например, тонкой проволочкой), то такой контур будет называться проводящим.

В пространстве, окружающем проводник с током I, распределена энергия магнитного поля

W_м=LI² /2,

L – индуктивность проводника.

В замкнутом контуре, ограничивающем площадку, через которую проходит переменный магнитный поток, возбуждается (индуцируется) электрическое поле с замкнутыми линиями напряженности (вихревое электрическое поле). Если контур будет проводящим, то в нем образуется электрический ток, который называется индукционным током.

Характеристикой наведенного (индуцированного) поля является электродвижущая сила индукции, равная работе, которую совершают силы вихревого электрического поля по перемещению вдоль контура носителей, положительный заряд которых равен 1 Кл. Из определения ЭДС индукции следует:

x = S E_li∆I_i,

E_li∆I_i - элементарная работа сил вихревого электрического поля на элементарном участке контура ∆I_i, E_li - проекция вектора напряженности Е на касательную к контуру в данной точке.

Правило Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что создаваемый им магнитный поток препятствует изменению магнитного потока, возбуждающего индукционный ток; иначе, индукционный ток направлен так, чтобы “противодействовать” причине его возникновения.

Закон Фарадея: опытами установлено, что ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

x = -d Ф / dt,

При изменении тока в проводнике возникает индуцированное (наведенное) поле, которое возбуждается магнитным потоком этого тока. Такое явление называется самоиндукцией. ЭДС самоиндукции контура

x_c = -d Ф_c / dt,

Ф_с – магнитный поток, создаваемый током проводящего контура через поверхность, ограниченную этим контуром; такой поток называется магнитным потоком самоиндукции контура.

Индуктивность контура – величина, равная магнитному потоку самоиндукции через поверхность, ограниченную проводящим контуром с током 1 А:

L = Ф_с / I,

Ф_с – магнитный поток контура тока, I – сила тока.

Если относительная магнитная проницаемость постоянна и контур не деформируется, то индуктивность L не зависит от тока; тогда ЭДС самоиндукции

x_c = -LdI / dt,

dI / dt - скорость изменения тока в контуре.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: