Работа при перемещении контура с током в магнитном поле

Рассмотрим постоянное магнитное поле. Работа сил Ампера при элементарном перемещении ,

где - приращение магнитного потока.

При перемещении контура с током из начального положения 1 в конечное 2 и при :

.

Эта формула показывает также и знак работы

60

Электромагнитная индукция - возникновение электрического поля, электрического тока или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызва вшему этот индукционный ток.

61

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил ( ). В замкнутом контуре ( ) тогда ЭДС будет равна:

, где — элемент длины контура.

ЭДС так же, как и напряжение, измеряется в вольтах. Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами тока вне самого источника равна нулю.

Эдс индукции

Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поля в окружающем пространстве. Это явление называется электромагнитной индукцией. Величина ЭДС индукции в контуре определяется выражением

где — поток магнитного поля через замкнутую поверхность , ограниченную контуром. Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре

62 самоиндукция токи фуко. разрыва цепи. При размыкании цепей с очень большой самоиндукцией (например, электромагнитов) возникающая при этом ЭДС самоиндукции может быть в несколько раз больше ЭДС источника тока.

Токи Фуко

Если силовые линии магнитного поля неподвижны, а сплошные металлические массы при своём движении пересекают силовые линии, то в металлических массах индуктируются коротко-замкнутые токи, так называемые токи Фуко. То же самое получится, если металлические массы неподвижны, а магнитное поле будет изменяться так, что число силовых линий, пересекающих эти металлические массы, будет или увеличиваться, или уменьшаться.

Проделаем следующий опыт.

Между полюсами N и Б подковообразного магнита (рис. 61), будем вращать диск, сделанный из хорошо проводящего металла (например, из алюминия или меди); через некоторое время мы заметим, что диск станет тёплым или даже горячим. Это происходит от того, что в диске появились токи Фуко, которые, по закону Джоуля-Ленца, выделили тепло.

Токи Фуко, проходя по металлическим частям, нагревают их, на что совершенно непроизводительно затрачивается некоторая часть энергии; кроме того, при вращении сплошной массы в магнитном поле токи Фуко будут создавать своё магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем магнита, будет тормозить вращение. По этой причине токи Фуко называют паразитными токами. Уничтожить токи Фуко невозможно, но там, где это нужно, действие их можно значительно ослабить. Для этого металлические массы делают не сплошными, т. е. не из одного куска, а составляют их из большого числа отдельных пластин (перпендикулярных токам Фуко), .изолированных друг от друга, благодаря чему ослабляется действие токов Фуко.