Kollokvium

14. Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Правило Ленца. ЭДС индукции, возникающ. в прямом проводнике.

Явление электромагнитной индукции в проводнике—заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике, при изменении магнитного потока, пронизывающего площадь проводника.

ЭДС индукции—возникает при изменении магнитного потока в проводящем контуре. Равняется скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

ε инд=- Ф/Δt (Закон Фарадея)

Правило Ленца—индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока имеет такое направление,что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

ЭДС индукции в движущемся проводнике—возникает при изменении магнитного потока проходящего через контур , возникающего из-за движения проводников контура в магнитном поле, при этом магнитное поле не изменяется во времени. В этом случае причиной возникновения ЭДС индукции является сила Лоренца, определяемая правилом правой руки или правилом "буравчика".(Если расположить левую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца показывали направление тока, тогда большой палец, отогнутый на 90 градусов в плоскости ладони, покажет направление действия электромагнитной силы.)

Fл= Bqvsinα ε= Blvsinα

15. Токи Фуко. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Токи замыкания и размыкания цепи. Энергия магнитного поля

Токи Фуко.

Вихревые токи или токи Фуко — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного поля.

Если медную пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полосами магнита, то пластина практически остановится в момент ее вхождения в магнитное поле (рис. 3.8).

Рис. 3.8 Рис. 3.9

Замедление движения связано с возбуждением в пластине вихревых токов, препятствующих изменению потока вектора магнитной индукции. Поскольку пластина

обладает конечным сопротивлением, токи индукции постепенно затухают и пластина медленно двигается в магнитном поле. Если электромагнит отключить, то медная пластина будет совершать обычные колебания, характерные для маятника.

Сила и расположение вихревых токов очень чувствительны к форме пластины. Если заменить сплошную медную пластину «гребенкой» – медной пластиной с пропилами, то вихревые токи в каждой части пластины возбуждаются меньшими потоками. Индукционные токи уменьшаются, уменьшается и торможение (рис. 3.9). Маятник в виде гребенки колеблется в магнитном поле почти без сопротивления. Этим опытом объясняется, почему сердечники электромагнитов, трансформаторов делают не из сплошного куска железа, а набранными из тонких пластин, изолированных друг от друга. В результате уменьшаются токи Фуко и выделяемое ими тепло.

Тормозящее действие тока Фуко используется для создания магнитных успокоителей – демпферов.

Явление самоиндукции Явление самоиндукции - частный случай явления электромагнитной индукции,

наблюдается в эл. цепях по которым протекает J(t).

Из закона Б-С-Л протекающий ток создает магнитное поле, индукция которого В пропорциональна J. Если J≠const и J(t), то В(t). Если проводник находится в изменяющемся поле, то магнитный поток, пронизывающий этот проводник

, также изменяется со временем: S-площадь сечения проводника. Таким

образом, и Ф=Ф(t). По закону Фарадея		;		; Ф пропорциональна J; Ф=L*J;
где L-коэффициент пропорциональности, зависящий от формы, размеров и материала
проводника. J-индуктивность контура. В частности для соленоида (катушки). L=µ							,
где µ- магнитная проницаемость среды,						магнитная постоянная; n-

число витков на 1 м длины соленоида; V-объем соленоида; V=L*s; l-длина; S-площадь сечения соленоида. B=µ* *n*J; при µ много меньше 1 (ферромагнетики) В значительно возрастает (используют в электромагнитах).

ЭДС самоиндукции.

Вычислим ЭДС, возникающую в проводнике.
			(	)	(				)
Если	. При			(без ферромагнетиков)

( )

Если К(ключ) находится в положении 1 и L=const по цепи будут протекать

При t=0 переведем К в 2, по цепи будет протекать J(t) и возникает

Для решения задачи используем 2 правило Кирхгофа для замкнутого контура.

∑	∑ ;		разделим переменные

проинтегрируем это уравнение

из НУ (t=0; J= ; lnJ=const)