§ 7.21. Правило Ленца. Эдс индукции в неподвижных и

движущихся проводниках

Правило Ленца: Индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток. При приближении магнита к замкнутому проводнику

_.

N

S

I_i

Рис. 7.26

N

S

I_i

Рис. 7.26

Применение правила Ленца. На рис 7.26 указаны направления индукционных токов в катушке при приближении к ней северного (рис. 7.27, а) и южного (рис. 7.27, в) полюсов полосового магнита и при удалении от нее северного (рис. 7.27, б) и южного (рис. 7.27, г) полюсов.

ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Согласно закону Фарадея, возникновение ЭДС электромагнитной индукции возможно и в случае неподвижного контура, находящегося в переменном магнитном поле. Максвелл для объяснения ЭДС индукции в неподвижных проводниках предположил, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике.

A

A

A

A

N

N

N

N

S

S

S

S

a)

б)

в)

г)

Рис. 7.27

A

A

A

A

N

N

N

N

S

S

S

S

a)

б)

в)

г)

Рис. 7.27

Линии напряженности (силовые линии) вихревого электрического поля всегда замкнуты. В отличие от электростатического поля работа вихревого электрического поля на замкнутом пути не равна нулю. Работа вихревого электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника равна ЭДС индукции в этом проводнике.

ЭДС индукции в движущихся проводниках

,

N

S

α

_{Рис. 7.28}

N

S

α

_{Рис. 7.28}

§ 7.22. Индуктивность контура. Самоиндукция

Магнитный поток, создаваемый током I в контуре:

_,

где L - индуктивность контура.

Самоиндукция - возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока.

Индуктивность контура - физическая величина, определяемая магнитным потоком самоиндукции через поверхность, ограниченную проводящим контуром с током 1 А.

Единица индуктивности: генри (1 Гн = 1 Вб/А = = 1 В u с/А).

Закон Фарадея применительно к явлению самоиндукции

или .

Считается, что L = const (контур не деформируется и магнитная проницаемость среды постоянна). Знак минус обусловлен правилом Ленца и показывает, что индуктивность контура приводит к замедлению изменения тока в нем.

§ 7.23. Взаимная индукция. Трансформаторы.

Энергия магнитного поля

Взаимная индукция - возникновение ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом (контуры находятся вблизи друг друга).

ЭДС взаимной индукции - ЭДС, индуцируемая в первом контуре, при изменении силы тока 1₂ во втором контуре:

,

где L - взаимная индуктивность контуров.

Энергия магнитного поля, сцепленного с контуром,

,

где L - индуктивность контура; I - сила тока в контуре.

Трансформатор - устройство, применяемое для понижения или повышения напряжения переменного тока.

Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции. Переменный ток 1₁ создает в первичной обмотке (число витков N₁). переменное магнитное поле, являющееся причиной взаимной индукции во вторичной обмотке (число витков N₂)

,

где U₁ и U₂ - напряжения на концах первичной и вторичной обмоток; k - коэффициент трансформации (k > 1 - повышающий трансформатор; k < 1 - понижающий).