<<
>>

§ 5.3. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ


Сформулируем закон электромагнитной индукции ко-личественно. Опыты Фарадея показали, что сила ин-дукционного тока /г в проводящем контуре пропорци- оналъна скорости изменения числа линий магнитной индукции В, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром.
Более точно это утверждение можно сформулировать, используя понятие магнитного потока.
Магнитный поток наглядно истолковывается как число линий магнитной индукции (см. § 4.4), пронизывающих поверхность площадью S. Поэтому скорость изменениг этого числа есть не что иное, как скорость изменения магнитного потока.
Если за малое время At магнитный поток меняется на ДФ,
дф1
то скорость изменения магнитного потока равна — .
Поэтому утверждение, которое вытекает непосредственно из опыта, можно сформулировать так: сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:
ДФ
vf- (5.3.1)
ЭДС индукции
Известно, что в цепи появляется электрический ток в том случае, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работу этих сил при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называют электродвижущей силой. Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемой ЭДС индукции. Обозначим ее буквой
Закон электромагнитной индукции
Закон электромагнитной индукции формулируется именно для ЭДС, а не для силы тока. При такой формулировке закон выражает сущность явления, не зависящую от свойств проводников, в которых возникает индукционный ток. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в замкну- том контуре равна по модулю скорости изменения магнит' ного потока через поверхность, ограниченную контуром : ДФ
At
(5.3.2) Как в законе электромагнитной индукции учесть направление индукционного тока (или знак ЭДС индукции) в соответствии с правилом Ленца?

Рис. 5.6
На рисунке 5.6 изображен замкнутый контур. Будем считать положительным направление обхода контура против часовой стрелки. Нормаль к контуру п образует правый винт с на-правлением обхода. Знак ЭДС, т. е. удельной работы, зависит от направления сторонних сил по отношению к направлению обхода контура. Если эти направления совпадают, то ft > 0 и со-ответственно It> 0. В противном случае ЭДС и сила тока отрицательны.
Пусть магнитная индукция В внешнего магнитного поля направлена вдоль нормали к контуру и возрастает со време- ДФ
нем. Тогда Ф > 0 и — > 0. Согласно правилу Ленца индукционный ток создает магнитный поток Ф' < 0. Линии индукции В' магнитного поля индукционного тока изображены на рисунке 5.6 штрихом. Следовательно, индукционный ток /. направлен по часовой стрелке (против положительного направления обхода) и ЭДС индукции отрицательна. Поэтому в законе электромагнитной индукции должен стоять знак минус: ДФ
At '
ft = -
(5.3.3) Единицы магнитной индукции и магнитного потока
В Международной системе единиц закон электромагнитной индукции используют для установления единицы магнитного потока. Эту единицу называют вебером (Вб).
Так как ЭДС индукции выражают в вольтах, а время — в секундах, то, согласно выражению (5.3.3), вебер можно определить следующим образом: магнитный поток через по-верхность, ограниченную замкнутым контуром, равен 1 Вб, если при равномерном убывании этого потока до нуля за Ice контуре возникает ЭДС индукции 1 В:
1 Вб = 1 В • 1 с.
Единицу магнитной индукции тесла [ см. формулу (3.4.7)] устанавливают на основе соотношения (4.4.1). Если вектор В перпендикулярен поверхности площадью S, то Ф = BS. Тесла равна магнитной индукции, при которой магнитный поток через поперечное сечение площадью 1 м2 равен 1 Вб.
1 Тл = 1 Вб/м2 = 1 В • с/м2 = 1 Дж • с/(Кл • м2) = 1 Н/(А • м).
Надо запомнить закон электромагнитной индукции (5.3.3), понимать, что такое ЭДС индукции и магнитный поток.
<< | >>
Источник: Г. Я. Мя кишев, А. 3. Синяков, Б.А.Слободсков. ФИЗИКАЭЛЕКТРОДИНАМИКА 10. 2010

Еще по теме § 5.3. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ:

  1. ГЛАВА 2. ИСТОРИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ВЫБОРА ПРИНЦИПА ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ МАКСВЕЛЛА
  2. ПОЗНАНИЕ В ДЕЙСТВИИ, ИЛИ КАК ОРГАНИЗОВАТЬ ИССЛЕДОВАНИЕ ШКОЛЬНИКОВ (НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ)
  3. Исторический экскурс
  4. Электромагнитная индукция
  5. Электродинамика Максвелла - Герца - Хевисайда
  6. Заключение
  7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ: ПОНЯТИЯ, ЗАКОНЫ, ИЗМЕРЕНИЕ
  8. 2.5 Переменный электрический ток.
  9. § 2.1. СВОБОДНЫЕ И ВЫНУЖДЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
  10. §2.12. ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР
  11. §5.1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ПЕРЕМЕННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ И ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЯМИ
  12. § 5.17. РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ
  13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
  14. § 5.1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ