Электродвижущая сила индукции

ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Опытами Фарадея было установлено, что электродвижущая сила индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур проводника:

= – ΔФ / Δt.

Знак «–» в этой формуле означает, что э.д.с. индукции вызывает индукционный ток, магнитное поле которого противодействует изменению магнитного потока, т.е. при ΔФ / Δt > 0 э.д.с. индукции ε_инд< 0, и наоборот.

Э.д.с. индукции, возникающая в прямолинейном проводнике длины L, движущемся с постоянной скоростью υ, перпендикулярной к этому проводнику, в однородном магнитном поле с индукцией B(рис.4а; линии магнитного поля направлены от нас перпендикулярно к плоскости рисунка),

_ЕИНД = B• L • υ.

 

Рис. 4. Э.Д.С. индукции в движущемся проводнике.

Если ось проводника составляет с направлением скорости его движения угол α≠90⁰ (рис.4б), то число линий, пересекаемых проводником длины L, пропорционально не длине L, а произведению L •sin α. Тогда

_ЕИНД = B• L • υ • sin α.

Индукционные токи возбуждаются также в сплошных массивных проводниках при изменении внутри них магнитного поля, например в сердечниках электромагнитов. В этом случае их называют токами Фуко. В хорошо проводящих телах токи Фуко могут достигать большой силы, следствием чего является выделение большого количества теплоты.

Токи Фуко используются в металлургии, для прогрева металлических частей внутри вакуумных приборов с целью обезгаживания металла и т.д. В электромагнитах и трансформаторах токи Фуко нежелательны, т.к. они вызывают затрату электроэнергии на ненужное нагревание сердечников. Для уменьшения токов Фуко сердечники делаются составными из железных полос, вследствие чего уменьшается проводимость сердечника и соответственно – токи Фуко в нем.

₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪

Правило Ленца.

Направление индукционного тока определяется правилом, которое было установлено Э.Х.Ленцем.

Правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Например, если ток вызван изменяющимся магнитным полем, то индукционный ток имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению индуцирующего магнитного поля. Магнитное поле индукционного тока тормозит движение, вызывающее электромагнитную индукцию. При перемещении магнита или проводника с током относительно другого замкнутого проводника в последнем индуцируется тока такого направления, что этот ток препятствует тому

Рис. 5. Правило Ленца.

 

₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪₪

Явление самоиндукции. Индуктивность.

При изменении магнитного поля тока, идущего по проводнику, э.д.с. индукции возникает не только с соседних проводниках, но и в нем самом, поскольку этот проводник находится в том же магнитном поле (см. рис. 3). Возникновение э.д.с. в каком-либо проводнике при изменении силы тока в нем же самом называется самоиндукцией, а ток, индуцируемый в этом проводнике, - током самоиндукции. Вследствие самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу достигает своего установившегося значения, а через некоторый промежуток времени; при размыкании цепи э.д.с. исчезает не сразу, вследствие чего в месте размыкания появляется искра, а если есть другой замкнутый контур, то в нем продолжает идти слабеющий ток (рис.6).

 

Рис. 6. Изменение тока в цепи при замыкании и размыкании.

В приборах, в которых требуется быстрое изменение тока, самоиндукция крайне нежелательна, поскольку она тормозит изменение тока. В катушках таких приборов применяется бифилярная обмотка (рис.7). Проволока, предназначенная для обмотки, складывается предварительно вдвое и в таком виде наматывается. Можно также произвести намотку на катушку половины проволоки в одном направлении, половины – в другом.