Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Правило Ленца

Электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре проводника а, следовательно, и индукционный ток возникает при всяком изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур. При этом электродвижущая сила индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока 

 Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца. Индукционный ток всегда направлен так, что связанное с ним магнитное поле препятствует причине вызывающей этот ток, т. е. препятствует изменению магнитного потока. При этом всегда совершается работа против сил магнитного взаимодействия индукционного тока с магнитным полем, вызывающим этот ток. Механическая энергия переходит в электрическую.

Изменение потока магнитной индукции     может происходить при изменении площади контура S или изменении угла a. В этом случае происходит перемещение элементов контура проводника в магнитном поле, и на заряды проводника начнут действовать силы Лоренца, которые выполняют функцию сторонних сил.

Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается.

 

Если индукционный ток направлен против основного тока.

Если индукционный ток направлен в том же направлении, что и основной ток.

Индукционный ток всегда направлен так, чтобы уменьшить действие причины его вызывающей.

В обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его первопричине.

ЭДС- скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура.

 

31) Явление самоиндукции. Индуктивность контура и соленоида. Взаимная индуктивность контуров. Трансформаторы.

Самоиндукция – это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока. Свойство контура обладать более или менее выраженным явлением самоиндукции характеризуется физической величиной, называемой коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Индуктивность контура

Индуктивность соленоида . Так как – объем соленоида, то формулу запишем в виде

Взаимная индуктивность контуров. Явление возникновения э.д.с. в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Коэффициенты пропорциональности L₂₁ и L₁₂ называются взаимной индуктивностью контуров.

, где I₁ – ток в 1 контуре, Ф₂₁ - часть потока, пронизывающая контур

Если ток I₁ меняет свое значение, то в контуре 2 индуцируется э.д.с. ξ_s:

(по зак.Фарадея)

, где I₂ – ток во 2 контуре, Ф₁₂ - часть потока, пронизывающая контур 1

При изменении I₂ в контуре 1 индуцируется э.д.с. ξ_i1:

                                                           

Трансформатор - устройство для преобразования переменного тока с одним напряжением в переменный ток другого напряжения, которое зависит от величины коэффициента трансформации, который, в свою очередь, зависит от соотношения количества витков одной обмотки к другой.

32)  Энергия магнитного поля; объемная плотность энергии магнитного поля

Энергия магнитного поля показывает, какую работу затратил электрический ток в проводнике (катушке индуктивности) на создание этого магнитного поля. Естественно эта энергия будет напрямую зависеть от индуктивности проводника, вокруг которого магнитное поле создается.

Оказывается, энергия магнитного поля равна половине про­изведения индуктивности цепи на квадрат силы тока, т. е.

Объемной плотностью энергии магнитного поля называется отношение энергии поля, заключенного в малом объеме пространства к этому объему: