Закон электромагнитной индукции

Урок в 10 классе по теме «Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции»

1.Магнитный поток – это произведение модуля индукции магнитного поля, площади поверхности и косинуса угла между направлениями нормали и этой поверхности

Ф=BScosα

2.Ф=(Вб)

3. Ф=NBScosα

4.Изменить магнитный поток можно через изменение:

1)индукции магнитного поля, в котором находится контур;

2)площади контура;

3)ориентации контура в магнитном поле

 

Задачи по теме

 

1.Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см² при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность: а)параллельна вектору индукции поля; б)перпендикулярна вектору индукции поля; в)расположена под углом 45⁰ к вектору индукции; г)расположена под углом 30⁰ к вектору индукции (0; 2 мВб; 1,4 мВб; 1 мВб)

2.Круговой контур радиусом r=7 см распложен в магнитном поле, что линии индукции направлены под углом 60⁰ к поверхности витка. Модуль индукции В=20 мТл. Чему равен магнитный поток через данный контур? (0,27 мВб)

 

Закон электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году Майклом Фарадеем. Опыт с катушкой, магнитом и гальванометром.

 

Для наблюдения явления электромагнитной индукции необходимо иметь замкнутый контур и источник магнитного поля. Если магнитный поток через контур будет изменяться, в этом контуре возникнет индукционный ток.

Как известно для возникновения тока в цепи необходимо, чтобы на свободные заряженные частицы действовали сторонние силы, то есть в цепи должен быть источник ЭДС. В опытах Фарадея источником этих сторонних сил был переменный поток, который и создавал в цепи ЭДС. Ее называют электродвижущей силой индукции или ЭДС индукции. Если цепь замкнута, то ЭДС индукции создает индукционный ток.

Явление возникновения ЭДС индукции в контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что магнитный поток через поверхность контура изменяется, называют электромагнитной индукцией.

 

Направление индукционного тока. Он имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность контура противодействует изменению магнитного потока, которым вызывается этот индукционный ток.

 

Это есть правило Ленца.

 

 

Итак, магнитный поток Ф=ВScosα. При его изменении в замкнутом контуре возникает ЭДС индукции, которую можно записать как

 

Е_i = -  –   закон электромагнитной индукции Фарадея.

I_i=ε_i\R – индукционный ток, где R-сопротивление проводника.

 

Открытие Фарадея привело к созданию мощных генераторов электрического тока и положило начало промышленному производству электроэнергии.

 

Решение задач

1.Виток диаметром d=20 см расположен перпендикулярно однородному магнитному полю индукцией В=0,70 Тл. Виток выдергивают из области поля за промежуток времени ∆t=0,18 с. Определите среднее ЭДС индукции (0,12 В)

2.Сколько витков провода N должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным сечением площадью S=20 см², чтобы в ней при исчезновении магнитного поля индукцией В=1,0 Тл в течение промежутка времени ∆t=5,0 мс возбуждалась ЭДС индукции ε=100 В? (250)

3.Магнитный поток в соленоиде, содержащем N=500 витков, изменился за промежуток времени ∆t=0,20 мс от Ф₁=8,0 мВб до Ф₂=3,0 мВб. Определите ЭДС индукции ε в соленоиде (13 кВ)

4.Из проволоки длиной L=4,0 м и сопротивлением R=0,20 Ом сделан квадрат, который расположен горизонтально. Какой заряд q пройдет по контуру, если его потянуть за две диагонально противоположные вершины так чтобы он «сложился»? Вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли В=50 мкТл (0,25 мКл)

 

Домашнее задание: §§33,34 Упражнение 24 (1-5)