3.15. Природа электромагнитной индукции. Влияет ли природа магнитного поля на явление электромагнитной индукции

3.15. Природа электромагнитной индукции

В предыдущих разделах мы рассмотрели закон электромагнитной индукции и различные его проявления. Возникновение ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через этот контур означает, что на электроны в контуре действуют какие-то сторонние силы, заставляющие электроны двигаться упорядоченно. Рассмотрим природу этих сил.

Как уже обсуждалось в п. 3.10, явление возникновения ЭДС индукции наблюдается либо при изменении магнитного поля во времени, либо при движении контура или его частей во внешнем магнитном поле. В соответствии с этим существует и две различных причины возникновения ЭДС индукции.

Рассмотрим первый случай, когда контур или его часть движется в магнитном поле. Вновь обратимся к опыту, изображенному на рис. 3.22. Пусть перемычка CD длиной

движется со скоростью

в однородном магнитном поле, индукция

которого перпендикулярна плоскости контураABCD. Формально магнитный поток изменяется вследствие изменения площади контура, в результате чего в контуре действует ЭДС индукции и течет индукционный ток (см. пример 3.13). Разберём ситуацию более детально (рис. 3.25). Так как перемычка движется со скоростью

вправо, электроны внутри неё движутся вправо точно с такой же скоростью. Индукционный ток по перемычкеCD течет сверху вниз, следовательно, электроны движутся упорядоченно снизу вверх с некоторой скоростью

относительно проводника. В итоге результирующая скорость электрона

направлена под некоторым углом к проводнику. На электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца

, перпендикулярная скорости

. Силу Лоренца можно разложить на две составляющие, действующие вдоль провода и перпендикулярно ему:. Сила

направлена перпендикулярно проводу против направления его перемещения. Такая сила действует на каждый электрон в проводе. По сути, сумма всех сил

, действующих на различные электроны, представляет собой силу Ампера (см. пример 3.13). Она стремится затормозить проводник и совершает отрицательную работу. Составляющая

направлена вдоль проводника, разгоняет электроны и совершает положительную работу, работа составляющей

отрицательна. Полная работа силы Лоренца, как всегда, равна нулю. Сила

привела бы к остановке перемычкиCD, если бы на перемычку не действовала еще одна сила, совершающая положительную работу, - сила тяги. И в конечном итоге именно за счет механических усилий, т.е. работы силы тяги, вырабатывается электроэнергия (по контуру ABCD течет ток и контур нагревается).

Составляющая силы Лоренца обусловлена движением проводника со скоростью(рис. 3.25). Поэтому. Работа по перемещению одного электрона от одного полюса перемычкиCD к другому , работа по перемещениюN электронов , где суммарный заряд, прошедший вдоль перемычки. Тогда ЭДС индукции (см. формулу (2.12)) . Этот результат совпадает с результатом (3.32) примера 3.13, полученным формально из закона электромагнитной индукции.

Если движущаяся перемычка CD незамкнута, то индукционного тока не будет, но один из концов перемычки под действием силы Лоренца зарядится отрицательно, а другой положительно, т.е. между концами перемычки возникнет разность потенциалов, которая и будет равна ЭДС индукции, определяемой выражением (3.32). Можно сказать, что в этом случае движущаяся в магнитном поле перемычка будет представлять собой незамкнутую «батарейку». Небольшая разность потенциалов возникает, например, на концах крыльев самолетов, осей машин и т.п. при движении в магнитном поле Земли.

Таким образом, роль сторонних сил, вызывающих появление ЭДС индукции в случае движения контура или его части в магнитном поле играет сила Лоренца, или точнее её составляющая, направленная вдоль проводника. Именно сила Лоренца, например, действует на электроны во вращающемся в магнитном поле якоре, приводя к возникновению электродвижущей силы генератора. Можно сказать, что возникновение индукционного тока в случае движения контура или его частей не представляет собой принципиально нового физического явления. Похожим образом, например, объясняется эффект Холла, рассмотренный в п. 3.5.

Рассмотрим второй случай возникновения, когда ЭДС индукции и индукционный ток возникают в неподвижном контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Понятно, что в этом случае сила Лоренца на свободные заряды не действует. Какая же сторонняя сила приводит в упорядоченное движение электроны в этом случае? Максвелл предположил, что имеет место совершенно новое физическое явление: изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению в пространстве вихревого электрического поля.

Возникновение индукционного тока в контуре, находящимся в переменном магнитном поле можно объяснить следующим образом. Переменное магнитное поле порождает в пространстве вихревое электрическое поле. Как и любое электрическое поле, вихревое электрическое поле действует на свободные электроны контура с силой, и электроны движутся упорядоченно, т.е. возникает ток. Отметим, однако, что само вихревое электрическое поле возникает в пространстве, где есть переменное магнитное поле вне всякой зависимости от наличия проводящего контура. Проводящий контур играет роль своеобразного индикатора, «лакмусовой бумажки», указывающей на существование в пространстве вихревого электрического поля. В этом существенная разница трактовки закона электромагнитной индукции Фарадея и Максвелла. Фарадей, на опыте открывший этот закон, видел его суть в возникновении индукционного тока. По Максвеллу, суть закона в возникновении вихревого электрического поля. (В дальнейшем Максвелл постулировал факт, в то время не подкрепленный никакими экспериментами, что, в свою очередь, переменное электрическое поле порождает магнитное поле). Эта гениальная догадка Максвелла является важнейшим законом физики, открытым в 19 веке. Фарадей и Максвелл внесли грандиозный вклад в развитие теории электромагнетизма. Их работы заложили основы нового раздела физики – волновой оптики (теории света как электромагнитной волны).

Термин вихревое поле означает, что силовые линии такого поля замкнуты. Вихревое электрическое поле существует вне прямой связи с зарядами – его источником является переменное магнитное поле. Работа по перемещению заряда в потенциальном электрическом поле, источником которого являются какие-то заряды, равна нулю (см. п. 1.12). Работа же вихревого электрического поля по замкнутому контуру отлична от нуля. Работа силы, действующей со стороны вихревого электрического поля, по перемещению положительного единичного заряда по замкнутому контуру и представляет собой ЭДС индукции в контуре: (см. формулу 2.12). Работа вихревого поляпо перемещению заряда по замкнутому контуруL (см. также п. 1.12): . Тогда:

. (3.39)

Если ЭДС индукции представить как произведение некоторого среднего значения напряженности вихревого электрического поля на длину контура , то для оценки величины напряженности вихревого поля, направленного вдоль провода, получим.

По закону электромагнитной индукции (3.25,а) из уравнения (3.39) получаем:

. (3.40)

Учитывая выражение для магнитного потока (3.19, а), уравнение (3.40) можно представить в виде:

, (3.40,а)

где S может быть любой поверхностью, натянутой на контур L.

Уравнение (3.40,а) представляет собой одно из уравнений Максвелла. Его смысл в том, что источником электрического поля может быть переменное магнитное поле. Или буквально: переменное магнитное поле создаёт отличную от нуля циркуляцию электрического поля.

В соответствии с принципом относительности Эйнштейна все явления природы происходят одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Принципа относительности мы уже касались в п. 3.1, когда говорили о том, что в любой инерциальной системе отсчета действующая на заряд электромагнитная сила одна и та же, хотя ее электрическая и магнитная составляющие могут изменяться.

На первый взгляд может показаться, что закон электромагнитной индукции описывает принципиально два различных физических явления: возникновение ЭДС индукции и индукционного тока в контуре в результате действия силы Лоренца (т.е. действия самого магнитного поля) и в результате действия вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Сам же закон (3.25) одинаков в обоих случаях! Выясним причины этого «совпадения». Рассмотрим вновь опыт Фарадея, представленный на рис. 3.18. Представим себе двух наблюдателей, один из которых «сидит» на магните, а другой – на кольце. Если в контур кольца включить гальванометр, то оба наблюдателя увидят отклонение его стрелки. Первый наблюдатель, находящийся на кольце, будет утверждать, что переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое, которое действует на электроны кольца с силой, в результате по кольцу идет ток. Для второго наблюдателя, находящегося на магните, магнит неподвижен, а движется кольцо. Поэтому он скажет, что причиной тока является сила Лоренца, действующая со стороны магнитного поля на электроны кольца. Обоих наблюдателей «примиряет» принцип относительности Эйнштейна. Важно, что они, находясь в разных системах отсчета, наблюдают одно и то же физическое явление: одинаковый индукционный ток в кольце, а значит и одинаковую ЭДС индукции. Поэтому и сам закон Фарадея (3.25) должен выглядеть одинаково для обоих случаев.

Важным следствием принципа относительности Эйнштейна является относительность магнитного и электрического полей. Нельзя утверждать, что в пространстве имеется магнитное или электрическое поля, не указывая, относительно какой системы отсчёта ведется наблюдение. Если для первого наблюдателя вихревое электрическое поле существует, то для второго наблюдателя его нет.

Относительность электрического и магнитного полей следует также из того факта, что в любой инерциальной системе отсчета ускорение заряда и электромагнитная сила (обобщенная сила Лоренца – см. формулу (3.2)) одни и те же.

studfiles.net

Природа электромагнитной индукции

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 10

А). Контур движется в постоянном магнитном поле.

Рассмотрим контур с подвижной перемычкой длины l.

Если перемычку двигать вправо со скоростью , то все электроны в ней тоже будут двигаться с этой скоростью, и на них будет действовать сила , т.е. электроны начнут перемещаться по перемычке вниз – потечёт индукционный ток. Магнитная сила играет роль сторонней силы. Ей соответствует поле

Циркуляция вектора по контуру даёт по определению величину ЭДС индукции

ξi = .

То же самое получаем и из закона Фарадея:

ξi= .

Формулой IξiI= можно пользоваться при движении любой перемычки, в любом контуре и с любой скоростью в однородном магнитном поле.

Б). Контур покоится в переменном магнитном поле.

Магнитных сил нет. Индукционный ток обусловлен возникающим в проводе электрическим полем . Именно это поле обеспечивает появление ЭДС индукции в неподвижном контуре при изменении во времени магнитного поля.

Максвелл предположил, что изменяющеесяво времени магнитное поле приводит к появлению в пространстве электрического поля независимо от наличия проводящего контура.

Циркуляция вектора этого поля по любому неподвижному контуру определяют как

Символ подчёркивает тот факт, что контур неподвижен.

Т. к. то . Тогда

Используя теорему Стокса, получаем в дифференциальной форме:

или .

Изменение индукции магнитного поля во времени в данной точке пространства определяет ротор напряжённости электрического поля в этой же точке.

Явление самоиндукции

Если в некотором контуре течёт изменяющийся во времени электрический ток, то магнитное поле этого тока также будет меняться. Это влечёт за собой изменение магнитного потока через контур, а следовательно, и появление ЭДС индукции.

Возникновение ЭДС индукции в контуре, вызванное изменением тока в этом же контуре называется явлением самоиндукции.

Если в пространстве, где находится контур с током , нет ферромагнетиков, поле , а значит и полный магнитный поток через контур будут пропорциональны силе тока , и можно записать

, где

коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. В системе СИ Гн (генри).

Пример: индуктивностьсоленоида.

Пусть объём соленоида ;

число витков на единицу длины;

магнитная проницаемость сердечника.

При токе магнитная индукция в соленоиде .

Магнитный поток через один виток .

Магнитный поток через витков

Для индуктивности получаем

ЭДС самоиндукции (при )

ξS = .

Характерные проявления самоиндукции наблюдаются при замыкании и размыкании тока в цепи.

Любой большой электромагнит обладает большой индуктивностью и поэтому при размыкании цепи возникает огромная ЭДС самоиндукции, что часто приводит к образованию вольтовой дуги между контактами выключателя.

При размыкании (переход от схемы б) к схеме а) )

ξS= и по закону Ома I = ξS / R, т.е.

Где время релаксации.

Замыкание цепи (переход от схемы а) к схеме б) ).

В этом случае происходит подключение к индуктивности L источника питания с ЭДС ξ.

По закону Ома R.I = ξ + ξSили R.I = ξ – R.I – ξ = .

Вводим новую переменную U = R.I – ξ , тогда .

Тогда .

После интегрирования получаем окончательно

Взаимная индукция

Рассмотрим два неподвижных контура 1 и 2

и называют взаимной индуктивностью контуров. Эти коэффициенты зависят от формы, размеров и взаимного расположения контуров.

По теореме взаимности . Смысл теоремы взаимности в том, что в любом случае магнитный поток сквозь контур 1, созданный током в контуре 2, равен магнитному потоку сквозь контур 2, созданному таким же током в контуре 1.

Взаимной индукцией называется явление возникновения ЭДС индукции в одном контуре при изменении тока в другом. Если контуры неподвижны и отсутствуют ферромагнетики, то

ξ1i = ;

ξ2i = .

С учётом явления самоиндукции ток в контуре 1 при изменении токов в обоих контурах определяется по закону Ома:

R1.I1 = ξ1 – , где

ξ1 –сторонняя ЭДС в контуре 1.

Для I2получаем симметрично:

R2.I2 = ξ2 – .

В отличие от индуктивности L, которая всегда является положительной величиной, взаимная индуктивность L12 – величина алгебраическая.

На явлении взаимной индукции основано действие трансформаторов.

Энергия магнитного поля

При отсутствии ферромагнетиков контур с индуктивностью L, по которому течёт ток I, обладает энергией

Рассмотрим длинный соленоид, пренебрегая краевыми эффектами. Его индуктивность . Тогда

т.к. .

Формула справедлива для любого однородного поля, заполняющего объём V.

Если магнитное поле неоднородно (но при отсутствии ферромагнетиков), то

Объёмная плотность магнитной энергии при отсутствии ферромагнетиков:

Напомним, что для электрического поля .

Магнитное давление

Рассмотрим соленоид, по которому течёт ток I . Используя метод виртуальной работы, увеличим мысленно радиус сечения соленоида на dr.

Виртуальная работа, совершаемая силами Ампера:

, где

боковая поверхность соленоида.

В тоже время механическую работу можно представить как , где

искомое давление.

Таким образом .

Если по разные стороны от поверхности с током (током проводимости или током намагничивания) магнитное поле разное – и , то

Область с более высокой плотностью магнитной энергии является и областью с более высоким давлением.

Полученное соотношение для давления является одним из основных в магнитогидродинамике.

Лекция 10

Ответы@Mail.Ru: Причины электромагнитной индукции?

Электромагнитная индукция - возникновение электрического поля, электрического тока или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле. В 1831 г. М. Фарадей экспериментально обнаружил, что при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем возникает электрический ток. Это явление было названо электромагнитной индукцией («индукция» означает «наведение») . В одном из первых опытов на немагнитном стержне помещались две изолированные друг от друга медные спирали Концы одной из них (1) через ключ К присоединялись к гальванической батарее Б, концы другой (2) – к гальванометру Г, регистрирующему слабые токи. При неизменной силе тока I1 в первой спирали гальванометр показывал I2=0. Однако при замыкании и размыкании ключа К стрелка гальванометра слегка отклонялась, а затем быстро возвращалась в исходное положение. Значит, в спирали 2 возникал кратковременный электрический ток, который был назван индукционным. Причиной возникновения индукционного тока I2 является изменение магнитного поля, пронизывающего спираль 2. Направления индукционного тока при замыкании и размыкании ключа были противоположными. Явление электромагнитной индукции можно наблюдать и тогда, когда в магнитном поле, образовавшемся между полюсами постоянного магнита, перемещается замкнутый проводник. Если этот проводник находится в покое, то в нем никакого тока не будет. Но стоит только сдвинуть его с места и перемещать так, чтобы он пересекал силовые линии магнитного поля, как тотчас же в проводнике появится электродвижущая сила и, как следствие – индукционный ток. В данном случае индукционный ток возникает в проводнике за счет той механической энергии, которая затрачивается при перемещении проводника в магнитном поле. При этом механическая энергия преобразуется в энергию электрическую. После многочисленных опытов Фарадей установил, что в замкнутом проводящем контуре индукционный ток возникает лишь в тех случаях, когда он находится в переменном магнитном поле, независимо от того, каким способом достигается изменение во времени потока индукции магнитного поля. Обобщая результаты экспериментов, Фарадей пришел к количественному описанию явления электромагнитной индукции. Он показал, что при изменении сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток; возникновение тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы. Значение ЭДС электромагнитной индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. <a rel="nofollow" href="http://m622.narod.ru/magnet/" target="_blank">http://m622.narod.ru/magnet/</a>

touch.otvet.mail.ru

в чем сущность явления электромагнитной индукции?

При попадании проводника в электромагнитное поле в нем наводится ЭДС. Генераторы так работают.

При движении магнита относительно катушки в катушке возникает электрический ток. Но известно, что электрический ток возникает только при наличии (=возникновении) электрического поля. Естественно предположить, что причиной возникновения этого электрического поля является магнитное поле, но не стационарное, а меняющееся во времени. Если представить себе постоянный магнит и виток провода, движущийся так, что виток как бы надевается на магнит, то, представив себе линии магнитного поля, можно понять, что электрическое поле появляется по причине того, что меняется количество силовых линий магнитного поля, пронизывающих данный виток провода. Итак, магнитное поле может стать причиной появления электрического поля. Свои основные эксперименты, связанные с этим явлением, Майкл Фарадей провёл в течение одного месяца в 1831 году. В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем большей силы ток возникает. Ток называется индукционным (от английского to induce - наводить) . При этом причина изменения числа магнитных линий не имеет никакого значения - это может быть случай, когда магнит неподвижен, но движется катушка и, наоборот, когда катушка статична, а движется магнит, а также - когда меняется густота линий магнитной индукции при резком увеличении силы тока в катушке, выполняющей роль "источника" магнитного поля, когда обе катушки неподвижны относительно друг друга. Итак, явлением электромагнитной индукции называется явление возникновения электрического индукционного тока в проводящем контуре, который либо покоится во внешнем переменном магнитном поле, либо движется во внешнем магнитном поле при условии, что число линий магнитной индукции, пронизывающих этот контур, меняется во времени.

Явление электромагнитной индукции - обнаружена Фарадеем в 1831 г. - заключается в возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле или благодаря движению проводника относительно неподвижного магнитного поля.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - возникновение электродвижущей силы (эдс индукции) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром; электрический ток, вызванный этой эдс, называется индукционным током. Явление электромагнитной индукции открыто М. Фарадеем в 1831. Направление индукционного тока определяется правилом, установленным российским ученым Э. Х. Ленцем в 1833; согласно правилу Ленца, индукционный ток направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока через контур.

touch.otvet.mail.ru

Ответы@Mail.Ru: Явление электромагнитной индукции. Физика

возникновение электродвижущей силы (эдс индукции) в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле или движущемся в постоянном магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой эдс, называется индукционным током. И. э. была открыта М. Фарадеем (См. Фарадей) в 1831. Согласно закону Фарадея, эдс индукции Ei в контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока (См. Магнитный поток) (потока вектора магнитной индукции) Ф через поверхность S, ограниченную этим контуром: В постоянном магнитном поле эдс индукции возникает лишь при таком движении контура, при котором магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, изменяется во времени (т. е. контур при своём движении должен пересекать линии магнитной индукции; при движении вдоль линий поток Ф меняться не будет и эдс не возникнет) . В этом случае эдс индукции равна работе магнитной части Лоренца силы (См. Лоренца сила) по перемещению единичного заряда вдоль замкнутого контура. Если же неподвижный проводник находится в переменном магнитном поле, то эдс индукции равна работе по перемещению единичного заряда вдоль замкнутого контура, совершаемой силами вихревого электрического поля, которое, согласно Максвелла уравнения м, порождается в пространстве при изменении магнитного поля со временем. В системе отсчёта, относительно которой контур покоится, именно это вихревое электрическое поле вызывает движение заряженных частиц, т. е. появление индукционного тока. И. э. лежит в основе работы генераторов электрического тока, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую; на этом же явлении основано действие трансформаторов и т. д.

В природе существуют устойчивые системы. Когда такую системы выводишь из равновесия, возникает сила, которая стремится возвратить систему в первоначальное состояние. Вспомните хотя бы принцип ле Шателье в химии. В физике одним из примеров такой системы является контур. Если поток через замкнутый контур изменяется, в контуре возникнет некоторый дополнительный ток, который порождает дополнительное магнитное поле, которое стремится компенсировать изменение потока. В итоге поток меняется не скачком, а плавно изменяется по экспоненте от первоначального значения к конечному. Если же контур не замкнут, то ток, естественно, не течёт, но на выводах контура всё равно возникает ЭДС, которое при замыкании контура порождает ток.

В 9 классе всё попроще тут электродинамика (ни классическая, ни квантовая) ещё не нужна.. . Про гравитацию знаешь? А как она образуется? Я тоже не знаю.. . Тяготение это что-то первичное и принимаем его без осмысления. Такое же первичное свойство у магнитного поля. Если его поток через контур изменяется, то по контуру возникает ЭДС индукции. Если с математикой дружишь и формулы в любой задачке распишешь, то экзамен сдашь.

touch.otvet.mail.ru

29. Природа электромагнитной индукции. Локальная формулировка закона электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемой этим контуром возникает электрический ток, называемый индукционным потоком. Эксперементально установленно, что величина индукции тока не зависит от способов изменения магнитного потока, а определяет лишь скорость изменения. Индукционный ток в проводнике может возникнуть только под действием ЭДС. ЭДС, возникшая в проводнике при изменении магнитного потока, называется ЭДС-индукции.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус.

или другими словами:

Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

30. Самоиндукция. Индуктивность контура с током. Энергия контура с током.

Рассмотрим электрическую цепь. При изменении силы тока в этой цепи произойдет изменение магнитного поля, в результате чего в этой же цепи возникнет дополнительный индукционный ток. Такое явление называется самоиндукцией, а ток, возникающий при этом, называется током самоиндукции.

Явление самоиндукции - это возникновение в проводящем контуре ЭДС, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре.

Индуктивность контура зависит от его формы и размеров, от магнитных свойств окружающей среды и не зависит от силы тока в контуре.

Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называетсягенри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб:

1 Гн = 1 Вб / 1 А.

ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.

ЭДС самоиндукции определяется по формуле:

Явление самоиндукции подобно явлению инерции. Так же, как в механике нельзя мгновенно остановить движущееся тело, так и ток не может мгновенно приобрести определенное значение за счет явления самоиндукции. Если в цепь, состоящую из двух параллельно подключенных к источнику тока одинаковых ламп, последовательно со второй лампой включить катушку, то при замыкании цепи первая лампа загорается практически сразу, а вторая с заметным запаздыванием.

Энергия магнитного поля

Энергия магнитного поля контура с током:

31. Взаимная индуктивность. Соединения катушек индуктивностей.

Катушка индуктивности

Это — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого проводника, обладающая значительно большой величиной индуктивности при относительно малом уровне ёмкости и низком активном сопротивлении

Индуктивность катушки прямо пропорциональна квадрату числа витков, так как с увеличением количества витков увеличивается, число магнитных силовых линий, и число пересечений каждой силовой линии с проводником. - увеличивается с увеличением площади витка катушки, так как возрастает уровень магнитного потока в катушке. -уменьшается с увелечением осевой длины катушки, так как, чем она выше, тем меньшее число витков на единицу ее осевой длины и, следовательно, тем ниже магнитный поток.

Соединение катушек

Соединение катушек индуктивности при отсутствии взаимного влияния магнитных полей катушек.

Последовательное соединение катушек индуктивности.

Суммарная индуктивность двух или нескольких катушек, соединенных последовательно и расположенных на таком расстоянии друг от друга, что магнитное поле одной катушки не пересекает витков другой (рисунок 1), равна сумме их индуктивностей.

Рисунок 1. Последовательное соединение катушект индуктивности.

Цепь, изображенная на рисунке 1, обладает общей индуктивностью L, которая выражается так:

где L1, L2 и L3 — индуктивности отдельных катушек.

Параллельное соединение катушек индуктивности.

Индуктивность цепи, составленной из тех же катушек при параллельном их соединении (рисунок 2) и при соблюдении того же условия относительно их расположения (отсутствие магнитного взаимодействия), подсчитывается по следующей формуле:

Рисунок 2. Параллельное соединение катушек индуктивности.

Индуктивность двух катушек, соединенных параллельно, определяется по следующей формуле:

Как видим, формулы для подсчета результирующих индуктивностей катушек, соединенных последовательно или параллельно и не взаимодействующих между собой, совершенно тождественны с формулами для подсчета омического сопротивления цепи при последовательном и параллельном соединении резисторов.

Соединение катушек при наличии взаимного влияния их магнитных полей.

Если катушки, включенные в цепь последовательно, расположены близко друг к другу, т. е. так, что часть магнитного потока одной катушки пронизывает витки другой, т. е. между катушками существует индуктивная связь (рисунок 3а), то для определения их общей индуктивности приведенная выше формула будет уже непригодна. При таком расположении катушек могут быть два случая, а именно:

Магнитные потоки обеих катушек имеют одинаковые направления
Магнитные потоки обеих катушек направлены навстречу друг другу

Тот или другой случай будет иметь место в зависимости от направления витков обмотки катушек и от направлений токов в них.

Рисунок 3. Соединение катушек индуктивности: а)суммарная индуктивность увеличивается за счет взаимной индукции б)суммарная индуктивность уменьшается за счет взаимной индукции.

Если обе катушки намотаны в одну сторону и токи в них текут в одном направлении, то это будет соответствовать первому случаю; если же токи текут в противоположных направлениях (рисунок 3б), то будет иметь место второй случай.

Разберем первый случай, когда магнитные потоки направлены в одну сторону. Очевидно, при этих условиях витки каждой катушки будут пронизываться своим потоком и частью потока другой катушки, т. е. магнитные потоки в той и в другой катушке будут больше по сравнению с тем случаем, когда между катушками нет индуктивной связи. Увеличение магнитного потока, пронизывающего витки той или иной катушки, равносильно увеличению ее индуктивности. Поэтому общая индуктивность цепи в рассматриваемом случае будет больше суммы индуктивностей отдельных катушек, из которых составлена цепь.

Рассуждая таким же образом, мы придем к выводу, что для второго случая, когда потоки направлены навстречу друг другу, общая индуктивность цепи будет меньше суммы индуктивностей отдельных катушек.

Подсчет величины индуктивности цепи, составленной из двух соединенных последовательно катушек индуктивности L1 и L2 при наличии между ними индуктивной связи, производится по формуле:

В первом случае ставится знак + (плюс), а во втором случае знак — (минус).

Величина М, называемая коэффициентом взаимной индукции, представляет собой добавочную индуктивность, обусловленную частью магнитного потока, общей для обеих катушек.

На явлении взаимоиндукции основано устройство вариометров. Вариометр состоит из двух катушек, общая индуктивность которых может, по желанию, плавно изменяться в некоторых пределах. В радиотехнике вариометры применяются для настройки колебательных контуров приемников и передатчиков.

studfiles.net

в чем заключается явление электромагнитной индукции?

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении ЭДС проводниках. Причем, условия, при которых она возникает могут быть самыми различными. Это может происходить, например, при движении проводника в однородном магнитном поле или в неподвижном проводнике, находящемся в переменном магнитном поле. Закон ЭМИ. Явление электромагнитнойиндукциизаключается в появлении (наведении) в проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы в случае изменения величины магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Если без подробностей и просто, то так: Появляется ток - появляется и магнетизм. Ток вызывает магнетизм.

Электромагнитная индукция возникает проводнике под воздействием переменного магнитного поля в результате возникает ЭДС и если проводник замкнут следовательно в нем возникает переменный ток. Основа работы всех генераторов.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре.

Полягає воно в тому, що при будь-якій зміні магнітного потоку, що пронизує контур замкненого провідника (наприклад: якщо переміщати полярний магніт всередині мідної рамки) , в цьому провіднику виникає електричний струм, який існує протягом всього процесу зміни магнітного потоку. Сам магнітний потік - це зміна числа ліній магнітної індукції, що проходять через площину, обмежену проводять контуром (рамкою). На основі явища електромагнітної індукції були створені потужні генератори електричної енергії, трансформатори, синхрофазотрони, витратоміри (лічильники), а також радіомовлення та магнітотерапія.

touch.otvet.mail.ru

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

3.15. Природа электромагнитной индукции. Влияет ли природа магнитного поля на явление электромагнитной индукции