Эдс индуктированная в прямолинейном проводнике,перемещающемся в магнитном поле

Явление электромагнитной индукции наблюдается и в прямолинейном проводнике,перемещается в магнитном поле.

ЭДС возникает в проводнике в результате взаимодействия магнитного поля электрического тока.

Иллюстрация движения электронов в проводнике,перемещаемся в магнитном поле.

Допустим,что в однородном магнитном поле ┴ к магнитным силовым линиям перемещается проводник,следовательно,в этом проводнике возникает ток .

Электроны будут перемещаться в нем к одному из его концов:на одном конце создается избыток,на другом недостаток,т.е. На концах проводника возникает разность потенциалов (ЭДС)

Значит в проводнике индуктируется ЭДС. Если концы проводника замкнуть на электрическую лампочку,то по цепи потечет ток.

ЭДС возникающая в проводнике,не зависит от того,движется ли проводник или движется магнитное поле.

Если в ладонь правой руки направлены силовые линии,отогнутый большой палец направлен по направлению движения проводника то четыре вытянутых пальца покажут направление индуктированной ЭДС.

Величина и направление индуктированной эдс

Магнитное поле получается с помощью сильного магнита в северном полюсе перед доской,южный-за доской,гуобразные магнитные силовые линии -крестики(улетающие стрелы)

Проводник движется в магнитном поле:электроны(-)также движутся со скоростью V на (-) действует сила Лоренца F=B*V*q*Sinα..Электроны (-) движутся влево. Движение тока противоположно направлено (-),т.е. От (+) к (-).Слева (-),справа (+).Разделились заряды разностью потенциалов. Причина,создающая и поддерживающая разность потенциалов есть ЭДС,следовательно,в проводнике возникает или индуктируется ЭДС. Если концы проводника замкнуть,то по цепи потечет ток. ЭДС не зависит от того движется ли проводник или двигается магнитное поле.

Проводник находится в магнитном поле и по нему течет ток,по правилу левой руки определяем направление действия силы.

Но 1 закон Ньютона:тело находится в состоянии покоя или прямолинейного движения,если сила=0.

Надо приложить механическую силу,равную по по величине,но противоположную по направлению.

На потребление электроэнергия превращается в виде тепла,света и т.д.

Надо определить направление ЭДС

(правило левой руки не очень удобно)

Правило правой руки:если магнитные силовые линии входят в ладонь,большой отогнутый палец показывает направление движения право,то 4 пальца показывают направление ЭДС.

(это явление в генераторах)

Задача еще-определить величину индуктированной ЭДС.

Работа электрическая=А_{механическая.}

А_э.=А_мех.

Пусть ΔΧ

А =e(где) q =J (Выражается через ток.)

q t

А_мех.=F*ΔΧ;

А_э.=q* e ; F=B*J*l* Sinα

e=-B*l* Sinα*ΔΧ; V=ΔΧ; путь

Δt время

e=-B*l* Sinα*ΔΧ;

Δt

Или:направление ЭДС индукции по правилу правой руки.

Далее вопрос:от чего зависит сила,действующая на движущиеся электроны.

Сила Лоренца:

F_л=B*V*q* Sinα

(сила,действующая со стороны магнитного поля на заряды)

После разделения зарядов они взаимодействуют с Кулоновской силой,действующая до уравновешивания.

F_к=Є*q сила электрического поля,то есть кулоновская сила.

F_л= F_к F_к=Є*q= q

4π*2²*E

B*V*Sinα =E

U=E*l; Если концы проводника не замкнуты,то напряжение=ЭДС.

При длине проводника l

B*V*Sinα*l=U Разомкнутое U есть Е

Е=B*V*l* Sinα ЭДС в прямоугольном проводнике.

Напряженность Еиндукции=F_кул = F_л =B*V

q q

F_л= F_{кул ;} Еиндукции=B*U

Если концы не замкнуты,то U=ЭДС;

Если замкнуты на длину l, то ЭДС индукции Еиндукции=Є и l =B*U*l

В общему случае:

E=-B*U*l* Sinα

U=ΔΧ; Cosα^,=- Sinα

Δt -Cosα^,=Sinα

Е=-Δ (B*x*l* Cosα ); x*l=S

Δt Ф=B*S* Cosα

E=-ΔФ Основной закон электромагнитной индукции

Δt

1821-Форейд постановил задачу-обратить магнитизм в электричество и через 10 лет решил эту задачу.

-Закон электромагнитной индукции.(Соотечественник Колодон)Колладон Швейцарский физик.)

Опыт

Магнитный поток существует вокруг катушки (оставить магнит а катушке)

Отклонение стрелки-есть изменение магнитного потока.

1)Вносим магнит в контур.

2)Выносим магнит из контура.

1) Поперечный разрез солено-

ида. Правило правой ру-

ки-определяет направление

индуктирующей ЭДС.

2)

При всяком изменении магнитного потока через контур в нем индуктируется ЭДС.

e=-ΔФ *W Если не один контур.

Δt W -число витков.

Внесли теперь в контур электромагнит.

(катушка с током надевается на сердечник)

Возникающий индукционный ток как всякий ток,может совершать работу. Она происходит от механической работы,которую затратили на движение проводника. Обычно указывается,что при этом движении преодолевается механическое сопротивление. Это происходит потому,что протекающий в движущемся проводнике индукционный ток создает магнитное поле. Взаимодействуя с уже имеющимся магнитным полем,это поле всегда направленно так,чтобы препятствовать движению проводника,в котором протекает индукционный ток. Этот важный закон для всех областей индукционных явлений впервые был открыт русским физиком Эмилем Христиановичем Ленцем.

«Правило Ленца» гласит:

Любой индукционный ток направлен так,что его поле препятствует тому изменению потока магнитной индукции,которое вызывает данный ток.

Можно выразить это правило проще :

Индукционный ток всегда противодействует причине его возникновения.

(Знак «минус» в формуле)

ЭДС имеет такое направление,что индуктирующий ток своим магнитным потом препятствует изменению магнитного потока,вызывает ЭДС.

Пример проявления закона сохранения энергии

Практическое применение закона электромагнитной индукции.

На принципе элнктромагнитной индукции работает генератор переменного тока,генераторы постоянного тока,электромагнитные микрофоны.

Производство электроэнергии (16 – съезд КПСС.)

1980-1295

1985-1555 млрд.кВт.г

Правило Ленца было создано в 1834г – названо универсальным,т.к. Позволяет определить индуктированную ЭДС во всех случаях ее возникновения.

Пример

Из закона Ленца вытекает,что должна возни-

кнуть сила,противодействующая этому

движению,причем противодействующая си-

ла появится лишь тогда,когда индуктиро-

ванная ЭДС создаст ток т.е. Когда к провод-

нику будет подключена замкнутая цепь.

При появлении в проводнике индукционного тока,последний взаимодействуя с внешним магнитным потоком (полем?) создает противодействующую силу F_пр, стремящуюся вытолкнуть проводник из магнитного поля в противоположную сторону. Рассмотренное явление наглядно можно наблюдать

при работе генераторов.

Пока генератор не нагружен ,т.е. К нему не подключена внешняя цепь(нагрузка) двигатель вращает его легко.