Онлайн-урок №21 "Электромагнитная индукция."

Конспект 28. Электромагнитная индукция (ЭМИ).

5. Явление электромагнитной индукции

Определение. Магнитный поток  – величина, характеризующая количество линий магнитной индукции, которые проходят через плоскую поверхность с заданной площадью (контур).
 – внешний магнитный поток через контур, Вб
Где S – площадь контура, м²
α – угол между  и перпендикуляром  к контуру, град или рад

Явление электромагнитной индукции – явление возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике (контуре), через который изменяется магнитный поток.
Механизм возникновения тока индукции:
1) Изменение магнитного потока приводит к возникновению вихревого электрического поля;
2) Вихревое (индукционное) электрическое поле действует на свободные заряды в контуре и разделяет их;
3) Разделение зарядов характеризуется ЭДС индукции, которая возникает в контуре;
4) При замкнутом контуре как следствие возникает ток индукции.
 – закон электромагнитной индукции (ЭДС индукции в контуре), В
Где ∆t – интервал времени, с
 – ЭДС индукции в катушке из N витков, В
 – сила тока индукции в замкнутом контуре, А
Где R – сопротивление контура, Ом
 – ЭДС индукции в двигающемся в МП прямом проводнике, В
Где l – длина проводника, м
υ – скорость движения проводника, м/с
α – угол между  и , град или рад
Варианты возникновения ЭДС индукции:
1) Изменение вектора магнитной индукции . 

2) Изменение площади контура ∆S: 

3) Изменение угла α (поворот контура):

Замечание. На идее вращения рамки в магнитном поле основан принцип работы электрогенератора.
Правило Ленца (определение направления тока индукции). При изменении магнитного потока в контуре возникает ток, который препятствует изменению этого магнитного потока. 
Алгоритм определения направления тока индукции:
1) Установить направлении линий магнитной индукции внешнего МП;
2) Выяснить, увеличивается или уменьшается поток внешнего МП через поверхность;
3) Установить направление магнитных линий индукционного тока по правилу Ленца: противоположно линиям внешнего поля при увеличении внешнего магнитного потока и одинаково направлены в случае уменьшения внешнего магнитного потока;
4) Определить направление тока индукции по правилу правой руки.

6. Явление самоиндукции

Явление самоиндукции – явление возникновения ЭДС индукции и индукционного тока в проводнике при изменении тока в нем.
Пояснение проявления самоиндукции:
1) При размыкании цепи основной ток в проводнике убывает, при этом согласно правилу Ленца возникает ЭДС самоиндукции и ток самоиндукции, который препятствует изменению магнитного потока в цепи. В итоге ток самоиндукции поддерживает основной ток, т.е. ток самоиндукции и основной ток сонаправлены;
2) При замыкании цепи по аналогичным рассуждениям ток самоиндукции противоположно направлен к основному току.
Замечание. Явление самоиндукции является частным случаем проявления электромагнитной индукции.
 – ЭДС самоиндукции, В
Где ∆I – изменение силы тока в цепи, А
Определение. Индуктивность  (L,  ) – величина, характеризующая магнитные свойства проводника (катушки).
 – собственный магнитный поток, который создает проводник с током, Вб
 – энергия магнитного поля, Дж