Электромагнитная индукция
Если поместить в магнитное поле проводник и перемещать его так, чтобы он при своем движении пересекал силовые линии поля, то в проводнике возникнет электродвижущая сила , называемая ЭДС индукции .
ЭДС индукции возникнет в проводнике и в том случае, если сам проводник останется неподвижным, а перемещаться будет магнитное поле, пересекая проводник своими силовыми линиями.
Если проводник, в котором наводится ЭДС индукции, замкнуть на какую-либо внешнюю цепь, то под действием этой ЭДС по цепи потечет электричсекий ток, называемый индукционным током.
Явление индуктирования ЭДС в проводнике при пересечении его силовыми линиями магнитного поля называется электромагнитной индукцией .
Электромагнитная индукция — это обратный процесс, т. е. превращение механической энергии в электрическую.
Явление электромагнитной индукции нашло широчайшее применение в электротехнике. На использовании его основано устройство различных электрических машин.
Величина и направление ЭДС индукции
Рассмотрим теперь, каковы будут величина и направление индуктированной в проводнике ЭДС.
Величина ЭДС индукции зависит от количества силовых линий поля, пересекающих проводник в единицу времени, т. е. от скорости движения проводника в поле.
Величина индуктированной ЭДС находится в прямой зависимости от скорости движения проводника в магнитном поле.
Величина индуктированной ЭДС зависит также и от длины той части проводника, которая пересекается силовыми линиями поля.
Чем большая часть проводника пересекается силовыми линиями поля, тем большая ЭДС индуктируется в проводнике. И, наконец, чем сильнее магнитное поле, т. е. чем больше его индукция, тем большая ЭДС возникает в проводнике, пересекающем это поле.
Итак, величина ЭДС индукции, возникающей в проводнике при его движении в магнитном поле, прямо пропорциональна индукции магнитного поля, длине проводника и скорости его перемещения.
Зависимость эта выражается формулой Е = Blv,
где Е — ЭДС индукции; В — магнитная индукция; I — длина проводника; v — скорость движения проводника.
Следует твердо помнить, что в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, ЭДС индукции возникает только в том случае, если этот проводник пересекается магнитными силовыми линиями поля.
Если же проводник перемещается вдоль силовых линий поля, т. е. не пересекает, а как бы скользит по ним, то никакой ЭДС в нем не индуктируется. Поэтому приведенная выше формула справедлива только в том случае, когда проводник перемещается перпендикулярно магнитным силовым линиям поля.
Направление индуктированной ЭДС (а также и тока в проводнике) зависит от того, в какую сторону движется проводник. Для определения направления индуктированной ЭДС существует правило правой руки.
Если держать ладонь правой руки так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец указывал бы направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление действия индуктированной ЭДС и направление тока в проводнике.
Правило правой руки
ЭДС индукции в катушке
Мы уже говорили, что для создания в проводнике ЭДС индукции необходимо перемещать в магнитном поле или сам проводник, или магнитное поле. В том и другом случае проводник должен пересекаться магнитными силовыми линиями поля, иначе ЭДС индуктироваться не будет. Индуктированную ЭДС, а следовательно, и индукционный ток можно получить не только в прямолинейном проводнике, но и в проводнике, свитом в катушку.
При движении внутри катушки постоянного магнита в ней индуктируется ЭДС за счет того, что магнитный поток магнита пересекает витки катушки, т. е. точно так же, как это было при движении прямолинейного проводника в поле магнита.
Если магнит опускать в катушку медленно, то возникающая в ней ЭДС будет настолько мала, что стрелка прибора может даже не отклониться. Если же, наоборот, магнит быстро ввести в катушку, то отклонение стрелки будет большим.
Значит, величина индуктируемой ЭДС, а следовательно, и сила тока в катушке зависят от скорости движения магнита, т. е. от того, насколько быстро силовые линии поля пересекают витки катушки.
Если теперь поочередно вводить в катушку с одинаковой скоростью сначала сильный магнит, а затем слабый, то можно заметить, что при сильном магните стрелка прибора будет отклоняться на больший угол.
Значит, величина индуктируемой ЭДС, а следовательно, и сила тока в катушке зависят от величины магнитного потока магнита.
И, наконец, если вводить с одинаковой скоростью один и тот же магнит сначала в катушку с большим числом витков, а затем со значительно меньшим, то в первом случае стрелка прибора отклонится на больший угол, чем во втором.
Значит, величина индуктируемой ЭДС, а следовательно, и сила тока в катушке зависят от числа ее витков. Те же результаты можно получить, если вместо постоянного магнита применять электромагнит.
Направление ЭДС индукции в катушке зависит от направления перемещения магнита. О том, как определять направление ЭДС индукции, говорит закон, установленный Э. X. Ленцем.
Закон Ленца для электромагнитной индукции
Всякое изменение магнитного потока внутри катушки сопровождается возникновением в ней ЭДС индукции, причем чем быстрее изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку, тем большая ЭДС в ней индуктируется.
Если катушка, в которой создана ЭДС индукции, замкнута на внешнюю цепь, то по виткам ее идет индукционный ток, создающий вокруг проводника магнитное поле, в силу чего катушка превращается в соленоид.
Получается таким образом, что изменяющееся внешнее магнитное поле вызывает в катушке индукционный ток, которой, в свою очередь, создает вокруг катушки свое магнитное поле — поле тока.
Изучая это явление, Э. X. Ленц установил закон, определяющий направление индукционного тока в катушке, а следовательно, и направление ЭДС индукции. ЭДС индукции, возникающая в катушке при изменении в ней магнитного потока, создает в катушке ток такого направления, при котором магнитный поток катушки, созданный этим током, препятствует изменению постороннего магнитного потока.
Закон Ленца справедлив для всех случаев индуктирования тока в проводниках, независимо от формы проводников и от того, каким способом достигается изменение внешнего магнитного поля.
При движении постоянного магнита относительно проволочной катушки, присоединенной к клеммам гальванометра, или при движении катушки относительно магнита возникает индукционный ток.
Индукционные токи в массивных проводниках
Изменяющийся магнитный поток способен индуктировать ЭДС не только в витках катушки, но и в массивных металлических проводниках.
Пронизывая толщу массивного проводника, магнитный поток индуктирует в нем ЭДС, создающую индукционные токи. Эти так называемые вихревые токи распространяются по массивному проводнику и накоротко замыкаются в нем.
Сердечники трансформаторов, магнитопроводы различных электрических машин и аппаратов представляют собой как раз те массивные проводники, которые нагреваются возникающими в них индукционными токами.
Явление это нежелательно, поэтому для уменьшения величины индукционных токов части электрических машин и сердечники трансформаторов делают не массивными, а состоящими из тонких листов, изолированных один от другого бумагой или слоем изоляционного лака. Благодаря этому преграждается путь распространения вихревых токов по массе проводника.
Но иногда на практике вихревые токи используются и как токи полезные. На использовании этих токов основана, например, работа индукционных нагревательных печей, счетчиков электрической энергии и так называемых магнитных успокоителей подвижных частей электроизмерительных приборов.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
E blv что за формула
Если в магнитном поле перемещается проводник таким образом, что он пересекает магнитные силовые линии, то в нем индуктируется э.д.с. Направление этой э.д.с. определяют по правилу правой руки (рис. 5.1): если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии были направлены в ладонь, а большой палец указывал направление перемещения проводника, то остальные четыре вытянутых пальца покажут направление индуктируемой э. д. с.
Значение индуктируемой э. д. с. Е (В) в прямолинейном проводнике пропорционально значению магнитной индукции В (Т), скорости перемещения проводника v (м/c),и активной длине l (м) проводника, которая пересекается магнитными силовыми линиями:
Если проводник пересекает магнитные силовые линии под некоторым углом а (рис. 5.2), то индуктируемая э. д. с.
E = Bvl sin α. (5.2)
Если угол α = 0, то sin α = 0 и э. д. с. Е = 0. В этом случае проводник перемещается вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их. Пример. Определить индуктируемую э.д.с. в проводнике длиной 0,5 м, который перемещается со скоростью v = 3 м/с перпендикулярно силовым линиям в однородном магнитном поле, имеющем магнитную индукцию В = 1 Т.
Решение. Индуктируемая в проводнике э.д.с. E = Blv = 1•0,5•3 = 1,5 В.
Если внутри катушки перемещают магнит, как это показано на рисунке 5.3, α , то витки катушки пересекаются магнитными силовыми линиями и в них индуктируется э.д.с. Направление тока в замкнутой цепи показывает чувствительный измерительный прибор. При неподвижном магните витки не пересекаются магнитными cиловыми линиями и э. д. с. в них не наводится. При обратном движении магнита (рис. 5.3, 6) направление наводимой в витках э. д. с. изменяется. Максимальное отклонение стрелка измерительного прибора испытывает при прохождении полюса магнита в центре катушки.
Если перемещать катушку 2 в магнитном поле катушки l , в которой протекает ток (рис. 5.4), то в результате изменения суммарного магнитного потока, охватывающего витки катушки 2, в, ней индуктируется э.д.с, направление которой зависит от направления 
перемещения катушки. Значение э. д. с. будет зависеть от числа витков в этой катушке, от скорости перемещения катушки 2 относительно катушки l ,от диэлектрической проницаемости материала сердечника катушки 2 и от направления перемещения катушки 2, от которого зависит скорость изменения числа магнитных силовых линий, охватываемых сердечником катушки 2.
Когда катушки неподвижны одна относительно другой, а в катушке l изменяют силу тока, например включая и выключая его, то в результате появления и исчезновения магнитного поля, которое воздействует на витки катушки 2, в ней возникает э. д. с.
Если ток в катушке l не меняется, то неизменен и магнитный поток, охватывающий катушку 2, и э. д. с. в ней не индуктируется. Когда к катушке l подведен переменный ток, например промышленной частоты 50 Гц, во второй катушке индуктируется э. д. с, меняющая свое направление с такой же частотой.
В замкнутой электрической цепи с наведенной в ней э. д. с. течет индуктированный ток. Направление этого тока устанавливают по правилу Ленца: индуктированный в проводнике (контуре) ток направлен всегда таким образом, что его магнитное поле противодействует причине, вызвавшей возникновение тока. Иными словами, правило Ленца показывает, что ток, индуктированный в замкнутой цепи, образует свое собственное магнитное поле, направление которого противоположно направлению основного — первичного магнитного поля, породившего этот ток.
Электродвижущая сила, индуктируемая в катушке, с учетом правила Ленца может быть выражена следующей формулой:
E = — ——— w , (5.3)
где ∆Ф — величина, на которую меняется магнитный поток, охватывающий витки катушки, за отрезок времени At; w — число витков в катушке.
Знак минус в соответствии с правилом Ленца учитывает противодействующее влияние индуктированной э. д. с. Поскольку ток, индуктированный в проводнике (контуре), возникает всякий раз такого направления, при котором он противодействует причине, вызвавшей его, то необходимо прилагать определенное усилие, чтобы перемещать замкнутыйконтур в магнитном, поле. Это усилие можно определить исходя из следующих соображений.Механическая мощность Рм (Вт), необходимая для перемещения со скоростью v (м/с) контура, к которому приложена сила F (Н),
По закону сохранения энергии эта мощность должна быть равнаэлектрической мощности в контуре, в котором индуктируется э. д. с. Еи протекает ток I :
Тогда, подставляя значение E в формулу (5.6), получим:
F = BlvI / v = BlI . (5.7)
Какая тут нужна формула? Подскажите пожалуйста!
E=BLV,наверно эдс в движущихся проводниках! Если угол не дан то наверно сину альфа равен 1,а так если дан то нужно еще в формуле на синус альфа домножить, E=BLV*sin альфа, вот так. Мы совсем недавно это проходили.
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Вопрос про вывод промежуточной формулы ε = Blv (см. закон Фарадея)
При первом просмотре сложилась картина, что вывод формулы ε = Blv вполне корректный, но при повторных просмотрах и попытке самостоятельно и строго вывести формулу я натыкался на моменты, которые не мог понять.
Первый момент, где я запутался, это то, что сила Лоренца приложена к отдельному движущемуся заряду, но при выводе была использована общая сила Лоренца, действующая на все движущиеся заряды, ведь именно с ней сравнивается сила, которую нужно прикладывать к движущемуся проводнику, чтобы поддерживать его постоянную скорость. Второй момент: чему равна общая сила Лоренца? По идее для этого нужно сложить все силы Лоренца, действующие на каждый перемещаемый заряд, т.е. как на положительный, так и на отрицательный заряд. В действительности, положительные заряды (протоны) движутся только горизонтально и лишь электроны движутся по диагонали. Или силу Лоренца нужно применять для электронных дырок?
Можно заметить, что судя по тому, как приложены силы, на рамку должен действовать вращающий момент. Но ведь его нету? Также не понятно, почему работа сторонних сил равна F1*l, т.е. почему именно на l? Что это за заряд (чему он равен), который переносится этой сторонней силой с нижней точки передвигаемого проводника в верхнюю и при котором работа сторонней силы равна F1*l? Ведь в действительности перемещается не один, а сразу несколько зарядов.
Дополнен 1 год назад
Помогите пожалуйста разрешить мои недопонимания
Дополнен 1 год назад
Корректно ли применять Силу к электронным дыркам?
Дополнен 1 год назад
Ведь электронные дырки не имеют массу
Голосование за лучший ответ
1) Закон Фарадея ε = — dΦ / dt экспериментально получен
Здесь dΦ / dt — изменение потока, не зря стоит знак дифференциала.
2) Φ = B * S
где B, S — векторы
Вектор S направлен перпендикулярно плоскости контура и численно (по модулю) равен площади контура
и произведение векторов скалярное
и как это -dΦ / dt (изменение) получено не важно: или изменением B, или изменением S, или изменением угла между B и S
в школе ε = — ΔΦ / Δt вместо ε = — dΦ / dt
Δ и d — по сути, разные вещи
но такова программа
speexzМастер (2454) 1 год назад
Всё же хотелось бы лучше понять вывод самой формулы на основе уже достоверно проверенных формул типа силы Лоренца и т.д. Если не пойму некоторые моменты, то чем дальше буду заходить вглубь, тем больше будет недопониманий. Пока что чисто интуитивно приходиться понимать, но уже начинает напрягать, т.к. когда начинаешь включать логику, она сразу в пух и в прах уничтожает интуицию.
Xthn_13(666) Искусственный Интеллект (144026) speexz, это и есть достоверная формула ε = — dΦ / dt как и F = m * a Φ = B * S где B, S — векторы Вектор S направлен перпендикулярно плоскости контура и численно (по модулю) равен площади контура и произведение векторов скалярное ЭТО ОПРЕДЕЛЕНИЕ . Поэтому, копать тут нечего. Изучи дифференцирование. потому как. ε = — dΦ / dt = — d(B * S) / dt = .