Как определить направление индукционного тока
УПС, страница пропала с радаров.
*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением
Вам может понравиться Все решебники
Зубарева, Мордкович
Юдовская, Баранов, Ванюшкина
Мордкович, Семенов, Александрова
Баранова, Дули, Копылова
Габриелян, Остроумов, Сладков
©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
Направление индукционного тока. Правило Ленца
Из данного видеофрагмента мы узнаем, как с помощью правила Ленца правильно определить направление индукционного тока в проводнике.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ
Конспект урока «Направление индукционного тока. Правило Ленца»
«Искусство экспериментатора состоит в том,
чтобы уметь задавать природе вопросы,
и понимать ее ответы»
Майкл Фарадей
В данной теме разговор пойдёт о том, как определить направление индукционного тока. Рассмотрим правило Ленца.
В прошлой теме говорилось о таком явлении, как электромагнитная индукция и магнитном потоке. Магнитный поток через плоскую поверхность — это скалярная физическая величина, численно равная произведению модуля магнитной индукции на площадь поверхности, ограниченной контуром, и на косинус угла между нормалью к поверхности и магнитной индукцией.
Явление электромагнитной индукции состоит в том, что в замкнутом контуре при изменении магнитного потока в нем возникает электрический ток, который мы с вами называли индукционным.
Закон электромагнитной индукции гласит: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Знак «минус» в формуле показывает, что индукционный ток противодействует изменению магнитного потока. Поэтому ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.
Теперь настало время поговорить об этом более подробно и дать физическое обоснование этого явления.
Как было показано в прошлых опытах в катушке, при приближении или удалении от нее магнита, возникает индукционный ток разного направления.
Индукционный ток в катушке, как и любой другой ток, создает собственное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита. Задача сводится к тому, что бы разобраться в механизме этого взаимодействия.
Для определения направления линий магнитного поля внутри катушки с индукционным током, будем пользоваться правилом буравчика, которое гласит, что если вращать головку правого винта по току в витке, то тогда поступательное движение острия винта укажет направление магнитного поля соленоида, а следовательно, и его северного полюса.
Если приближать магнит к катушке, например северным полюсом, то в ней возникнет индукционный ток такого направления, что на ближайшем конце катушки появится одноименный магнитный полюс.
Из рисунка видно, что вектор магнитной индукции поля постоянного магнита направлен вниз, а вектор магнитной индукции поля возникшего индукционного тока — вверх, так как линии магнитной индукции поля катушки выходят из северного полюса. Это значит, что в данном случае, т.е. при увеличении магнитного потока, пронизывающего катушку, в ней возникает индукционный ток такого направления, что его магнитное поле направлено навстречу магнитному полю, порождающему этот ток.
Получается два магнита, обращенных друг к другу одноименными полюсами, а известно, что одноименные полюса отталкиваются. Это приводит к тому, что в этом случае постоянный магнит будет всегда отталкиваться от катушки.
Если же удалять магнит от катушки, то на ближайшем ее полюсе возникнет магнитный полюс, противоположный полюсу постоянного магнита. Получается, что опять магнитное поле индукционного тока будет препятствовать изменению магнитного поля, порождающего этот индукционный ток.
Т.е. имеются два магнита, обращенных друг к другу разноименными полюсами, а известно, что разноименные полюса притягиваются, что приводит к тому, что постоянный магнит, в этом случае, будет всегда притягиваться к катушке.
Аналогично будет происходить, если поменять полюс магнита с северного на южный.
Таким образом, проследив за взаимодействием между полюсами катушки и магнита во всех случаях и сравнив его с направлением движения магнита, можно легко заметить, что взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита.
К аналогичным выводам в 1833 году пришел прославленный российский физик, один из основоположников электротехники, Эмилий Христианович Ленц.
Однако, в своих опытах, Ленц использовал не катушку, а прибор, состоящий из узкой алюминиевой пластины с алюминиевыми кольцами на концах. Одно кольцо было сплошное, а другое — с разрезом. Данный прибор был помещен на стойку и мог свободно вращаться вокруг вертикальной оси. Ленц брал полосовой магнит и вносил его в кольца.
При подносе магнита к кольцу с разрезом, никаких изменений в установке не наблюдалось. Однако, пытаясь внести этот же магнит в сплошное кольцо, Ленц наблюдал, как оно начинало «убегать» от магнита, поворачивая при этом всю пластинку. Убирая магнит от кольца, оно возвращалось в первоначальное положение. Ленц объяснял эти явления так: при приближении к кольцу магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается. При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом ток циркулировать не может.
Отталкивание сплошного кольца показывает, что индукционный ток в нем имеет такое направление, что линии индукции магнитного поля, порожденного индукционным током, направлены противоположно линиям индукции внешнего поля магнита. Т.е. кольцо и магнит будут обращены друг к другу одноименными полюсами.
При уменьшении магнитного потока (выдвигание магнита), индукционный ток имеет в нем такое направление, что линии индукции его магнитного поля совпадают по направлению с линиями индукции внешнего магнитного поля. Т.е. кольцо и магнит будут обращены друг к другу разноименными полюсами.
Таким образом, проследив за взаимодействием между кольцом и магнитом во всех случаях и сравнив его с направлением движения магнита, можно видеть, что взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита.
Эмилий Христианович Ленц обобщил найденные им закономерности и сформулировал общее правило. Найденную им связь называют его именем, правилом Ленца. Оно гласит, что электромагнитная индукция создает в контуре индукционный ток такого направления, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот ток.
С помощью правила Ленца всегда можно определить направление индукционного тока. Для этого необходимо:
– Выяснить причину возникновения индукционного тока (увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур);
– Определить направление вектора магнитной индукции индуцирующего магнитного поля;
– Найти направление индукции магнитного поля индукционного тока (если DF > 0, то 
; DF < 0, то 
);
– По направлению вектора магнитной индукции индукционного тока определить, пользуясь правилом буравчика, направление индукционного тока.
Сформулируем закон электромагнитной индукции: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Изучив правило Ленца, можем сказать, что знак минус, в математической записи закона, учитывает именно его.
Согласно этому правилу, если магнитный поток будет увеличиваться (т.е. скорость изменения магнитного потока будет больше нуля), то ЭДС индукции будет отрицательна и, наоборот, при уменьшении магнитного потока (когда скорость его изменения будет меньше нуля) ЭДС индукции будет положительна.
Индукционный ток, а, следовательно, и ЭДС индукции, возникает не только в линейных проводниках, но и в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле. Единственное отличие состоит в том, что эти токи оказываются замкнутыми в толще проводника, и поэтому их называют вихревыми, а также токами Фуко, которые вызывают нагревание проводников. Однако и они полностью подчиняются правилу Ленца.
Основные выводы:
– Направление индукционного тока определяется с помощью закона сохранения энергии.
– Правило Ленца: индукционный ток во всех случаях направлен так, что бы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток.
Направление индукционного тока. Правило Ленца
Явление электромагнитной индукции было открыто английским ученым Майклом Фарадеем. Он не только обнаружил это явление, но и смог его объяснить. Немного позже в 1834 году российский ученый-физик Генрих Ленц смог определить направление индукционного тока в контуре. Для своего опыта, он собрал следующую установку: легкое коромысло с двумя кольцами (одно кольцо сплошное, второе с разрезом) укреплено на подставке с помощью иглы. Коромысло может свободно вращаться вокруг своей оси. Кольца коромысла изготовлены из алюминия, следовательно, магнитом они не притягиваются, но если магнит вносить в замкнутое кольцо (замкнутый контур), то кольцо начинает отталкиваться от магнита и коромысло начинает вращаться. Почему это происходит? Поднося магнит к кольцу, замкнутый контур начинает пронизывать увеличивающийся магнитный поток. Который, как нам уже известно, вызывает не только появление индукционного тока в самом контуре, но и появление магнитного поля вокруг кольца. Причем, если магнитный поток увеличивается, то магнитное поле индукционного тока будет противодействовать его дальнейшему увеличению. Поменяем полярность магнита, и снова внесем его в замкнутое кольцо. Оно снова отталкивается. Следовательно, индукционный ток, который возникает в кольце, создает вокруг него магнитное поле, то есть кольцо начинает обладать свойством магнита. При приближении магнита кольцо отталкивается, значит, полюса магнита и магнитного поля кольца обращены друг к другу одноименными полюсами. Вектора магнитной индукции магнита и кольца противонаправлены. В случае, если магнит подносят северным полюсом к кольцу, то вектор магнитной индукции кольца направлен вправо. Направление индукционного тока в кольце легко определить по правилу правой руки. Большой палец правой руки показывает направо, четыре согнутых пальца показывают направление тока в кольце. Если подносят магнит южным полюсом, — вектора магнитной индукции противонаправлены. Но теперь вектор магнитной индукции кольца направлен влево. Снова определим направление индукционного тока в контуре по правилу правой руки. Большой палец показывает влево, четыре согнутых пальца показывают, что движение тока будет от нас. А что произойдет, если внести в разомкнутое кольцо магнит. Поднося по очереди к разомкнутому кольцу магнит сначала северным, а затем южным полюсом, видим, что коромысло остается неподвижным. Это происходит потому, что в разомкнутом контуре индукционный ток не возникает. Теперь, аккуратно придерживая коромысло, поместим магнит в замкнутое кольцо. Отпустим коромысло. И начнем выводить магнит из кольца. Кольцо притягивается к магниту, и коромысло начинает вращаться, следуя за магнитом.
Почему это происходит? Магнитное поле индукционного тока теперь начинает препятствовать уменьшению магнитного потока. Поменяв полярность магнита, снова аккуратно поместим его в кольцо. Выводя кольцо из магнита, наблюдаем его притяжение, коромысло пришло в движение и следует за магнитом. Так как кольцо притягивается, следовательно, вектора магнитной индукции постоянного магнита и кольца сонаправлены. Направление индукционного тока мы также можем определить по правилу правой руки. В первом случает ток направлен от нас, во втором к нам. Теперь аккуратно поместим магнит в разомкнутое кольцо. Выводя магнит из кольца, движение кольца не наблюдаем. Мы еще раз убедились в том, что индукционный ток возникает только в замкнутом кольце. На основании данных опытов Генрих Ленц сформулировал общее правило (для случая увеличения и уменьшения магнитного потока через замкнутый контур). Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешного магнитного потока, которое вызвало этот ток.
Рассмотрим пример.
Замкнутое кольцо подвешено на нити. Определим направление индукционного тока в кольце при введении в него южного полюса магнита. При внесении магнита, согласно правилу Ленца, магнитное поле индукционного тока, который возникнет в кольце, будет противодействовать дальнейшему увеличению магнитного потока. Следовательно, кольцо оттолкнётся, значит, вектора магнитной индукции противонаправлены. По правилу правой руки определяем, что ток направлен от нас.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
- Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
- Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
- Повысим успеваемость по школьным предметам
- Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
чтобы найти направление индукционного тока в контуре при известном направлении его магнитного поля используют
Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки:
Если поставить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, отставленный на 90 градусов большой палец указывал направление вектора скорости, то выпрямленные 4 пальца покажут направление индукционного тока в проводнике.
2. Замкнутый контур
Направление индукционного тока в замкнутом контуре определяется по правилу Ленца.
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван.
Применение правила Ленца:
показать направление вектора В внешнего магнитного поля;
определить увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур;
показать направление вектора Вi магнитного поля индукционного тока;
( при уменьшении магнитного потока вектора В внешнего м. поля и Вi магнитного поля индукционного тока должны быть направлены одинаково, а при увеличениии магнитного потока В и Вi должны быть направлены противоположно );
по правилу буравчика определить направление индукционного тока контуре.