ЕРС індукції дорівнює швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром

Тема 9.1 Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Індуктивність контуру. Самоіндукція. Струми при розмиканні та замикані.. Енергія магнітного поля. Магнітні властивості речовини.

Електромагніта індукція

Взаємний зв'язок електричних і магнітних полів установив англійський фізик М. Фарадей, Електричні струми створюють навколо себе магнітне поле, А чи не може магнітне поле спричинити електричний струм?

У 1831 р. Фарадей експериментально встановив, що зі зміною магнітного потоку, який пронизує замкнений контур, у ньому виникає електричнії струм. Це явище назвали електромагнітною індукцією ("індукція"

означає "наведення").

Явище електромагнітної індукції Фарадей досліджував за допомогою

двох ізольованих одна від одної дротяних спіралей, намотаних на де-

рев'яну котушку. Одну спіраль було з'єднано з гальванічною батареєю, а

другу - з гальванометром, який реєструє слабкі струми. У моменти замикання і розмикання кола першої спіралі стрілка гальванометра в колі другої спіралі відхилялась.

Виконавши безліч дослідів, Фарадей установив, що в замкнених провідних контурах електричний струм виникає тільки тоді, коли вони розміщені в змінному магнітному полі, незалежно від того, як змінюється з часом потік індукції магнітного поля. Струм, який виникає під час явища електромагнітної індукції, називають індукційним. Точніше кажучи, під

час руху контуру в магнітному полі генерується не певний струм (який

іалежить від опору), а певна ЕРС.

Закон Фараде

Розглянемо, як виникає ЕРС індукції, а отже, й індукційний струм. Нехай провідник без струму завдовжки l рухається в магнітному

полі зі швидкістю V (рис.). Магнітне поле однорідне. Вектор магніт-

ної індукції напрямлений перпендикулярно до площини рисунка від нас.

Якщо провідник рухається праворуч, вільні електрони, які містяться в

ньому, також рухатимуться праворуч, тобто виникає конвекційний струм.

Напрям цього струму обернений до напряму руху електронів. На кожний

рухомий електрон з боку магнітного поля діє сила Лоренца. Заряд

електрона негативний. Тому сила Лоренца напрямлена вниз. Під дією цієї

сили електрони мають рухатися вниз, у кожній частині провідника l наг-

ромаджуються негативні заряди, а у верхній - позитивні. Утворюється

різниця потенціалів φ₁₂, У провіднику виникає електричне поле напруженістю Е, яке перешкоджає дальшому переміщенню

електронів. Якщо такий провідник замкнути, то по колу проходитиме струм. Отже, на кінцях провідника індукується ЕРС.

Або

Співвідношення (17.3) виражає закон електромагнітної індукції або закон Фарадея:

Електрорушійна сила в колі - це результат дії сторонніх сил, тобто сил неелектричного походження. У процесі руху провідника в магнітному полі роль сторонніх сил виконує сила Лоренца, під дією якої заряди розділяються, внаслідок чого на кінцях провідника виникає різницяпотенціалів. ЕРС індукції в провіднику характеризує роботу щодо переміщення одиничного позитивного заряду вздовж провідника.

Якщо замкнений контур має N послідовно з'єднаних витків (наприклад,

котушка або соленоїд), то ЕРС індукції дорівнює сумі ЕРС кожного витка.

Самоіндукція

Розглянемо коло (рис.), яке складається з батареї Е, реостата R, котушки індуктивності L, гальванометра Г і ключа К.

Якщо коло замкнене, то по гальванометру Г і котушці індуктивності L

проходить електричний струм. У момент розмикання кола стрілка гальвано-

метра різко відхиляється у протилежний бік. Причина цього в тому, що при

розмиканні кола магнітний потік у котушці зменшується, спричинюючи в

ній ЕРС самоіндукції. Струм самоіндукції, за законом Ленца, перешкоджає спаданню магнітного потоку, тобто він напрямлений у котушці так само,

як і спадний струм. Цей струм цілком проходить через гальванометр, але

його напрям протилежний напряму 1.

Явище виникнення індукованого

струму в колі внаслідок зміни струму в ньому називають самоіндукцією.

Дата добавления: 2015-05-24