ЕРС індукції у рухомому провіднику

План

ЕРС ІНДУКЦІЇ В РУХОМИХ ПРОВІДНИКАХ. ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИЙ МІКРОФОН

1.ЕРС ІНДУКЦІЇ У РУХОМОМУ ПРОВІДНИКУ

2.ІНДУКЦІЙНЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ

3.ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИЙ МІКРОФОН

У попередньому параграфі було встановлено, що між кінцями провідника, який рівномірно рухається в однорідному магнітному полі, з'являється різниця потенціалів. Якщо такий провідник увімкнути в електричне коло, частина якого знаходиться за межами поля, то в ньому виникне електричний струм. Напрямок цього струму в провіднику можна визначити, якщо відомі знаки зарядів на кінцях провідника і якщо вважати його джерелом струму. Проте цей шлях не завжди раціональний, особливо при розв'язуванні задач практичного характеру. Тому на практиці напрямок струму, який з являється в колі внаслідок електромагнітної індукції, визначають за правилом правої руки (мал. 1.8):

Якщо праву руку розмістити в полі так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, відставлений великий палець відповідав би напрямку руху провідника, то витягнуті пальці руки вкажуть напрям індукційного струму в провіднику. Для тривалого існування електричного струму в колі потрібно, щоб різниця потенціалів не зникала. А це можливо в разі безперервного руху провідника, коли відбувається постійне розділення позитивно і негативно заряджених частинок. Таке розділення здійснюється під впливом сили Лоренца, яка є силою неелектростатичного походження. Знаючи природу електричного струму в провіднику, який рухається в магнітному полі, розрахуємо електрорушійну силу (ЕРС), яка виникає внаслідок явища електромагнітної індукції. ЕРС індукції визначимо для випадку, коли прямий провідник, що становить частину замкнутого електричного кола, рівномірно рухається в однорідному магнітному полі. Оскільки електричне коло замкнуте, то в ньому існує електричний струм, а на провідник у магнітному полі діє сила Ампера (мал. 1.9):

де В — модуль вектора магнітної індукції; I—сила труму в провіднику; l— довжина провідника; a — кут між напрямком струму в провіднику і вектором магнітної індукції.

Струм у провіднику має такий напрямок, що сила Ампера, яка діятиме на провідник, надаватиме йому від ємного прискорення, тобто «гальмуватиме» рух провідника зі струмом. Щоб провідник рухався рівномірно, (умова існування постійного електричного струму), до нього потрібно прикласти механічну силу, що за модулем дорівнює силі Ампера, але протилежна їй за напрямком:

Механічна сила виконуватиме роботу з розділення заряджених частинок. Якщо за певний інтервал часу Δt провідник здійснить переміщення Δs, то ця робота дорівнюватиме

де q — загальний заряд переміщених частинок; Δt — інтервал часу, за який здійснено переміщення. Підставивши значення сили струму у формулу роботи, дістанемо

За означенням ЕРС дорівнює відношенню роботи сторонніх сил щодо розділення заряджених частинок до заряду всіх цих частинок:

Отже, для випадку, коли провідник рівномірно рухається в однорідному магнітному полі, отримаємо значення ЕРС індукції:

Ця залежність така сама, як і в формулі для розрахунку різниці потенціалів. Такий збіг не випадковий, адже в розімкнутому колі ЕРС джерела струму дорівнює різниці потенціалів на його полюсах. Механічна сила виконує роботу проти сили Ампера.Силу Ампера і її роботу можна виразити через заряд переміщених частинок.

Дата добавления: 2014-01-06