Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. В 1831 г. Фарадеем было сделано одно из наиболее фундаментальных открытий в физике, – открыто явление электромагнитной индукцииВ 1831 г. Фарадеем было сделано одно из наиболее фундаментальных открытий в физике, – открыто явление электромагнитной индукции. В замкнутом контуре при изменении потока вектора , охватываемого контуром, возникает электрический ток. Фарадей обнаружил, что индукционный ток можно вызвать двумя способами: перемещать рамку (или ее часть) в поле или изменять магнитное поле по величине, оставляя неподвижной рамку. Рассмотрим вначале первый способ. При движении проводника в магнитном поле его свободные электроны под действием силы Лоренца приходят в движение относительно проводника, то есть возникает ток. Это явление называется электромагнитной индукцией. Рассмотрим контур, состоящий из параллельных проводников и , замкнутых проводом и скользящей перемычкой (рис.3.15). Контур находится во внешнем поле , перпендикулярном его плоскости. На заряды в движущемся проводнике действует сила Лоренца, приложенная параллельно перемычке (силы, действующие на и , показаны на рис.3.15). Видно, что в контуре появился ток, направленный вдоль движения . Его направление принимается за направление обхода контура, что определяют на рисунке векторы и . Появление тока связано с . ЭДС – это работа по перемещению положительного единичного заряда вдоль проводника: ; (3.37) . (3.38) Примем во внимание, что , (3.39) где знак “‑“ связан с тем, что векторы и направлены противоположно. Тогда с учетом (3.39) (3.38) принимает следующий вид: . (3.40) Выражение (3.40) представляет собой математическую формулировку закона Фарадея, физический смысл которого заключается в следующем: при движении замкнутого проводника во внешнем магнитном поле в его контуре возникает ЭДС индукции, равная скорости изменения потока магнитного поля сквозь поверхность контура. Правило, определяющее направление ЭДС индукции, сформулировано Ленцем в 1933 г.: индукционный ток направлен так, что создаваемое им поле препятствует изменению магнитного потока. Возникновение ЭДС индукции в рассматриваемом примере связано с действием силы Лоренца на заряды, движущиеся со скоростью . Если движется не контур, а магнит, то также происходит изменение магнитного потока, т.е. формула (3.40) является общей. Следовательно: а) изменяющееся магнитное поле (магнитный поток) порождает электрическое поле (ЭДС); б) электрическое поле может порождаться не только зарядами, но и изменяющимся магнитным полем. В таком виде выводы из закона электромагнитной индукции были сформулированы Максвеллом. Чтобы записать их в математической форме, перейдем к дифференциальной формулировке закона электромагнитной индукции. Так как , (3.41) то: ; (3.42) . (3.43) Тогда: или . (3.44) Формула (3.44) описывает закон появления в некоторой точке пространства электрического поля за счет изменения магнитного поля в этой точке (рис.3.16). Закон сохранения энергии выполняется вследствие того, что энергия, сообщаемая пробному заряду, движущемуся по контуру, черпается из источника, который обеспечивал изменение магнитного поля. Для потенциального поля ; в данном случае , следовательно, индукционное электрическое поле не является потенциальным. Так же, как и магнитное, оно названо вихревым (рис.3.16), т.е. его силовые линии замкнуты. Уравнения Максвелла (3.29 -3.30), записанные ранее для вакуума, с учетом электромагнитной индукции перепишутся в виде: ; (3.45) ; (3.47) ; (3.46) . (3.48) Физический смысл этих уравнений: - (3.45) – источником электрического поля являются электрические заряды , стоком – заряды ; - (3.46) – источником электрического поля также является переменное магнитное поле; при этом образуется не потенциальное, как в (3.45), а вихревое электрическое поле; - (3.47) ‑ не существует магнитных зарядов; силовые линии магнитного поля являются замкнутыми; - (3.48) ‑ магнитное поле порождается токами проводимости и является вихревым.
|