Доколку се промени магнетно полене се случи, тогаш нема да има електрична струја. Дури и ако постои магнетно поле. Можеме да кажеме дека индуцираната електрична струја е директно пропорционална, прво, на бројот на вртења, и второ, на брзината на магнетното поле со кое ова магнетно поле се менува во однос на вртењата на серпентина.
Ориз. 3. Од што зависи големината на индукциската струја?
За да се карактеризира магнетното поле, се користи количина наречена магнетен тек. Го карактеризира магнетното поле како целина; ние ќе зборуваме за ова во следната лекција. Засега само да забележиме дека тоа е промената магнетен тек, т.е. бројот на линии на магнетното поле што продираат во колото што носи струја (на калем, на пример), доведува до појава на индукциона струја во ова коло.
Физика. 9-то одделение
Тема: Електромагнетно поле
Лекција 44 Магнетен флукс
Ерјуткин Е.С., наставник по физика највисока категоријаГОУ средно училиште бр.1360
Вовед. Експериментите на Фарадеј
Продолжувајќи го нашето проучување на темата „Електромагнетна индукција“, ајде внимателно да го разгледаме концептот како магнетен тек.
Веќе знаете како да го откриете феноменот електромагнетна индукција- ако е вкрстен затворен спроводник магнетни линии, во овој проводник се јавува електрична струја. Оваа струја се нарекува индукција.
Сега да разговараме како се формира оваа електрична струја и што е важно за да се појави оваа струја.
Пред сè, да се свртиме кон Експериментот на Фарадеји повторно погледнете ги неговите важни карактеристики.
Значи, имаме амперметар, калем со голем бројсе врти, кој е краток спој на овој амперметар.
Земаме магнет и исто како и во претходната лекција, го спуштаме овој магнет во внатрешноста на серпентина. Стрелката отстапува, односно има електрична струја во ова коло.
Ориз. 1. Искуство во откривање на индукциона струја.
Но, кога магнетот е внатре во серпентина, нема електрична струја во колото. Но, штом ќе се обидете да го отстраните овој магнет од серпентина, повторно се појавува електрична струја во колото, но насоката на оваа струја се менува во спротивна.
Ве молиме имајте предвид дека вредноста на електричната струја што тече во колото зависи и од својствата на самиот магнет. Ако земете друг магнет и го направите истиот експеримент, вредноста на струјата значително се менува, во во овој случајструјата станува помала.
По спроведувањето на експериментите, можеме да заклучиме дека електричната струја што се појавува во затворен проводник (во калем) е поврзана со магнетно поле постојан магнет.
Со други зборови, електричната струја зависи од некоја карактеристика на магнетното поле. И ние веќе воведовме таква карактеристика - магнетна индукција.
Да потсетиме дека магнетната индукција се означува со буквата, ова е - векторска количина. А магнетната индукција се мери во Тесла.
⇒ - Тесла - во чест на европскиот и американскиот научник Никола Тесла.
Магнетна индукцијаго карактеризира ефектот на магнетното поле врз спроводникот што носи струја поставен во ова поле.
Но, кога зборуваме за електрична струја, мора да разбереме дека електричната струја, а тоа го знаете од 8 одделение, настанува под влијание електрично поле.
Според тоа, може да се заклучи дека електричните индуцирана струјасе појавува поради електричното поле, кое пак се формира како резултат на дејството на магнетното поле. И овој однос се постигнува токму преку магнетен тек.
Ако има затворено спроводно коло во магнетно поле кое не содржи извори на струја, тогаш кога магнетното поле се менува, во колото се појавува електрична струја. Овој феномен се нарекува електромагнетна индукција. Појавата на струја укажува на појава на електрично поле во колото, кое може да обезбеди затворено движење електрични полнежиили, со други зборови, за појавата на ЕМП. Електричното поле што настанува при промена на магнетното поле и чија работа при движење на полнежите по затворено коло не е нула, има затворени линии на сила и се нарекува вителско поле.
За квантитативен описЕлектромагнетната индукција го воведува концептот на магнетен флукс (или флукс на векторот на магнетна индукција) преку затворена јамка. За рамно коло лоцирано во еднообразно магнетно поле (и само такви ситуации можат да се сретнат учениците во еден државен испит), магнетниот тек е дефиниран како
каде е индукцијата на полето, е областа на контурата, е аголот помеѓу векторот на индукција и нормалната (нормална) на контурната рамнина (види слика; нормалната на контурната рамнина е прикажана со точкаста линија). Единица за магнетен тек во меѓународен системМерната единица SI е Вебер (Wb), која се дефинира како магнетен флукс низ контура на површина од 1 m 2 на еднообразно магнетно поле со индукција од 1 T, нормално на рамнинатаконтура.
Големината на индуцираниот емф што се јавува во колото кога се менува магнетниот тек низ ова коло е еднаква на брзината на промена на магнетниот тек
|
Еве ја промената на магнетниот тек низ колото за краток временски интервал. Важен имотзаконот за електромагнетна индукција (23.2) е неговата универзалност во однос на причините за промените во магнетниот тек: магнетниот тек низ колото може да се промени поради промена на индукцијата на магнетното поле, промена во областа на колото или промена на аголот помеѓу индукцискиот вектор и нормалата, што се случува кога колото ротира во полето. Во сите овие случаи, според законот (23.2), во колото ќе се појават индуциран емф и индуцирана струја.
Знакот минус во формулата (23.2) е „одговорен“ за насоката на струјата што произлегува од електромагнетната индукција (правило на Ленц). Сепак, не е толку лесно да се разбере на јазикот на законот (23.2) до која насока на индукциската струја ќе доведе овој знак со одредена промена на магнетниот тек низ колото. Но, сосема е лесно да се запамети резултатот: индуцираната струја ќе биде насочена на таков начин што магнетното поле што го создава ќе „тежнее“ да ја компензира промената во надворешното магнетно поле што ја генерира оваа струја. На пример, кога се зголемува флуксот на надворешното магнетно поле низ колото, во него ќе се појави индуцирана струја, чие магнетно поле ќе биде насочено спротивно од надворешното магнетно поле за да се намали надворешното поле и на тој начин да се одржи оригиналот. вредноста на магнетното поле. Кога полето флукс низ колото се намалува, индуцираното струјно поле ќе биде насочено на ист начин како надворешното магнетно поле.
Ако струјата во коло со струја се промени поради некоја причина, тогаш се менува и магнетниот тек низ колото на магнетното поле што го создава самата оваа струја. Потоа, според законот (23.2), во колото треба да се појави индуциран емф. Феноменот на појава на индуциран емф во некое електрично коло како резултат на промена на струјата во самото ова коло се нарекува самоиндукција. Да најде Самоиндуцирана емфво некое електрично коло потребно е да се пресмета флуксот на магнетното поле создадено од ова коло преку себе. Оваа пресметка е комплексен проблемпоради нехомогеноста на магнетното поле. Сепак, едно својство на овој тек е очигледно. Бидејќи магнетното поле создадено од струјата во колото е пропорционално на големината на струјата, магнетниот тек на сопственото поле низ колото е пропорционален на струјата во ова коло
|
каде е јачината на струјата во колото, е коефициентот на пропорционалност, кој ја карактеризира „геометријата“ на колото, но не зависи од струјата во него и се нарекува индуктивност на ова коло. Единицата за индуктивност SI е Хенри (H). 1 H е дефинирана како индуктивност на такво коло, индукцискиот флукс на сопственото магнетно поле низ кое е еднаков на 1 Wb со струја од 1 А. Земајќи ја предвид дефиницијата за индуктивност (23.3) од законот за електромагнетна индукција (23.2), добиваме за самоиндукција ЕМП
|
Поради феноменот на самоиндукција, струјата во кое било електрично коло има одредена „инерција“ и, според тоа, енергија. Навистина, за да се создаде струја во колото, неопходно е да се работи за надминување на самоиндукцијата ЕМП. Енергијата на струјното коло е еднаква на оваа работа. Неопходно е да се запамети формулата за енергијата на струјното коло
|
каде е индуктивноста на колото, дали јачината на струјата во него.
Феноменот на електромагнетна индукција е широко користен во технологијата. На него се заснова создавањето електрична струја во електричните генератори и електрани. Благодарение на законот за електромагнетна индукција, се случува трансформација механички вибрацииво електрични микрофони. Врз основа на законот за електромагнетна индукција, тој работи, особено, електрично коло, кој се нарекува осцилаторно коло(видете го следното поглавје), и која е основа на која било опрема за пренос или прием на радио.
Ајде сега да ги разгледаме задачите.
Од оние наведени во проблем 23.1.1феномени, постои само една последица на законот за електромагнетна индукција - појава на струја во прстенот кога низ него ќе помине постојан магнет (одговор 3 ). Сè друго е резултат на магнетната интеракција на струите.
Како што е наведено во воведот на ова поглавје, феноменот на електромагнетна индукција лежи во основата на работата на генераторот наизменична струја (проблем 23.1.2), т.е. уред кој создава наизменична струја на дадена фреквенција (одговор 2 ).
Индукцијата на магнетното поле создадено од постојан магнет се намалува со зголемување на растојанието до него. Затоа, кога магнетот се приближува до прстенот ( проблем 23.1.3) се менува флуксот на магнетното поле на магнетот низ прстенот и се појавува индуцирана струја во прстенот. Очигледно, ова ќе се случи кога магнетот се приближува до прстенот со северниот и јужниот пол. Но, насоката на индукциската струја во овие случаи ќе биде различна. Ова се должи на фактот дека кога магнет се приближува до прстенот со различни полови, полето во рамнината на прстенот во еден случај ќе биде насочено спротивно на полето во другиот. Затоа, за да се компензира за овие промени надворешно полемагнетното поле на индукциската струја во овие случаи треба да биде различно насочено. Затоа, насоките на индукционите струи во прстенот ќе бидат спротивни (одговори 4 ).
За да се појави индуцирана EMF во прстенот, неопходно е магнетниот тек низ прстенот да се промени. И бидејќи магнетната индукција на полето на магнетот зависи од растојанието до него, тогаш во разгледаното проблем 23.1.4Во овој случај, протокот низ прстенот ќе се промени и ќе се појави индуцирана струја во прстенот (одговор 1
).
Кога ја ротирате рамката 1 ( проблем 23.1.5) аголот помеѓу линиите на магнетна индукција (и, според тоа, векторот на индукција) и рамнината на рамката во секое време еднаква на нула. Следствено, магнетниот флукс низ рамката 1 не се менува (види формула (23.1)), а индуцираната струја не се појавува во неа. Во рамката 2, ќе се појави индукциона струја: во положбата прикажана на сликата, магнетниот флукс низ него е нула, кога рамката ќе се сврти четвртина кривина ќе биде еднаква на , каде е индукцијата и е плоштината на рамката. По уште една четвртина кривина, протокот повторно ќе биде нула, итн. Затоа, флуксот на магнетна индукција низ рамката 2 се менува за време на неговата ротација, затоа, во него се појавува индуцирана струја (одговор 2 ).
ВО проблем 23.1.6индуцираната струја се јавува само во случајот 2 (одговор 2
). Навистина, во случајот 1, рамката, кога се движи, останува на исто растојание од проводникот и, според тоа, магнетното поле создадено од овој проводник во рамнината на рамката не се менува. Кога рамката се оддалечува од проводникот, се менува магнетната индукција на полето на проводникот во областа на рамката, се менува магнетниот тек низ рамката и се појавува индуцирана струја.
Законот за електромагнетна индукција вели дека индуцираната струја ќе тече во прстенот во моменти кога се менува магнетниот тек низ прстенот. Затоа, додека магнетот мирува во близина на прстенот ( проблем 23.1.7) нема да тече индуцирана струја во прстенот. Затоа, точниот одговор во овој проблем е 2 .
Според законот за електромагнетна индукција (23.2), индуцираниот EMF во рамката се одредува со брзината на промена на магнетниот тек низ него. И бидејќи по услов проблеми 23.1.8индукцијата на магнетното поле во областа на рамката се менува подеднакво, брзината на нејзината промена е константна, вредноста на индуцираниот емф не се менува за време на експериментот (одговор 3 ).
ВО проблем 23.1.9Индуцираниот EMF што се јавува во рамката во вториот случај е четири пати поголем од индуцираниот EMF што се јавува во првиот (одговор 4 ). Ова се должи на четирикратно зголемување на површината на рамката и, соодветно, магнетниот тек низ него во вториот случај.
ВО задача 23.1.10во вториот случај, брзината на промена на магнетниот тек се удвојува (индукцијата на полето се менува за иста количина, но за половина од времето). Затоа, ЕМФ на електромагнетната индукција што се јавува во рамката во вториот случај е двојно поголема од првиот (одговор 1 ).
Кога струјата во затворен проводник се удвојува ( проблем 23.2.1), големината на индукцијата на магнетното поле ќе се удвои во секоја точка во вселената без промена на насоката. Затоа, магнетниот тек низ која било мала област и, соодветно, целиот проводник ќе се промени точно двапати (одговор 1
). Но, односот на магнетниот тек низ проводникот до струјата во овој проводник, што ја претставува индуктивноста на проводникот 
, нема да се промени ( проблем 23.2.2- одговори 3
).
Користејќи ја формулата (23.3) наоѓаме во проблем 32.2.3 Gn (одговор 4 ).
Односот помеѓу единиците на магнетен флукс, магнетна индукција и индуктивност ( проблем 23.2.4) следува од дефиницијата за индуктивност (23.3): единица за магнетен тек (Wb) е еднаква на производот на единица струја (A) со единица индуктивност (H) - одговор 3 .
Според формулата (23.5), со двојно зголемување на индуктивноста на серпентина и двојно намалување на струјата во него ( проблем 23.2.5) енергијата на магнетното поле на серпентина ќе се намали за 2 пати (одговор 2 ).
Кога рамката ротира во еднообразно магнетно поле, магнетниот тек низ рамката се менува поради промена на аголот помеѓу нормалното на рамнината на рамката и векторот на индукција на магнетното поле. И бидејќи и во првиот и во вториот случај проблем 23.2.6овој агол се менува според истиот закон (според условот, фреквенцијата на ротација на рамките е иста), потоа индуцираниот емф се менува според истиот закон и, според тоа, односот на вредностите на амплитудата на индуцираниот EMF во рамката е еднаков на единство (одговор 2 ).
Магнетно поле, генериран од проводниксо струја во областа на рамката ( проблем 23.2.7), насочено „од нас“ (види решенија за проблемите во Поглавје 22). Големината на полето на индукција на жицата во областа на рамката ќе се намали додека се оддалечува од жицата. Затоа, индуцираната струја во рамката треба да создаде магнетно поле насочено внатре во рамката „далеку од нас“. Користејќи го сега правилото gimlet за да ја пронајдеме насоката на магнетната индукција, заклучуваме дека индуцираната струја во рамката ќе биде насочена во насока на стрелките на часовникот (одговор 1 ).
Како што се зголемува струјата во жицата, магнетното поле што го создава ќе се зголеми и ќе се појави индуцирана струја во рамката ( проблем 23.2.8). Како резултат на тоа, ќе има интеракција помеѓу индукциската струја во рамката и струјата во проводникот. За да ја пронајдете насоката на оваа интеракција (привлекување или одбивање), можете да ја најдете насоката на индукциската струја, а потоа, користејќи ја формулата Ампер, силата на интеракција помеѓу рамката и жицата. Но, можете да го направите тоа поинаку, користејќи го правилото на Ленц. Сите индуктивни појави мора да имаат таква насока за да се компензира причината што ги предизвикува. И бидејќи причината е зголемување на струјата во рамката, силата на интеракција помеѓу индукциската струја и жицата треба да има тенденција да го намали магнетниот тек на полето на жицата низ рамката. И бидејќи магнетната индукција на полето на жицата се намалува со зголемување на растојанието до неа, оваа сила ќе ја турка рамката подалеку од жицата (одговори 2 ). Ако струјата во жицата се намали, рамката ќе се привлече кон жицата.
Задача 23.2.9поврзано и со насоката на индукциските појави и Ленцовото правило. Кога магнетот се приближува до спроводниот прстен, во него ќе се појави индуцирана струја, а нејзината насока ќе биде таква што ќе ја компензира причината што ја предизвикува. И бидејќи оваа причина е приближувањето на магнетот, прстенот ќе биде одбиен од него (одговор 2 ). Ако магнетот се оддалечи од прстенот, тогаш од истите причини би настанала привлечност на прстенот кон магнетот.
Задача 23.2.10е единствениот компјутерски проблем во ова поглавје. За да го пронајдете индуцираниот EMF, треба да ја пронајдете промената на магнетниот тек низ колото 
. Тоа може да се направи вака. Нека во одреден момент во времето скокачот биде во положбата прикажана на сликата и нека помине мал временски интервал. За време на овој временски интервал, скокачот ќе се помести за одредена количина. Ова ќе доведе до зголемување на областа на контурата 
по износот 
. Според тоа, промената на магнетниот флукс низ колото ќе биде еднаква на, а големината на индуцираниот емф. 
(одговор 4
).
Наставник по физика, средно училиште бр. 58, Севастопол, Сафроненко Н.И.
Тема на лекцијата: Експериментите на Фарадеј. Електромагнетна индукција.
Лабораториска работа „Проучување на феноменот на електромагнетна индукција“
Цели на часот : Знам/разбирам: дефинирање на феноменот на електромагнетна индукција. Да може да ја опише и објасни електромагнетната индукција,да може да прави набљудувања природни феномени, користете едноставни мерни инструментида ги проучува физичките појави.
- развивање: развиваат логично размислување, когнитивен интерес, набљудување.
- едукативни: Да се формира доверба во можноста за познавање на природата,потребамудрата употреба на научните достигнувања за понатамошно развивање човечкото општество, почит кон креаторите на науката и технологијата.
Опрема: Електромагнетна индукција: калем со галванометар, магнет, калем со јадро, извор на струја, реостат, калем со јадро низ кое тече наизменична струја, цврст и прстен со отвор, калем со светло светилка. Филм за М. Фарадеј.
Тип на лекција: комбинирана лекција
Метод на лекција: делумно пребарувачки, објаснувачки и илустративен
§21 (стр.90-93), одговарајте на прашања усно стр.90, тест 11 стр.108
Лабораториска работа
Проучување на феноменот на електромагнетна индукција
Цел на работата: да дознаам
1) под кои услови се појавува индуцирана струја во затворено коло (серпентина);
2) што ја одредува насоката на индукциската струја;
3) од што зависи јачината на индукциската струја?
Опрема : милиамметар, калем, магнет
За време на часовите.
Поврзете ги краевите на серпентина со приклучоците на милиамметарот.
1. Дознајте што Електрична струја (индукција) во серпентина се јавува кога магнетното поле во внатрешноста на серпентина се менува. Промените во магнетното поле во внатрешноста на серпентина може да бидат предизвикани со движење на магнет во или надвор од серпентина.
А) Вметнете го магнетот со јужниот пол во серпентина и потоа извадете го.
Б) Вметнете го магнетот со северниот пол во серпентина и потоа извадете го.
Кога магнетот се движи, дали се појавува струја (индукција) во серпентина? (Кога се менува магнетното поле, дали се појавува индуцирана струја внатре во серпентина?)
2. Дознајте што насоката на индукциската струја зависи од насоката на движење на магнетот во однос на серпентина (магнетот се додава или отстранува) и на кој пол магнетот е вметнат или отстранет.
А) Вметнете го магнетот со јужниот пол во серпентина и потоа извадете го. Внимавајте што се случува со милиамметарската игла во двата случаи.
Б) Вметнете го магнетот со северниот пол во серпентина и потоа извадете го. Внимавајте што се случува со милиамметарската игла во двата случаи. Нацртајте ја насоката на отклонување на милиамметарската игла:
Магнетни столбови
Да се тркалаат
Од макара
северен Пол
3. Дознајте што јачината на индукциската струја зависи од брзината на магнетот (стапката на промена на магнетното поле во серпентина).
Полека вметнете го магнетот во серпентина. Внимавајте на отчитувањето на милиамметарот.
Брзо вметнете го магнетот во серпентина. Внимавајте на отчитувањето на милиамметарот.
Заклучок.
За време на часовите
Патот до знаењето? Таа е лесно да се разбере. Можете едноставно да одговорите: „Грешите и повторно грешите, но секој пат помалку, помалку. Се надевам дека денешната лекција ќе биде еден помалку на овој пат на знаење. Нашата лекција е посветена на феноменот на електромагнетна индукција, кој беше откриен од англискиот физичар Мајкл Фарадеј на 29 август 1831 година. Редок случај, кога толку точно се знае датумот на ново прекрасно откритие!
Феноменот на електромагнетна индукција е феномен на појава на електрична струја во затворен проводник (калем) кога се менува надворешното магнетно поле во внатрешноста на серпентина. Струјата се нарекува индукција. Индукција - насочување, примање.
Целта на лекцијата: проучување на феноменот на електромагнетна индукција, т.е. под кои услови се појавува индукциона струја во затворено коло (серпентина); дознајте што ја одредува насоката и големината на индукциската струја.
Во исто време со проучувањето на материјалот, ќе вршите лабораториска работа.
На почетокот на 19 век (1820), по експериментите на данскиот научник Оерстед, стана јасно дека електричната струја создава магнетно поле околу себе. Да се потсетиме на ова искуство повторно. (Еден студент го раскажува експериментот на Оерстед ). По ова, се појави прашањето дали е можно да се добие струја со помош на магнетно поле, т.е. произведуваат обратни дејства. Во првата половина на 19 век, научниците се свртеа кон такви експерименти: тие почнаа да бараат можност за создавање електрична струја поради магнетно поле. М. Фарадеј напиша во својот дневник: „Претворете го магнетизмот во електрична енергија“. И јас чекорев кон мојата цел речиси десет години. Брилијантно се справи со задачата. Како потсетување на што секогаш треба да размислува, во џебот носеше магнет. Со оваа лекција ќе му оддадеме почит на големиот научник.
Да се потсетиме на Мајкл Фарадеј. Кој е тој? (Еден студент зборува за М. Фарадеј ).
Син на ковач, доставувач на весници, врзувач на книги, самоук кој самостојно студирал физика и хемија од книги, лабораториски асистент извонреден хемичарДеви и конечно научникот го направија тоа одлична работа, покажал генијалност, упорност и истрајност додека не примил електрична струја користејќи магнетно поле.
Ајде да патуваме во тие далечни времиња и да ги репродуцираме експериментите на Фарадеј. Фарадеј се смета за најголемиот експерименталист во историјата на физиката.
Н С
1) 2)
СН
Магнетот беше вметнат во серпентина. Кога магнетот се движеше во серпентина, беше снимена струја (индукција). Првата шема беше прилично едноставна. Прво, М. Фарадеј користел калем со голем број вртења во своите експерименти. Намотката беше поврзана со милиамметарски уред. Мора да се каже дека во тие далечни времиња немаше доволно добри алаткиза мерење на електрична струја. Затоа, користевме необично техничко решение: земале магнетна игла, до неа поставиле спроводник низ кој течела струја и по отстапувањето на магнетната игла го проценувале текот на струјата. Ќе ја судиме струјата врз основа на читањата на милиамметарот.
Студентите го репродуцираат искуството, го изведуваат чекорот 1 во лабораториска работа. Забележавме дека милиамметарската игла отстапува од својата нулта вредност, т.е. покажува дека во колото се појавува струја кога магнетот се движи. Штом магнетот ќе престане, стрелката се враќа во нулта положба, односно нема електрична струја во колото. Струјата се појавува кога се менува магнетното поле во серпентина.
Дојдовме до она за што зборувавме на почетокот на лекцијата: добивме електрична струја користејќи променливо магнетно поле. Ова е првата заслуга на М.Фарадеј.
Втората заслуга на М. Фарадеј е што утврдил од што зависи насоката на индукциската струја. Ќе го утврдиме и ова.Учениците го изведуваат чекор 2 во лабораториска работа. Да се свртиме кон точка 3 од лабораториската работа. Ајде да дознаеме дека јачината на индукциската струја зависи од брзината на движење на магнетот (стапката на промена на магнетното поле во серпентина).
Какви заклучоци донел М. Фарадеј?
Електричната струја се појавува во затворено коло кога се менува магнетното поле (ако магнетното поле постои, но не се менува, тогаш нема струја).
Насоката на индукциската струја зависи од насоката на движење на магнетот и неговите полови.
Јачината на индукциската струја е пропорционална со брзината на промена на магнетното поле.
Вториот експеримент на М. Фарадеј:
Зедов две калеми на заедничко јадро. Еден го поврзав на милиамметар, а вториот со клуч на тековен извор. Штом колото беше затворено, милиамметарот ја покажа индуцираната струја. Кога се отвори, покажуваше и струја. Додека колото е затворено, т.е. во колото тече струја, милиамметарот не покажа струја. Магнетното поле постои, но не се менува.
Ајде да размислиме модерна верзијаексперименти на М. Фарадеј. Вметнуваме и отстрануваме електромагнет и јадро во калем поврзан со галванометар, ја вклучуваме и исклучуваме струјата и користиме реостат за да ја промениме јачината на струјата. На јадрото на серпентина се поставува калем со сијалица низ која тече наизменична струја.
Открив Услови појава на индукциона струја во затворено коло (калем). И што епричина нејзината појава? Да се потсетиме на условите за постоење електрична струја. Тоа се: наелектризирани честички и електрично поле. Факт е дека променливото магнетно поле генерира електрично поле (вител) во вселената, кое делува на слободните електрони во серпентина и ги поставува во насочено движење, со што се создава индукциона струја.
Магнетното поле се менува, се менува бројот на линии на магнетното поле низ затворена јамка. Ако ја ротирате рамката во магнетно поле, во неа ќе се појави индуцирана струја.Прикажи модел на генератор.
Откривањето на феноменот на електромагнетна индукција имаше голема вредностза развој на технологијата, за создавање на генератори со чија помош Електрична енергија, кои се на енергија индустриски претпријатија(Електрани).Од 12.02 минути се прикажува филм за М. Фарадеј „Од електрична енергија до генератори на струја“.
Трансформаторите работат на феноменот на електромагнетна индукција, со чија помош тие пренесуваат електрична енергија без загуба.На екранот е далновод.
Феноменот на електромагнетна индукција се користи во работата на детекторот за пропусти, со чија помош се испитуваат челичните греди и шините (нехомогеностите во зракот го искривуваат магнетното поле и се појавува индукциона струја во намотката на детекторот на дефекти).
Би сакал да се сетам на зборовите на Хелмхолц: „Се додека луѓето уживаат во придобивките од електричната енергија, тие ќе го паметат името на Фарадеј“.
„Нека бидат свети оние кои во творечки жар, истражувајќи го целиот свет, открија закони во него“.
Мислам дека на нашиот пат на знаење има уште помалку грешки.
Што ново научивте? (Таа струја може да се добие со помош на променливо магнетно поле. Откривме од што зависи насоката и големината на индукциската струја).
Што научивте? (Примајте индуцирана струја користејќи променливо магнетно поле).
Прашања:
Магнет се турка во металниот прстен во првите две секунди, во следните две секунди е неподвижен внатре во прстенот, а во следните две секунди се отстранува. Во кои временски интервали тече струја во серпентина? (Од 1-2с; 5-6с).
На магнетот се става прстен со или без отвор. Каде се јавува индуцираната струја? (Во затворен прстен)
На јадрото на серпентина, која е поврзана со извор на наизменична струја, има прстен. Струјата е вклучена и прстенот скока. Зошто?
Дизајн на табла:
„Претворете го магнетизмот во електрична енергија“
М. Фарадеј
Портрет на М. Фарадеј
Цртежи на експериментите на М. Фарадеј.
Електромагнетна индукција е феномен на појава на електрична струја во затворен спроводник (калем) кога се менува надворешното магнетно поле во внатрешноста на серпентина.
Оваа струја се нарекува индукциона струја.
ИНДУКЦИСКА СТОЈА е електрична струја што се јавува кога флуксот на магнетната индукција се менува во затворено спроводливо коло. Овој феномен се нарекува електромагнетна индукција. Дали сакате да знаете во која насока е индукциската струја? Rosinductor е трговија информативен портал, каде што ќе најдете информации за тековните.
Звучи правилото за одредување на насоката на индукциската струја на следниот начин: „Индуцираната струја е насочена така што со своето магнетно поле се спротивставува на промената на магнетниот тек што ја предизвикува“. Десна ракадланка свртена кон магнетна далноводи, при што палецотнасочени во насока на движење на спроводникот, а четири прсти укажуваат во која насока ќе тече индуцираната струја. Со поместување на спроводникот, заедно со спроводникот ги придвижуваме сите електрони содржани во него, а при движење на електрични полнежи во магнетно поле, врз нив ќе дејствува сила според правилото на левата страна.
Насоката на индукциската струја, како и нејзината големина, се одредуваат со правилото на Ленц, кое вели дека насоката на индукциската струја секогаш го ослабува ефектот на факторот што ја возбудил струјата. Кога флуксот на магнетното поле низ колото се менува, насоката на индуцираната струја ќе биде таква што ќе ги компензира овие промени. Кога во друго коло се создава магнетно поле што возбудува струја во коло, насоката на индукциската струја зависи од природата на промените: кога надворешната струја се зголемува, индукциската струја има спротивна насока; кога се намалува, таа е насочен во иста насока и има тенденција да го зголеми протокот.
Намотката за индукциска струја има два пола (север и југ), кои се одредуваат во зависност од насоката на струјата: индукциските линии излегуваат од северен Пол. Приближувањето на магнетот до калем предизвикува струја да се појави во насока што го одбива магнетот. Кога ќе се отстрани магнетот, струјата во серпентина има насока што го фаворизира привлекувањето на магнетот.
Индукциската струја се јавува во затворено коло лоцирано во наизменично магнетно поле. Колото може да биде или неподвижно (поставено во променлив флукс на магнетна индукција) или движење (движењето на колото предизвикува промена на магнетниот тек). Појавата на индукциона струја предизвикува вителско електрично поле, кое се возбудува под влијание на магнетно поле.
Можете да научите како да креирате краткорочна индукциона струја од училишен курсфизика.
Постојат неколку начини да го направите ова:
- - движење на постојан магнет или електромагнет во однос на серпентина,
- - движење на јадрото во однос на електромагнетот вметнат во серпентина,
- - затворање и отворање на колото,
- - регулирање на струјата во колото.
Основниот закон на електродинамиката (законот Фарадеј) вели дека јачината на индуцираната струја за кое било коло е еднаква на брзината на промена на магнетниот тек што минува низ колото, земена со знак минус. Јачината на индукциската струја се нарекува електромоторна сила.
Како што веќе дознавме, електричната струја може да генерира магнетни полиња. Се поставува прашањето: дали магнетното поле може да предизвика појава на електрична струја? Овој проблем беше решен англиски физичарМајкл Фарадеј, кој го откри феноменот на електромагнетна индукција во 1831 година. Спроводник навиен во калем е поврзан со галванометар (сл. 3.19). Ако внесете постојан магнет во серпентина, галванометарот ќе покаже присуство на струја во текот на целиот временски период додека магнетот се движи во однос на серпентина. Кога магнет се влече од калем, галванометарот покажува присуство на струја. спротивна насока. Промените во насоката на струјата се случуваат кога се менува лизгачкиот или повлечениот пол на магнетот.
Слични резултати беа забележани при замена на постојан магнет со електромагнет (калем со струја). Ако двете намотки се фиксирани неподвижни, но сегашната вредност во едната од нив се менува, тогаш во тој момент се забележува индуцирана струја во другата калем.
ФЕНОМЕНОТ НА ЕЛЕКТРОМАГНЕТНА ИНДУКЦИЈА се состои во појава на електромоторна сила (emf) на индукција во проводно коло низ кое се менува флуксот на векторот на магнетната индукција. Ако колото е затворено, тогаш во него се појавува индуцирана струја.
Откривање на феноменот на електромагнетна индукција:
1) покажа односот помеѓу електричното и магнетното поле;
2) предложи метод за производство на електрична струјакористејќи магнетно поле.
Основни својства на индукциската струја:
1. Индукција струја секогаш се јавува кога има промена во магнетниот индукциски флукс поврзан со колото.
2. Јачината на индукциската струја не зависи од методот на менување на флуксот на магнетната индукција, туку се одредува само од брзината на нејзината промена.
Експериментите на Фарадеј утврдиле дека големината на електромоторната сила на индукција е пропорционална со брзината на промена на магнетниот флукс што продира во колото на проводникот (Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција)
Или , (3,46)
каде што (dF) е промената на протокот со текот на времето (dt). МАГНЕТЕН ФЛУКСили ФЛУКС НА МАГНЕТНА ИНДУКЦИЈАе количина која се определува врз основа на следната врска: ( магнетен тек низ површина со површина S): Ф=ВScosα, (3.45), агол a – аголот помеѓу нормалната до површината што се разгледува и насоката на векторот на индукција на магнетното поле
единица за магнетен текво системот SI се нарекува вебер– [Wb=Tl×m2].
Знакот „–“ во формулата значи дека emf. индукцијата предизвикува индуцирана струја, чие магнетно поле се спротивставува на секоја промена на магнетниот тек, т.е. на > 0 e.m.f. индукција e И<0 и наоборот.
e.m.f. индукцијата се мери во волти
За да се најде насоката на индукциската струја, постои правилото на Ленц (правилото е воспоставено во 1833 година): индукциската струја има таква насока што магнетното поле што го создава има тенденција да ја компензира промената на магнетниот тек што ја предизвика оваа индукциона струја .
На пример, ако го поместите северниот пол на магнетот во калем, т.е. го зголемите магнетниот флукс низ неговите кривини, во серпентина се појавува индуцирана струја во таква насока што северниот пол се појавува на крајот од серпентина најблиску до магнетот (сл. 3.20). Значи, магнетното поле на индуцираната струја има тенденција да ја неутрализира промената на магнетниот тек што ја предизвика.
Не само што наизменичното магнетно поле генерира индуцирана струја во затворен проводник, туку и кога затворен проводник со должина l се движи во постојано магнетно поле (B) со брзина v, се појавува emf во проводникот:
a (B Ùv) (3.47)
Како што веќе знаете, електромоторна силаво синџир е резултат на дејство на надворешни сили. Кога проводникот се движи во магнетно поле улогата на надворешните силиврши Лоренцова сила(кој делува од магнетното поле на движечки електричен полнеж). Под влијание на оваа сила, полнежите се одвојуваат и на краевите на проводникот се јавува потенцијална разлика. Е.м.ф. Индукцијата во проводникот е работа на поместување на единечните полнежи долж проводникот.
Насока на индукциската струјаможе да се утврди според правилото на десната рака:Векторот Б влегува во дланката, киднапираниот палец се совпаѓа со насоката на брзината на проводникот, а 4 прсти ја покажуваат насоката на индукциската струја.
Така, наизменичното магнетно поле предизвикува појава на индуцирано електрично поле. Тоа не потенцијално(за разлика од електростатско), бидејќи Работасо поместување на еден позитивен полнеж еднакво на e.m.f. индукција, не нула.
Таквите полиња се нарекуваат вител. Вител сили линииелектрично поле - се затворени во себе,за разлика од линиите на јачината на електростатското поле.
Е.м.ф. индукцијата се јавува не само кај соседните проводници, туку и кај самиот проводник кога се менува магнетното поле на струјата што тече низ проводникот. Појавување на е.м.ф. во кој било проводник, кога се менува јачината на струјата во самиот него (оттука, магнетниот флукс во проводникот) се нарекува самоиндукција, а струјата индуцирана во овој проводник е - самоиндукција струја.
Струјата во затворено коло создава магнетно поле во околниот простор, чиј интензитет е пропорционален на јачината на струјата I. Затоа, магнетниот флукс Ф што продира во колото е пропорционален на јачината на струјата во колото
Ф=L×I, (3,48).
L е коефициентот на пропорционалност, кој се нарекува коефициент на самоиндуктивност, или, едноставно, индуктивност. Индуктивноста зависи од големината и обликот на колото, како и од магнетната пропустливост на околината што го опкружува колото.
Во оваа смисла, индуктивноста на колото е аналогенелектричниот капацитет на изолираниот проводник, кој исто така зависи само од обликот на проводникот, неговите димензии и диелектричната константа на медиумот.
Единицата за индуктивност е Хенри (H): 1Gn - индуктивноста на таквото коло, чијшто самоиндукција магнетен тек при струја од 1А е еднаков на 1Wb (1Gn=1Wb/A=1V s/A).
Ако L=const, тогаш emf. самоиндукцијата може да се претстави во следнава форма:
, или 
, (3.49)
каде DI (dI) е промената на струјата во коло што содржи индуктор (или коло) L со текот на времето Dt (dt). Знакот „–“ во овој израз значи дека emf. самоиндукцијата спречува промена на струјата (т.е., ако струјата во затворено коло се намалува, тогаш EMF на самоиндукција доведува до појава на струја во иста насока и обратно).
Една од манифестациите на електромагнетната индукција е појавата на затворени индукциски струи во континуирани спроводливи медиуми: метални тела, раствори на електролити, биолошки органи итн. Таквите струи се нарекуваат вртложни струи или Фуко струи. Овие струи настануваат кога спроводливо тело се движи во магнетно поле и/или кога индукцијата на полето во кое се сместени телата се менува со текот на времето. Јачината на струите на Фуко зависи од електричниот отпор на телата, како и од брзината на промена на магнетното поле.
Струите на Фуко исто така го почитуваат правилото на Ленц : Нивното магнетно поле е насочено да се спротивстави на промената на магнетниот флукс што предизвикува вртложни струи.
Затоа, масивните проводници се забавуваат во магнетно поле. Кај електричните машини, за да се минимизира влијанието на струите на Фуко, трансформаторските јадра и магнетните кола на електричните машини се составуваат од тенки плочи изолирани една од друга со посебен лак или скала.
Вртливите струи предизвикуваат проводниците да станат многу жешки. Топлината од џул генерирана од струите на Фуко, користен во индукциски металуршки печкиза топење метали, според законот Џоул-Ленц.