Электромагнитная индукция.

Электромагнитная индукция.

Электромагнитная индукция.

Циркуляция вектора напряженности электрического поля.Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении единичногоположительного заряда по замкнутому контуру длиной l, определяется как циркуляция вектора напряженности электрического поля: Так как для замкнутого пути положения начальной и конечной точек перемещения заряда совпадают, то работа сил электрического поля на замкнутом пути равна нулю, а значит, равна нулю и циркуляция вектора напряженности, т.е. .Равенство нулю означает, что силы электрического поля являются силамиконсервативными, а само поле - потенциальным.

2.Поток вектора напряженности.Итак, на примерах мы показали, что, если силовые линии однородного электрического поля напряженностью пронизывают некоторую площадку S, то поток вектора напряженности (раньше мы называли число силовых линий через площадку) будет определяться формулой: где E_n – произведение вектора на нормаль к данной площадке . Полное число силовых линий, проходящих через поверхность S называетсяпотоком вектора напряженностиФ_Ечерез эту поверхность.В векторной форме можно записать – скалярное произведение двух векторов, где вектор .Таким образом, поток вектора есть скаляр, который в зависимости от величины угла α может быть как положительным, так и отрицательным.

Рассмотрим примеры, изображенные на рисунках

Для рисунка 2.6 – поверхность А₁ окружает положительный заряд и поток здесь направлен наружу, т.е. Поверхность А₂ – окружает отрицательный заряд, здесь и направлен внутрь. Общий поток через поверхность А равен нулю. Для рисунка 2.7 – поток будет не равен нулю, если суммарный заряд внутри поверхности не равен нулю. Для этой конфигурации поток через поверхность А отрицательный (подсчитайте число силовых линий). Таким образом,поток вектора напряженности зависит от заряда. В этом смысл теоремы Остроградского-Гаусса.

3.Дивергенция вектора напряженности электрического поля. Дивергенция (div) есть скалярное произведение оператора градиента и вектора :

Теорема Гаусса в дифференциальном виде:

Поле плоскости поле бесконечного цилиндра: снаружи , внутри .

4.Явление электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменениямагнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величинаэлектродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

5.Электродвижущая сила индукции. ЭДС (ε)- отношение работы сторонних сил по разделению зарядов к величине этого заряда, иначе, способность данного источника давать необходимое количество зарядов необходимой энергии. ЭДС не является силой в Ньютоновом смысле (неудачное название величины, сохраненное как дань традиции).
ε_i возникаетпри изменениимагнитного потока Ф, пронизывающего контур.

эдс индукции. эдс индукции в контуре.

6.Вихревые токи или токи Фуко́ — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока. Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется длядемпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и т. п., а также в некоторых конструкциях поездов, для торможения.

Тепловое действие токов Фуко используется в индукционных печах — в катушку, питаемую высокочастотным генератором большой мощности, помещают проводящее тело, в нём возникают вихревые токи, разогревающие его до плавления.

С помощью токов Фуко осуществляется прогрев металлических частей вакуумных установок для ихдегазации.

Во многих случаях токи Фуко могут быть нежелательными. Для борьбы с ними принимаются специальные меры: с целью предотвращения потерь энергии на нагревание сердечниковтрансформаторов, эти сердечники набирают из тонких пластин, разделённых изолирующими прослойками. Появление ферритов сделало возможным изготовление этих проводников сплошными.

7.Экстратоки замыкания и размыкания.При всяком изменении силы тока в каком-либо контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, которая вызывает появление в этом контуредополнительных токов, называемыхэкстратоками. По правилу Ленца экстратоки, возникающие в проводниках вследствие самоиндукции, всегда направлены так, чтобы воспрепятствовать изменению тока, текущего в цепи. В схеме опыта, приведенной на рис.14.7, при замыкании ключа в катушке возникает экстраток замыкания, направление которогопротивоположно нарастающему току батареи. При этом часть экстратока замыкания ответвляется на батарею, а часть на гальванометр, где его направление совпадает с направлением тока батареи – гальванометр дает дополнительный отброс вправо. 1 – замыкание ключа: 2 - размыкание ключа: . При размыкании ключа (положение 2) магнитный поток в катушке начнет исчезать. В ней возникнет экстраток размыкания, который будетпрепятствовать убыванию магнитного потока, то есть будет направлен в катушке в ту же сторону, что и убывающий ток. При этом экстраток размыкания теперь целиком проходит через гальванометр, где его направление противоположнонаправлению первоначального тока – гальванометр дает отброс влево.

Явление самоиндукции.

ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре, называется ЭДС самоиндукции, а само явление –самоиндукция.При изменении тока в контуре пропорционально меняется^[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром^[3]. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС. Это явление и называется самоиндукцией. Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока : .

Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом самоиндукции илииндуктивностью контура (катушки).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: