0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Учебное пособие по электромагнитной индукции

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Содержание

Магнитный поток

Вектор магнитной индукции (

vec B) характеризует силовые свойства магнитного поля в данной точке пространства. Введем еще одну величину, зависящую от значения вектора магнитной индукции не в одной точке, а во всех точках произвольно выбранной поверхности. Эту величина называется магнитным потоком и обозначается греческой буквой Φ (фи).

    Магнитный поток Φ однородного поля через плоскую поверхность — это скалярная физическая величина, численно равная произведению модуля индукции B магнитного поля, площади поверхности S и косинуса угла α между нормалью (

vec n) к поверхности и вектором индукции (

Phi = B cdot S cdot cos alpha .) (1)

В СИ единицей магнитного потока является вебер (Вб):

1 Вб = 1 Тл ⋅ 1 м 2 .

  • Магнитный поток в 1 Вб — это магнитный поток однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл через перпендикулярную ему плоскую поверхность площадью 1 м 2 .

Поток может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от значения угла α. Поток магнитной индукции наглядно может быть истолкован как величина, пропорциональная числу линий вектора индукции (

vec B), пронизывающих данную площадку поверхности.

Из формулы (1) следует, что магнитные поток может изменяться:

    или только за счет изменения модуля вектора индукции B магнитного поля, тогда (

Delta Phi = (B_2 — B_1) cdot S cdot cos alpha) ;
или только за счет изменения площади контура S, тогда (

Delta Phi = B cdot (S_2 — S_1) cdot cos alpha) ;
или только за счет поворота контура в магнитном поле, тогда (

Delta Phi = B cdot S cdot (cos alpha_2 — cos alpha_1)) ;
или одновременно за счет изменения нескольких параметров, тогда (

Delta Phi = B_2 cdot S_2 cdot cos alpha_2 — B_1 cdot S_1 cdot cos alpha_1) .

Электромагнитная индукция (ЭМИ)

Открытие ЭМИ

Вам уже известно, что вокруг проводника с током всегда существует магнитное поле. А нельзя наоборот, с помощью магнитного поля создать ток в проводнике? Именно такой вопрос заинтересовал английского физика Майкла Фарадея, который в 1822 г. записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». И только через 9 лет эта задача была им решена.

Открытие электромагнитной индукции, как назвал Фарадей это явление, было сделано 29 августа 1831 г. Первоначально была открыта индукция в неподвижных друг относительно друга проводниках при замыкании и размыкании цепи. Затем, ясно понимая, что сближение или удаление проводников с током должно приводить к тому же результату, что и замыкание и размыкание цепи, Фарадей с помощью опытов доказал, что ток возникает при перемещении катушек относительно друг друга (рис. 2).

17 октября, как зарегистрировано в его лабораторном журнале, был обнаружен индукционный ток в катушке во время вдвигания (или выдвигания) магнита (рис. 3).

В течение одного месяца Фарадей опытным путем открыл, что в замкнутом контуре возникает электрический ток при любом изменении магнитного потока через него. Полученный таким способом ток называется индукционным током Ii.

Известно, что в цепи возникает электрический ток в том случае, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работу этих сил при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называют электродвижущей силой. Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, которую называют ЭДС индукции и обозначают Ei.

Индукционный ток Ii в контуре и ЭДС индукции Ei связаны следующим соотношением (законом Ома):

где R — сопротивление контура.

  • Явление возникновения ЭДС индукции при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром, называется явлением электромагнитной индукции. Если контур замкнут, то вместе с ЭДС индукции возникает и индукционный ток. Джеймс Клерк Максвелл предложил такую гипотезу: изменяющееся магнитное поле создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и приводит свободные заряды в направленное движение, т.е. создает индукционный ток. Силовые линии такого поля замкнуты, т.е. электрическое поле вихревое. Индукционные токи, возникающие в массивных проводниках под действием переменного магнитного поля, называются токами Фуко или вихревыми токами.

История

Вот краткое описание первого опыта, данное самим Фарадеем.

«На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута (фут равен 304,8 мм), и между витками ее намотана проволока такой же длины, но изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с сильной батареей, состоящей из 100 пар пластин. При замыкании цепи удалось заметить внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометр, и то же самое замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удавалось отметить ни действия на гальванометр, ни вообще какого-либо индукционного действия на другую спираль, не смотря на то что нагревание всей спирали, соединенной с батареей, и яркость искры, проскакивающей между углями, свидетельствовали о мощности батареи».

Правило Ленца

Русский физик Эмилий Ленц в 1833 г. сформулировал правило (правило Ленца), которое позволяет установить направление индукционного тока в контуре:

  • возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, при котором созданный им собственный магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению внешнего магнитного потока, вызвавшее данный ток.
  • индукционный ток имеет такое направление, что препятствует причине его вызывающей.

Например, при увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки, т.е. вектор индукции (>’) этого поля направлен против вектора индукции (vec) внешнего магнитного поля. Если же магнитный поток через катушку ослабевает, то индукционный ток создает магнитное поле с индукцией (>’), увеличивающее магнитный поток через витки катушки.

См. так же

Закон ЭМИ

Опыты Фарадея показали, что ЭДС индукции (и сила индукционного тока) в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Если за малое время Δt магнитный поток меняется на ΔΦ, то скорость изменения магнитного потока равна (dfrac). С учетом правила Ленца Д. Максвелл в 1873 г. дал следующую формулировку закона электромагнитной индукции:

  • ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур, взятой с противоположным знаком
Читать еще:  Магнитик на холодильник «Топиарий»

(

E_i = -dfrac .)

  • Эту формулу можно применять только при равномерном изменении магнитного потока.
  • Знак «минус» в законе следует из закона Ленца. При увеличении магнитного потока (ΔΦ > 0), ЭДС отрицательная (Ei 0) (рис. 4, б).

    В Международной системе единиц закон электромагнитной индукции используют для установления единицы магнитного потока. Так как ЭДС индукции Ei выражают в вольтах, а время в секундах, то из закона ЭМИ вебер можно определить следующим образом:

    • магнитный поток через поверхность, ограниченную замкнутым контуром, равен 1 Вб, если при равномерном убывании этого потока до нуля за 1 с в контуре возникает ЭДС индукции равная 1 В:

    1 Вб = 1 В ∙ 1 с.

    ЭДС индукции в движущемся проводнике

    При движении проводника длиной l со скоростью (vec) в постоянном магнитном поле с вектором индукции (vec) в нем возникает ЭДС индукции

    E_i = B cdot upsilon cdot l cdot sin alpha,)

    где α – угол между направлением скорости (vec) проводника и вектором магнитной индукции (vec).

    Причиной появления этой ЭДС является сила Лоренца, действующая на свободные заряды в движущемся проводнике. Поэтому направление индукционного тока в проводнике будет совпадать с направлением составляющей силы Лоренца на этот проводник.

    С учетом этого можно сформулировать следующее для определения направления индукционного тока в движущемся проводнике (правило левой руки):

    • нужно расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции (vec) входил в ладонь, четыре пальца совпадали с направлением скорости (vec)проводника, тогда отставленный на 90° большой палец укажет направление индукционного тока (рис. 5).

    Электромагнитная индукция

    Явление электромагнитной индукции

    Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

    Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.

    • На одну непроводящую основу были намотаны две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй – подключены к источнику тока. При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.
    • Первая катушка была подключена к источнику тока, вторая, подключенная к гальванометру, перемещалась относительно нее. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
    • Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется – вдвигается (выдвигается) – относительно катушки.

    Опыты показали, что индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции. Направление тока будет различно при увеличении числа линий и при их уменьшении.

    Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Может изменяться само поле, или контур может перемещаться в неоднородном магнитном поле.

    Объяснения возникновения индукционного тока

    Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС. Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.

    Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем. Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Его называют вихревым электрическим полем. Представление о вихревом электрическом поле было введено в физику великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1861 году.

    Свойства вихревого электрического поля:

    • источник – переменное магнитное поле;
    • обнаруживается по действию на заряд;
    • не является потенциальным;
    • линии поля замкнутые.

    Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике.

    Магнитный поток

    Магнитным потоком через площадь ​ ( S ) ​ контура называют скалярную физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции ​ ( B ) ​, площади поверхности ​ ( S ) ​, пронизываемой данным потоком, и косинуса угла ​ ( alpha ) ​ между направлением вектора магнитной индукции и вектора нормали (перпендикуляра к плоскости данной поверхности):

    Обозначение – ​ ( Phi ) ​, единица измерения в СИ – вебер (Вб).

    Магнитный поток в 1 вебер создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м 2 , расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:

    Магнитный поток можно наглядно представить как величину, пропорциональную числу магнитных линий, проходящих через данную площадь.

    В зависимости от угла ​ ( alpha ) ​ магнитный поток может быть положительным ( ( alpha ) 90°). Если ( alpha ) = 90°, то магнитный поток равен 0.

    Изменить магнитный поток можно меняя площадь контура, модуль индукции поля или расположение контура в магнитном поле (поворачивая его).

    В случае неоднородного магнитного поля и неплоского контура магнитный поток находят как сумму магнитных потоков, пронизывающих площадь каждого из участков, на которые можно разбить данную поверхность.

    Закон электромагнитной индукции Фарадея

    Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

    ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

    Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

    Если контур состоит из ​ ( N ) ​ витков, то ЭДС индукции:

    Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​ ( R ) ​:

    При движении проводника длиной ​ ( l ) ​ со скоростью ​ ( v ) ​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​ ( vec ) ​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

    где ​ ( alpha ) ​ – угол между векторами ​ ( vec ) ​ и ( vec ) .

    Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

    Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

    Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

    Важно!
    Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

    • магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле;
    • вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея.

    Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной:

    • в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца;
    • в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.

    Правило Ленца

    Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

    Алгоритм решения задач с использованием правила Ленца:

    • определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля;
    • выяснить, как изменяется магнитный поток;
    • определить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока: если магнитный поток уменьшается, то они сонаправлены с линиями внешнего магнитного поля; если магнитный поток увеличивается, – противоположно направлению линий магнитной индукции внешнего поля;
    • по правилу буравчика, зная направление линий индукции магнитного поля индукционного тока, определить направление индукционного тока.

    Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

    Самоиндукция

    Самоиндукция – это явление возникновения ЭДС индукции в проводнике в результате изменения тока в нем.

    При изменении силы тока в катушке происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, должно вызывать появление ЭДС индукции в катушке.

    В соответствии с правилом Ленца ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении и убыванию силы тока при выключении цепи.

    Это приводит к тому, что при замыкании цепи, в которой есть источник тока с постоянной ЭДС, сила тока устанавливается через некоторое время.

    При отключении источника ток также не прекращается мгновенно. Возникающая при этом ЭДС самоиндукции может превышать ЭДС источника.

    Явление самоиндукции можно наблюдать, собрав электрическую цепь из катушки с большой индуктивностью, резистора, двух одинаковых ламп накаливания и источника тока. Резистор должен иметь такое же электрическое сопротивление, как и провод катушки.

    Опыт показывает, что при замыкании цепи электрическая лампа, включенная последовательно с катушкой, загорается несколько позже, чем лампа, включенная последовательно с резистором. Нарастанию тока в цепи катушки при замыкании препятствует ЭДС самоиндукции, возникающая при возрастании магнитного потока в катушке.

    При отключении источника тока вспыхивают обе лампы. В этом случае ток в цепи поддерживается ЭДС самоиндукции, возникающей при убывании магнитного потока в катушке.

    ЭДС самоиндукции ​ ( varepsilon_ ) ​, возникающая в катушке с индуктивностью ​ ( L ) ​, по закону электромагнитной индукции равна:

    ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в катушке.

    Индуктивность

    Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток ​ ( Phi ) ​ через контур из этого проводника пропорционален модулю индукции ​ ( vec ) ​ магнитного поля внутри контура, а индукция магнитного поля, в свою очередь, пропорциональна силе тока в проводнике.

    Следовательно, магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в контуре:

    Индуктивность – коэффициент пропорциональности ​ ( L ) ​ между силой тока ​ ( I ) ​ в контуре и магнитным потоком ​ ( Phi ) ​, создаваемым этим током:

    Индуктивность зависит от размеров и формы проводника, от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

    Единица индуктивности в СИ – генри (Гн). Индуктивность контура равна 1 генри, если при силе постоянного тока 1 ампер магнитный поток через контур равен 1 вебер:

    Можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 ампер за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт.

    Энергия магнитного поля

    При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа накаливания, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции.

    Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

    Для создания тока в контуре с индуктивностью необходимо совершить работу на преодоление ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля тока вычисляется по формуле:

    Основные формулы раздела «Электромагнитная индукция»

    Алгоритм решения задач по теме «Электромагнитная индукция»:

    1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить причины изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

    2. Записать формулу:

    • закона электромагнитной индукции;
    • ЭДС индукции в движущемся проводнике, если в задаче рассматривается поступательно движущийся проводник; если в задаче рассматривается электрическая цепь, содержащая источник тока, и возникающая на одном из участков ЭДС индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле, то сначала нужно определить величину и направление ЭДС индукции. После этого задача решается по аналогии с задачами на расчет цепи постоянного тока с несколькими источниками.

    3. Записать выражение для изменения магнитного потока и подставить в формулу закона электромагнитной индукции.

    4. Записать математически все дополнительные условия (чаще всего это формулы закона Ома для полной цепи, силы Ампера или силы Лоренца, формулы кинематики и динамики).

    5. Решить полученную систему уравнений относительно искомой величины.

    Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции

    Этот видеоурок доступен по абонементу

    У вас уже есть абонемент? Войти

    На данном уроке, тема которого: «Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции», мы узнаем общее правило, позволяющее определить направление индукционного тока в контуре, установленное в 1833 г. Э.X. Ленцем. Также рассмотрим опыт с алюминиевыми кольцами, наглядно демонстрирующий это правило, и сформулируем закон электромагнитной индукции

    Введение

    На прошлом уроке мы изучили явление электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, которая ограничивается замкнутым токопроводящим контуром, в этом контуре возникает электрический ток. Также мы установили, что физический смысл скорости изменения магнитного потока – это электродвижущая сила индукции. При этом для расчета ЭДС электромагнитной индукции мы пользовались формулой:

    В этой формуле стоит модуль, так как неизвестно направление индукционного тока. Именно вопросу нахождения направления индукционного тока посвящен этот урок.

    Правило Ленца. Опыт, демонстрирующий правило Ленца

    Направление индукционного тока в контуре определяется правилом Ленца. Это правило устанавливается при помощи следующего опыта. Имеется два алюминиевых кольца, соединенных алюминиевой перекладиной. Одно из этих колец имеет разрез (не замкнутое), второе кольцо сплошное. Перекладина установлена на острие иглы, которая закреплена на подставке. Приближаем магнит к кольцу, имеющему разрез, – видно, что с системой ничего не происходит. При приближении магнита к замкнутому концу, система начинает поворачиваться (кольцо отталкивается от полюса магнита) (см. Рис. 1). Если же надеть кольцо на магнит и затем вытягивать магнит из него, то кольцо тянется за магнитом.

    Рис. 1. Опыт Ленца (Источник)

    Приближением или удалением магнита от сплошного кольца мы меняем магнитный поток, который пронизывает площадь кольца. Согласно теории явления электромагнитной индукции, в кольце должен возникнуть индукционный электрический ток. Из опытов Ампера известно, что там, где проходит ток, возникает магнитное поле. Следовательно, замкнутое кольцо начинает вести себя как магнит. То есть происходит взаимодействие двух магнитов (постоянный магнит, который мы двигаем, и замкнутый контур с током).

    Так как система не реагировала на приближение магнита к кольцу с разрезом, то можно сделать вывод, что индукционный ток в незамкнутом контуре не возникает.

    Причины отталкивания или притягивания кольца к магниту

    1. При приближении магнита

    При приближении полюса магнита кольцо отталкивается от него. То есть оно ведет себя как магнит, у которого с нашей стороны такой же полюс, как у приближающегося магнита. Если мы приближаем северный полюс магнита, то вектор магнитной индукции кольца с индукционным током направлен в противоположную сторону относительно вектора магнитной индукции северного полюса магнита (см. Рис. 2).

    Рис. 2. Приближение магнита к кольцу

    2. При удалении магнита от кольца

    При удалении магнита кольцо тянется за ним. Следовательно, со стороны удаляющегося магнита у кольца образовывается противоположный полюс. Вектор магнитной индукции кольца с током направлен в ту же сторону, что и вектор магнитной индукции удаляющегося магнита (см. Рис. 3).

    Рис. 3. Удаление магнита от кольца

    Из данного опыта можно сделать вывод, что при движении магнита кольцо ведет себя также подобно магниту, полярность которого зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий площадь кольца. Если поток возрастает, то векторы магнитной индукции кольца и магнита противоположны по направлению. Если магнитный поток сквозь кольцо уменьшается со временем, то вектор индукции магнитного поля кольца совпадает по направлению с вектором индукции магнита.

    Направление индукционного тока в кольце можно определить по правилу правой руки. Если направить большой палец правой руки по направлению вектора магнитной индукции, то четыре согнутых пальца укажут направление тока в кольце (см. Рис. 4).

    Рис. 4. Правило правой руки

    Закон электромагнитной индукции

    При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, чтобы своим магнитным потоком компенсировать изменение внешнего магнитного потока.

    Закон электромагнитной индукции

    Если внешний магнитный поток возрастает, то индукционный ток своим магнитным полем стремится замедлить это возрастание. Если магнитный поток убывает, то индукционный ток своим магнитным полем стремится замедлить это убывание.

    Эта особенность электромагнитной индукции выражается знаком «минус» в формуле ЭДС индукции.

    Закон электромагнитной индукции

    При изменении внешнего магнитного потока, пронизывающего контур, в контуре возникает индукционный ток. При этом значение электродвижущей силы численно равно скорости изменения магнитного потока, взятой со знаком «-».

    Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии в электромагнитных явлениях.

    Список литературы

    1. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.
    2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
    3. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И., Физика 11. – М.: Мнемозина.

    Домашнее задание

    1. Вопросы в конце параграфа 10 (стр. 33) – Мякишев Г.Я. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы)
    2. Как формулируется закон электромагнитной индукции?
    3. Почему в формуле для закона электромагнитной индукции стоит знак «-»?

    Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

    1. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).
    2. Интернет-портал Physics.kgsu.ru (Источник).
    3. Интернет-портал Youtube.com (Источник).

    Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

    Учебное пособие по электромагнитной индукции

    Что может служить учебным пособием по электромагнитной индукции? Трансформатор? Генератор? В принципе, да. Но автор Instructables под ником rgco придумал значительно интереснее. В его самоделке — три трубы: алюминиевая, медная и пластмассовая с обмотками, к которым подключены светодиоды. В любую из них можно бросить стопку магнитов и посмотреть, как в первых двух случаях его будут тормозить вихревые токи, причем во втором случае — сильнее, а в третьем — светодиоды будут вспыхивать по мере пролетания магнита через обмотки. А поскольку стопка будет ускоряться, чем ниже расположена обмотка, тем ярче вспыхнет подключённый к ней светодиод.

    Намотать обмотки можно и прямо на трубу, но интереснее сделать их перемещаемыми, так школьники, уже изучающие электромагнитные явления, лишний раз вспомнят про ускорение свободного падения. Проводят ведь в школах иногда тестирование знаний, пройденных в предыдущих классах: не забыли ли? Кто наматывал на магнитных антеннах контурные катушки и катушки связи, знает, как сделать их перемещаемыми: при помощи бумажных каркасов. Так мастер и делает. Сами обмотки — четырёхслойные, по 80 витков на слой, всего 320 на обмотку. Чтобы напряжения со слоёв складывались, все они должны быть намотаны в одном направлении. Т.е., либо все против часовой стрелки, либо все по ней.

    К обмоткам мастер подключает разъёмы, а к ним — светодиоды, параллельно, но в разной полярности. По-другому это называется «встречно-параллельно». При подлёте стопки магнитов к обмотке вспыхивает один светодиод, а когда он уже пролетел обмотку и отдаляется от неё — второй. Если перед забрасыванием в трубу стопку перевернуть, порядок вспыхивания светодиодов меняется на обратный. При желании можно обойтись без разъёмов, припаяв светодиоды непосредственно, но тогда уменьшится количество возможных опытов. Хватит ли напряжения, чтобы открылся синий светодиод, если обмотка в самом верху, где магниты ещё не набрали большую скорость? А если поменять светодиод на инфракрасный, наблюдаемый через камеру смартфона?

    Обмотки со светодиодами мастер надевает на трубу и пробует пропускать через неё стопку магнитов:

    Мастер изготавливает два одинаковых держателя — верхний и нижний, конструкция их понятна из следующей фотографии:

    Возможность установки четвёртой трубы мастер предусматривает на случай, если придумает, какой она будет. На КДПВ показана также полка, в которую будет падать стопка магнитов. Брать её оттуда удобнее, чем с пола.

    Вот и получилось такое учебное пособие, от которого учеников за уши не оттащишь. Что бывает достаточно редко.
    Источник

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector