Где применяется явление электромагнитной индукции: «Применение явления электромагнитной индукции в бытовых приборах

Содержание

«Применение явления электромагнитной индукции в бытовых приборах

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2»

Реферат

по физике на тему:

«Применение явления электромагнитной индукции в бытовых приборах»

Выполнила ученика 9 «Б» класса

Абдурагимова Расита Бакриевна

г. Южно-Сухокумск. 2018 г.

Предыстория

После открытий Эрстеда и Ампера стало ясно, что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было подтвердить влияние магнитных явлений на электрические. Эту задачу блистательно решил Фарадей.

В 1821 году М. Фарадей сделал запись в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Через 10 лет эта задача была им решена.

Итак, Майкл Фарадей (1791−1867) — английский физик и химик.

Один из основателей количественной электрохимии.

Впервые получил (1823) в жидком состоянии хлор, затем сероводород, диоксид углерода, аммиак и диоксид азота. Открыл (1825) бензол, изучил его физические и некоторые химические свойства. Ввел понятие диэлектрической проницаемости. Имя Фарадея вошло в систему электрических единиц в качестве единицы электрической емкости.

Многие из этих работ могли сами — по себе обессмертить имя их автора. Но наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции. Строго говоря, важный отдел физики, трактующий явления электромагнетизма и индукционного электричества, и имеющий в настоящее время такое громадное значение для техники, был создан Фарадеем из ничего.

Когда Фарадей окончательно посвятил себя исследованиям в области электричества, было установлено, что при обыкновенных условиях достаточно присутствия наэлектризованного тела, чтобы влияние его возбудило электричество во всяком другом теле.

Вместе с тем было известно, что проволока, по которой проходит ток и которая также представляет собою наэлектризованное тело, не оказывает никакого влияния на помещенные рядом другие проволоки. Отчего зависело это исключение? Вот вопрос, который заинтересовал Фарадея и решение которого привело его к важнейшим открытиям в области индукционного электричества.

На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки. Концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Когда был пропущен ток через первую проволоку, Фарадей обратил все свое внимание на гальванометр, ожидая заметить по колебаниям его появление тока и во второй проволоке. Однако ничего подобного не было: гальванометр оставался спокойным. Фарадей решил увеличить силу тока и ввел в цепь 120 гальванических элементов. Результат получился тот же. Фарадей повторил этот опыт десятки раз и все с тем же успехом. Всякий другой на его месте оставил бы опыты, убежденный, что ток, проходящий через проволоку, не оказывает никакого действия на соседнюю проволоку. Но фарадей старался всегда извлечь из своих опытов и наблюдений все, что они могут дать, и потому, не получив прямого действия на проволоку, соединенную с гальванометром, стал искать побочные явления.

электромагнитная индукция. электрический ток и поле.

Сразу же он заметил, что гальванометр, оставаясь совершенно спокойным во все время прохождения тока, приходит в колебание при самом замыкании цепи и при размыкании ее оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных, названы были Фарадеем индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе.

Будучи мгновенными, моментально исчезая вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке, благодаря чему во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными.

Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый вид этой энергии — индукционное электричество.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ (лат. inductio — наведение) — явление порождения вихревого электрического поля переменным магнитным полем. Если внести в переменное магнитное поле замкнутый проводник, то в нем появится электрический ток. Появление этого тока называют индукцией тока, а сам ток — индукционным.

Опыт, позволяющий наблюдать явление электромагнитной индукции

Примером на применение явления электромагнитной индукции в моей работе стал индукционный генератор переменного тока.

Индукционный генератор переменного тока

В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов, но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.

Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов.

Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (см. рисунок на след. стр.).

Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью. Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону, здесь S — площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:

где N — число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения.

В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты.

Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии — и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т. п.

Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?».

«Какой толк? — якобы удивился Фарадей. — Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!»

Заключение

Изыскания в области индукции, производимой земным магнетизмом, дали Фарадею возможность высказать еще в 1832 году идею телеграфа, которая затем и легла в основу этого изобретения.

А вообще открытие электромагнитной индукции недаром относят к наиболее выдающимся открытиям XIX века — на этом явлении основана работа миллионов электродвигателей и генераторов электрического тока во всем мире…

В настоящее время все больше появляется техники с использованием явления электромагнитной индукции: плиты, зарядные устройства, электросчетчики, кофеварки, водонагреватели, тостеры, миксеры, утюги, настольные лампы и приборы для приготовления пищи и т.д. Чем же они отличаются от «добрых» старых электрических плит, проводных зарядных устройств? В чем их плюсы? А может они, тоже имеют свои недостатки? Современному потребителю все сложнее сделать выбор между техникой с использованием явления электромагнитной индукции и обычной.

Возникает противоречие между желанием покупателя приобрести современный, надежный, энергоэкономичный продукт и отсутствием у него необходимой информации для совершения осознанного выбора конкретной модели из огромного количества аналогов. В своей работе я хочу помочь потребителю решить эту проблему.

Практическое применение явления электромагнитной индукции

Радиовещание

Переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве

электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т.д. Взаимно порождая друг

друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну.

Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве

со скоростью света -300000 км/с.

Магнитотерапия

В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие

электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой

электрическими и магнитными полями.

Синхрофазотроны

В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц.

В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их

изучения. Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой

Лоренца.

Расходомеры — счётчики

Метод основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей

жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая

электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.

Генератор постоянного тока

В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора

имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном

поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу «правой

руки». При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам

генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.

Трансформаторы

Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния,

распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных,

сигнализационных и других устройствах.

Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор

представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются

две, а иногда и больше обмоток (катушек) из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник

электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки — вторичными.

Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле,

созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше

напряжение.

Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить

пониженное напряжение

Как работает интернет?

Ну а теперь давайте рассмотрим самое интересное, как работает интернет.

Нас уже не удивляет то, что за пару секунд мы получаем веб-страницу на своем экране.
Но не многие знают, как это происходит. Сейчас об этом и поговорим.

Итак, у нас есть человек, кто угодно – я, вы, или ваш дальний родственник. У этого человека есть доступ к компьютеру, который он с радостью включает. Человек хочет зайти в интернет и для этого запускает браузер, т.е. программу-клиент, установленную на его компьютере. В адресной строке браузера он вводит доменное имя сайта, допустим, info-line.net.

Это мы все знали. А что же происходит в те милисекунды, которые мы не замечаем? Что же скрыто от наших глаз?

После ввода доменного имени в браузер, программа-клиент связывается с провайдером и сообщает ему о том, что она хочет запросить сайт info-line.net

На провайдере установлен DNS сервер, который преобразует доменное имя интернет-ресурса info-line.net в IP-адрес (IP – это межсетевой протокол) вида 178.162.144.134.

IP-адрес выдается провайдером каждому компьютеру при подключении к интернету, естественно веб-сайты тоже имеют свои ip-адреса. На данный момент существует две версии IP – 4-ая (IPv4) и 6-ая (IPv6). Была еще и 5-ая версия, но она не была принята для публичного пользования. В настоящее время наиболее широко используется 4-ая версия IP.

IP-адреса нужны для нахождения компьютеров в сети. Ведь нужно знать, куда отправлять пакет. На почте, вам нужно указать адрес получателя. В сети вместо адреса выступает IP.

После этого, IP переводится из десятичной системы исчисления в двоичную и принимает привычный машинный вид в виде цифр 0 и 1.

Далее, провайдер пересылает ваш запрос сайта на маршрутизатор (или по-другому — Роутер).
Маршрутизатор – это устройство, которое согласно таблицам маршрутов направляет передаваемые пакеты информации по указанному адресу. Маршрутизатор – это что-то вроде аналога GPS-навигатора в реальной жизни, он знает маршрут и указывает рабочий путь передаваемому пакету информации.

Пакеты передаются от одного маршрутизатора к другому, пока не достигают сервера, т.е. того IP-адреса, который был указан клиентом в виде получателя.

На web-сервере обрабатывается вся полученная информация и выдается результат в виде html-страницы, то есть обычной веб-страницы, которые мы так часто видим на экране.

Данный результат отправляется по обратной цепочке через маршрутизаторы и провайдера к нашему компьютеру, после чего встает вопрос, а куда дальше-то пакеты посылать? В какую программу?

Для этого предназначены порты.

Что такое порт?

Порт – это системный ресурс, выделяемый приложению для связи с другими приложениями в сети. Все программы для связи между собою посредством сети, используют порты.

Если провести аналогию с домом, то дом – это IP, а квартира – это порт. Список портов можно посмотреть, открыв файл services по адресу: C:\Windows\System32\drivers\etc (ваш адрес может отличаться)

Как мы видим, портов здесь достаточно много. Например, порт 25 служит для отправки почты, порт 110 для ее получения. Веб-сайты работают на порту номер 80, а система DNS, о которой мы уже говорили – на порту 53.

Мы можем проверить работу портов в браузере. Если мы введем веб-сайт и после него, укажем :80, то у нас откроется веб-сайт, а если укажем :53, то получим сообщение об ошибке следующего содержания: «Данный адрес использует порт, который, как правило, не используется для работы с веб-сайтами. В целях вашей безопасности Firefox отменил данный запрос».

Порт номер 21 используется для FTP, как мы уже знаем из прошлых уроков. Порты 135-139 используются системой Windows для доступа к общим ресурсам компьютера – папкам, принтерам. Эти порты должны быть закрыты фаерволлом для Интернета в целях безопасности. Порты 3128, 8080 используются в качестве прокси-серверов. Прокси – это компьютер-посредник, например, между моим компьютером и веб-ресурсом, на который я хочу зайти. Прокси используются для самых разных целей. Бывают бесплатные и платные прокси. Настроить их можно в настройках браузера. В браузере Firefox это делается следующим образом:

Заходим в настройки
Переходим в «Дополнительные»
Открываем вкладку «сеть»
В блоке «соединение» жмем кнопку «настроить»
Переходим на ручную настройку прокси-сервера
Указываем данные прокси.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Явление электромагнитной индукции и его частные случаи широко применяются в электротехнике. Для преобразования механической энергии в энергию электрического тока используются синхронные генераторы. Для повышения или понижения напряжения переменного тока применяются трансформаторы. Использование трансформаторов позволяет экономично передавать электроэнергию от электрических станций к узлам потребления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Электрические машины, Л.М. Пиотровский, Л., «Энергия», 1972.

2. Силовые трансформаторы. Справочная книга / Под ред. С.Д. Лизунова, А.К. Лоханина. М.:Энергоиздат 2004.

3. Конструирование трансформаторов. А.В. Сапожников. М.: Госэнергоиздат. 1959.

4. Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов. П.М. Тихомиров. М.: Энергия, 1976.

5. Физика-учебник для 11 класса, авторы: Г.Я. Мякишев и Б.Б. Буховцев М. Просвещение, издание 2017.

Практическое применение явления электромагнитной индукции

Радиовещание

Переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т. д. Взаимно порождая друг друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света -300000 км/с.

Магнитотерапия

В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой электрическими и магнитными полями.

Синхрофазотроны

В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц. В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их изучения. Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца.

Расходомеры — счётчики

Метод основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.

Генератор постоянного тока

В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу «правой руки». При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.

Трансформаторы

Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток (катушек) из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки — вторичными.

Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.

Применение явления электромагнитной индукции

Явление ЭМИ нашло широкое практическое применение. Возникновение индукционного тока при относительном движении катушки и магнита лежит в основе действия генераторов переменного электрического тока на всех электростанциях земного шара.

Рамка, вращающаяся в магнитном поле, является моделью генератора переменного тока.

Модель 1. Модель генератора переменного тока

Если плоская рамка площади S равномерно вращается с частотой f оборотов в секунду в однородном магнитном поле с индукцией то магнитный поток Φ, пронизывающий рамку, периодически изменяется во времени по гармоническому закону:

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на концах рамки появится переменное напряжение

Амплитуда этого напряжения пропорциональна скорости вращения рамки. В компьютерной модели можно изменять индукцию магнитного поля B, частоту вращения рамки f и ее площадь S. На экране дисплея можно наблюдать периодические изменения магнитного потока Φ и ЭДС индукции _инд (t). Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π/2.

В промышленных генераторах на электростанциях, как правило, вокруг неподвижных рамок вращают электромагниты. Промышленная частота составляет 50 Гц.

Рис. 1. Промышленные электромагниты

На явлении возникновения индукционного тока в одной катушке (обмотке) при изменении тока в другой катушке (обмотке) основано действие трансформаторов — приборов для преобразования напряжения переменного тока. Без использования трансформаторов передача электроэнергии на большие расстояния была бы практически невозможна.

Рис. 2. Схема действия трансформатора

Вихревые индукционные токи, возникающие в массивных проводниках, могут достигать больших значений и приводить к значительному нагреванию проводников. Эти токи называются токами Фуко; их используют для плавки металлов в индукционных печах.

Вихревые индукционные токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли. Железные сердечники трансформаторов делают не сплошными, а состоящими из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Это помогает уменьшить потери энергии на выделение теплоты вследствие возникновения токов Фуко.

Явление электромагнитной индукции — Энциклопедия по машиностроению XXL

ЭДС индукции в движущихся проводниках. Явление электромагнитной индукции наблюдается и в тех случаях, когда магнитное поле не изменяется во времени, но магнитный поток через контур изменяется из-за движения проводников контура в магнитном поле.

В этом случае причиной возникновения ЭДС индукции является не вихревое электрическое поле, а сила Лоренца. [c.189]

Дело сводится к явлениям электромагнитной индукции. Пусть в отсутствие магнитного поля скорость электрона на орбите была По- При включении магнитного поля за то время, пока напряженность поля меняется от нуля до Н, действует электродвижущая сила индукции, т. е. вихревое электрическое поле, линии которого расположены в плоскости, перпендикулярной к направлению изменяющегося магнитного потока. Это поле действует на электрон и в силу своего вихревого характера совершает некоторую работу даже при замкнутом пути электрона, изменяя кинетическую энергию его орбитального движения. [c.626]

Датчик линейной скорости позволяет определить изменения скорости не только при установившемся движении, но и в процессе разбега или выбега машины. Для этой цели применяют постоянный магнит, в поле которого перемещается катушка. Метод основан на явлении электромагнитной индукции, благодаря которой в катушке индуктируется электродвижущая сила и появляется ток. [c.432]

Все эти явления известны уже достаточно давно. Однако почти во всех областях техники они, за исключением явления электромагнитной индукции, рассматривались как не имеющие значения или вредные. В условиях же индукционного нагрева эти явления являются полезными. [c.6]

Принципиально надо различать два способа использования теплового воздействия электромагнитного поля на материалы. Первый способ основывается на явлении электромагнитной индукции. Он применим для теплового воздействия на хорошие проводники (в первую очередь на металлы). Второй способ получил свое развитие на основе использования действия электрического поля. В этом случае нагреваемый материал помещают в поле конденсатора. Использование его связано с осуществлением плавления металлов и с поверхностной их закалкой. [c.352]

Индукционный метод основан на явлении электромагнитной индукции. Если вдоль намагниченного прутка (вала) перемещать катушку, то в ней в момент пересечения магнитного потока рассеивания, вызванного дефектом, будет индуцироваться электродвижущая сила, которая фиксируется гальванометром, включенным в цепь искательной катушки. Этот метод пригоден для контроля изделий с постоянным по длине сечением прутков, труб, рельс, канатов. В практике используется множество приборов — дефектоскопов, основанных на индукционном методе контроля. [c.311]

В рассмотренном случае электрическая энергия превращается в механическую. Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутым проводником пересекать магнитные силовые линии, то в проводнике возникает электрический ток. [c.125]

Для измерения угловой скорости также широко применяют индукционные датчики (импульсные генераторы), принцип действия которых основан на явлении электромагнитной индукции, заключающейся в наведении ЭДС в электрическом контуре за 102 [c.102]

Электромеханическое преобразование энергии в электрических машинах основано на явлении электромагнитной индукции и связано с электродвижущими силами (ЭДС), которые индуцируются в процессе периодического изменения магнитного поля, происходящем при механическом перемещении обмоток или элементов магнитопровода. [c.591]

Принцип преобразования механической энергии вращения якоря в электрическую основан на явлении электромагнитной индукции при движении проводника в магнитном поле в нем возникает ЭДС. [c.138]

Действие электродинамического преобразователя основано на использовании двух физических явлений электромагнитной индукции и силового взаимодействия тока с магнитным полем. Они выражаются известными законами Фарадея и Ампера, [c.194]

Вихретоковый преобразователь. Действие вихретоковых (или токовихревых) преобразователей основано на использовании явления электромагнитной индукции. Если в магнитном поле тока находится про- //////////Z водящее тело, то при изменении поля в нем воз- [c.206]

Магнитоэлектрические датчики линейной скорости. В группу магнитоэлектрических датчиков скорости объединено несколько конструктивных вариантов. Принцип действия датчика основан на явлении электромагнитной индукции, согласно которому при перемещении постоянного магнита вдоль измерительной катушки с сердечником, в результате пересечения магнитными силовыми линиями витков обмотки, в них наводится электродвижущая сила. [c.162]

Поскольку магнитострикционный эффект связывает электрическую сторону преобразователя с механической через явления электромагнитной индукции, естественно предположить, что линеаризованные уравнения для такого преобразователя будут иметь такой же вид, как и для электродинамического. Действительно, на основании (3.78) для случая замкнутого магнитострикционного ярма можно найти отношение силы Р, действующей на стержень преобразователя, к переменному току I, текущему в его обмотке, когда преобразователь заторможен (деформации магнитострикционного материала нет). Если п — число витков обмотки на единицу длины магнитострикционного стержня, то в отсутствие деформации стержня сила поля в нем Н = 4лт + Но, где Но — первоначально наложенное смещающее поле. При наложении, кроме того, деформации растяжения сила поля благодаря обратному магнитострикционно-му эффекту возрастет [c.71]

Однако при изучении курса общей физики воспользоваться формулой (9.59) для определения вебера и формулой (9.56) для определения тесла нельзя. В этом случае пришлось бы сначала рассмотреть явление электромагнитной индукции, затем магнитный поток и только после этого ввести основную характеристику магнитного поля — магнитную индукцию. [c.88]

Явление электромагнитной индукции используется для преобразования механической энергии в электрическую. [c.102]

Рассмотренное явление называется явлением электромагнитной индукции. [c.31]

Раньше мы рассматривали явление электромагнитной индукции (рис. 17). В приведенной схеме один виток (петля) проводника вращается в магнитном поле и при положении 1 весь магнитный поток магнита или электромагнита проходит внутри петли витка, не пересекая проводника. При этом положении витка магнитный поток в нем наибольший, а э. д. с. и ток в проводнике наименьшие. [c.41]

Датчик линейны х ек о росте й. Скорости измеряют используя явление электромагнитной индукции. Сущность измерения заключается в том, что если в постоянном магнитном поле передвигать проводник перпендикулярно силовым линиям, то в проводнике будет индуктироваться электродвижущая сила и, следовательно, появится ток. Величина э. д. с. будет прямо пропорциональна скорости передвижения проводника. Принципиальная схема такого устройства для измерения скорости изображена на рис. 12.12. В поле постоянного магнита 1 движется катушка 2, намотанная на изогнутый сердечник 3, изготовленный из мягкой стали с большой магнитной проницаемостью. Концы провода катушки непосредственно подключаются к шлейфу осциллографа. В установке ТММ-2 магнит укреплен на штоке 39 кулисы (см. рис. [c.178]

Мы уже познакомились с явлениями электромагнитной индукции, т. е. с появлением в проводнике э. д. с., когда он пересекает магнитные силовые линии. Но явление индукции проявляется и тогда, когда неподвижный проводник находится в переменном магнитном поле, т. е. в таком поле, которое периодически изменяет свое направление и величину. [c.41]

Работа генератора основана на явлении электромагнитной индукции. Первоначальное магнитное поле в генераторе создается остаточным магнетизмом корпуса и полюсных сердечников последующее нарастание и изменение магнитного потока происходит за счет тока, текущего по обмотке возбуждения и получаемого от якоря при увеличении числа его оборотов. [c.103]

Понятие о магнетизме и электромагнетизме. Магниты естественные и искус-, ственные. Взаимодействие между проводниками, находящимися под током. Явление электромагнитной индукции. Возникновение электрического тока в генераторах. [c.551]

Принцип действия автомобильных генераторов основан на явлении электромагнитной индукции, открытом М. Фарадеем. [c.46]

Принцип действия генератора основан ка использовании явления электромагнитной индукции, т. е. на возбуждении электри- [c.105]

Переменный ток щироко применяется в народном хозяйстве. Почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Получение переменного тока основано на Явлении электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что при движении проводника в магнитном поле в проводнике появляется [c.196]

Явление электромагнитной индукции наблюдается во всех случаях, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. В частности, этот поток может создаваться током, текущим в самом рассматриваемом контуре (самоиндукция). Падение напряжения на индуктивном сопротивлении в случае самоиндукции равно [c.124]

Принцип действия магнитного тахометра основан на явлении электромагнитной индукции, сущность которого заключается в том, что в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с индукционными токами, наведенными этим полем в сплошном металлическом роторе, возникают силы, пропорциональные частоте вращения. Магнитные тахометры — наиболее точные из приборов с амплитудной модуляцией сигнала, они выполняются как с механи- [c.242]

Индукционный нагрев основан на явлении электромагнитной индукции, сущность которой состоит в том, что при внесении проводника в переменное электромагнитное поле в нем возникает электродвижущая сила. Протекающие в проводнике токи вызывают его нагрев. Тепло выделяется в поверхностном слое заготовки, а остальная часть ее нагревается путем теплопередачи от внешних слоев к внутренним. [c.27]

Для получения постоянного тока используют генераторы постоянного тока, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции. Принцип действия генератора постоянного тока заключается в следующем. [c.91]

Высокочастотная индукционная печь (рис. 9) отличается от дуговой электрической печи тем, что работа ее основана на явлении электромагнитной индукции. Б индукционной печи процесс получения стали протекает в огнеупорном тигле 1 цилиндрической формы. С внешней стороны тигель окружен обмоткой 2 из медной трубки. Витки обмотки не соприкасаются между собой. Внутри обмотки все время циркулирует вода для ее охлаждения. К обмотке подводится электрический ток с частотой от 500 до 2500 периодов в секунду. Переменный ток, проходя по обмотке, создает вокруг нее переменное магнитное поле, в результате чего в металле 3, находящемся в тигле, индуктируются вихревые токи большой силы, быстро нагревающие металл до температуры плавления. В индукционных печах выплавляются высоколегированные стали с малым содержанием углерода. Емкость индукционных печен достигает 9 т. [c.21]

Индукционный нагрев металлических изделий основан на использовании явлений электромагнитной индукции, теплового действия электрического тока и поверхностного эффекта. Нагрев изделий, подлежащих закалке, осуществляется при помощи специальной установки (рис. 26), которая состоит из следующих основных элементов генератора высокой частоты 1, электродвигателя 2, трансформатора 3, индуктора 4, батареи конденсаторов 6. Сущность закалки токами высокой частоты заключается в том, что изделие 5, подвергающееся закалке, помещается в индуктор 4 с таким расчетом, чтобы между ним и индуктором был воздушный зазор в 2—4 мм. Ток высокой частоты от машинного генератора поступает в индуктор. Вокруг индуктора создается переменное магнитное поле, под воздействием которого в закаливаемом изделии индуктируются вихревые токи. Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная плотность тока будет сосредоточена на поверхностном слое изделия. Толщина слоя, по которому идет ток максимальной плотности, называется глубиной проникновения тока. Под действием индукционного тока поверхностный слой изделия быстро нагревается до закалочных температур, а сердцевина изделия нагревается до температур, лежащих ниже линии Р8К, благодаря чему в ней не происходит никаких структурных превращений и изменений механических [c.47]

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения 6—12 в от батареи или генератора в ток высокого напряжения, необходимый для получения искры между электродами свечи (14—16 тыс. в). Принцип действия катушки основан на явлении электромагнитной индукции. [c.102]

Индуктированная ЭДС пропорциональна магнитной индукции В, активной длине проводника I, скорости перемещения проводника в магнитном поле v E—B-1-v. Явление электромагнитной индукции наиболее наглядно реализуется в таком практическом устройстве, как электрический генератор. [c.11]

Появление электрического тока в замкнутом контуре при изменениях магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил неэлектростатической природы или о возникновении ЭДС индукции. Количественное описание явления электромагнитной индукции дается на основе установления связи между ЭДС индукции и физической величиной, называемой магнитным потоком. [c.187]

А. М. Ампер, выполнив множество экспериментов по изученлю взаимодействия между электрическим током и магнитом, устанавливает основные законы взаимодействия токов и предлагает первую теорию магнетизма. Громадным вкладом в развитие теории и практики электромагнетизма явились исследования выдающегося английского физика-экспериментатора М. Фарадея. В 1821 г. он впервые создал лабораторную модель электродвигателя, осуществив вращение магнита вокруг проводника с током. В 1831 г. он открыл явление электромагнитной индукции и установил его законы. М. Фарадей впервые ввел понятие электромагнитного поля как передатчика взаимодействия между заряженными телами. Пространство, которое у Ньютона выступало как пассивный свидетель физических явлений, оживает и становится их участником. 96 [c.96]

В 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, заключающееся в ТОЛ1, что при изменении потока индукции сквозь всяки)г замкнутый контур в нем возникает электрический ток, вызываемый электродвижущей силой индукции этот индукционный ток появляется при приближении магнита пли проводника с током к замкнутому проводнику, при повороте замкнутого проводника в постоянном магнитном поле и т. и. [c.191]

Индукционные М. основаны на нсполь 5овании явления электромагнитной индукции. В М. этого типа ИП осуществляет связь между индукцией маги, поля и индуцированной в контуре прибора электродвижущей силой (эдс). Осн. элементом индукц. ИП является, ка)С правило, многовитковая катушка с ферромагн. сердечником. Сердечник концентрирует магнитный поток, пронизывающий катушку, Изменение магн. потока в катушке осуществляется 1) вращением (колебанием, вибрацией, перемещеипом) измерит, катушки в измеряемом поле. Эдс, возникающая при атом в катушке т.н. измерит, генератора, пропорциональна значению маги, индукции 5ц п частоте вращения катушки. 2) Изменением площади катушки. Витки катушки охватывают грани пьезокристалла. При подаче на грани переменного электрич. напряжения кристалл деформируется, меняя площадь витков катушки. В результате в катушке возникает эдс, пропорциональная и частоте колебаний граней кристалла. 3) Периодич. изменением магн. проницаемости магн.цепи ИП, что достигается вращением (перемещением) ферромагн. ротора относи-тельно ферромагн. статора с измерит, катушками, ли- Отт [c.699]

Кроме высокой индукции, железокобальтовые сплавы обладают наи-Золее высокой температурой Кюри (до 1050 °С). Это представляет интерес для использования в устройствах, работающих при высоких температурах. Примером является магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор), преобразующий тепловую энергию в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции. При движении в поперечном магнитном поле с индукцией В проводящей среды (плазмы, жидкого металла и др.) с большой скоростью v, в случае плазмы, достигающей значений 2…2,5 км/с, в генераторе индуцируется электрическое поле напряженностью E = vxB и возникает электрический ток. Магнитная система МГД-генератора должна обеспечивать высокое значение индукции магнитного поля при высоких температурах. Для этих целей, наряду с указанными в табл. 8.10 сплавами, может применяться высококобальтовый сплав 92 К с температурой Кюри 1050 °С. При комнатной температуре у него индукция насыщения не так велика — всего 1,8 Тл, но при 1000 °С, когда все остальные сплавы рассматриваемой группы парамагнитны, сплав 92 К позволяет устойчиво получать индукцию более 0,5 Тл. [c.551]

Явление электромагнитной индукции используется в генераторах постоянного тока. Генератором называется машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. В генераторе якорь с обмоткой вращается первичным двигателем в магнитном поле полюсов электромагнитов. Электродвижущая сила, индуктируемая в проводниках обмотки якоря, при помощи коллектора и щеток отводится во внешнюю цепь. Наличие коллектора обеспечивает появление во внешней цепи постоянного тока. Стальной якорь генератора, в котором улоЖены проводники, пересекает те же магнитные силовые линии, что и проводники. Поэтому в якоре также индуктируются токи. Токи, которые индуктируются в металлических частях при пересечении их магнитными линиями, называются вихревыми. Вихревые токи, проходя по металлическим частям машин, нагревают их. На это затрачивается энергия. Нагрев якоря может привести к порче изоляции обмотки. Для уменьшения вихревых токов якори генераторов, электрических машин и сердечники трансформаторов собирают из отдельных, изолированных один от другого, тонких штампованных листов, располагаемых по направлению линий магнитного потока. Малое сечение листа обусловливает небольшую величину индуктируемых ЭДС и тока. Вихревые токи создают дополнительный нагрев при закалке стальных изделий токами высо-1Кой частоты. Их иапользуют в индукционных электроизмерительных приборах, счетчиках и реле переменного тока. [c.29]

Полученае переменного тока основано на явлении электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что при движении проводника в магнитном поле в проводнике появляется электродвижущая сила (э.д.с.) индукции, под действием которой в замкнутом проводнике образуется электрический ток. [c.131]

Даны основные сведения об ачектрических цепях постоянного и переменного тока, явлениях электромагнитной индукции и электромагнетизма. Изложены принципы действия и устройства электрических машин, аппаратов и электроизмерительных приборов. [c.256]

Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую. [c.93]

Электромагнитная индукция — white-santa.ru

Электромагнитная индукция – это словосочетание наводит на мысль о чем-то космическом и невесомом. Конечно же электромагнитная индукция никак не связана с космосом или невесомостью, но все же какое-то подобие магии в этой области есть.

Работа всех электрических машин основывается на явлении электромагнитной индукции. Иногда трудно себе представить, как такие машины способны работать.. Например, трансформатор – преобразует электрическую энергию одной величины в другую, при этом его обмотки не связаны друг с другом, фактически по воздуху.

Асинхронные двигателя, их принцип действия также объясняет явление электромагнитной индукции. Какой силой обладает вращающийся ротор, какие механизмы он способен приводить в действие. Напомню, ротор так же ни с чем не связан, он свободно вращается на подшипниках вокруг своей оси.
Но от куда берется эта сила? Давайте копнем глубже и рассмотрим детально явление электромагнитной индукции.

Опыт Фарадея и электромагнитная индукция

Для более глубокого понимания явления электромагнитной индукции давайте рассмотрим следующий опыт:

Между двух полюсов постоянного магнита расположим некий проводник. К концам этого проводника будет подключен гальванометр (чувствительный измерительный прибор).

Обратим внимание. Когда проводник между полюсов магнита находится в состоянии покоя, стрелка прибора находится в среднем положении.

Стоит только переместить проводник, как стрелка тут же отклонится, при прекращении движения проводника стрелка проводника возвратится в среднее положение. Если проводник перемещать в обратном направлении, то стрелка прибора так же отклонится на время движения проводника, при этом направление отклонение стрелки гальванометра будит противоположным.

Изменение положения стрелки гальванометра, в момент движения проводника в магнитном поле указывает на то, что в этом проводнике наводится некая электродвижущая сила (сокращенно э.д.с).
Появление этой силы, можно объяснить тем, что под действием магнитного поля, свободные электроны, находящиеся в проводнике, начинают упорядоченно двигаться по проводнику.

Так как к нашему проводнику подключен измерительный прибор, то эта система из перемещаемого проводника и гальванометра с соединительными проводами представляет собой замкнутую цепь, а в этом случаи по цепи протекает электрический ток. На это и указывает стрелка гальванометра.

Обратим внимание, что электрический ток, а ему предшествует наведение электродвижущей силы возникает лишь в момент движения проводника в магнитном поле постоянного магнита. А величина наведенной электродвижущей силы зависит от скорости перемещения проводника.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Мы знаем, что величина наведенной электродвижущей силы в проводнике, движущемся в некотором магнитном поле, с определенной скоростью, зависит от скорости передвижения проводника. Но это еще не все. Электродвижущая сила так же зависит от длины проводника, важна именно длина, которая находится под действием магнитного поля магнита. Еще зависит от индукции магнитного поля и от направления передвижения самого проводника.

М. Фарадей сформулировал закон электромагнитной индукции следующим образом:

«Индуцируемая электродвижущая сила прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника l и скорости его перемещения v в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля.»

Этот закон можно выразить формулой:

где электродвижущая сила обозначается буквой e:

Когда проводник движется не под прямым углом по отношению к магнитному полю формула имеет следующий вид:

Где:
e – электродвижущая сила;

B – индукция магнитного поля;

l – длина проводника;

v – скорость перемещения проводника в магнитном поле;
Sin ϕ – синус угла под которым производится перемещение относительно магнитного поля.

Индуцирование электродвижущей силы в проводнике происходит, когда он перемещается в магнитном поле. То есть пересечение магнитными силовыми линиями не должно быть постоянным, а всегда изменятся.
Электродвижущая сила в этом проводнике будит индуцироваться не зависимо от того, замкнута цепь проводника или нет.

Для протекания электрического тока, основное условие — наличие замкнутой цепи, а для электродвижущей силы, главное условие ее наведения – это изменение силовых магнитных линий, пересекающих проводник.
Заметьте, что движение проводника в магнитном поле не является основополагающим фактором индуцирования электродвижущей силы. Допускается и то, что проводник неподвижен, а перемещается лишь магнитное поле, в котором находится этот проводник.

Правило правой руки

Вы, наверное, обратили внимание, что при изменении направления перемещения проводника в магнитном поле изменяется и направление отклонения стрелочки гальванометра. Следовательно, и индуцируемая электродвижущая сила изменила свое направление.
Существует правило, благодаря которому можно определить направление индуцируемой электродвижущей силы. Это правило называется «Правило правой руки».

«Если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец совместить с направлением движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной электродвижущей силы»

Применение электромагнитной индукции

Работа всех электрических машин переменного тока основывается на явлении электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция — серьёзное основание (база), понимание и овладение которым, открывает большинство дверей в мире электрических машин.
К таким машинам относят всем давно известные трансформаторы, электрические двигатели и генераторы.
Многие, наверное, слышали о индукционных печах, индукционный способ плавки, а индукционные счетчики электрической энергии уже устаревшие.
Принцип работы многих электрических аппаратов основывается на явлении магнитной индукции, это такие как магнитные пускатели, контакторы, различные типы реле и современные датчики положения.
В современной технике данное явление применяется в беспроводных зарядках для телефонов, в микроволновых печах и так далее.

Но существует и обратная сторона медали. Из-за явления электромагнитной индукции в электроэнергетике существуют колоссальные потери. На всем известные вихревые токи, которые наводятся практически везде. Хотя с этим видом потерь активно борются и находят те или иные способы уменьшения таких потерь, все же они вещественны и ощутимы.

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Индукционный ток

Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти $10$ лет, чтобы ответить в $1831$ году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?

Эксперименты привели исследователя к однозначному ответу на данный вопрос.

Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным.

Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов.

Причины электромагнитной индукции

Явление возникновения индукционного тока в контуре называют электромагнитной индукцией.

Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

магнитного поля;

площади контура;

ориентации контура в магнитном поле.

Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.

На рисунке представлен пример отсутствия появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси.

Развитие электротехники в России

В России электротехника развивалась интенсивно с поддержки Николая I. Развитие электротехники в Европе отозвалось открытиями и изобретениями в России.

В $1833$ году русский учёный Эмилий Христианович Ленц доказал, что электрическая машина может работать как электродвигатель и как генератор электричества. Такое свойство назвали обратимостью электрических машин.

В $1834$ году Борис Семёнович Якоби построил действующий «магнитный аппарат» вращательного движения — классический электродвигатель; послал описание в Парижскую академию наук.

В $1888$ году Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный генератор переменного тока, в $1889$ году — электродвигатель переменного тока, в $1890$ году — трансформатор трёхфазного тока. На Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне ($1891$) представил изобретённую систему передачи трёхфазного тока на расстояние $170$ км.

Применение электромагнитной индукции

Принцип работы индукционной плиты основан на явлении электромагнитной индукции. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет $20$–$60$ кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.

1 — посуда из ферромагнитного материала;

2 — стеклокерамическая поверхность;

3 — слой изоляции;

4 — катушка индуктивности.

Электромагнитная индукция. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Электромагнитная индукция

1831 г. — М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. (Индукция, в данном случае, — появление, возникновение).

Индукционный ток в катушке возникает при

перемещении постоянного магнита относительно катушки;

при перемещении электромагнита относительно катушки;

при перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;

при регулировании тока в цепи электромагнита;

при замыкании и размыкании цепи

Появление тока в замкнутом контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил (или о возникновении ЭДС индукции).

Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля (потока), пронизывающего контур, называется электромагнитной индукцией.

Или: явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля (потока), называется электромагнитной индукцией.

Закон электромагнитной индукции

При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. I зависит от свойств контура (сопротивление): . e не зависит от свойств контура: .

ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.

Основные применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамомашины), трансформаторы.

Возникновение индукционного тока — следствие закона сохранения энергии!

В случае 1: При приближении магнита, увеличении тока, замыкании цепи: ; Магнитный поток Ф → ΔФ>0.Чтобы компенсировать это изменение (увеличение) внешнего поля, необходимо магнитное поле, направленное в сторону, противоположную внешнему полю: , где — т.н. индукционное магнитное поле.

В случае 2: при удалении магнита, уменьшении тока, размыкании цепи: . Магнитный поток Ф → ΔФ<0. Чтобы компенсировать это изменение (уменьшение), необходимо магнитное поле, сонаправленное с внешним полем: .

Источником магнитного поля является ток. Поэтому:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать то изменение потока магнитной индукции, которое вызывает данный ток (правило Ленца).

Ток в контуре имеет отрицательное направление (),еслипротивоположно (т.е. ΔΦ>0). Ток в контуре имеет положительное направление (), если совпадает с , (т.е. ΔΦ<0).

Поэтому с учетом правила Ленца (знака) выражение для закона электромагнитной индукции записывается: .

Данная формула справедлива для СИ (коэффициент пропорциональности равен 1). В других системах единиц коэффициент другой.

Если контур (например, катушка) состоит из нескольких витков, то ,

где n – количество витков. Все предыдущие формулы справедливы в случае линейного (равномерного) изменения магнитного потока. В произвольном случае закон записывается через производную: , где e – мгновенное значение ЭДС индукции.

Явление электромагнитной индукции — A Класс 12 по физике CBSE

Подсказка: Процесс электромагнитной индукции регулируется законом электромагнитной индукции Фарадея. Майкл Фарадей обнаружил, что когда катушка помещается в изменяющийся магнитный поток, в катушке создается электродвижущая сила, которая может вызвать ток при подходящих условиях.

Используемая формула:
ЭДС $ E $, генерируемая в катушке, помещенной в изменяющийся магнитный поток, определяется как
$ E = — \ dfrac {d {{\ phi} _ {B}}} {dt} $
где $ \ dfrac {d {{\ phi} _ {B}}} {dt} $ — скорость изменения магнитного потока $ \ left ({{\ phi} _ {B}} \ right) $ со временем $ \ left (т \ право) $.
Отрицательный знак означает, что ЭДС создает ток в направлении, противодействующем изменяющемуся магнитному потоку.

Полный шаг за шагом ответ:
Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Его закон гласит, что ЭДС возникает в проводящей катушке всякий раз, когда она находится в изменяющемся магнитном потоке. Когда к катушке подключена нагрузка, в катушке течет ток из-за ЭДС.
Математическое выражение закона электромагнитной индукции Фарадея выглядит следующим образом.
ЭДС $ E $, генерируемая в катушке, помещенной в изменяющийся магнитный поток, равна
$ E = — \ dfrac {d {{\ phi} _ {B}}} {dt} $
, где $ \ dfrac {d {{\ phi} _ {B}}} {dt} $ — это скорость изменения магнитного потока $ \ left ({{\ phi} _ {B}} \ right) $ со временем $ \ left (t \ right ) $.
Отрицательный знак означает, что ЭДС создает ток в направлении, противодействующем изменяющемуся магнитному потоку.
Магнит создает собственное магнитное поле и, следовательно, магнитный поток. Когда катушка приближается к магниту, и между ними создается относительное движение за счет перемещения магнита или катушки, тогда величина магнитного потока, проходящего через катушку, изменяется.Это изменение магнитного потока вызывает ЭДС и, следовательно, последующий электрический ток в катушке. Поэтому говорят, что ток в катушке индуцируется электромагнитно.
Следовательно, правильный вариант: C) Процесс создания индуцированного тока в катушке всякий раз, когда между катушкой и магнитом происходит относительное движение.

Примечание: учащиеся должны помнить, что только относительное движение вызывает изменение магнитного потока, проходящего через катушку. Таким образом, если магнит и катушка просто держать рядом друг с другом, в катушке не будет индуцированного тока, поскольку нет относительного движения.Эта концепция часто используется в качестве уловки, чтобы соблазнить учащихся пойти по неверному пути мышления.
Отрицательный знак в математическом выражении закона электромагнитной индукции Фарадея очень важен. Это означает, что создаваемая ЭДС имеет тенденцию противодействовать изменению потока, то есть следствие противодействует причине. Это основное свойство многих природных явлений, когда эффект явления пытается противодействовать его причине. Другой такой пример: трение (следствие) возникает только тогда, когда между двумя поверхностями существует относительное движение (причина), и трение пытается противодействовать относительному движению (следствие противостоит причине).

Что такое электромагнитная индукция? — Вселенная сегодня

Трудно представить мир без электричества. Когда-то электричество было скромным подарком, обеспечивающим человечество неестественным светом, который не зависел от газовых ламп или керосиновых фонарей. Сегодня он превратился в основу нашего комфорта, обеспечивая наше отопление, освещение и климат-контроль, а также питая всю нашу бытовую технику, будь то приготовление пищи, уборка или развлечения. И под большинством машин, которые делают это возможным, находится простой закон, известный как электромагнитная индукция, закон, который описывает работу генераторов, электродвигателей, трансформаторов, асинхронных двигателей, синхронных двигателей, соленоидов и большинства других электрических машин.С научной точки зрения это относится к созданию напряжения через проводник (провод или аналогичный кусок проводящего материала), который движется через магнитное поле.

Хотя считается, что многие люди внесли свой вклад в открытие этого явления, именно Майклу Фарадею приписывают первое открытие в 1831 году. Известный как закон Фарадея, он гласит, что «индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) в любом замкнутый контур равен скорости изменения магнитного потока через контур ».На практике это означает, что электрический ток будет индуцироваться в любой замкнутой цепи, когда магнитный поток (то есть величина магнитного поля), проходящий через поверхность, ограниченную проводником, изменяется. Это применимо независимо от того, изменяется ли само поле по силе или проводник перемещается через него.
Тогда как уже было известно, что электрический ток создает магнитное поле, Фарадей показал, что верно и обратное. Короче говоря, он доказал, что можно генерировать электрический ток, пропуская провод через магнитное поле.Чтобы проверить эту гипотезу, Фарадей обернул кусок металлической проволоки вокруг бумажного цилиндра, а затем подключил катушку к гальванометру (устройству, используемому для измерения электрического тока). Затем он перемещал магнит взад и вперед внутри цилиндра и регистрировал с помощью гальванометра, что в проводе индуцировался электрический ток. На основании этого он подтвердил, что движущееся магнитное поле необходимо для индукции электрического поля, потому что, когда магнит прекращает движение, прекращается и ток.
Сегодня электромагнитная индукция используется для питания многих электрических устройств.Одно из наиболее широко известных применений — в электрических генераторах (таких как плотины гидроэлектростанций), где механическая энергия используется для перемещения магнитного поля мимо катушек с проволокой для генерации напряжения.
В математической форме закон Фарадея гласит:? = — d? B / dt, где? — электродвижущая сила, ΔB — магнитный поток, а d и t — расстояние и время.

Мы написали много статей об электромагнитной индукции для Universe Today. Вот статья об электромагнитах, а вот статья о генераторах.

Если вам нужна дополнительная информация об электромагнитной индукции, прочтите эти статьи на сайте All About Circuits and Physics 24/7.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный электромагнетизму. Послушайте, Эпизод 103: Электромагнетизм.

Источники:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction
http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday%27s_law_of_induction
http://en.wikipedia.org/wiki/Mintage_flux
http: //микромагнит.fsu.edu/electromag/java/faraday2/
http://www.scienceclarified.com/El-Ex/Electromagnetic-Induction.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Galvanometer

Нравится:

Нравится Загрузка …

Электромагнитная индукция | Encyclopedia.com

Основы

Приложения

Электромагнитная индукция — это создание электродвижущей силы в замкнутой электрической цепи изменяющимся магнитным полем, которое проходит через цепь. (Чтобы понять, что означает «прохождение» магнитного поля через цепь, представьте себе пучок сырых спагетти, удерживаемых в круге, состоящем из большого и указательного пальцев: пряди спагетти соответствуют линиям магнитного поля, а большой и указательный пальцы соответствуют к проводящей петле или цепи.) Некоторые из самых основных компонентов систем электроснабжения, такие как генераторы и трансформаторы, используют электромагнитную индукцию.

Явление электромагнитной индукции было открыто британским физиком Майклом Фарадеем в 1831 году и вскоре независимо наблюдалось американским физиком Джозефом Генри. До этого было известно, что наличие электрического заряда заставит другие заряды на соседних проводниках перераспределяться. Кроме того, в 1820 году датский физик Ганс Кристиан Эрстед продемонстрировал, что электрический ток создает магнитное поле.Тогда казалось разумным спросить, может ли магнитное поле вызывать какой-то электрический эффект, например ток.

Электрический заряд, который неподвижен в магнитном поле, никак не взаимодействует с полем. Также движущийся заряд не будет взаимодействовать с полем, если он движется параллельно

в направлении поля. Однако движущийся заряд, пересекающий поле, будет испытывать силу, перпендикулярную как полю, так и направлению движения заряда (рис. 1).Теперь вместо одного заряда рассмотрим прямоугольную петлю из проволоки, движущуюся через поле. На две стороны петли будут действовать силы, перпендикулярные самой проволоке, так что никакие заряды не будут перемещаться. По двум другим сторонам будет течь заряд, но поскольку силы равны, заряды просто сгруппируются на одной стороне, создавая внутреннее электрическое поле для противодействия приложенной силе, и результирующий ток не будет (рисунок 2).

Как магнитное поле может вызвать прохождение тока через петлю? Фарадей обнаружил, что наличия магнитного поля недостаточно. Чтобы генерировать ток, магнитный поток через петлю — количество заключенных в нее силовых линий магнитного поля — должен изменяться со временем.Термин поток относится к потоку силовых линий магнитного поля через область, ограниченную петлей. Поток силовых линий магнитного поля подобен потоку воды по трубе и может увеличиваться или уменьшаться со временем.

Чтобы понять, как изменение магнитного потока генерирует ток, рассмотрим схему, состоящую из множества прямоугольных петель, соединенных с лампочкой. При каких условиях будет течь ток и лампочка будет гореть? Если цепь протянута через однородное магнитное поле, тока не будет, потому что поток будет постоянным.Но если поле неоднородно, заряды на одной стороне петли будут постоянно испытывать силу, большую, чем на другой стороне. Эта разница в силах заставит заряды циркулировать по петле в токе, который зажигает лампочку. Работа, выполняемая при перемещении каждого заряда по цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС). Единицами электродвижущей силы являются вольты, как и напряжение батареи, которое также вызывает протекание тока через цепь. Для схемы не имеет значения, вызван ли изменяющийся поток собственным движением контура или движением магнитного поля, поэтому случай стационарной цепи и движущегося неоднородного поля эквивалентен предыдущей ситуации, и снова лампочка будет свет (рисунок 3).

Тем не менее, ток может быть индуцирован в цепи без перемещения ни петли, ни поля. В то время как стационарный контур в постоянном магнитном поле не вызывает зажигания лампы, тот же самый стационарный контур в поле, которое изменяется во времени (например, когда поле включается или выключается), будет испытывать электродвижущую силу. Это происходит потому, что изменяющееся магнитное поле генерирует электрическое поле, направление которого задается правилом правой руки — указав большим пальцем правой руки в направлении изменения магнитного потока, ваши пальцы могут быть обернуты вокруг направление индуцированного электрического поля.Когда ЭДС направлена вокруг цепи, будет течь ток, и лампочка загорится (рис. 3).

Различные условия, при которых магнитное поле может вызвать протекание тока через цепь, резюмируются законом индукции Фарадея. Изменение во времени потока магнитного поля через поверхность, ограниченную электрической цепью, создает в этой цепи электродвижущую силу.

Какое направление индуцированного тока? Магнитное поле будет создаваться индуцированным током.Если бы поток этого поля добавлялся к начальному магнитному потоку через цепь, тогда было бы больше тока, который создал бы больший поток, который создал бы больше тока, и так далее

без ограничений. Такая ситуация нарушила бы закон сохранения энергии и тенденцию физических систем сопротивляться изменениям. Таким образом, индуцированный ток будет генерироваться в направлении, которое создаст магнитный поток, который противодействует изменению индуцирующего потока. Этот факт известен как закон Ленца.

Связь между изменением тока в цепи и электродвижущей силой, которую оно индуцирует в себе, называется самоиндукцией цепи. Если ток указан в амперах, а ЭДС — в вольтах, единицей самоиндукции является генри. Изменяющийся ток в одной цепи также может вызвать электродвижущую силу в соседней цепи. Отношение наведенной электродвижущей силы к скорости изменения тока в индукционной цепи называется взаимной индуктивностью и также измеряется в генри.

Электрический генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. В этом случае магнитное поле стационарно и не меняется во времени. Это цепь, которая вращается в магнитном поле. Поскольку область, допускающая прохождение силовых линий магнитного поля, изменяется во время вращения цепи, поток через цепь будет изменяться, вызывая ток (рис. 4). Обычно для обеспечения вращения контура используется турбина. Энергия, необходимая для движения турбины, может поступать от пара, вырабатываемого ядерным или ископаемым топливом, или от потока воды через плотину.В результате механическая энергия вращения превращается в электрический ток.

Трансформаторы — это устройства, используемые для передачи электроэнергии между цепями. Они используются в линиях электропередач для преобразования электричества высокого напряжения в электрический ток. В обычных устройствах, таких как радио, телевизоры и блоки питания цифровых устройств, также используются трансформаторы. За счет использования взаимной индуктивности

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ трансформатора

Ампер — А стандартная единица измерения электрического тока.

Закон индукции Фарадея — Изменение во времени потока магнитного поля через поверхность, ограниченную электрической цепью, создает в этой цепи электродвижущую силу.

Flux— Расход количества через заданную область.

Генератор — Устройство для преобразования кинетической энергии (энергии движения) в электрическую.

Генри — Стандартная единица измерения индуктивности.

Закон Ленца — Направление тока, индуцируемого в цепи, будет таким, чтобы создавать магнитное поле, которое противодействует индуцирующему изменению потока.

Взаимная индуктивность — Отношение наведенной электродвижущей силы в одной цепи к скорости изменения тока в индукционной цепи.

Правило правой руки (для электрических полей, создаваемых изменяющимися магнитными полями) — Большим пальцем правой руки вдоль направления изменения магнитного потока пальцы согнуты, чтобы указать направление индуцированного электрического поля.

S elf-индуктивность — Электродвижущая сила, индуцированная в цепи, которая возникает в результате изменения во времени тока этой же цепи.

Вольт — Стандартная единица электрического потенциала и электродвижущей силы.

первичная цепь наводит ток во вторичной цепи. Изменяя физические характеристики каждой цепи, выход трансформатора может быть спроектирован в соответствии с конкретными потребностями.

Джон Аппель

Логический класс | Дом

Описание генератора переменного тока

Явление электромагнитной индукции технологически используется многими способами.Исключительно важное применение — генерация переменного тока (переменного тока). Современный генератор переменного тока с типичной выходной мощностью 100 МВт — это высокотехнологичная машина. В этом разделе мы опишем основные принципы, лежащие в основе этой машины. Югославскому изобретателю Никола Тесла приписывают разработку машины. Как было указано в разделе 6.3, один из способов наведения ЭДС или тока в петле — это изменение ориентации петли или изменение ее эффективной площади.Поскольку катушка вращается в магнитном поле B, эффективная площадь контура (грань, перпендикулярная полю) составляет A cos \ (\ theta \), где \ (\ theta \) — угол между A и B. Этот метод изменения магнитного потока является принципом работы простого генератора переменного тока. Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую.

Основные элементы генератора переменного тока показаны на рис. 6.16.

РИСУНОК 6.16 Генератор переменного тока

Он состоит из катушки, установленной на валу ротора. Ось вращения катушки перпендикулярна направлению магнитного поля. Катушка (называемая якорем) механически вращается в однородном магнитном поле с помощью некоторых внешних средств. Вращение катушки вызывает изменение проходящего через нее магнитного потока, поэтому в катушке индуцируется ЭДС. Концы катушки подключаются к внешней цепи с помощью контактных колец и щеток.

Когда катушка вращается с постоянной угловой скоростью \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ omega \), угол \ (\ theta \) между вектором магнитного поля B и вектором площади A катушки в любой момент t равен \ (\ theta \) = \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ omega \) t (при условии, что \ (\ theta \) = 0 ° при t = 0).В результате эффективная площадь катушки, подверженная воздействию силовых линий магнитного поля, изменяется со временем, и согласно формуле. (6.1) поток в любой момент времени t равен

\ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuOPdyeaaa! 3770! \ Phi \) _B = BA cos \ (\ theta \) = BA cos \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ омега \) т

Согласно закону Фарадея, наведенная ЭДС для вращающейся катушки из N витков тогда равна

\ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyTduMaey % ypa0JaeyOeI0IaamOtamaalaaabaGaamizaiabfA6agnaaBaaaleaa % caWGcbaabeaaaOqaaiaadsgacaWG0baaaiabg2da9iabgkHiTiaad6 % eacaWGcbGaamyqamaalaaabaGaamizaaqaaiaadsgacaWG0baaamaa % bmaabaGaci4yaiaac + gacaGGZbGaeqyYdCNaamiDaaGaayjkaiaawM % caaaaa! 4E05! \ varepsilon = — N \ frac {{d {\ Phi _B}}} {{dt}} = — NBA \ frac {d} {{dt}} \ left ({\ cos \ omega t} \ right) \)

Таким образом, мгновенное значение ЭДС равно

, где NBA \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ omega \) — максимальное значение ЭДС, которое возникает, когда sin \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdCNaam % iDaiabg2da9iabgglaXcaa! 3BB0! \ omega t = \ pm \) 1.Если обозначить NBA \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ omega \) как \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyTdu2aaS % baaSqaaiaaicdaaeqaaaaa! 3883! {\ varepsilon _0} \), затем

Поскольку значение синусоидальной функции изменяется от +1 до –1, знак или полярность ЭДС изменяется со временем. Обратите внимание на рис. 6.17, что ЭДС имеет свое экстремальное значение, когда \ (\ theta \) = 90 ° или \ (\ theta \) = 270 °, так как изменение потока наибольшее в этих точках.

РИСУНОК 6.17. Переменная ЭДС создается петлей из проволоки, вращающейся в магнитном поле.

Направление тока периодически меняется, поэтому ток называется переменным током (ac). Поскольку \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyYdChaaa! 37C3! \ omega \) = 2 \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqiWdaNaam % ODaaaa! 38AE! \ pi v \), уравнение (6.22) можно записать как

где \ (v \) — частота вращения катушки генератора.

Обратите внимание, что уравнение. (6.22) и (6.23) дают мгновенное значение ЭДС и \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyTdugaaa! 379D! \ varepsilon \) варьируется в диапазоне \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaey4kaSIaeq % yTdu2aaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaa! 3965! + {\ varepsilon _0} \) и \ (% MathType! MTEF! 2! 1! + — % feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaey4kaSIaeq % yTdu2aaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaa! 3965! — {\ varepsilon _0} \) периодически.В следующей главе мы узнаем, как определить усредненное по времени значение переменного напряжения и тока.

В промышленных генераторах механическая энергия, необходимая для вращения якоря, обеспечивается водой, падающей с высоты, например, из плотин. Это так называемые гидроэлектрические генераторы. В качестве альтернативы вода нагревается для производства пара с использованием угля или других источников. Пар под высоким давлением вызывает вращение якоря.Это так называемые термогенераторы. Вместо угля, если используется ядерное топливо, мы получаем ядерные генераторы. Современные генераторы вырабатывают электроэнергию мощностью до 500 МВт, то есть можно зажечь 5 миллионов лампочек мощностью 100 Вт! В большинстве генераторов катушки неподвижны, а вращаются электромагниты. Частота вращения 50 Гц в Индии. В некоторых странах, например в США, это 60 Гц.

ПРИМЕР 11

Камла торгует велотренажером.Педали велосипеда прикреплены к катушке на 100 витков площадью 0,10 м ². Катушка вращается со скоростью полоборота в секунду, и ее помещают в однородное магнитное поле 0,01 Тл, перпендикулярное оси вращения катушки. Какое максимальное напряжение генерируется в катушке?

РЕШЕНИЕ

Здесь \ (v \) = 0,5 Гц; N = 100, A = 0,1 м ² и B = 0.01 T. Используя уравнение. (6.21)

= 100 × 0.01 × 0,1 × 2 × 3,14 × 0,5

= 0,314 В

Максимальное напряжение 0,314 В.

Мы призываем вас изучить такие альтернативные возможности для производства электроэнергии.

МИГРАЦИЯ ПТИЦ

Схема перелетов птиц — одна из загадок в области биологии, да и вообще всей науки.Например, каждую зиму птицы из Сибири безошибочно прилетают к водным точкам Индийского субконтинента. Было высказано предположение, что электромагнитная индукция может дать ключ к разгадке этих миграционных паттернов. Магнитное поле Земли существовало на протяжении всей эволюционной истории. Для перелетных птиц было бы очень полезно использовать это поле для определения направления. Насколько нам известно, птицы не содержат ферромагнетиков. Таким образом, электромагнитная индукция кажется единственным разумным механизмом для определения направления.Рассмотрим оптимальный случай, когда магнитное поле B, скорость птицы v и две соответствующие точки ее анатомии, разделенные расстоянием l , все три взаимно перпендикулярны. Из формулы для двигательной ЭДС Ур. (6.5),

Принимая B = 4 × 10 ^–5 T, l = 2 см шириной, и v = 10 м / с, получаем

= 8 \ (\ мю \) В

Эта чрезвычайно малая разность потенциалов предполагает, что наша гипотеза сомнительна.Некоторые виды рыб способны обнаруживать небольшие разности потенциалов. Однако у этих рыб были обнаружены особые клетки, которые обнаруживают небольшие перепады напряжения. У птиц такие клетки не обнаружены. Таким образом, характер миграции птиц продолжает оставаться загадкой.

приложений электромагнитной индукции — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Объясните, как жесткие диски компьютеров и графические планшеты работают с использованием магнитной индукции
Объясните, как гибридные / электрические транспортные средства и транскраниальная магнитная стимуляция используют магнитную индукцию в своих интересах

В современном обществе существует множество применений закона индукции Фарадея, что мы исследуем в этой и других главах.В этот момент позвольте нам упомянуть несколько, которые включают запись информации с использованием магнитных полей.

В некоторых компьютерных жестких дисках применяется принцип магнитной индукции. Записанные данные производятся на вращающемся диске с покрытием. Исторически считывание этих данных основывалось на принципе индукции. Однако большая часть входной информации сегодня передается в цифровой, а не аналоговой форме — на вращающемся жестком диске записываются последовательности нулей или единиц. Поэтому большинство считывающих устройств с жестких дисков не работают по принципу индукции, а используют технологию, известную как гигантское магнитосопротивление.Гигантское магнитосопротивление — это эффект большого изменения электрического сопротивления, вызванного приложенным магнитным полем к тонким пленкам из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Это один из первых крупных успехов нанотехнологий.

Графические планшеты или планшетные компьютеры, в которых для рисования цифровых изображений используется перо специальной конструкции, также применяются принципы индукции. Обсуждаемые здесь планшеты обозначены как пассивные планшеты, поскольку существуют и другие конструкции, в которых для письма используются либо перо с батарейным питанием, либо оптические сигналы.Пассивные планшеты отличаются от сенсорных планшетов и телефонов, которыми многие из нас пользуются регулярно, но их все же можно найти при подписании вашей подписи на кассовом аппарате. Под экраном, показанным на (Рисунок), проходят крошечные провода, проходящие по длине и ширине экрана. На кончике ручки появляется крошечное магнитное поле. Когда наконечник скользит по экрану, в проводах ощущается изменяющееся магнитное поле, которое преобразуется в наведенную ЭДС, которая преобразуется в линию, которую вы только что нарисовали.

Планшет со специальной ручкой для письма — еще одно применение магнитной индукции.(кредит: Джейн Уитни)

Еще одно применение индукции — это магнитная полоса на обратной стороне вашей личной кредитной карты, которая используется в продуктовом магазине или банкомате. Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеолента, в которой головка воспроизведения считывает личную информацию с вашей карты.

Электрические и гибридные транспортные средства также используют преимущества электромагнитной индукции. Один ограничивающий фактор, который препятствует повсеместному признанию 100% электромобилей, заключается в том, что срок службы батареи не так велик, как время, которое вы можете проехать на полном баке бензина.Чтобы увеличить количество заряда аккумулятора во время движения, двигатель может действовать как генератор всякий раз, когда автомобиль тормозит, используя в своих интересах создаваемую противо-ЭДС. Эта дополнительная ЭДС может быть получена заново накопленной энергией в автомобильном аккумуляторе, что продлевает срок службы аккумулятора.

Еще одно современное направление исследований, в котором успешно применяется электромагнитная индукция, — это транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Множество расстройств, включая депрессию и галлюцинации, можно объяснить нерегулярной локальной электрической активностью в головном мозге.При транскраниальной магнитной стимуляции быстро меняющееся и очень локализованное магнитное поле помещается рядом с определенными участками мозга. Использование ТМС в качестве диагностического метода хорошо известно.

Сводка

Жесткие диски используют магнитную индукцию для чтения / записи информации.
Другие применения магнитной индукции можно найти в графических планшетах, электрических и гибридных транспортных средствах, а также в транскраниальной магнитной стимуляции.

Дополнительные проблемы

На следующем рисунке показан длинный прямой провод и прямоугольная петля с одним витком, которые лежат в плоскости страницы.Проволока параллельна длинным сторонам петли и находится на расстоянии 0,50 м от ближайшей стороны. Какова скорость изменения тока в проводе в момент, когда наведенная в контуре ЭДС составляет 2,0 В?

Металлический стержень массой 500 г скользит наружу с постоянной скоростью 1,5 см / с по двум параллельным рельсам, разделенным расстоянием 30 см, которые являются частью U-образного проводника. Имеется однородное магнитное поле величиной 2 Тл, направленное из страницы по всей площади.Перила и металлический стержень имеют эквивалентное сопротивление: (а) Определите наведенный ток, как по величине, так и по направлению. (b) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы. (c) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы, а полоса перемещается внутрь.

Ток индуцируется в круговой петле радиусом 1,5 см между двумя полюсами подковообразного электромагнита, когда ток в электромагните изменяется.Магнитное поле в области петли перпендикулярно области и имеет одинаковую величину. Если скорость изменения магнитного поля составляет 10 Тл / с, найдите величину и направление индуцированного тока, если сопротивление контура равно.

, направление увеличения магнитного поля следующее:

Металлический стержень длиной 25 см помещают перпендикулярно однородному магнитному полю с напряженностью 3 Тл. (A) Определите наведенную ЭДС между концами стержня, когда он не движется.(b) Определите ЭДС, когда стержень движется перпендикулярно своей длине и магнитному полю со скоростью 50 см / с.

Катушка с 50 витками и площадью 10 ориентирована плоскостью, перпендикулярной магнитному полю 0,75 Тл. Если катушка перевернулась (повернулась) за 0,20 с, какова средняя наведенная в ней ЭДС?

Проводящий стержень, показанный на прилагаемом рисунке, перемещается по параллельным металлическим рельсам на расстоянии 25 см друг от друга. Система находится в однородном магнитном поле напряженностью 0.75 Тл, который направлен на страницу. Сопротивлением стержня и рельсов можно пренебречь, но сечение PQ имеет сопротивление. (а) Какая ЭДС (включая ее значение) индуцируется в стержне, когда он движется вправо со скоростью 5,0 м / с? б) Какая сила требуется, чтобы стержень двигался с такой скоростью? в) С какой скоростью эта сила выполняет работу? (d) Какая мощность рассеивается на резисторе?

а. 0,94 В; б. 0,70 Н; c. 3,52 Дж / с; d. 3,52 Вт

Круглая петля из проволоки радиусом 10 см установлена на вертикальном валу и вращается с частотой 5 циклов в секунду в области однородного магнитного поля силой 2 Гаусса, перпендикулярного оси вращения.(а) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо. (b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если оно имеет сопротивление 10

Магнитное поле между полюсами подковообразного электромагнита однородно и имеет цилиндрическую симметрию относительно оси от середины Южного полюса до середины Северного полюса. Величина магнитного поля изменяется со скоростью дБ / dt из-за изменения тока через электромагнит.Определите электрическое поле на расстоянии r от центра.

Электродвигатель постоянного тока на 120 В потребляет 0,50 А от источника питания при работе на полной скорости и 2,0 А при запуске. Сопротивление катушек якоря составляет. а) Каково сопротивление катушек возбуждения? б) Какова обратная ЭДС двигателя, когда он работает на полной скорости? (c) Двигатель работает с другой скоростью и потребляет 1,0 А от источника. Какая в этом случае обратная ЭДС?

Якорь и обмотки возбуждения двигателя с последовательной обмоткой имеют полное сопротивление.При подключении к источнику 120 В и работе на нормальной скорости двигатель потребляет 4,0 А. а) Насколько велика обратная ЭДС? б) Какой ток будет потреблять двигатель сразу после включения? Можете ли вы предложить способ избежать этого большого начального тока?

Проблемы с вызовом

Медный провод длиной L выполнен в виде круглой катушки с N витков. Когда магнитное поле через катушку изменяется со временем, для какого значения Н наведенная ЭДС является максимальной?

N — максимально допустимое количество оборотов.

Медный лист весом 0,50 кг падает через однородное горизонтальное магнитное поле 1,5 Тл и достигает конечной скорости 2,0 м / с. а) Какова чистая магнитная сила на листе после того, как он достигнет конечной скорости? (b) Опишите механизм, ответственный за эту силу. (c) Сколько мощности рассеивается при Джоулева нагревании, когда лист движется с конечной скоростью?

Круглый медный диск радиусом 7,5 см вращается со скоростью 2400 об / мин вокруг оси через его центр и перпендикулярно своей грани.Диск находится в однородном магнитном поле напряженностью 1,2 Тл, направленном вдоль оси. Какая разница потенциалов между ободом и осью диска?

Короткий стержень длиной a движется со своей скоростью параллельно бесконечному проводу, по которому течет ток I (см. Ниже). Если конец стержня, находящийся ближе к проволоке, находится на расстоянии b от проволоки, какая ЭДС индуцируется в стержне?

Прямоугольная цепь, содержащая сопротивление R , тянется с постоянной скоростью от длинного прямого провода, по которому проходит ток (см. Ниже).Выведите уравнение, которое дает ток, индуцированный в цепи, как функцию расстояния x между ближней стороной цепи и проводом.

Два бесконечных соленоида пересекают плоскость цепи, как показано ниже. Радиусы соленоидов равны 0,10 и 0,20 м соответственно, и ток в каждом соленоиде изменяется так, что каковы токи в резисторах цепи?

а. ; б. ; c. 0 В

Ниже показана длинная прямоугольная петля шириной w , длиной l , массой м и сопротивлением R .Петля начинается в состоянии покоя на границе однородного магнитного поля и толкается в поле постоянной силой. Вычислите скорость петли как функцию времени.

а. б. ; c. ; d. ток изменит направление, но штанга все равно будет скользить с той же скоростью

На прилагаемом рисунке показан металлический диск внутреннего радиуса и другого радиуса, вращающийся с угловой скоростью в однородном магнитном поле, направленном параллельно оси вращения.Щеточные выводы вольтметра подключаются к внутренней и внешней поверхностям темноты, как показано. Какое показание вольтметра?

Длинный соленоид с 10 витками на сантиметр помещен внутри медного кольца так, чтобы оба объекта имели одну и ту же центральную ось. Радиус кольца 10,0 см, радиус соленоида 5,0 см. (a) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда ток I через соленоид равен 5,0 А и изменяется со скоростью 100 А / с? (б) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда и (в) Каково электрическое поле внутри кольца для этих двух случаев? (d) Предположим, что кольцо перемещается так, что его центральная ось и центральная ось соленоида все еще параллельны, но больше не совпадают.(Вы должны предположить, что соленоид все еще находится внутри кольца.) Какая ЭДС индуцируется в кольце? (e) Можете ли вы рассчитать электрическое поле в кольце, как в части (c)?

а.

 *** QuickLaTeX не может составить формулу:
\ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu} _ {0} nI \ text {,} \ phantom {\ rule {0. {- 4} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {V;} \ hfill \ end {массив}

*** Сообщение об ошибке:
В преамбуле выравнивания вставлен пропущенный #.
начальный текст: $ \ begin {array} {}
Вкладка «Дополнительное выравнивание» изменена на \ cr.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = &
Не указан $ вставлен.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu
Extra}, или забытый $.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu}
Ошибка пакета inputenc: символ Юникода Φ (U + 03A6)
ведущий текст: ...ext {,} \ phantom {\ rule {0.5em} {0ex}} {\ text {Φ}
Отсутствует} вставлено.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Extra}, или забытый $.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Отсутствует} вставлено.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Extra}, или забытый $.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill

г. ;
г. ; d. ;
e. нет, так как цилиндрическая симметрия отсутствует

Катушка на 500 витков с площадью вращается в магнитном поле Земли, создавая 12.Максимальная ЭДС 0 кВ. (а) С какой угловой скоростью нужно вращать катушку? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

а. ; б. Эта угловая скорость неоправданно высока, выше, чем можно получить для любой механической системы. c. Предположение, что может быть получено напряжение до 12,0 кВ, является необоснованным.

Круглая петля из проволоки радиусом 10 см установлена на вертикальном валу и вращается с частотой 5 циклов в секунду в области однородного магнитного поля, перпендикулярного оси вращения.(a) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо. (b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если его сопротивление составляет.

Зависящее от времени однородное магнитное поле величиной B ( t ) ограничено цилиндрической областью радиусом R . Проводящий стержень длиной 2 D помещается в область, как показано ниже. Покажите, что ЭДС между концами стержня равна. ( Подсказка: Чтобы найти ЭДС между концами, нам нужно интегрировать электрическое поле от одного конца до другого.Чтобы найти электрическое поле, используйте закон Фарадея как «закон Ампера для E ».)

Электромагнитное явление — обзор

Электрический и магнитный поток

Как отмечалось ранее, сила электрического или магнитного поля пропорциональна плотности соответствующих силовых линий в определенной области пространства. Эти силовые линии соответствуют электрическому и магнитному потокам, физической величине, которая является центральной для электромагнитных явлений, описываемых уравнениями Максвелла.

Определение потока вводится сразу же, поскольку это скорость изменения электрического и магнитного потоков во времени, которая приводит к генерации магнитного и электрического полей, соответственно. Такой экономичный подход имеет некоторое оправдание, поскольку это эффективный способ выполнения простых вычислений, связанных с информационной безопасностью.

Электрический поток ψ через поверхность площадью A , перпендикулярную направлению электрического поля E , определяется следующим образом:

(4.1) ψ = EA

, где ɛ — относительная электрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость. Другими словами, электрический поток — это общее количество силовых линий электрического поля, пересекающих поверхность площадью A .

В точной аналогии магнитный поток ø через поверхность площадью A , которая перпендикулярна магнитному полю B , определяется следующим образом:

(4.2) ø = μBA

, где μ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Магнитный поток — это общее количество силовых линий магнитного поля, пересекающих поверхность площадью A .

Концепция потока имеет решающее значение для понимания электромагнитных явлений и, следовательно, важно для понимания основ информационной безопасности. Может оказаться полезной аналогия с более интуитивной физической величиной. ⁴

Рассмотрим воображаемую прямоугольную петлю или поверхность площадью A . Вода течет через плоскость этого контура со скоростью v . Для простоты предположим, что вода течет перпендикулярно плоскости A , хотя следует учитывать, что это особый случай, поскольку вода может течь под углом к петле.Для этой конкретной геометрии поток воды через воображаемую поверхность — это объем воды в единицу времени v , который проходит через площадь поперечного сечения A . Таким образом, поток воды Φ _Вт = ВА .

Важно отметить, что поток характеризует количество «вещей», например, вода, частицы, бананы, электрические и магнитные поля автомобилей, которые пересекают произвольную границу в единицу времени.

Теперь предположим, что плоскость петли или поверхности ориентирована под углом, параллельным направлению потока воды.В этом случае вода не течет через плоскость петли. Следовательно, поток, как определено ранее, равен нулю. Перпендикулярная и параллельная ориентации петли относительно направления потока — это две простейшие геометрии, относящиеся к потоку.

В целом сценарий не очень удобный. Фактически, цель обсуждения векторов и поверхностных интегралов — обратиться к более сложной геометрии, которая возникает в сценариях информационной безопасности.

Более общая проблема заключается в вычислении потока, когда плоскость контура ориентирована под некоторым произвольным углом по отношению к направлению «материала», текущего по поверхности.В сценариях, относящихся к информационной безопасности, поток обычно представляет собой силовые линии магнитного или электрического поля. Более того, величина силы, создаваемой этими полями, пропорциональна плотности силовых линий электрического или магнитного поля, которые «текут» по поверхности.

Рис. 4.2 помогает визуализировать два крайних случая потока. Изображены две поверхности, перпендикулярные и параллельные направлению падающего потока. ⁵ В первом случае поток максимален, а во втором поток равен нулю.

Рисунок 4.2. Максимальный и минимальный поток векторного поля через поверхность.

Вероятно, становится очевидным, что поток электрических и магнитных полей каким-то образом имеет отношение к обнаружению электромагнитного сигнала. Однако некоторые концепции все еще отсутствуют. В частности, вводится понятие вектора, после чего следует обсуждение поверхностных интегралов. Они позволяют проводить общие расчеты скорости изменения электрического и магнитного потоков во времени, что помогает объяснить пределы обнаружения сигнала.

Когда любая среда, состоящая из электрических зарядов, помещается в электрическое поле, заряды в ней выравниваются в соответствии с ориентацией и силой приложенного поля. В общем, заряды становятся поляризованными или слегка разделенными в соответствии с ориентацией приложенного поля.

Обратите внимание, что приложенное электрическое поле обычно колеблется с некоторой заданной частотой, и поэтому поляризация или разделение зарядов будут изменяться в ответ. Но не все материалы и заряды в них одинаково реагируют на силу приложенного электрического поля.Диэлектрическая проницаемость среды указывает на величину поляризации, которая существует в материале в результате приложенного электрического поля. ⁶

На рис. 4.3 электрическое поле привело к поляризации положительных и отрицательных зарядов. ⁷ Электрическое поле одинаковой величины заставляет заряды в одном материале поляризоваться сильнее, чем в другом, о чем свидетельствует разница в разделении положительных и отрицательных зарядов. Считается, что более поляризованный материал имеет более высокую диэлектрическую проницаемость.

Рисунок 4.3. Слабая и сильная поляризация и диэлектрическая проницаемость.

Не менее достоверная интерпретация того же эффекта проиллюстрирована на рис. 4.4. Низкая плотность электрического потока в материале слева вызывает ту же поляризацию, что и материал справа, который имеет высокую плотность электрического потока. Следовательно, материал слева имеет высокую диэлектрическую проницаемость, поскольку такая же поляризация была достигнута при более низкой плотности потока.

Рисунок 4.4. Низкая и высокая плотность электрического потока на единицу заряда в зависимости от диэлектрической проницаемости.

Относительная диэлектрическая проницаемость материала () известна как диэлектрическая проницаемость, и этот термин может быть более знаком читателям. Относительная диэлектрическая проницаемость — это диэлектрическая проницаемость относительно вакуума. Диэлектрическая проницаемость вакуума определена равной единице, а для воздуха — 1.00058986 ± 0.00000050. Таким образом, относительная диэлектрическая проницаемость воздуха примерно равна диэлектрической проницаемости вакуума.

Электромагнитная индукция: определение и переменные, влияющие на индукцию — Видео и стенограмма урока

Электромагнитная индукция

Буквально на днях я был в магазине, покупая продукты.Я попытался заплатить своей кредитной картой, но когда я провел картой через платежный терминал, появилось сообщение о том, что карта не может прочитать мою карту. Попробовав еще пару раз, кассир наконец предложил мне помочь. Она взяла мою карточку и очень быстро пропустила ее через кардридер и… вуаля! Это сработало! Может показаться, что ей просто повезло, но оказалось, что это сработало по очень научной причине. Однако нам нужно узнать об электромагнитной индукции, прежде чем все это обретет смысл.

В начале 19 века ученый по имени Майкл Фарадей опубликовал несколько работ по электромагнитной индукции , которая представляет собой способность изменяющегося магнитного поля индуцировать напряжение в проводнике. Чтобы лучше понять это явление, Фарадей провел ряд экспериментов. В одном из этих экспериментов использовались катушка с проволокой, постоянный магнит и устройство для определения напряжения в проводе. Когда магнит пропускали через катушку с проволокой, в проволоке индуцировалось напряжение, но оно исчезало, когда магнит переставал двигаться.Фарадей обнаружил, что на величину индуцированного напряжения в катушке влияют два фактора.

Фарадей провел множество экспериментов с магнитными полями и проводниками.

Первым фактором было количество витков провода в катушке, которое увеличивало количество провода, подвергающегося воздействию магнитного поля. Результаты экспериментов Фарадея показали, что индуцированное напряжение увеличивается прямо пропорционально количеству витков в электрической катушке.Другими словами, удвоение количества витков привело к удвоению индуцированного напряжения.

Вторым фактором была скорость изменения магнитного поля. Есть несколько способов изменить магнитное поле. Один из способов — изменить силу поля, создаваемого магнитом. Если мы используем электромагнит для создания магнитного поля, мы можем включать и выключать магнит или просто изменять ток, чтобы изменить силу поля.

«Применение явления электромагнитной индукции в бытовых приборах

Практическое применение явления электромагнитной индукции

Практическое применение явления электромагнитной индукции

Применение явления электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции — Энциклопедия по машиностроению XXL

Электромагнитная индукция — white-santa.ru

Закон электромагнитной индукции Фарадея

М. Фарадей сформулировал закон электромагнитной индукции следующим образом:

Правило правой руки

Применение электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Электромагнитная индукция. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Явление электромагнитной индукции — A Класс 12 по физике CBSE

Что такое электромагнитная индукция? — Вселенная сегодня

Нравится:

Электромагнитная индукция | Encyclopedia.com

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ трансформатора

Логический класс | Дом

Описание генератора переменного тока

приложений электромагнитной индукции — University Physics Volume 2

Цели обучения

Сводка

Дополнительные проблемы

Проблемы с вызовом

Электромагнитное явление — обзор

Электрический и магнитный поток

Электромагнитная индукция: определение и переменные, влияющие на индукцию — Видео и стенограмма урока

Электромагнитная индукция

Добавить комментарий Отменить ответ