Явление и ЭДС электромагнитной индукции

Явление и ЭДС электромагнитной индукции

Английский физик-экспериментатор и химик

Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий — первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны. Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и другие .

Майкл Фараде́й  1791 -1867

В 1821 г. Майкл Фарадей записал в своем дневнике:

«Превратить магнетизм в электричество».

Через 10 лет эта задача была им решена.

Опыты Фарадея

Опыт по взаимодействию магнита и катушки с током

Опыт с двумя проволочными спиралями (катушками)

Индукционный ток в катушке возникает при:

• Перемещении постоянного магнита относительно катушки;
•   Перемещении электромагнита относительно катушки;
• Перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;
•   Регулировании тока в цепи электромагнита;
•   Замыкании и размыкании цепи.

Явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур получило название явления электромагнитной индукции.

Магнитный поток

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

Закон электромагнитной индукции

• Электродвижущая сила, индуцируемая в проводящем контуре, равна скорости изменения магнитного потока, сцепляющегося с этим контуром. 

ЭДС индукция в движущемся проводнике

• При движении проводника длиной ​l​ со скоростью ​​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​B⃗ ​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

Практическое применение закона электромагнитной индукции Фарадея

• Работа всех электрических машин переменного тока основывается на явлении электромагнитной индукции.  К таким машинам относят всем давно известные трансформаторы, различные типы двигателей, в основном это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а также с фазным ротором, различные типы и виды генераторов: асинхронные, синхронные. 
• 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.

«Обратная сторона медали», применения явления электромагнитной индукции.

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, но все же они вещественны и ощутимы.

Правило Ленца

В 1833 г. русский физик Э.Х. Ленц установил общее  правило нахождения направления тока :  индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.  Это утверждение носит название  правило Ленца.

Реши задачи!

• За время 5 мс в соленоиде, содержащем 500 витков провода, магнитный поток равномерно убывает от 7 мВб до 3 мВб. Найдите ЭДС индукции в соленоиде.

• Виток проводника   площадью 2 см2 расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции. Чему равна ЭДС индукции в витке, если за время 0,05 секунд магнитная индукция равномерно убывает с 0,5 Тл до 0,1 Тл?

• Перпендикулярно вектору магнитной индукции перемещается проводник длиной 1,8 метра со скоростью 6 м/c. ЭДС индукции равна 1,44 В. Найти магнитную индукцию  магнитного поля.

Желаю успехов !