Лекция 8.1 Явление электромагнитной индукции

12. Явление электромагнитной индукции (закон Фарадея 1831г.).

Закон Фарадея

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину

Φ = B · S · cos α,

где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором и нормалью к плоскости контура (рис. 2).

Рисунок 2. Магнитный поток через замкнутый контур. Направление нормали и выбранное положительное направление обхода контура связаны правилом правого буравчика

Определение магнитного потока нетрудно обобщить на случай неоднородного магнитного поля и неплоского контура. Единица магнитного потока в системе СИ называется вебером (Вб). Магнитный поток, равный 1 Вб, создается магнитным полем с индукцией 1 Тл, пронизывающим по направлению нормали плоский контур площадью 1 м²:

1 Вб = 1 Тл · 1 м2.

Эксперименты

  Правило Ленца: действие магнита на проводящие кольца

  Правило Ленца: направление индукционного тока

Рис.  иллюстрирует правило Ленца на примере неподвижного проводящего контура, который находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого увеличивается во времени.

Рисунок Иллюстрация правила Ленца. В этом примере а инд < 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура

Вращение рамки в магнитном поле

Модель Генератор переменного тока

Модель. Генератор переменного тока

Если плоская рамка площади S равномерно вращается с частотой  в однородном магнитном поле с индукцией то магнитный поток Φ, пронизывающий рамку периодически изменяется во времени:

Φ(t) = B · S cos ( t).

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

инд = – BS sin ( t).

Амплитуда этого напряжения пропорциональна скорости вращения рамки. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле, является моделью генератора переменного тока.

В компьютерной модели можно изменять индукцию магнитного поля B, частоту вращения рамки f ( =2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.

ДЕМОНСТРАЦИЯ

  Генератор переменного тока

ДЕМОНСТРАЦИИ

Токи Фуко

 Падение тел в неоднородном магнитном поле

 Падение магнитов в трубках

 Демпфирование колебаний маятника

  Левитация сплошного кольца

43