- •Лекция 1
- •3. Введем понятие – поток n вектора напряженности через площадку s:
- •Лекция 2
- •3. Два разноименно заряженных проводника называются конденсатором, если, если расстояние между ними намного меньше их размеров (рис.2.11)
- •Лекция 3
- •Н e1 e2 a а рисунке показан пример схемы цепи постоянного тока, в которой действуют два источника е1 и е2.
- •Лекция 4
- •Искровой разряд.
- •Коронный разряд.
- •Дуговой разряд.
- •Лекция 5
- •2. В результате многих опытов разных ученых был выведен закон Био – Савара – Лапласа, позволяющий рассчитывать магнитную индукцию полей, создаваемых проводниками с током.
- •3. Поместим проводник, согнутый в виде прямоугольной рамки, в однородное магнитное поле.
- •Лекция 6
- •2. Пусть частица с зарядом q и скоростью V влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции b (рис.6.3).
- •Лекция 7
- •2. Пусть в проводнике в виде катушки течет ток (рис.7.4).
- •3. Рассмотрим электрическую цепь, изображенную на рис.7.6.
- •Лекция 8
- •Лекция 9
- •2. Из уравнений Максвелла были получены волновые уравнения для векторов е и в. В случае однородной нейтральной непроводящей среды с постоянными проницаемостями ε и μ
- •3. Электромагнитные волны классифицируются по длине волны λ или связанной с ней частотой υ волны. Спектром электромагнитных волн называется полоса частот электромагнитных волн, существующих в природе.
- •Лекция 10
- •Еще во времена ранней истории были открыты законы лучевой, или так называемой геометрической, оптики.
- •3. Линза диск из однородного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями — сферическими или плоской и сферической.
- •Лекция 11
- •3. Если источник света удален и волну, которая падает на узкую длинную щель можно считать плоской, то наблюдается дифракция Фраунгофера.
- •Лекция 12
- •Лекция 13
- •3. Эйнштейн выдвинул гипотезу, что поток света состоит из дискретных частиц – фотонов. Термин «фотон» был введен в 1926 году. Существование фотонов подтверждается опытами.
- •Лекция 14
- •5. Люминесценция — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. В зависимости от вида поглощаемой энергии люминесценция делится на виды:
- •Лекция 15
- •4. Рассмотрим атом, в котором электрон движется вокруг ядра (атом водорода или ион гелия). Потенциальная энергия электрона в поле ядра
- •Лекция 16
Лекция 7
Тема: Электромагнитная индукция
Вопросы:1) Явление электромагнитной индукции
Самоиндукция.
Энергия магнитного поля
1. Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. В 1831 году М. Фарадей открыл обратное явление: изменяющееся магнитное поле вызывает появление в проводниках тока. Это явление получило название электромагнитной индукции. На рис.7.1 показаны опыты
а б в
Рис. 7.1
Одна катушка соединена с источником тока, а вторая – с гальванометром. Если катушки неподвижны, то в цепи с гальванометром тока нет. При перемещении катушки или замыкании – размыкании цепи гальванометр показывает наличие тока. Направление индукционного тока при усилении магнитного поля противоположно направлению тока при ослаблении поля; если магнитное поле не меняется, то тока нет. Следовательно, опыты показывают, что причиной появления индукционного тока является изменение магнитного поля.
Закон Ленца: индукционный ток во всех случаях направлен таким образом, что его действие уменьшает причину, вызвавшую этот ток (рис.7.2).
Рис.7.2
Фарадей установил количественный закон электромагнитной индукции. Однако, в более общем случае закон был установлен Максвеллом, который проанализировал опыты Фарадея. Возникновение индукционного тока означает, что в проводнике появляется электродвижущая сила, и происходит это, когда проводник пересекает линии магнитной индукции.
Основной закон электромагнитной индукции: эдс электромагнитной индукции пропорциональна быстроте изменения магнитного потока через площадь, ограниченную контуром
.
Знак минус соответствует закону Ленца. Как видно из рис.7.3, направление нормали n и выбранное положительное направление обхода контура l связаны правилом правого буравчика.
Рис.7.3 Магнитный поток через замкнутый контур.
Если магнитное поле увеличивается, т.е. >0, то < 0, а значит и индукционный ток I< 0. Это означает, что направление индукционного тока противоположно выбранному положительному направлению.
Явление электромагнитной индукции положено в основу работы генераторов электрического тока, электрических двигателей, трансформаторов и других электротехнических устройств.
Пример. Пусть в однородном магнитном поле находится проводник в виде замкнутого контура. Магнитный поток через контур Ф =В Scosα. Если контур вращается с постоянной угловой скоростью , то Ф =ВScosωt. Значит, при вращении контура магнитный поток через него меняется и в контуре возникает эдс индукции
= В Sωsinωt,
и течет синусоидальный (переменный) ток = .
2. Пусть в проводнике в виде катушки течет ток (рис.7.4).
Рис.7.4
Величина магнитной индукции в любой точке поля пропорциональна величине тока, а значит, и магнитный поток, пронизывающий катушку, пропорционален току
Ф = LI.
Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. Единицей индуктивности служит генри (Гн). 1 Гн = 1 Вб/А.
Индуктивность проводников зависит от их размеров, формы, от магнитной проницаемости среды. Так, индуктивность проводника в виде катушки равна
,
где N - число витков катушки, l - длина катушки, S - площадь поперечного сечения катушки.
При изменении тока меняется магнитный поток через витки катушки, поэтому в катушке возникает эдс индукции и индукционный ток. Явление возникновение дополнительного индукционного тока в проводнике при всяком изменении основного тока называется самоиндукцией. Величина эдс самоиндукции
пропорциональна быстроте изменения тока.
Пусть имеется электрическая цепь (рис.7.5) с двумя лампочками Л1 и Л2, подключенными к источнику тока. К лампочке Л1 подключена последовательно катушка индуктивности.
Рис.7.5
При разомкнутом ключе тока нет, и лампочки не светятся. Если ключ замкнуть, то медленнее загорается лампочка Л1., так как при нарастании тока в катушке индуктивности появляется эдс самоиндукции и течет индукционный ток, направленный против основного тока (препятствует нарастанию тока). При установившемся значении основного тока индукционный ток исчезает.
При размыкании ключа ток уменьшается и в катушке возникает индукционный ток такого же направления (препятствует уменьшению тока). Чем быстрее изменяется основной ток, тем больше величина индукционного тока (экстратока). Лампочка Л1 при этом ярко вспыхивает и гаснет позже Л2.