Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014
жүктеу/скачать 1,26 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект лекций по физике
- Бұл бет үшін навигация:
- Пример : Конспект лекций 112 8.2. Магнитный
- Явление электромагнитной индукции
- Пример ( рис . 8.7.): Явление самоиндукции .
| маг
- нитным моментом контура . Ампер экспериментально обнаружил , что два параллельных проводника взаимодействуют друг с другом . При этом , если токи в про - водниках направлены в одну сторо - ну , то взаимодействие имеет харак - тер притяжения , если в противопо - ложные – отталкивания ( рис . 8.3). Ясно , что взаимодействие про - водников является результатом дейст - вия магнитного поля одного тока на + + – – – + Рис . 8.3 В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 111 другой . Для взаимодействующих параллельных тонких проводников ( бесконечной длины ) с током Ампером был установлен следующий закон : отнесенная к единице длины проводника сила F 1 , с которой эти проводники действуют друг на друга , определяется по формуле F 1 = r J 2J 4 2 1 0 , (8.8) где J 1 и J 2 – силы токов в проводниках , r – расстояние между провод - никами , 0 – магнитная постоянная , равная 4 10 -7 м Гн А Н 2 , – магнитная проницаемость среды , показывающая во сколько раз ин - дукция магнитного поля в данной среде отличается от магнитной ин - дукции в вакууме . С законом Ампера связано определение единицы силы тока в СИ : один Ампер равен силе постоянного тока , который при про - хождении по двум прямолинейным параллельным проводникам беско - нечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного се - чения , расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга , вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимо - действия , равную 2 10 -7 Н . Магнитное поле изображается с помощью линий индукции , касательные к которым в каждой точке соответствуют вектору В , рис . 8.4. Для бесконечно длинного проводника с током они имеют вид концентрических окружностей , в центре которых находится провод - ник . Пример : Конспект лекций 112 8.2. Магнитный поток . Электромагнитная индукция . Правило Ленца . Явление самоиндукции . Энергия магнитного поля . Электродвигатели и генераторы тока . Трансформатор Если в однородном поле с индукцией В находится площадка S ( площадь ), ориентированная так , что единичная нормаль n к поверх - ности образует с направлением вектора В угол , то магнитным по - током через рассматриваемую поверхность S называют скалярную величину ( рис . 8.5) Ф = BS cos . (8.9) Введя вектор S = S n , имеем Ф = B S . (8.10) Модуль потока вектора магнитной индукции через пло - щадку S численно равен количеству линий магнитной индукции , пересе - кающих данную площадку . Единицей магнитного пото - ка служит вебер ( Вб ):1 Вб =1 Тл 1 м 2 ( Вильгельм Вебер – немецкий физик ). Явление электромагнитной индукции заключается в воз - никновении электрического тока в замкнутом проводнике при изме - нении магнитного потока через поверхность , ограниченную этим проводником . Этот ток получил название индукционного . Появление индукционного тока связано с возникновением в рассматриваемых условиях в контуре электродвижущей силы , называемой э . д . с . ин - дукции Е инд . . Э . д . с . индукции появляется и в незамкнутом проводнике J r B = r 2 J 0 c (vfuybn) > В Рис . 8.4 n B S Рис . 8.5 С ( магнит ) Ю В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 113 при его движении в магнитном поле , при котором проводник пересе - кает линии магнитного поля . Явление электромагнитной индукции подтверждает фунда - ментальный вывод о том , что при всяком изменении со временем магнитного поля в пространстве его окружающем возникает вихревое электрическое поле , которое существует независимо от того , имеется ли в магнитном поле проводящий контур или нет . Помещенный кон - тур позволяет только обнаружить вихревое электрическое поле по вызванному им индукционному току . Если проводник движется в постоянном магнитном поле , то на свободные заряды , находящиеся в нем , действуют силы Лоренца . Под действием этих сил происходит разделение зарядов – возникает э . д . с . индукции ( рис . 8.6), которая определяется как Е инд . = В l sin , (8.11) где l – длина прямолинейного проводника , движущегося с постоян - ной скоростью v в однородном магнитном поле с индукцией В , – угол между осью проводника и вектором скорости v . Это другая раз - новидность электромагнитной индукции , связанная с движением про - водников ( в общем плане материальных сред ) в магнитном поле . Если в магнитном поле рас - положен контур , то э . д . с . индукции , возникающая в нем , прямо пропор - циональна взятой с обратным зна - ком скорости изменения во времени магнитного потока Ф через поверх - ность S , ограниченную контуром ( закон Фарадея - Ленца ): Е инд . = –k dt d Ф , (8.12) где коэффициент пропорциональности k в СИ равен 1. Знак минус в правой части уравнения (8.12) определяет направление индукционно - го тока . В соответствии с правилом Ленца , индукционный ток всегда имеет такое направление , чтобы своим магнитным полем противо - l B v Рис . 8.6 Конспект лекций 114 действовать причине его вызывающей ( Майкл Фарадей – английский физик , Эмилий Ленц – ученый из России ). Пример ( рис . 8.7.): Явление самоиндукции . Частным случаем электромагнитной индукции является самоиндукция . Самоиндукцией называется яв - ление возникновения э . д . с . индукции в проводящем контуре при изме - нении в нем собственного магнитного потока . Действительно , электрический ток , текущий в замкнутом кон - туре , создает вокруг себя магнитное поле , поток которого , сцеплен - ный с контуром , прямо пропорционален силе тока J в контуре : Ф = LJ, (8.13) где L – коэффициент пропорциональности , получивший название жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|