При каком условии в катушке возникает индукционный ток кратко
Обновлено: 07.07.2024
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 . 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 ).
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.
Опыты ставились с целью создания и определения условий возникновения индукционного тока. Для этого в первых двух опытах (рис. 126) использовалась катушка, подключенная к гальванометру и магнит. В первом опыте двигали магнит, во втором — катушку. В третьем опыте (рис. 127) магнит заменили на вторую катушку, включенную в цепь. В четвертом и пятом (рис. 128) рамку вращали внутри магнита (а) и магнит внутри рамки (б).
2. При каком условии в опытах (см. рис. 119, 120) в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?
Ток возникал в случае изменения магнитного поля.
3. В чём заключается явление электромагнитной индукции?
При изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, не прекращающийся пока происходит изменение.
4. В чём важность открытия явления электромагнитной индукции?
Открытие электромагнитной индукции позволило в промышленных масштабах вырабатывать электрический ток, так как были созданы генераторы электрической энергии.
1. С какой, целью ставились опыты? Как они проводились?
Опыты Фарадея, демонстрирующие явление электромагнитной индукции:
1. Здесь наблюдается возникновение индукционного тока при движении магнита и катушки относительно друг друга.
2. При замыкании и размыкании цепи гальванометр регистрирует индукционный ток.
3. Можно вызвать появление индукционного тока в катушке 2 путём изменения силы тока в другой катушке 1.
4. При движении катушек относительно друг друга гальванометром регистрируется индукционный ток.
5. При вращении контура в магнитном поле (или магнита относительно контура) изменение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока.
2. При каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?
При любом изменении магнитного потока через поперечное сечение катушки в проводнике появлялся индукционный ток..
3. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Явление электромагнитной индукции:
При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную замкнутым проводником, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.
4. В чем важность открытия явления электромагнитной индукции?
Явление электромагнитной индукции используется в производстве электрической энергии, например, в электрогенераторах, получивших широкое распространение.
Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?
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 .
Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении :
На рисунке \(4\) представлен пример отсутствия появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси.
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 (рис. \(5\)).
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.
Читайте также: