Zákon elektromagnetické indukce abstrakt. Plán-abstraktní lekce ve fyzice. Indukční proud směr. Pravidlo lenza. Elektromagnetická indukce v moderní techniku

Fenomén elektromagnetické indukce byl otevřen vynikajícím anglickým fyzikem M. Faraday v roce 1831. Skládá se ve výskytu elektrického proudu v uzavřeném vodivém obvodu, když se magnetický tok změní v době magnetického průtoku.
Magnetický proud φ přes obrysu s obrysu se nazývá velikost

Φ \u003d b · · cos α,

Kde b je magnetický indukční vektorový modul, α je úhel mezi vektorem a normální na rovinu obrysu (obr. 4.20.1).

Obrázek 4.20.1.
Magnetický proud přes uzavřený obvod. Směr normálu a vybraného kladného směru obvodu obvodu jsou spojeny pravidlem pravé chodníku.
Stanovení magnetického toku se snadno shrnuje v případě nehomogenního magnetické pole a bez plánu. Jednotka magnetického toku v systému SI se nazývá Weber (WB). Magnetický tok 1 WB je vytvořen magnetickým polem s indukcí 1 TL, proniká po povrchu plochého obvodu 1 m2 ve směru normálu:

1 wb \u003d 1 tl · 1 m2.

Faradays experimentálně zjistil, že při změně magnetického toku v vodivém obvodu dochází k indukci EDC. Eind stejná rychlost Změny v magnetickém toku přes povrch omezený obrysem odebraným znakem mínus:

Zkušenosti ukazují, že indukční proud vzrušený v uzavřené smyčce Když se změní magnetický tok, je vždy zaměřen tak, aby magnetické pole vytvořené tím, že změna v magnetickém toku fluxu fluxu indukční proud. Toto prohlášení se nazývá pravidlo Lenza (1833).
Obr. 4.20.2 znázorňuje pravidlo Lenza na příkladu pevného vodivého obvodu, který je umístěn v homogenním magnetickém poli, jehož indukční modul, který se v čase zvyšuje.

Obrázek 4.20.2.
Lenz pravidlo ilustrace. V tomto příkladu a ind< 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.
Lenza pravidlo odráží experimentální skutečnost, že ind a vždy mají opačné známky (mínus znamení v Faradayův vzorec). Lenza pravidlo má hluboký fyzický význam - Vyjadřuje zákon zachování energie.
Změny v magnetickém toku, které proniká uzavřeným okruhem, může nastat ze dvou důvodů.
1. Změny magnetického průtoku v důsledku pohybu obvodu nebo jeho částí v konstantě magnetického pole. To je případ, kdy se vodiče a s nimi a bezplatnými nosiči pohybují v magnetickém poli. Vznik indukce EMF je vysvětleno působením Lorentzovy pevnosti na volných poplatcích v pohyblivých vodítkách. Lorentzova moci hraje v tomto případě roli nadměrné síly.
Považovat za příklad výskytu indukce EMF v obdélníkovém obrysu umístěném v homogenním magnetickém poli kolmá rovina obrys. Nechte jednu stranu smyčky smyčky L smyčky s rychlostí podél dvou dalších stran (obr. 4.20.3).

Obrázek 4.20.3.
Vznik indukce EMF v pohyblivém vodiči. Je indikována složka lorentzových sil působících na volném elektronu.
Na volných poplatcích v této části kontury působí sílu Lorentz. Jeden ze složek této síly spojené s přenosnou rychlostí nábojů je zaměřen podél vodiče. Tato složka je indikována na OBR. 4.20.3. Hraje roli tělesné síly. Jeho modul je stejný

Pracovní síly FL na cestě L je stejný

A \u003d fl · l \u003d Eυbl.

Definice EMF

V jiných pevných částech obrysu je třetí síla nula. Poměr pro IND může být poskytnut známý vzhled. Během doby Δt se oblast obrysu změní na Δs \u003d lυδt. Změna magnetického toku během této doby se rovná Δφ \u003d BlυΔt. Proto,

Aby bylo možné navázat znaménko ve vzorci, který se připojuje ind a musíte vybrat směrově konzistentní navzájem pravidlem pravého vozu normálního vozu a kladný směr procházení obvodu, jak se provádí na OBR. 4.20.1 a 4.20.2. Pokud ano, je snadné přijít do Faraday Formula.
Pokud je odpor celého řetězce roven R, pak bude indukční proud chráněn, roven IING \u003d IND / R. Během Δt na odporu R, bude zvýrazněn jawleto teplem (viz § 4.11)

Vyvstává otázka: kde tato energie pochází z, protože síla práce Lorentz nedosáhne! Tento paradox vznikl, protože jsme zohlednili práci pouze jedné složky Lorentzu. S tokem indukčního proudu na vodiči umístěném v magnetickém poli je další složkou síly Lorentz platí pro volné náboje, spojené s relativní rychlostí pohybu nabíjení podél vodiče. Tato složka je zodpovědná za vznik ampérové \u200b\u200bsíle. Pro případ zobrazený na Obr. 4.20.3, ampérový modul FA \u003d IBL. Ampérová síla směřuje k pohybu vodiče; tak to dělá negativní mechanická práce. Během doby Δt je tato práce Amek rovna

Vodič pohybující se v magnetickém poli, který proudí indukční proud, zažívá magnetické brzdění. Plná práce Lorentzovy síly jsou nulové. Jowlezo teplo v obvodu vyniká buď v důsledku provozu vnější síle, která udržuje rychlost vodiče beze změny, nebo snížením kinetické energie vodiče.
2. Druhý důvod pro změnu magnetického toku pronikajícího obrysu je změna v době magnetického pole s pevným okruhem. V tomto případě nemůže být vznik indukce EMF již vysvětleno působením pevnosti Lorentzu. Elektrony v pevném vodiči mohou být poháněny pouze elektrickým polem. Toto elektrické pole je generováno magnetickým měnícím se v čase. Provoz tohoto pole při pohybu jediného kladného náboje na uzavřeném obrysu se rovná indukci EMF v pevném vodiči. V důsledku toho není elektrické pole generované změnou magnetického pole potenciální. To se nazývá elektrické pole vortexu. Myšlenka elektrického pole vortexu byla zavedena do fyziky velkého anglického fyziku J. Maxwell (1861).
Fenomén elektromagnetické indukce v pevných vodičích vyplývajících ze změny v okolním magnetickém poli je také popsán faradayem vzorcem. Tak, indukční jevy v pohyblivých a stacionárních vodičů probíhají stejně, ale fyzická příčina indukčního proudu se ukáže, že v těchto dvou případech se liší: V případě pohyblivých vodičů je indukce způsobena síle Lorentz; V případě pevných vodičů je indukce EDC důsledkem akce na volných poplatcích z víru elektrické polevyplývající z změny magnetického pole.

Elektromagnetická indukce - Jedná se o fenomén, který spočívá ve výskytu elektrického proudu v uzavřeném vodiči v důsledku změny magnetického pole, ve kterém je umístěn. Tento fenomén otevřel anglický fyzik M. Faraday v roce 1831. Podstatou může být vysvětlena několika jednoduchými experimenty.

Faraday popsané v experimentech zásada získání střídavého proudu Používá se v indukčních generátorech, které produkují elektrickou energii na tepelné nebo vodní elektrárny. Odolnost vůči otáčení rotoru generátoru, ke kterému dochází, když interakce indukčního proudu s magnetickým polem je překonána prací páry nebo hydrotrbinů, otáčení rotoru. Takové generátory přeměnit mechanická energie Elektrický proud .

Vortexové proudy nebo proudy Foucault

Pokud je masivní vodič umístěn do střídavého magnetického pole, pak v tomto vodiči, díky fenoménu elektromagnetické indukce, vyskytují se vortexové indukční proudy fouco Currents..

Eddy Currents. Také se vyskytuje, když se masivní vodič pohybuje v konstantní, ale nehomogenní ve vesmírném magnetickém poli. Toki Fouco má takový směr, že síla působící na ně v magnetickém poli zpomaluje pohyb vodiče. Kyvadlo ve formě pevné kovové desky z nemagnetického materiálu, který umožňuje oscilace mezi póly elektromagnetu, zastaví ostře, když je magnetické pole zapnuto.

V mnoha případech je ohřev způsobenými proudy foucault škodlivé a musí se s tím vypořádat. Transformátorová jádra, elektromotorové motorové rotory jsou napsány ze samostatných železných desek oddělených vrstvami izolátoru, které zabraňují vývoji velkých indukčních proudů a samotné desky jsou vyrobeny ze slitin, které mají vysoký odpor.

Elektromagnetické pole

Elektrické pole vytvořené pevnými poplatky je statické a působí na poplatky. Konstantní proud způsobuje vzhled konstantního magnetického pole v síle působící na pohyblivé náboje a proudy. Elektrická a magnetická pole existují v tomto případě nezávisle na sobě.

Jev elektromagnetická indukce Demonstruje interakci těchto polí pozorovaných v látkách, ve kterých existují volné poplatky, tj. V vodičích. Variabilní magnetické pole vytváří střídavé elektrické pole, které působí na volných poplatcích, vytváří elektrický proud. Tento proud, je proměnná, zase generuje střídavé magnetické pole, které vytváří elektrické pole ve stejném vodiči a tak dále.

Kombinace střídavých elektrických a střídavých magnetických polí navzájem se nazývá elektromagnetické pole . To může existovat v prostředí, kde nejsou žádné volné poplatky, a šíří do prostoru ve formě elektromagnetické vlny.

Klasický elektrodynamika - jeden z vyšší úspěchy Lidská mysl. Měla obrovský dopad na následný vývoj. lidská civilizace, předpovídání existence elektromagnetických vln. To vedlo k dalšímu vytváření rádia, televize, telekomunikačních systémů, satelitních navigačních nástrojů, stejně jako počítače, průmyslové a domácí roboty a další atributy moderního života.

Základní kámen teorie Maxwell Prohlášení bylo, že zdroj magnetického pole může sloužit jako střídavé elektrické pole, stejně jako zdroj elektrického pole, vytváří indukční proud v vodiči, slouží jako střídavé magnetické pole. Přítomnost vodiče nemusí nutně - elektrické pole dochází v prázdném prostoru. Řádky elektrického pole, podobně jako magnetické pole, jsou uzavřeny. Elektrické a magnetické pole elektromagnetické vlny je stejné.

Elektromagnetická indukce v schématech a stolech

V roce 1831, anglický vědec fyzik ve svých experimentech M. Faraday otevřel fenomén elektromagnetická indukce. Studie tohoto jevu byla zapojena do ruského vědce E.H. Lenz a B.S.S Skiobi.

V současné době je základem mnoha zařízení je fenomén elektromagnetické indukce, například v motoru nebo elektrickém proudovém generátoru, v transformátorech, rádiových přijímačích a mnoha dalších zařízeních.

Elektromagnetická indukce - Jedná se o vzhled proudu v uzavřeném vodiči, když je magnetický tok projde přes něj. Díky tomuto fenoménu můžeme převést mechanickou energii do elektrického - a je to úžasné. Koneckonců, před objevením tohoto fenoménu, lidé nevěděli o metodách získávání elektrického proudu kromě galvanizace.

Když je vodič pod působením magnetického pole, vzniká v něm, což může být kvantifikováno prostřednictvím elektromagnetického indukčního zákona.

Elektromagnetické indukční právo

Elektromotorická síla indukovaná v vodivém obvodu se rovná rychlosti změny magnetického toku, který lepidlo s tímto obvodem.

V cívce, která má několik otáček, celkový EMF závisí na počtu otáček N:

Ale v obecném případě se používá vzorec EMF se společným proudem:

EMF vzrušený v obvodu vytváří proud. Většina jednoduchý příklad Vzhled proudu v vodiči je cívka, jejichž patří permanentní magnet. Směr indukovaného proudu lze určit lenza pravidla.

Lenza pravidlo

Proud indukovaný změnou magnetického pole procházejícího obrysu, jeho magnetické pole zabraňuje této změně.

V případě, že představujeme magnet do cívky, magnetický tok v obvodu se zvyšuje, což znamená, že magnetické pole vytvořené indukovaným proudem, podle pravidla LENZ, je zaměřen proti zvýšení pole magnetu. Chcete-li určit směr proudu, musíte se podívat na magnet ze severního pólu. Z této pozice budeme šroubovat býka ve směru magnetického pole proudu, to je směrem na severní pól. Současný se bude pohybovat ve směru otáčení býka, to je ve směru hodinových ručiček.

V případě, že odvodíme magnet z cívky, magnetický tok v okruhu se snižuje, což znamená, že magnetické pole vytvořené indukovaným proudem je směrováno proti poklesu pole magnetu. Pro určení současného směru, musíte odšroubovat býk, směr otáčení slupky bude indikovat směr proudu v průzkumníku - proti směru hodinových ručiček.

Na této lekci, jejichž téma: "pravidlo Lenza. Elektromagnetické indukční zákon, učíme se obecné pravidlo, což umožňuje určit směr indukčního proudu v obvodu instalovaném v roce 1833. E.x. Lenz. Budeme také zvážit zkušenosti s hliníkovými kruhy, jasně demonstrovat toto pravidlo, a my formulovat zákon elektromagnetické indukce.

Přibližné nebo odstranění magnetu z pevného kruhu změníme magnetický proud, který proniká oblast prstence. Podle teorie fenoménu elektromagnetické indukce by se v kruhu objevil indukční elektrický proud. Z experimentů ampéru je známo, že tam, kde proud projde, dochází k magnetickým poli. V důsledku toho se uzavřený kroužek začíná chovat jako magnet. To znamená, že interakce dvou magnetů (trvalý magnet, který se pohybujeme, a uzavřenou smyčku s proudem).

Vzhledem k tomu, že systém nereagoval na aproximaci magnetu na kroužek s řezem, pak můžeme dospět k závěru, že indukční proud v odemknutém okruhu nedochází.

Důvody pro odpuzování nebo tahání na magnet

1. Když se magnet blíží

Když se pól přibližuje k magnetu, kroužek je od něj odrazen. To znamená, že se chová jako magnet, který má stejný pól z naší strany jako blížící se magnet. Pokud přivedeme severní pól magnetu, vektor magnetické indukce indukčního proudového kruhu je směrován v opačném směru vzhledem k magnetickému indukčnímu vektoru severního pólu magnetu (viz obr. 2).

Obr. 2. Aproximace magnetu k kroužku

2. Při vyjmutí magnetu z kroužku

Při demontáži magnetu se na něj rozprostírá prstenec. V důsledku toho, ze strany odnímatelného magnetu, kruh je tvořen opačným pólem. Magnetický indukční vektor prstence s proudem je směrován na stejnou stranu jako vektor magnetické indukce odstraňování magnetu (viz obr. 3).

Obr. 3. Odstranění magnetu

Z této zkušenosti můžeme dospět k závěru, že když se magnet posune, chová se také jako magnet, jehož magnet, jehož polarita závisí na tom, zda se magnetický tok zvyšuje nebo klesá, pronikající kruhovou oblast. Pokud se průtok zvyšuje, magnetické indukční vektory kruhu a magnetu jsou opačné ke směru. Pokud magnetický tok kroužkem snižuje s časem, magnetický polní indukční vektor kruhu se shoduje ve směru s indukčním vektorem magnetu.

Směr indukčního proudu v kruhu může být stanoven pravidlem pravá ruka. Pokud přesunete palec pravou ruku směrem k magnetickému indukčnímu vektoru, pak čtyři vysmívané prsty indikují proudový směr v kruhu (viz obr. 4).

Obr. 4. Pravé pravidlo

Když je magnetický tok změněn, indukční proud takového směru dochází v obvodu, aby se kompenzoval změnu v externím magnetickém toku magnetickým tokem.

Pokud se zvyšuje vnější magnetický průtok, se indukční proud jeho magnetického pole usiluje o zpomalení tohoto zvýšení. Pokud se magnetický průtok sníží, je indukční proud jeho magnetického pole odhodlána zpomalit tento pokles.

Tato funkce elektromagnetické indukce je vyjádřena znakem "mínus" v indukčním vzorci EDC.

Elektromagnetické indukční právo

Při změně externího magnetického toku pronikajícího obrysu dochází v obvodu indukční proud. Současně hodnota elektrická energie Numericky se rovná rychlosti změny magnetického toku pořízeného znakem "-".

Lenza pravidlo je důsledkem práva zachování energie v elektromagnetických jevech.

Bibliografie

1. Myakyshev g.ya. Fyzika: Studie. pro 11 cl. obecné vzdělání. instituce. - M.: Enlightenment, 2010.
2. Kasyanov V.A. Fyzika. 11 cl: Student. Pro všeobecné vzdělávání. instituce. - M.: Drop, 2005.
3. Gentendestein L.E., Dick Yu.I., fyzika 11. - M.: MnoMozin.

Domácí práce

1. Otázky na konci odstavce 10 (str. 33) - Myakyshev G.ya. Fyzika 11 (viz seznam doporučené literatury)
2. Jak je zákon elektromagnetické indukce formulování?
3. Proč ve vzorci zákona elektromagnetické indukce je znamení "-"?

1. Internetový portál festivalu 1september.ru ().
2. Internetový portál fyzika.kgsu.ru ().
3. YouTube.com () Internetový portál.

Cíle Lekce:

Výcvik:

prozkoumejte zákon elektromagnetické indukce.

Rozvíjející se:

1) tvorba informačních kompetencí;

2) rozvoj vlastních pracovních dovedností s učebnicí;

3) Zlepšení intelektuálních schopností a duševních dovedností studentů.

Vzdělávací:

tvorba komunikativních vlastností osobností.

Zařízení:

1. Didaktické karty s otázkami pro každou skupinu.
2. Zkušební úkoly pro každou skupinu.
3. Demonstrační zařízení: galvanometr, cívka, magnet.

Stručné shrnutí lekce

1. Organizující čas

Úkol : Vytvoření příznivého psychologického postoje.

1. Aktualizace referenčních znalostí

Úkol : Opakujte a prohloubit znalosti nezbytné pro studium nového materiálu.

Přijetí školení je heuristická konverzace;

Formy organizace kognitivní činnost (FOPD) - čelní;

Metoda školení je reprodukční.

Opakování základních pojmů na téma "Elektromagnetická indukce, Lenza pravidlo, magnetický průtok".

V roce 1821, velký anglický vědec zaznamenaný v jeho deníku: "Zapněte magnetismus do elektřiny." Po 10 letech byl tento úkol vyřešen.

Jaký byl fyzický jev objevený Faraday?

Budeme pracovat ve skupinách po 2-3 osoby, z nichž každá obdrží úkol.

Na myšlení na 1-2 minuty, po kterých jsou hlášeny zástupci skupin opakovat.

Úkol : Opakujte základní pojmy.

• FOPD - nezávislá práce ve skupinách.
• Metoda školení - výzkum, indukční

Číslo karty 1:

Kdy a kdo byl fenomén elektromagnetické indukce?

Jaký je fenomén elektromagnetické indukce?

Číslo karty 2:

Faradayova zkušenost: instalace, demonstrace.

S jakou podmínkou v uzavřeném vodiči vzniká proud?

Číslo karty 3:

Pravidlo lenza.

Číslo karty 4:

Co fyzické množství charakterizuje magnetické pole v každém bodě prostoru?

Jaká fyzická velikost charakterizuje distribuci magnetického pole přes povrch omezenou uzavřeným smyčkou?

Vzorec, měrné jednotky.

Číslo karty 5-6:

Určete směr indukčního proudu v uzavřeném obvodu.

Skupiny hlásí.

Úkoly:

• rozvíjet Řečová kultura, schopnost shrnout materiál, přidělit hlavní věc.
• vzdělávání morálních vlastností osobnosti spojené se vztahem ve třídním týmu.

Metoda školení - indukční

Příjem tréninku - heuristická konverzace

1. Studium nového materiálu

Shrnout závěry ze skupin.

Plán:

1. Co závisí indukční proudová síla na uzavřeném vodiči?
2. Co se nazývá indukce EMF?
3. Formulace zákona elektromagnetické indukce.
4. Proč je zákon formulovaný pro EMF, a ne pro současný?
5. Co znamená znamení (-) v zákoně?
6. Jak zaznamenat zákon elektromagnetické indukce pomocí konceptu derivátu?

Zobecněné fenomény studijní plán:

• Exteriérové \u200b\u200bznačky jevy;
• Podmínka jeho průtoku;
• Experimentální reprodukce fenoménu;
• Mechanismus tekoucí jevů;
• Kvantitativní charakteristiky jevy;
• Jeho vysvětlení založené na teoriích;
• Praktická aplikace jevů;
• Účinek fenoménu na člověka a přírodě.

Pro opakování a studium fenoménu elektromagnetické indukce jsme použili metodu vědeckých poznatků. Jeho nadace položené Galileo Galileo v polovině 16. století.

Schéma metody:

• akumulace faktů;
• stavební teorie;
• zkušený důkaz hypotézy;
• praktické použití Teorie.

Metoda vědeckých poznatků nám umožňuje objektivně odrážet platnost nejen ve fyzice, ale i v jiných oblastech vědy.

1. Řešení úkolů.

Na EGE:

Grafické úkoly (část a)

Odhadované úkoly (část B, C)

Úkol: Získejte informace o stupni učebního materiálu.

FOPD - individuální

Přijetí školení - cvičení

Úkol:

Obrázek 1-3 ukazuje uzavřené vodivé rámy umístěné v magnetickém poli, jejichž magnetické indukční linie jsou směrovány do nás, kolmé k rovině kreslení. Vyskytuje se indukční proud v rámci?

1. Odraz:

Naučil jsem se …

Zjistil jsem …

Pochopil jsem …

1. Domácí úkoly (diferencované):

1.badentové úkoly g.n. Stepanova č. 1128, 1129

Učebnice ve fyzice 11 (Myakyshev G.ya.) §11.

2. Look pro kompilaci 2 úkolů podobných částech A a B, nebo nalezené v příručkách, rozhodnout a vysvětlit.Snímek 2.

Karta №1: Kdy a kdo byl fenomén elektromagnetické indukce otevřené? Jaký je fenomén elektromagnetické indukce?

Karta # 2: Faradayova zkušenost: Instalace, demonstrace. S jakou podmínkou v uzavřeném vodiči vzniká proud?

Číslo karty 3: Lenza pravidlo

Karta # 4: Jaká je fyzická velikost charakterizuje magnetické pole v každém bodě prostoru? Jaká fyzická velikost charakterizuje distribuci magnetického pole přes povrch omezenou uzavřeným smyčkou? Vzorec, měrné jednotky.

Číslo karty 5-6: Určete směr indukčního proudu v uzavřeném okruhu

Plán: Co závisí indukční proudová síla na uzavřeném vodiči? Co se nazývá indukce EMF? Formulace zákona elektromagnetické indukce. Proč je zákon formulovaný pro EMF, a ne pro současný? Co znamená znamení (-) v zákoně? Jak zaznamenat zákon elektromagnetické indukce pomocí konceptu derivátu?

Zobecněné fenomény Studium: vnější známky jevů; Podmínka jeho průtoku; Experimentální reprodukce fenoménu; Mechanismus tekoucí jevů; Kvantitativní charakteristiky jevů; Jeho vysvětlení založené na teoriích; Praktická aplikace jevů; Účinek fenoménu na člověka a přírodě.

Metoda Schéma: Akumulace faktů Výstavba teorií Zkušení důkaz o hypotézu Praktická aplikace teorií

Úkol: Obrázek 1-3 znázorňuje uzavřený vodivý rámec umístěný v magnetickém poli, magnetická indukční linka je zaměřena na nás, kolmá na rovinu kreslení. Vyskytuje se indukční proud v rámci? 1) 2) 3)

Odraz: Naučil jsem se ... zjistil jsem ... Rozuměl jsem ...