กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแบบนามธรรม แผนการสอนวิชาฟิสิกส์ ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ กฎของเลนซ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในเทคโนโลยีสมัยใหม่

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้มีชื่อเสียง เอ็ม. ฟาราเดย์ ในปี พ.ศ. 2374 ประกอบด้วยการเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรตัวนำแบบปิดเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ฟลักซ์แม่เหล็กเจาะรูปร่าง
ฟลักซ์แม่เหล็ก Φ ผ่านพื้นที่ S ของวงจรคือปริมาณ

Φ = B S cos α,

โดยที่ B คือขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก α คือมุมระหว่างเวกเตอร์กับเส้นปกติกับระนาบรูปร่าง (รูปที่ 4.20.1)

รูปที่ 4.20.1.
ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงปิด ทิศทางปกติและทิศทางบวกที่เลือกของการเคลื่อนที่ตามแนวชั้นความสูงสัมพันธ์กันตามกฎสว่านที่ถูกต้อง
คำจำกัดความของฟลักซ์แม่เหล็กสามารถสรุปได้ง่ายในกรณีที่เป็นเนื้อเดียวกัน สนามแม่เหล็กและมีรูปร่างที่ไม่แบน หน่วย SI ของฟลักซ์แม่เหล็กเรียกว่า เวเบอร์ (Wb) ฟลักซ์แม่เหล็กเท่ากับ 1 Wb ถูกสร้างขึ้นโดยสนามแม่เหล็กที่มีการเหนี่ยวนำ 1 T โดยเจาะเข้าไปในทิศทางปกติของรูปทรงแบนที่มีพื้นที่ 1 m2:

1 วัตต์ = 1 ตัน · 1 ตร.ม.

ฟาราเดย์ทดลองว่าเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงในวงจรตัวนำ แรงเคลื่อนไฟฟ้า Eind เหนี่ยวนำเกิดขึ้น เท่ากับความเร็วการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบที่มีเครื่องหมายลบ:

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่ากระแสเหนี่ยวนำที่ถูกตื่นเต้นในวงปิดเมื่อการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กนั้นมีทิศทางเสมอในลักษณะที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจะป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ข้อความนี้เรียกว่ากฎของ Lenz (1833)
ข้าว. 4.20.2 แสดงกฎของเลนซ์โดยใช้ตัวอย่างวงจรตัวนำคงที่ซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ โมดูลัสการเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นตามเวลา

รูปที่ 4.20.2.
ภาพประกอบกฎของเลนซ์ ในตัวอย่างนี้ ค่าดัชนี< 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.
กฎของ Lenz สะท้อนถึงข้อเท็จจริงเชิงทดลองที่ว่า ind และมักจะมีเครื่องหมายตรงกันข้าม (เครื่องหมายลบในสูตรของฟาราเดย์) กฎของ Lenz มีความลึกมาก ความหมายทางกายภาพ– เป็นการแสดงออกถึงกฎการอนุรักษ์พลังงาน
การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะเข้าไปในวงจรปิดสามารถเกิดขึ้นได้จากสองสาเหตุ
1. ฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของวงจรหรือชิ้นส่วนในสนามแม่เหล็กคงที่ตามเวลา นี่เป็นกรณีที่ตัวนำและผู้ให้บริการชาร์จฟรีเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก การเกิดขึ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำอธิบายได้จากการกระทำของแรงลอเรนซ์ต่อประจุอิสระในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่ แรงลอเรนซ์มีบทบาทเป็นแรงภายนอกในกรณีนี้
ให้เราพิจารณาเป็นตัวอย่าง การเกิดขึ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรสี่เหลี่ยมที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ตั้งฉากกับเครื่องบินรูปร่าง ปล่อยให้ด้านหนึ่งของโครงร่างความยาว l เลื่อนด้วยความเร็วไปตามอีกสองด้าน (รูปที่ 4.20.3)

รูปที่ 4.20.3.
การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่ ระบุส่วนประกอบของแรงลอเรนซ์ที่กระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระ
แรงลอเรนซ์กระทำต่อประจุอิสระในส่วนนี้ของวงจร ส่วนประกอบหนึ่งของแรงนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเร็วการถ่ายโอนของประจุนั้นพุ่งไปตามตัวนำ ส่วนประกอบนี้แสดงไว้ในรูปที่. 4.20.3. เธอรับบทเป็นพลังภายนอก โมดูลของมันมีค่าเท่ากัน

งานที่ทำโดยแรง FL บนเส้นทาง l เท่ากับ

A = FL · l = eυBl.

ตามคำจำกัดความของ EMF

ในส่วนที่อยู่นิ่งอื่นๆ ของวงจร แรงภายนอกจะเป็นศูนย์ อัตราส่วนของ ind สามารถกำหนดได้ในรูปแบบปกติ เมื่อเวลาผ่านไป Δt พื้นที่เส้นขอบจะเปลี่ยน ΔS = lυΔt การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กในช่วงเวลานี้เท่ากับ ΔΦ = BlυΔt เพราะฉะนั้น,

เพื่อสร้างเครื่องหมายในสูตรที่เชื่อมต่อ ind และจำเป็นต้องเลือกทิศทางปกติและทิศทางบวกของการเคลื่อนที่ผ่านเส้นขอบที่สอดคล้องกันตามกฎของสว่านที่ถูกต้อง ดังที่แสดงในรูปที่ 1 4.20.1 และ 4.20.2. หากเสร็จแล้ว ก็จะได้สูตรของฟาราเดย์โดยง่าย
หากความต้านทานของวงจรทั้งหมดเท่ากับ R กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเท่ากับ Iind = ind/R จะไหลผ่านวงจรนั้น ในช่วงเวลา Δt ความร้อนของจูลจะถูกปล่อยออกมาที่ความต้านทาน R (ดู § 4.11)

คำถามเกิดขึ้น: พลังงานนี้มาจากไหน เนื่องจากแรงลอเรนซ์ไม่ทำงาน! ความขัดแย้งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเราคำนึงถึงงานขององค์ประกอบเดียวของกองกำลังลอเรนซ์เท่านั้น เมื่อกระแสเหนี่ยวนำไหลผ่านตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก ส่วนประกอบอื่นของแรงลอเรนซ์ซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วสัมพัทธ์ของการเคลื่อนที่ของประจุตามแนวตัวนำจะทำหน้าที่กับประจุอิสระ ส่วนประกอบนี้มีหน้าที่รับผิดชอบต่อลักษณะของแรงแอมแปร์ สำหรับกรณีที่แสดงในรูป 4.20.3 โมดูลัสแรงแอมแปร์คือ FA = IBl แรงของแอมแปร์มุ่งตรงไปที่การเคลื่อนที่ของตัวนำ ดังนั้นเธอจึงกระทำการเชิงลบ งานเครื่องกล- ในช่วงเวลา Δt งานนี้ Amech เท่ากับ

ตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กซึ่งกระแสเหนี่ยวนำไหลผ่านจะเกิดการเบรกด้วยแม่เหล็ก งานเต็มแรงลอเรนซ์เป็นศูนย์ ความร้อนของจูลในวงจรจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการทำงานของแรงภายนอกซึ่งรักษาความเร็วของตัวนำไม่เปลี่ยนแปลงหรือเนื่องจากพลังงานจลน์ของตัวนำลดลง
2. เหตุผลที่สองสำหรับการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะเข้าไปในวงจรคือการเปลี่ยนแปลงเวลาของสนามแม่เหล็กเมื่อวงจรหยุดนิ่ง ในกรณีนี้ การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการกระทำของแรงลอเรนซ์อีกต่อไป อิเล็กตรอนในตัวนำที่อยู่นิ่งสามารถถูกขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้าเท่านั้น สนามไฟฟ้านี้เกิดจากสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลา งานที่ทำในสาขานี้เมื่อเคลื่อนที่ประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจรปิดจะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำที่อยู่กับที่ ดังนั้นสนามไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กจึงไม่มีศักย์ไฟฟ้า มันถูกเรียกว่าสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน แนวคิดของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนถูกนำมาใช้ในฟิสิกส์โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่ เจ. แม็กซ์เวลล์ (1861)
ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวนำที่อยู่นิ่ง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กโดยรอบเปลี่ยนแปลง ก็มีอธิบายไว้ในสูตรของฟาราเดย์เช่นกัน ดังนั้นปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำในตัวนำที่เคลื่อนที่และตัวนำที่อยู่กับที่จึงดำเนินไปในลักษณะเดียวกัน แต่สาเหตุทางกายภาพของการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะแตกต่างกันในทั้งสองกรณี: ในกรณีของตัวนำที่เคลื่อนที่ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะครบกำหนด ถึงกองกำลังลอเรนซ์; ในกรณีของตัวนำที่อยู่นิ่ง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเป็นผลมาจากการกระทำของกระแสน้ำวนที่มีประจุอิสระ สนามไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- เป็นปรากฏการณ์ที่ประกอบด้วยการเกิดกระแสไฟฟ้าในตัวนำปิดซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่มันอยู่ ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เอ็ม. ฟาราเดย์ ในปี พ.ศ. 2374 สาระสำคัญของมันสามารถอธิบายได้ด้วยการทดลองง่ายๆ หลายอย่าง

อธิบายไว้ในการทดลองของฟาราเดย์ หลักการรับ เครื่องปรับอากาศ ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ผลิต พลังงานไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนหรือไฟฟ้าพลังน้ำ ความต้านทานต่อการหมุนของโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระแสเหนี่ยวนำมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กจะถูกเอาชนะโดยการทำงานของกังหันไอน้ำหรือไฮดรอลิกที่หมุนโรเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าว แปลงร่าง พลังงานกลให้เป็นพลังงานกระแสไฟฟ้า .

กระแสน้ำวนหรือกระแสฟูโกต์

หากตัวนำขนาดใหญ่ถูกวางในสนามแม่เหล็กสลับดังนั้นในตัวนำนี้เนื่องจากปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลวนเกิดขึ้นเรียกว่า กระแสน้ำของฟูโกต์.

กระแสเอ็ดดี้ยังเกิดขึ้นเมื่อตัวนำขนาดใหญ่เคลื่อนที่ในค่าคงที่ แต่ไม่มีสนามแม่เหล็กเชิงพื้นที่ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน กระแสฟูโกต์มีทิศทางที่แรงที่กระทำต่อพวกมันในสนามแม่เหล็กขัดขวางการเคลื่อนที่ของตัวนำ ลูกตุ้มในรูปแบบของแผ่นโลหะแข็งที่ทำจากวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กซึ่งสั่นระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าจะหยุดกะทันหันเมื่อเปิดสนามแม่เหล็ก

ในหลายกรณี ความร้อนที่เกิดจากกระแสฟูโกต์กลายเป็นอันตรายและต้องได้รับการจัดการ แกนหม้อแปลงและโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าทำจากแผ่นเหล็กแยกกัน โดยคั่นด้วยชั้นฉนวนที่ป้องกันการเกิดกระแสเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ และตัวเพลตเองก็ทำจากโลหะผสมที่มีความต้านทานสูง

สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยประจุที่อยู่นิ่งจะคงที่และกระทำต่อประจุนั้น กระแสตรงทำให้เกิดสนามแม่เหล็กคงที่ตามเวลาซึ่งกระทำต่อประจุและกระแสที่กำลังเคลื่อนที่ สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในกรณีนี้เป็นอิสระจากกัน

ปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ของสนามเหล่านี้ที่พบในสารที่มีประจุอิสระ เช่น ในตัวนำ สนามแม่เหล็กสลับจะสร้างสนามไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งสร้างขึ้นโดยอาศัยประจุอิสระ กระแสไฟฟ้า- กระแสสลับนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กสลับซึ่งสร้างสนามไฟฟ้าในตัวนำเดียวกัน เป็นต้น

เซตของสนามไฟฟ้ากระแสสลับและสนามแม่เหล็กสลับที่สร้างซึ่งกันและกันเรียกว่า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า - มันสามารถมีอยู่ในสื่อที่ไม่มีค่าใช้จ่ายฟรี และเผยแพร่ในอวกาศในรูปแบบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า.

คลาสสิค ไฟฟ้ากระแส- หนึ่งใน ความสำเร็จสูงสุดจิตใจของมนุษย์ เธอมีอิทธิพลอย่างมากต่อการพัฒนาที่ตามมา อารยธรรมของมนุษย์ทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ต่อมานำไปสู่การสร้างวิทยุ โทรทัศน์ ระบบโทรคมนาคม ระบบนำทางด้วยดาวเทียม คอมพิวเตอร์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและครัวเรือน และคุณลักษณะอื่นๆ ของชีวิตสมัยใหม่

รากฐานที่สำคัญ ทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ระบุว่าแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กสามารถเป็นได้เฉพาะสนามไฟฟ้ากระแสสลับ เช่นเดียวกับแหล่งกำเนิดของสนามไฟฟ้าที่สร้างกระแสเหนี่ยวนำในตัวนำก็คือสนามแม่เหล็กสลับ ไม่จำเป็นต้องมีตัวนำ - สนามไฟฟ้าก็เกิดขึ้นในพื้นที่ว่างเช่นกัน เส้นสนามไฟฟ้ากระแสสลับคล้ายกับเส้นสนามแม่เหล็กจะถูกปิด สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีค่าเท่ากัน

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในแผนภาพและตาราง

ในปี ค.ศ. 1831 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เอ็ม. ฟาราเดย์ ค้นพบปรากฏการณ์นี้ในการทดลองของเขา การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย E.Kh. ก็ได้ศึกษาปรากฏการณ์นี้ Lenz และ B.S. Jacobi.

ในปัจจุบัน อุปกรณ์หลายชนิดมีพื้นฐานมาจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ในมอเตอร์หรือเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า ในหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องรับวิทยุ และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมาย

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- นี่คือปรากฏการณ์ของการเกิดกระแสในตัวนำปิดเมื่อมีฟลักซ์แม่เหล็กไหลผ่าน นั่นคือ ต้องขอบคุณปรากฏการณ์นี้ เราจึงสามารถแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ และนี่ก็มหัศจรรย์มาก ท้ายที่สุด ก่อนที่จะค้นพบปรากฏการณ์นี้ ผู้คนไม่ทราบเกี่ยวกับวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้า ยกเว้นการชุบสังกะสี

เมื่อตัวนำสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในนั้น ซึ่งสามารถแสดงเชิงปริมาณผ่านกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรตัวนำเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของคัปปลิ้งฟลักซ์แม่เหล็กกับวงจรนั้น

ในขดลวดที่มีหลายรอบ แรงเคลื่อนไฟฟ้าทั้งหมดขึ้นอยู่กับจำนวนรอบ n:

แต่ในกรณีทั่วไป จะใช้สูตร EMF ที่มีการเชื่อมต่อฟลักซ์ทั่วไป:

EMF ที่ตื่นเต้นในวงจรจะสร้างกระแส ที่สุด ตัวอย่างง่ายๆการปรากฏตัวของกระแสไฟฟ้าในตัวนำคือขดลวดที่แม่เหล็กถาวรไหลผ่าน สามารถกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำได้โดยใช้ กฎของเลนซ์.

กฎของเลนซ์

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเมื่อสนามแม่เหล็กที่ผ่านวงจรเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กของมันจะป้องกันการเปลี่ยนแปลงนี้

ในกรณีที่เราใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวด ฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำตามกฎของ Lenz นั้นจะมีทิศทางตรงข้ามกับการเพิ่มขึ้นของสนามแม่เหล็ก ในการกำหนดทิศทางของกระแสน้ำ คุณต้องดูแม่เหล็กจากด้านข้าง ขั้วโลกเหนือ- จากตำแหน่งนี้ เราจะขันสกรูสว่านไปในทิศทางของสนามแม่เหล็กของกระแสซึ่งก็คือไปทางขั้วโลกเหนือ กระแสไฟจะเคลื่อนที่ในทิศทางการหมุนของสว่านนั่นคือตามเข็มนาฬิกา

ในกรณีที่เราถอดแม่เหล็กออกจากขดลวด ฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรจะลดลง ซึ่งหมายความว่าสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะพุ่งตรงไปที่การลดลงของสนามแม่เหล็ก ในการกำหนดทิศทางของกระแสคุณจะต้องคลายเกลียวสว่านออกโดยทิศทางการหมุนของสว่านจะระบุทิศทางของกระแสในตัวนำ - ทวนเข็มนาฬิกา

ในบทเรียนนี้ หัวข้อคือ "กฎของ Lenz เราเรียนรู้กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า" กฎทั่วไปช่วยให้คุณสามารถกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงจรที่ก่อตั้งในปี 1833 โดย E.X. เลนซ์ เราจะพิจารณาการทดลองกับวงแหวนอะลูมิเนียมซึ่งแสดงให้เห็นกฎนี้อย่างชัดเจน และกำหนดกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

โดยการนำแม่เหล็กเข้ามาใกล้หรือเคลื่อนออกจากวงแหวนทึบ เราจะเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กที่แทรกซึมบริเวณวงแหวน ตามทฤษฎีปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำควรเกิดขึ้นในวงแหวน จากการทดลองของแอมแปร์ เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อกระแสไหลผ่าน สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้น ดังนั้นวงแหวนปิดจึงเริ่มทำงานเหมือนแม่เหล็ก นั่นคือมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กสองตัว (แม่เหล็กถาวรที่เราเคลื่อนที่และวงจรปิดที่มีกระแส)

เนื่องจากระบบไม่ตอบสนองต่อการเข้าใกล้ของแม่เหล็กกับวงแหวนด้วยการตัด เราจึงสามารถสรุปได้ว่ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำไม่เกิดขึ้นในวงจรเปิด

สาเหตุของการผลักหรือดึงดูดของวงแหวนกับแม่เหล็ก

1. เมื่อแม่เหล็กเข้าใกล้

เมื่อขั้วของแม่เหล็กเข้าใกล้ วงแหวนจะถูกผลักออกจากขั้วนั้น นั่นคือมันทำตัวเหมือนแม่เหล็กซึ่งมีขั้วเดียวกันกับแม่เหล็กที่เข้ามาใกล้ในด้านของเรา หากเรานำขั้วเหนือของแม่เหล็กเข้ามาใกล้มากขึ้น เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวงแหวนที่มีกระแสเหนี่ยวนำจะถูกนำไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยสัมพันธ์กับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของขั้วเหนือของแม่เหล็ก (ดูรูปที่ 2)

ข้าว. 2. เข้าใกล้แม่เหล็กกับวงแหวน

2. เมื่อถอดแม่เหล็กออกจากวงแหวน

เมื่อถอดแม่เหล็กออก แหวนจะถูกดึงไปด้านหลัง ด้วยเหตุนี้ ที่ด้านข้างของแม่เหล็กที่กำลังถอยกลับ จึงมีขั้วตรงข้ามเกิดขึ้นที่วงแหวน เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวงแหวนที่มีกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของแม่เหล็กถอย (ดูรูปที่ 3)

ข้าว. 3. การถอดแม่เหล็กออกจากวงแหวน

จากการทดลองนี้เราสามารถสรุปได้ว่าเมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่ วงแหวนก็จะมีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กด้วย ซึ่งขั้วจะขึ้นอยู่กับว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะเข้าไปในพื้นที่วงแหวนเพิ่มขึ้นหรือลดลง หากฟลักซ์เพิ่มขึ้น เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวงแหวนและแม่เหล็กจะมีทิศทางตรงกันข้าม หากฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงแหวนลดลงตามเวลา เวกเตอร์การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กของวงแหวนจะตรงกันในทิศทางกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำของแม่เหล็ก

กฎสามารถกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงแหวนได้ มือขวา- หากคุณชี้นิ้วโป้งของมือขวาไปในทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก นิ้วทั้งสี่ที่งอจะระบุทิศทางของกระแสในวงแหวน (ดูรูปที่ 4)

ข้าว. 4. กฎมือขวา

เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะวงจรเปลี่ยนแปลง กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในวงจรในทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กจะชดเชยการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กภายนอก

หากฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกเพิ่มขึ้น กระแสเหนี่ยวนำซึ่งมีสนามแม่เหล็กมีแนวโน้มที่จะชะลอการเพิ่มขึ้นนี้ด้วย หากฟลักซ์แม่เหล็กลดลง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่มีสนามแม่เหล็กมีแนวโน้มที่จะชะลอการลดลงนี้

คุณลักษณะของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านี้แสดงโดยเครื่องหมายลบในสูตรแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกที่เจาะเข้าไปในวงจรเปลี่ยนแปลง กระแสเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในวงจร ในกรณีนี้คือค่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าตัวเลขเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กโดยมีเครื่องหมาย "-"

กฎของ Lenz เป็นผลมาจากกฎการอนุรักษ์พลังงานในปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า

อ้างอิง

1. Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. สำหรับเกรด 11 การศึกษาทั่วไป สถาบัน - อ.: การศึกษา, 2553.
2. Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน - ม.: อีแร้ง, 2548.
3. Gendenstein L.E., Dick Yu.I., ฟิสิกส์ 11. - M.: Mnemosyne.

การบ้าน

1. คำถามท้ายย่อหน้า 10 (หน้า 33) - Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์ 11 (ดูรายการการอ่านที่แนะนำ)
2. กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ามีการกำหนดไว้อย่างไร?
3. เหตุใดจึงมีเครื่องหมาย "-" ในสูตรกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า?

1. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Festival.1september.ru ()
2. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Physics.kgsu.ru ()
3. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Youtube.com ()

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

ทางการศึกษา:

ศึกษากฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

พัฒนาการ:

1) การก่อตัวของความสามารถด้านข้อมูล

2) การพัฒนาทักษะในการทำงานอิสระด้วยตำราเรียน

3) การพัฒนาความสามารถทางปัญญาและทักษะการคิดของนักเรียน

ทางการศึกษา:

การก่อตัวของคุณสมบัติการสื่อสารของแต่ละบุคคล

อุปกรณ์:

1. Flashcards พร้อมคำถามสำหรับแต่ละกลุ่ม
2. ทดสอบงานสำหรับแต่ละกลุ่ม
3. เครื่องมือสาธิต: กัลวาโนมิเตอร์ คอยล์ แม่เหล็ก

สรุปบทเรียนสั้นๆ

1. ช่วงเวลาขององค์กร

งาน : สร้างอารมณ์ทางจิตใจที่ดี

1. การอัพเดตความรู้อ้างอิง

งาน : ทำซ้ำและเพิ่มพูนความรู้ที่จำเป็นเพื่อเรียนรู้เนื้อหาใหม่

วิธีการสอน - การสนทนาแบบฮิวริสติก

รูปแบบขององค์กร กิจกรรมการเรียนรู้(FOPD) – หน้าผาก;

วิธีการสอนคือการสืบพันธุ์

การทำซ้ำแนวคิดพื้นฐานในหัวข้อ "การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กฎของเลนซ์ ฟลักซ์แม่เหล็ก"

ในปี ค.ศ. 1821 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่ได้เขียนไว้ในไดอารี่ของเขาว่า “แปลงแม่เหล็กเป็นไฟฟ้า” หลังจากผ่านไป 10 ปีปัญหานี้ก็ได้รับการแก้ไข

ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ฟาราเดย์ค้นพบชื่ออะไร

เราจะทำงานเป็นกลุ่ม 2-3 คน โดยแต่ละคนได้รับงาน

ไตร่ตรอง 1-2 นาที หลังจากนั้นตัวแทนกลุ่มรายงานการทำซ้ำ

งาน : ทบทวนแนวคิดพื้นฐาน

• เอฟโอพีดี – งานอิสระในกลุ่ม
• วิธีการสอน – การวิจัย อุปนัย

การ์ด #1:

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าค้นพบเมื่อใดและโดยใคร?

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

การ์ด #2:

การทดลองฟาราเดย์: การติดตั้ง การสาธิต

กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในตัวนำปิดภายใต้สภาวะใด

การ์ด #3:

กฎของเลนซ์

การ์ด #4:

ที่ ปริมาณทางกายภาพระบุลักษณะของสนามแม่เหล็กในแต่ละจุดในอวกาศหรือไม่?

ปริมาณทางกายภาพใดที่แสดงถึงลักษณะการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบปิด

สูตรหน่วยวัด

การ์ดหมายเลข 5-6:

กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงรอบปิด

รายงานกลุ่ม.

งาน:

• พัฒนา วัฒนธรรมการพูด,สามารถสรุปเนื้อหา,เน้นเนื้อหาหลักได้
• เพื่อปลูกฝังคุณสมบัติทางศีลธรรมของแต่ละบุคคลที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ในทีมในชั้นเรียน

วิธีการสอนแบบอุปนัย

การรับการอบรม-การสนทนาแบบฮิวริสติก

1. การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

สรุปข้อสรุปที่ได้รับจากแต่ละกลุ่ม.

วางแผน:

1. อะไรเป็นตัวกำหนดความแรงของกระแสเหนี่ยวนำในตัวนำปิด
2. แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเรียกว่าอะไร?
3. การกำหนดกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
4. เหตุใดจึงมีการกำหนดกฎหมายสำหรับ EMF และไม่ใช่สำหรับปัจจุบัน
5. เครื่องหมาย (-) หมายถึงอะไรในกฎหมาย?
6. จะเขียนกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้แนวคิดอนุพันธ์ได้อย่างไร

แผนทั่วไปเพื่อศึกษาปรากฏการณ์:

• สัญญาณภายนอกปรากฏการณ์;
• เงื่อนไขของการเกิดขึ้น;
• การทดลองทำซ้ำของปรากฏการณ์
• กลไกของปรากฏการณ์
• ลักษณะเชิงปริมาณปรากฏการณ์;
• คำอธิบายเป็นไปตามทฤษฎี
• การประยุกต์ปรากฏการณ์ในทางปฏิบัติ
• อิทธิพลของปรากฏการณ์ที่มีต่อมนุษย์และธรรมชาติ

เพื่อทำซ้ำและศึกษาปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเราใช้วิธีนี้ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์- รากฐานของมันถูกวางในช่วงกลางศตวรรษที่ 16 โดยกาลิเลโอ กาลิเลอี

แผนภาพวิธีการ:

• การสะสมข้อเท็จจริง
• การสร้างทฤษฎี
• การพิสูจน์สมมติฐานเชิงทดลอง
• การประยุกต์ใช้จริงทฤษฎี

วิธีการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ช่วยให้เราสามารถสะท้อนความเป็นจริงอย่างเป็นกลางไม่เพียง แต่ในฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์สาขาอื่นด้วย

1. การแก้ปัญหา

ในการสอบ Unified State:

งานกราฟิก (ส่วน A)

ปัญหาการคำนวณ (ส่วน B, C)

งาน: รับข้อมูลเกี่ยวกับระดับความเชี่ยวชาญของวัสดุ

FOPD – บุคคล

วิธีการฝึกอบรม - แบบฝึกหัด

งาน:

รูปที่ 1-3 แสดงกรอบการนำไฟฟ้าแบบปิดที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งพุ่งเข้าหาเรา ตั้งฉากกับระนาบของภาพวาด กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในเฟรมหรือไม่?

1. การสะท้อนกลับ:

ฉันเรียนรู้...

ฉันพบว่า...

ฉันเข้าใจ …

1. การบ้าน (แตกต่าง):

1. การรวบรวมปัญหาโดย G.N. สเตปาโนวา หมายเลข 1128, 1129

หนังสือเรียนฟิสิกส์เกรด 11 (Myakishev G.Ya.) §11

2. เขียน 2 โจทย์ที่คล้ายกับภาค A และ B หรือหาในตำราเรียนแก้และอธิบายสไลด์ 2

การ์ดหมายเลข 1: ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าค้นพบเมื่อใดและโดยใคร ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

การ์ดหมายเลข 2: การทดลองฟาราเดย์: การติดตั้ง การสาธิต กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในตัวนำปิดภายใต้สภาวะใด

การ์ด #3: กฎของ Lenz

การ์ดหมายเลข 4: ปริมาณทางกายภาพใดที่แสดงถึงลักษณะของสนามแม่เหล็กในแต่ละจุดในอวกาศ ปริมาณทางกายภาพใดที่แสดงถึงลักษณะการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบปิด สูตรหน่วยวัด

การ์ดหมายเลข 5-6: กำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงปิด

แผน: อะไรเป็นตัวกำหนดความแรงของกระแสเหนี่ยวนำในตัวนำปิด? แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเรียกว่าอะไร? การกำหนดกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เหตุใดจึงมีการกำหนดกฎหมายสำหรับ EMF และไม่ใช่สำหรับปัจจุบัน เครื่องหมาย (-) หมายถึงอะไรในกฎหมาย? จะเขียนกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้แนวคิดอนุพันธ์ได้อย่างไร

แผนทั่วไปเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ สัญญาณภายนอกของปรากฏการณ์ เงื่อนไขของการเกิดขึ้น; การทดลองทำซ้ำของปรากฏการณ์ กลไกของปรากฏการณ์ ลักษณะเชิงปริมาณของปรากฏการณ์ คำอธิบายเป็นไปตามทฤษฎี การประยุกต์ปรากฏการณ์ในทางปฏิบัติ อิทธิพลของปรากฏการณ์ที่มีต่อมนุษย์และธรรมชาติ

รูปแบบของวิธีการ: การสะสมข้อเท็จจริง การสร้างทฤษฎี การพิสูจน์สมมติฐานเชิงทดลอง การประยุกต์ทฤษฎีในทางปฏิบัติ

ปัญหา: รูปที่ 1-3 แสดงกรอบนำไฟฟ้าแบบปิดที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กพุ่งเข้าหาเรา ตั้งฉากกับระนาบของการวาด กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในเฟรมหรือไม่? 1) 2) 3)

ครุ่นคิด : ฉันเรียนรู้... ฉันเรียนรู้... ฉันเข้าใจ...