Презентация на тему: ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
ПЛАН
На самостійне опрацювання
Досліди Фарадея
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
Досліди Фарадея
Висновки з дослідів Фарадея
Вихрове електричне поле
ЕРС електромагнітної індукції
Закон Фарадея
Правило Ленца :
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
Виведення закону електромагнітної індукції
Виведення закону електромагнітної індукції
Виведення закону електромагнітної індукції
Самоіндукція
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
Самоіндукція
Індуктивність провідника
Індуктивність провідника
Індуктивність провідника
Взаємоіндукція
Взаємоіндукція
Взаємоіндукція
Взаємна індуктивність двох котушок на спільному осерді
Взаємна індуктивність двох котушок на спільному осерді
ЕРС індукції в нерухомих провідниках
Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля
Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля
Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
л
1/33
Средняя оценка: 4.0/5 (всего оценок: 69)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (2403 Кб)
1

Первый слайд презентации: ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

ЛЕКЦІЯ 11 ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Изображение слайда
2

Слайд 2: ПЛАН

1. Досліди Фарадея. Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея). Правило Ленца. 2. Індуктивність. Самоіндукція. Електрорушійна сила (ЕРС) самоіндукції. 3. Взаємоіндукція. Розрахунок взаємної індуктивності двох котушок на спільному осерді. 4. Енергія та об’ємна густина енергії магнітного поля.

Изображение слайда
3

Слайд 3: На самостійне опрацювання

1. Опрацювати зміст лекції та відповідні розділи у підручниках. 2. Екстраструми при замиканні та розмиканні кола постійного струму. 3. Струми Фуко. Скін-ефект.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Досліди Фарадея

Дослід I. Якщо в замкнений на гальванометр соленоїд вводити або виводити постійний магніт, то в моменти його руху спостерігається відхилення стрілки гальванометра; напрями відхилення стрілки при введені та виведенні протилежні. Відхилення стрілки гальванометра тим більше, чим більше швидкість руху магніту відносно котушки. У разі зміни полярності магніту напрям відхилення стрілки зміниться.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Дослід Фарадея

Изображение слайда
6

Слайд 6: Досліди Фарадея

Дослід II. Кінці однієї з котушок, вставлених одна в другу, приєднуються до гальванометра, а через іншу котушку пропускається струм. Відхилення стрілки гальванометра спостерігається в моменти ввімкнення або вимкнення струму, в моменти його збільшення або зменшення або у разі переміщування котушок одна відносно одної. Напрями відхилень стрілки гальванометра також протилежні у разі ввімкнення і вимкнення струму, його збільшення і зменшення, зближення і віддалення котушок.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Висновки з дослідів Фарадея

1. Індукційний струм виникає при будь-якій зміні зчепленого з контуром потоку магнітної індукції. 2. Сила індукційного струму абсолютно не залежить від способу зміни потоку магнітної індукції, а визначається лише швидкістю його зміни. Електромагнітна індукція – це явище виникнення електричного струму у замкненому контурі при зміні потоку магнітної індукції, що охоплюється цим контуром.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Вихрове електричне поле

Виникнення струму у провіднику можливим лише при наявності у ньому електрорушійної сили. Отже, при будь- якій зміні магнітного потоку, зчепленого з замкненим провідним контуром, в ньому виникає ЕРС. Але виникнення ЕРС, в свою чергу, є проявом електричного поля. Таким чином, при зміні магнітного потоку, зчепленого з замкненим провідним контуром, в цьому контурі виникає електричне поле, яке називають індукційним. Індукційне електричне поле відрізняється від електричного поля нерухомого електричного заряду. Силові лінії індукційних електричних полів відрізняються від силових ліній електричних полів нерухомих зарядів тим, що вони завжди замкнені. Тому індукційне електричне поле називають вихровим.

Изображение слайда
9

Слайд 9: ЕРС електромагнітної індукції

ЕРС, що виникає у провідниках при зміні магнітного потоку, називають ЕРС електромагнітної індукції. Струм, що виникає у замкнених провідниках при зміні магнітного потоку, називають індукційним струмом. ЕРС індукції возникає у кожному відрізку провідника навіть у тому випадку, якщо провідник не є замкненим. Прояв ЕРС електромагнітної індукції у провідниках виявляється різницею потенціалів, що виникає на його кінцях. ЕРС електромагнітної індукції виявляється розподіленою, на відміну від ЕРС джерела струму, яка є зосередженою безпосередньо у самому джерелі.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Закон Фарадея

ЕРС електромагнітної індукції чисельно дорівнює і протилежна за знаком швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром: Знак мінус в законі Фарадея є математичним виразом правила Ленца – загального правила для знаходження напрямку індукційного струму.

Изображение слайда
11

Слайд 11: Правило Ленца :

індукційний струм в контурі завжди має такий напрям, що створюване ним магнітне поле заважає змінюванню магнітного потоку, який викликав цей індукційний струм.

Изображение слайда
12

Слайд 12

Збільшення магнітного потоку викликає від ’ ємну ЕРС, тобто поле індукційного струму напрямлене назустріч потоку.

Изображение слайда
13

Слайд 13

Зменшення потоку викликає додатну ЕРС, тобто напрями потоку і поля індукційного струму співпадають.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Виведення закону електромагнітної індукції

б уло здійснене Гельмгольцем у 1847 році та грунтується на законі збереження та перетворення енергії. Нехай маємо замкнуте коло, що містить джерело ЕРС, величина якої, а повний опір цього кола. Позначимо силу струму в колі. Кількість енергії, що витрачає джерело ЕРС за час dt, дорівнює У випадку відсутності зовнішнього магнітного поля ( або якщо контур нерухомий ) ця енергія виділяється у вигляді кількості теплоти, яка визначається законом Джоуля-Ленца : Маємо Звідси отримується закон Ома в інтегральній формі :

Изображение слайда
15

Слайд 15: Виведення закону електромагнітної індукції

При перем і щенні контура з джерелом ЕРС у магнітному полі енергія джерела частково буде витрачатися проти переміщення контуру, а частково виділятися у вигляді тепла. Робота по переміщенню провідника зі струмом в иконується лише за рахунок енергії джерела струму

Изображение слайда
16

Слайд 16: Виведення закону електромагнітної індукції

Розв'язуючи отримане рівняння відносно сили струму отримаємо вираз Порівнюючи даний вираз з законом Ома, робимо висновок, що внаслідок зміни потоку магнітної індукції у колі з'явилася ЕРС індукції величина якої не залежить від ЕРС джерела, а отже збереже своє значення і за відсутності джерела струму у колі (при ).

Изображение слайда
17

Слайд 17: Самоіндукція

При зміні сили струму в контурі змінюватиметься і зчеплений з ним магнітний потік, а тому буде індукуватися ЕРС. Явище виникнення ЕРС в контурі при зміні в ньому сили струму називається самоіндукцією. Розрахуємо ЕРС самоіндукції, яка виникає у нескінченно довгому соленоїді, магнітне поле якого є однорідним та знаходиться всередині його об ’ єму, заповненого середовищем з магнітною проникністю. Магнітний потік, що пронизує кожен виток перерізом,

Изображение слайда
18

Слайд 18

Струм самоіндукції Зростаючий струм

Изображение слайда
19

Слайд 19: Самоіндукція

При зміні струму в соленоїді у кожному витку виникає ЕРС самоіндукції : В послідовно з ’ єднаних витках соленоїда виникає ЕРС самоіндукції Тут – коефіцієнт самоіндукції або індуктивність. Індуктивність залежить від форми, розмірів провідника та магнітної проникності середовища, яке його оточує.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Індуктивність провідника

При, тобто індуктивність – це фізична величина, яка чисельно дорівнює ЕРС самоіндукції, що виникає у провіднику при швидкості зміни струму в ньому 1 А/с. Один Гн ( генрі ) – це індуктивність такого провідника, в якому за швидкості зміни струму, рівній 1 А/с, індукується ЕРС самоіндукції 1 В.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Індуктивність провідника

Якщо, то Отже, ЕРС самоіндукції прямо пропорційна швидкості зміни струму у провіднику. Якщо ж ( це можливо при ), то Т обто при наявності феромагнітного середовища та у змінних магнітних полях коефіцієнт пропорційності у виразі для ЕРС самоіндукції не дорівнює. Таким чином, у провідниках зі змінним струмом існують одночасно дві ЕРС – джерела струму та самоіндукції.

Изображение слайда
22

Слайд 22: Індуктивність провідника

При зростанні струму і - ЕРС самоіндукції перешкоджає збільшенню струму у провіднику. При зменшенні струму і - ЕРС самоіндукції перешкоджає зменшенню струму у провіднику. Тобто перешкоджає причині, що її породжує ( перешкоджає зміні струму у провіднику ). Порівнюючи вирази та о тримаємо вираз, що пов ’ язує магнітний потік з індуктивністю :

Изображение слайда
23

Слайд 23: Взаємоіндукція

Взаємоіндукція – це явище, у якому виявляється магнітний зв ’ язок двох або більше електричних кіл. Внаслідок цього виникає ЕРС індукції в одному з контурів при зміні струму в іншому. Кількісною характеристикою магнітного зв ’ язку електричних кіл є їх взаємна індуктивність. Якщо два контури (два замкнених провідника ) знаходяться в магнітному полі один одного, то при будь- якій зміні струму в одному з них відбувається зміна магнітного потоку, зчепленого з іншим, що викликає появу в ньому ЕРС індукції.

Изображение слайда
24

Слайд 24: Взаємоіндукція

Розглянемо два контури 1 і 2 з струмами і, які розташовані близько один до одного. При протіканні в контурі 1 струму магнітний потік пронизує контур 2 : Аналогічно Коефіцієнти пропорційності, які називаються взаємною індуктивністю контурів, виявились однаковими.

Изображение слайда
25

Слайд 25: Взаємоіндукція

У випадку зміни сили струму в одному з контурів, в другому індукується ЕРС згідно з законом Фарадея: Взаємна індукція – це явище виникнення ЕРС в одному з контурів при зміні сили струму в другому. Взаємна індуктивність контурів залежить від геометричної форми, розмірів, взаємного розташування контурів, а також від магнітної проникності оточуючого середовища.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Взаємна індуктивність двох котушок на спільному осерді

Розглянемо дві котушки на спільному осерді. Магнітна індукція поля, створюваного першою котушкою з числом витків, струмом и магнітною проникністю осердя, дорівнюватиме де - довжина осердя по середній лінії. Магнітний потік крізь один виток другої котушки

Изображение слайда
27

Слайд 27: Взаємна індуктивність двох котушок на спільному осерді

повний магнітний потік (потокозчеплення) крізь витків вторинної обмотки Пот i к створюється струмом, тому взаємна індуктивність

Изображение слайда
28

Слайд 28: ЕРС індукції в нерухомих провідниках

Згідно з законом Фарадея виникнення ЕРС електромагнітної індукції можливе також у випадку нерухомого контуру, який знаходиться в змінному магнітному полі. Згідно з трактовкою Максвелла: всяке змінне магнітне поле збуджує в оточуючому просторі електричне поле, яке і є причиною виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику. Циркуляція цього поля по будь-якому нерухомому контуру провідника є ЕРС електромагнітної індукції

Изображение слайда
29

Слайд 29: Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля

Як відомо, будь-який електричний струм створює магнітне поле, яке має енергію. Енергія магнітного поля дорівнює роботі, яку виконує стороння сила проти ЕРС самоіндукції в процесі зростання струму при вмиканні джерела. Елементарна робота Оскільки а, то

Изображение слайда
30

Слайд 30: Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля

А повна робота при зміні струму від 0 до І буде дорівнювати енергії магнітного поля котушки Врахувавши, що, а індуктивність соленоїда, для енергії магнітного поля с оленоїда отримаємо вираз :

Изображение слайда
31

Слайд 31: Енергія та об ' ємна густина енергії магнітного поля

Об ' ємна густина енергії (або енергія одиниці об'єму ) магнітного поля соленоїда, яке однорідне і зосереджене всередині нього, виражається залежністю Порівняємо вираз густини енергії магнітного поля з виразом густини електричного поля Бачимо, що ці формули аналогічні.

Изображение слайда
32

Слайд 32

Оскільки і характеризують магнітне поле в даній точці, то отримані вирази для густини енергії також є функцією точки. Отже, густина енергії є диференціальною характеристикою поля: Повна енергія неоднорідного магнітного поля в об’ємі V При одночасному існуванні електричного і магнітного полів повна густина енергії електромагнітного поля:

Изображение слайда
33

Последний слайд презентации: ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ: л

н

Изображение слайда