Puterea curentului de inducție. Puterea curentului de inducție depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic: cu cât fluxul magnetic se modifică mai repede, cu atât este mai mare puterea curentului de inducție.

Poza 23 din prezentarea „Exploring inductie electromagnetica» pentru lecții de fizică pe tema „Inducție electromagnetică”

Dimensiuni: 960 x 720 pixeli, format: jpg. Pentru a descărca o imagine gratuit lectie de fizica, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvare imagine ca...”. Pentru a afișa imagini în lecție, puteți descărca gratuit și prezentarea „Studiul inducției electromagnetice.ppt” în întregime cu toate pozele într-o arhivă zip. Dimensiunea arhivei este de 950 KB.

Descărcați prezentarea

Inductie electromagnetica

„Auto-inducție și inductanță” - Manifestarea fenomenului de auto-inducție. Fenomenul de apariție a EMF. EMF autoindusă. Magnitudinea. Conductor. Unități. Concluzie în inginerie electrică. Energia curentă a câmpului magnetic. Inductanţă. Fluxul magnetic prin circuit. Energia câmpului magnetic. Inductanța bobinei. Auto-inducere. Flux magnetic.

„Inducție Faraday electromagnetică” - rezolvarea problemelor structura liniara. Aspect generator Principiul de funcționare al generatorului. Sistematizează cunoștințele. Timp de mișcare a magnetului. Descoperit de Faraday. Întrebări. Curent de inducție. Minut de educație fizică. fenomen EMR. Experienţă. Fenomenul inducției electromagnetice.

„Inducție electromagnetică” – Michael Faraday. Fragment video. Ac magnetic. Conductor. Poveste. Alternator. Sinkwine. Fenomenul inducției electromagnetice. Încărcare fără contact a bateriei. Fișă de test cu sarcini. Vârful nordic al săgeții. Inducție electromagnetică și dispozitiv. Nota. Nivel. Material. Experimentele lui Faraday.

„Fizica „Fenomenul inducției electromagnetice”” - Curenți Foucault (curenți turbionari). Curentul indus este cauzat de o modificare a fluxului vectorului de inducție magnetică. Esența fenomenului de inducție electromagnetică. O fem indusă apare în circuitul adiacent. Inductanța reciprocă a două bobine - un transformator. Farfuria aproape se va opri. Lucrarea de a muta o sarcină unitară de-a lungul unui circuit închis.

„Studiul inducției electromagnetice” - Întrebări și sarcini. Fenomenul inducției electromagnetice. Direcția curentului de inducție. Puterea curentului de inducție. Legea inducției electromagnetice. Puterea curentului de inducție depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic. Afirmație. Portretul lui Michael Faraday. Auto-inducere. Asistentul lui Faraday. Câmp electric.

„Studiul fenomenului de inducție electromagnetică” - Câmp rezultat. forța Lorentz. Câmp electric vortex. Motor electric. Creșterea fluxului. Câmp magnetic alternativ. Fenomenul inducției electromagnetice. Diferențele între vortex câmp electric de la electrostatic. Forță care acționează asupra unui electron. Curenții (curenții Foucault) sunt închiși ca volum. regula lui Lenz.

Sunt 18 prezentări în total

Tema 11. FENOMENUL INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE.

11.1. Experimentele lui Faraday. Curent de inducție. regula lui Lenz. 11.2. Mărimea emf indusă.

11.3. Natura EMF indusă.

11.4. Circulația vectorului intensității câmpului electric vortex.

11.5. Betatron.

11.6. Toki Fuko.

11.7. Efectul pielii.

11.1. Experimentele lui Faraday. Curent de inducție. regula lui Lenz.

CU De la descoperirea legăturii dintre câmpul magnetic și curent (ceea ce confirmă simetria legilor naturii), s-au făcut numeroase încercări de a obține curent folosind un câmp magnetic. Problema a fost rezolvată de Michael Faraday în 1831. (Americanul Joseph Henry a descoperit și el, dar nu a avut timp să-și publice rezultatele. Ampere a revendicat și el descoperirea, dar nu a putut să-și prezinte rezultatele).

Michael Faraday (1791 - 1867) - celebru fizician englez. Cercetări în domeniul electricității, magnetismului, magnetoopticii, electrochimiei. A creat un model de laborator al unui motor electric. A deschis curenții suplimentari la închiderea și deschiderea circuitului și a stabilit direcția acestora. El a descoperit legile electrolizei, a fost primul care a introdus conceptele de câmp și constantă dielectrică, iar în 1845 a folosit termenul de „câmp magnetic”.

Printre altele, M. Faraday a descoperit fenomenele de dia și paramagnetism. El a descoperit că toate materialele dintr-un câmp magnetic se comportă diferit: sunt orientate de-a lungul câmpului (abur și feromagneți) sau peste

câmpurile sunt diamagnetice.

Experimentele lui Faraday sunt bine cunoscute de la cursul de fizică școlară: bobina și magnet permanent(Fig.11.1)

Orez. 11.1 Fig. 11.2

Dacă aduceți un magnet aproape de o bobină sau invers, atunci a electricitate. Același lucru cu două bobine strâns distanțate: dacă la una dintre bobine este conectată o sursă de curent alternativ, atunci curent alternativ va apărea și în cealaltă.

(Fig. 11.2), dar acest efect se manifestă cel mai bine dacă două bobine sunt conectate cu un miez (Fig. 11.3).

Conform definiției lui Faraday, ceea ce au în comun aceste experimente este că: dacă fluxul

Pe măsură ce vectorul de inducție care pătrunde în circuitul închis, conducător, se schimbă, în circuit apare un curent electric.

Acest fenomen se numește fenomenul inducției electromagnetice, iar curentul este inducția . Mai mult, fenomenul este complet independent de metoda de modificare a fluxului vectorului de inducție magnetică.

Deci, se dovedește că sarcinile în mișcare (curent) creează un câmp magnetic, iar un câmp magnetic în mișcare creează un câmp electric (turbionar) și, de fapt, un curent indus.

Pentru fiecare caz specific, Faraday a indicat direcția curentului de inducție. În 1833, Lenz a stabilit un general regula pentru aflarea directiei curentului:

curentul indus este întotdeauna dirijat în așa fel încât câmpul magnetic al acestui curent să împiedice modificarea fluxului magnetic care provoacă curentul indus. Această afirmație se numește regula lui Lenz.

Umplerea întregului spațiu cu un magnet omogen duce, celelalte lucruri fiind egale, la o creștere a inducției de µ ori. Acest fapt confirmă faptul că

curentul indus este cauzat de o modificare a fluxului vectorului de inducție magnetică B și nu de fluxul vectorului de intensitate H.

11.2. Mărimea emf indusă.

Pentru a crea curent într-un circuit, trebuie să existe o forță electromotoare. Prin urmare, fenomenul de inducție electromagnetică indică faptul că atunci când fluxul magnetic se modifică în circuit, apare o forță electromotoare de inducție E i. Al nostru

sarcină, folosind legile conservării energiei, găsiți valoarea E i și aflați-o

Să luăm în considerare mișcarea secțiunii mobile 1 - 2 a circuitului cu curent într-un câmp magnetic

B (Fig. 11.4).

Mai întâi să nu existe câmp magnetic B. Se creează o baterie cu o emf egală cu E 0

curent I 0 . In timpul dt, bateria functioneaza

dA = E I0 dt(11.2.1)

– această muncă se va transforma în căldură, care poate fi găsită conform legii Joule-Lenz:

Q = dA = E 0 I0 dt = I0 2 Rdt,

aici I 0 = E R 0, R este rezistența totală a întregului circuit.

Să plasăm circuitul într-un câmp magnetic uniform cu inducție B. LiniileB ||n și sunt legate de direcția curentului prin regula gimlet. FluxF asociat circuitului este pozitiv.r

Fiecare element de contur experimentează o forță mecanică d F . Partea în mișcare a cadrului va experimenta o forță F 0 . Sub influența acestei forțe, secțiunea 1 – 2

se va deplasa cu viteza υ = dx dt. În acest caz, fluxul magnetic se va modifica și el.

inducţie.

Apoi, ca urmare a inducției electromagnetice, curentul din circuit se va schimba și deveni

rezultând). Această forță va produce lucru dA în timp dt: dA = Fdx = IdФ.

Ca și în cazul în care toate elementele cadrului sunt staționare, sursa de lucru este E 0 .

Cu un circuit staționar, această muncă s-a redus doar la eliberarea de căldură. În cazul nostru, căldura va fi de asemenea eliberată, dar într-o cantitate diferită, deoarece curentul s-a schimbat. În plus, se efectuează lucrări mecanice. Munca generala pentru timpul dt, este egal cu:

E 0 Idt = I2 R dt + I dФ

Înmulțiți părțile stânga și dreaptă ale acestei expresii cu

Primim

Avem dreptul de a considera expresia rezultată drept legea lui Ohm pentru un circuit în care, pe lângă sursa E 0, acționează E i, care este egal cu:

EMF de inducție a circuitului (E i)	egală cu viteza de schimbare a fluxului magnetic

inductia care trece prin acest circuit.

Această expresie pentru FEM indusă a unui circuit este complet universală, independentă de metoda de modificare a fluxului de inducție magnetică și se numește

legea lui Faraday.

Semn (-) – expresie matematică Regulile lui Lenz privind direcția curentului de inducție: curentul indus este întotdeauna dirijat astfel încât câmpul său

contracarează modificarea câmpului magnetic inițial.

Direcția curentului de inducție și direcția d dt Ф sunt legate regula gimlet(Fig. 11.5).

Dimensiunea emf indusă: [ E i ] =[ Ф ] =B c =B .t c

Dacă circuitul este format din mai multe ture, atunci trebuie să folosim conceptul

legătură de flux (flux magnetic total):

Ψ = Ф·N,

unde N este numărul de spire. Astfel, dacă

E i = –∑						∑Ф i
i= 1
∑ Ф = Ψ
Ei = −

11.3. Natura EMF indusă.

Să răspundem la întrebarea: care este motivul mișcării sarcinilor, motivul apariției curentului de inducție? Luați în considerare Figura 11.6.

1) Dacă mutați un conductor într-un câmp magnetic uniform B, atunci sub influența forței Lorentz, electronii vor fi deviați în jos, iar sarcinile pozitive în sus - apare o diferență de potențial. Aceasta va fi forța E i, sub influență

care curge curent. După cum știm, pentru sarcini pozitive

F l = q + ; pentru electronii F l = –e - .

2) Dacă conductorul este staționar și câmpul magnetic se modifică, ce forță excită curentul indus în acest caz? Să luăm un transformator obișnuit (Fig. 11.7).

De îndată ce închidem circuitul înfășurării primare, apare imediat un curent în înfășurarea secundară. Dar forța Lorentz nu are nimic de-a face cu ea, deoarece acționează asupra sarcinilor în mișcare, iar la început acestea erau în repaus (erau în mișcare termică - haotică, dar aici avem nevoie de mișcare dirijată).

Răspunsul a fost dat de J. Maxwell în 1860: Orice câmp magnetic alternativ excită un câmp electric (E") în spațiul înconjurător. Acesta este motivul apariției curentului de inducție în conductor. Adică, E" apare numai în prezența unui câmp magnetic alternativ (transformatorul nu funcționează la curent continuu).

Esența fenomenului de inducție electromagnetică deloc în aspectul curentului de inducție (curentul apare atunci când există încărcături și circuitul este închis), iar la apariţia unui câmp electric vortex (nu numai în conductor, ci și în spațiul înconjurător, în vid).

Acest câmp are o structură complet diferită de câmpul creat de taxe. Deoarece nu este creat de sarcini, liniile de forță nu pot începe și se termină pe sarcini, așa cum am făcut în electrostatică. Acest câmp este un vortex, liniile sale de forță sunt închise.

Deoarece acest câmp mișcă sarcini, are, prin urmare, putere. Să vă prezentăm

vector al intensităţii câmpului electric vortex E". Forţa cu care acţionează acest câmp asupra sarcinii

F „= q E”.

Dar când o sarcină se mișcă într-un câmp magnetic, ea este acționată de forța Lorentz

F" = q.
Aceste forțe trebuie să fie egale datorită legii conservării energiei:
q E " = − q , prin urmare,
E" = − [ vr , B] .
aici v r este viteza de mișcare a sarcinii q în raport cu B. Dar	pentru fenomen
Rata de modificare a câmpului magnetic B este importantă pentru inducția electromagnetică. De aceea
se poate scrie:
E " = − ,

UN CÂMP MAGNETIC

Interacțiunea magnetică a sarcinilor electrice în mișcare, conform conceptelor teoriei câmpului, este explicată astfel: fiecare sarcină electrică în mișcare creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător care poate acționa asupra altor sarcini electrice în mișcare.

IN - cantitate fizica, care este puterea caracteristică câmpului magnetic. Se numește inducție magnetică (sau inducție a câmpului magnetic).

Inductie magnetica- cantitatea vectorială. Mărimea vectorului de inducție magnetică este egală cu raportul dintre valoarea maximă a forței Ampere care acționează asupra unui conductor drept cu curent și puterea curentului din conductor și lungimea acestuia:

Unitatea de inducție magnetică. În Sistemul Internațional de Unități, unitatea de inducție magnetică este considerată a fi inducția unui câmp magnetic în care pentru fiecare metru de lungime a conductorului la o putere de curent de 1 A putere maxima Ampere 1 N. Această unitate se numește tesla (abreviat: T), în onoarea remarcabilului fizician iugoslav N. Tesla:

FORTA LORENTZ

Mișcarea unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic arată că câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare. Forța de amperi acționează asupra conductorului F A = ​​​​IBlsin a, iar forța Lorentz acționează asupra unei sarcini în mișcare:

Unde A- unghiul dintre vectorii B şi v.

Mișcarea particulelor încărcate într-un câmp magnetic. Într-un câmp magnetic uniform, o particulă încărcată care se mișcă cu o viteză perpendiculară pe liniile de inducție a câmpului magnetic este acționată de o forță m, constantă ca mărime și direcționată perpendicular pe vectorul viteză.Sub influența unei forțe magnetice, particula capătă accelerație, al cărei modul este egal cu:

Într-un câmp magnetic uniform, această particulă se mișcă într-un cerc. Raza de curbură a traiectoriei de-a lungul căreia se mișcă particula este determinată din condiția din care urmează,

Raza de curbură a traiectoriei este o valoare constantă, deoarece o forță perpendiculară pe vectorul viteză își schimbă doar direcția, dar nu și mărimea. Și asta înseamnă că această traiectorie este un cerc.

Perioada de revoluție a unei particule într-un câmp magnetic uniform este egală cu:

Ultima expresie arată că perioada de revoluție a unei particule într-un câmp magnetic uniform nu depinde de viteza și raza traiectoriei sale.

Dacă intensitatea câmpului electric este zero, atunci forța Lorentz l este egală cu forța magnetică m:

INDUCTIE ELECTROMAGNETICA

Fenomenul de inducție electromagnetică a fost descoperit de Faraday, care a stabilit că un curent electric ia naștere într-un circuit conductor închis, cu orice modificare a câmpului magnetic pătrunzând în circuit.

FLUX MAGNETIC

Flux magnetic F(flux de inducție magnetică) printr-o suprafață de zonă S- o valoare egală cu produsul dintre mărimea vectorului de inducție magnetică și aria Sși cosinusul unghiului Aîntre vector și normala la suprafață:

Ф=BScos

În SI, unitatea de măsură a fluxului magnetic este 1 Weber (Wb) - flux magnetic printr-o suprafață de 1 m2 situată perpendicular pe direcția unui câmp magnetic uniform, a cărui inducție este de 1 T:

Inductie electromagnetica- fenomenul de apariție a curentului electric într-un circuit conductor închis cu orice modificare a fluxului magnetic care pătrunde în circuit.

Apărând într-un circuit închis, curentul de inducție are o astfel de direcție încât sa camp magnetic contracarează modificarea fluxului magnetic care o provoacă (regula lui Lenz).

LEGEA INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE

Experimentele lui Faraday au arătat că puterea curentului indus I i într-un circuit conductor este direct proporțională cu rata de modificare a numărului de linii de inducție magnetică care pătrund în suprafața delimitată de acest circuit.

Prin urmare, puterea curentului de inducție este proporțională cu viteza de schimbare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de contur:

Se știe că dacă în circuit apare un curent, aceasta înseamnă că asupra sarcinilor libere ale conductorului acționează forțe externe. Lucrul efectuat de aceste forțe pentru a deplasa o sarcină unitară de-a lungul unei bucle închise se numește forță electromotoare (EMF). Să găsim emf indus ε i.

Conform legii lui Ohm pentru un circuit închis

Deoarece R nu depinde de , atunci

FEM indusă coincide în direcția curentului indus, iar acest curent, în conformitate cu regula lui Lenz, este direcționat astfel încât fluxul magnetic pe care îl creează să contracareze modificarea fluxului magnetic extern.

Legea inducției electromagnetice

FEM indusă într-o buclă închisă este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic care trece prin bucla luată cu semnul opus:

AUTOINDUCEREA. INDUCTANŢĂ

Experiența arată că fluxul magnetic F asociat cu un circuit este direct proporțional cu curentul din acel circuit:

Ф = L*I .

Inductanța buclei L- coeficientul de proportionalitate intre curentul care trece prin circuit si fluxul magnetic creat de acesta.

Inductanța unui conductor depinde de forma, dimensiunea și proprietățile mediului.

Auto-inducere- fenomenul de apariție a fem-ului indus într-un circuit când fluxul magnetic se modifică cauzat de o modificare a curentului care trece prin circuitul propriu-zis.

Auto-inducția este un caz special de inducție electromagnetică.

Inductanță - valoare, numeric egal cu emf auto-inducție care are loc într-un circuit atunci când curentul din acesta se modifică cu unul pe unitatea de timp. În SI, unitatea de inductanță este considerată a fi inductanța unui conductor în care, atunci când puterea curentului se modifică cu 1 A în 1 s, are loc o fem auto-inductivă de 1 V. Această unitate se numește Henry (H):

ENERGIE CÂMPUL MAGNETIC

Fenomenul de autoinducție este similar cu fenomenul de inerție. Inductanța joacă același rol la schimbarea curentului ca și masa la schimbarea vitezei unui corp. Analogul vitezei este curentul.

Aceasta înseamnă că energia câmpului magnetic al curentului poate fi considerată o valoare similară cu energie kinetică corp:

Să presupunem că după deconectarea bobinei de la sursă, curentul din circuit scade cu timpul conform unei legi liniare.

FEM de auto-inducție în acest caz are o valoare constantă:

unde I este valoarea inițială a curentului, t este perioada de timp în care puterea curentului scade de la I la 0.

În timpul t, o sarcină electrică trece prin circuit q = I cp t. Deoarece I cp = (I + 0)/2 = I/2, apoi q=It/2. Prin urmare, munca curentului electric este:

Acest lucru se realizează datorită energiei câmpului magnetic al bobinei. Astfel obținem din nou:

Exemplu. Determinați energia câmpului magnetic al bobinei în care, la un curent de 7,5 A, fluxul magnetic este de 2,3 * 10 -3 Wb. Cum se va schimba energia câmpului dacă puterea curentului este redusă la jumătate?

Energia câmpului magnetic al bobinei este W 1 = LI 1 2 /2. Prin definiție, inductanța bobinei este L = Ф/I 1. Prin urmare,

Profesor de fizică, Școala Gimnazială Nr. 58, Sevastopol, Safronenko N.I.

Tema lecției: Experimentele lui Faraday. Inductie electromagnetica.

Lucrare de laborator „Studiul fenomenului de inducție electromagnetică”

Obiectivele lecției : Cunoaşte/înţelege: definirea fenomenului de inducţie electromagnetică. Să fie capabil să descrie și să explice inducția electromagnetică,să poată face observații fenomene naturale, folosiți instrumente de măsură simple pentru a studia fenomenele fizice.

- în curs de dezvoltare: dezvolta gandire logica, interes cognitiv, observatie.

- educational: Pentru a forma încredere în posibilitatea de a cunoaște natura,necesitatefolosirea înțeleaptă a realizărilor științifice pentru dezvoltare ulterioară societate umană, respect pentru creatorii științei și tehnologiei.

Echipamente: Inducție electromagnetică: o bobină cu galvanometru, un magnet, o bobină cu miez, o sursă de curent, un reostat, o bobină cu un miez prin care curge curent alternativ, un solid și un inel cu fantă, o bobină cu lumină bec. Film despre M. Faraday.

Tip de lecție: lecție combinată

Metoda lecției: parțial de căutare, explicativ și ilustrativ

Teme pentru acasă:

§21(pp.90-93), răspunde la întrebări oral p.90, test 11 p.108

Lucrări de laborator

Studiul fenomenului de inducție electromagnetică

Scopul lucrării: a-si da seama

1) în ce condiții apare un curent indus într-un circuit închis (bobină);

2) ce determină direcția curentului de inducție;

3) de ce depinde puterea curentului de inducție?

Echipamente : miliampermetru, bobină, magnet

În timpul orelor.

Conectați capetele bobinei la bornele miliametrului.

1. Află ce Un curent electric (inducție) într-o bobină are loc atunci când câmpul magnetic din interiorul bobinei se modifică. Modificările câmpului magnetic din interiorul bobinei pot fi cauzate de mutarea unui magnet în sau în afara bobinei.

A) Introduceți magnetul cu polul sud în bobină și apoi scoateți-l.

B) Introduceți magnetul cu polul nord în bobină și apoi scoateți-l.

Când magnetul se mișcă, apare un curent (inducție) în bobină? (Când câmpul magnetic se modifică, apare un curent indus în interiorul bobinei?)

2. Află ce direcția curentului de inducție depinde de direcția de mișcare a magnetului față de bobină (magnetul se adaugă sau se îndepărtează) și pe ce pol este introdus sau scos magnetul.

A) Introduceți magnetul cu polul sud în bobină și apoi scoateți-l. Observați ce se întâmplă cu acul miliampermetrului în ambele cazuri.

B) Introduceți magnetul cu polul nord în bobină și apoi scoateți-l. Observați ce se întâmplă cu acul miliampermetrului în ambele cazuri. Desenați direcția de deviere a acului miliampermetrului:

Stalpi magnetici

Să se mulinească

Din tambur

polul Sud

polul Nord

3. Află ce puterea curentului de inducție depinde de viteza magnetului (rata de modificare a câmpului magnetic din bobină).

Introduceți încet magnetul în bobină. Observați citirea miliampermetrului.

Introduceți rapid magnetul în bobină. Observați citirea miliampermetrului.

Concluzie.

În timpul orelor

Drumul către cunoaștere? E ușor de înțeles. Puteti raspunde simplu: „Greseli si gresesti din nou, dar mai putin, mai putin de fiecare data. Sper ca lecția de astăzi să fie cu una mai puțin pe acest drum al cunoașterii. Lecția noastră este dedicată fenomenului inducției electromagnetice, care a fost descoperit de fizicianul englez Michael Faraday la 29 august 1831. Este un caz rar când data unei noi descoperiri remarcabile este cunoscută atât de precis!

Fenomenul de inducție electromagnetică este fenomenul de apariție a curentului electric într-un conductor închis (bobină) atunci când câmpul magnetic extern din interiorul bobinei se modifică. Curentul se numește inducție. Inducție - îndrumare, primire.

Scopul lecției: studiază fenomenul inducției electromagnetice, adică în ce condiții apare un curent de inducție într-un circuit închis (bobină); aflați ce determină direcția și magnitudinea curentului de inducție.

Concomitent cu studierea materialului, veți efectua lucrări de laborator.

La începutul secolului al XIX-lea (1820), după experimentele omului de știință danez Oersted, a devenit clar că curentul electric creează un câmp magnetic în jurul său. Să ne amintim din nou această experiență. (Un student spune experimentul lui Oersted ). După aceasta, a apărut întrebarea dacă este posibil să se obțină curent folosind un câmp magnetic, adică. efectuați acțiunea inversă. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, oamenii de știință s-au orientat spre astfel de experimente: au început să caute posibilitatea de a crea un curent electric datorită unui câmp magnetic. M. Faraday a scris în jurnalul său: „Transformați magnetismul în electricitate”. Și am mers spre obiectivul meu timp de aproape zece ani. A făcut față cu brio sarcinii. Ca o amintire a ceea ce ar trebui să se gândească mereu, a purtat un magnet în buzunar. Cu această lecție vom aduce un omagiu marelui om de știință.

Să ne amintim de Michael Faraday. Cine este el? (Un student vorbește despre M. Faraday ).

Fiul unui fierar, un livrator de ziare, un legător de cărți, o persoană autodidactă care a studiat independent fizica și chimia din cărți, un asistent de laborator al remarcabilului chimist Devi și, în cele din urmă, un om de știință, a făcut multă muncă, a dat dovadă de ingeniozitate. , perseverență și perseverență până când a primit un curent electric folosind un câmp magnetic.

Să facem o excursie în acele vremuri îndepărtate și să reproducem experimentele lui Faraday. Faraday este considerat cel mai mare experimentator din istoria fizicii.

N S

1) 2)

SN

Magnetul a fost introdus în bobină. Când magnetul s-a deplasat în bobină, a fost înregistrat un curent (inducție). Prima schemă a fost destul de simplă. În primul rând, M. Faraday a folosit o bobină cu un numar mare se întoarce. Bobina a fost conectată la un dispozitiv miliampermetru. Trebuie spus că în acele vremuri îndepărtate nu existau suficiente instrumente bune pentru măsurarea curentului electric. Prin urmare, am folosit neobișnuit solutie tehnica: au luat un ac magnetic, au așezat lângă el un conductor prin care curgea curent și după abaterea acului magnetic au judecat curgerea curentului. Vom judeca curentul pe baza citirilor miliampermetrului.

Elevii reproduc experimentul, efectuează pasul 1 în munca de laborator. Am observat că acul miliampermetrului se abate de la valoarea sa zero, adică. arată că în circuit apare un curent atunci când magnetul se mișcă. De îndată ce magnetul se oprește, săgeata revine în poziția zero, adică nu există curent electric în circuit. Curentul apare atunci când câmpul magnetic din interiorul bobinei se modifică.

Am ajuns la ceea ce am vorbit la începutul lecției: am primit un curent electric folosind un câmp magnetic în schimbare. Acesta este primul merit al lui M. Faraday.

Al doilea merit al lui M. Faraday este că a stabilit de ce depinde direcția curentului de inducție. Vom stabili și asta.Elevii efectuează pasul 2 în munca de laborator. Să trecem la punctul 3 al lucrării de laborator. Să aflăm că puterea curentului de inducție depinde de viteza de mișcare a magnetului (rata de schimbare a câmpului magnetic din bobină).

Ce concluzii a tras M. Faraday?

Curentul electric apare într-un circuit închis atunci când câmpul magnetic se modifică (dacă câmpul magnetic există, dar nu se modifică, atunci nu există curent).

Direcția curentului de inducție depinde de direcția de mișcare a magnetului și a polilor săi.

Puterea curentului de inducție este proporțională cu viteza de schimbare a câmpului magnetic.

Al doilea experiment al lui M. Faraday:

Am luat două bobine pe un miez comun. Am conectat unul la un miliampermetru, iar al doilea folosind o cheie la o sursă de curent. Imediat ce circuitul a fost închis, miliampermetrul arăta curentul indus. Când s-a deschis, arăta și curent. În timp ce circuitul este închis, de ex. există curent care curge în circuit, miliampermetrul nu a indicat niciun curent. Câmpul magnetic există, dar nu se schimbă.

Să luăm în considerare o versiune modernă a experimentelor lui M. Faraday. Introducem și scoatem un electromagnet și un miez într-o bobină conectată la un galvanometru, pornim și oprim curentul și folosim un reostat pentru a schimba puterea curentului. Pe miezul bobinei este plasată o bobină cu un bec prin care trece curent alternativ.

Aflat conditii apariția curentului de inducție într-un circuit închis (bobină). Si ce estemotiv apariția lui? Să ne amintim condițiile de existență a curentului electric. Acestea sunt: ​​particulele încărcate și câmpul electric. Cert este că un câmp magnetic în schimbare generează un câmp electric (vortex) în spațiu, care acționează asupra electronilor liberi din bobină și îi pune în mișcare direcțională, creând astfel un curent de inducție.

Câmpul magnetic se modifică, numărul de linii de câmp magnetic printr-o buclă închisă se modifică. Dacă rotiți cadrul într-un câmp magnetic, în el va apărea un curent indus.Arată modelul generatorului.

Descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică a avut de mare valoare pentru dezvoltarea tehnologiei, pentru crearea de generatoare cu ajutorul cărora se generează energie electrică, care se bazează pe energie întreprinderile industriale(centrale electrice).Un film despre M. Faraday „De la electricitate la generatoare de energie” este difuzat de la 12.02 minute.

Transformatoarele operează pe fenomenul inducției electromagnetice, cu ajutorul căreia transmit energie electrică fără pierderi.O linie electrică este afișată.

Fenomenul de inducție electromagnetică este utilizat în funcționarea unui detector de defecte, cu ajutorul căruia se examinează grinzile și șinele de oțel (neomogenitățile din fascicul denaturează câmpul magnetic și apare un curent de inducție în bobina detectorului de defecte).

Aș vrea să-mi amintesc cuvintele lui Helmholtz: „Atâta timp cât oamenii se bucură de beneficiile electricității, își vor aminti numele Faraday.”

„Sfinți să fie cei care, cu fervoare creatoare, explorând întreaga lume, au descoperit legi în ea.”

Cred că pe drumul nostru al cunoașterii sunt și mai puține greșeli.

Ce nou ai invatat? (Acest curent poate fi obținut folosind un câmp magnetic în schimbare. Am aflat de ce depinde direcția și magnitudinea curentului de inducție).

Ce ai invatat? (Primiți curent indus folosind un câmp magnetic în schimbare).

Întrebări:

Un magnet este împins în inelul metalic în primele două secunde, în următoarele două secunde este nemișcat în interiorul inelului, iar în următoarele două secunde este îndepărtat. La ce intervale de timp curge curentul în bobină? (De la 1-2s; 5-6s).

Pe magnet este pus un inel cu sau fără fantă. Unde apare curentul indus? (Într-un inel închis)

Pe miezul bobinei, care este conectat la o sursă de curent alternativ, există un inel. Curentul este pornit și inelul sare. De ce?

Design placa:

„Transformă magnetismul în electricitate”

M. Faraday

Portretul lui M. Faraday

Desene ale experimentelor lui M. Faraday.

Inducția electromagnetică este fenomenul de apariție a curentului electric într-un conductor închis (bobină) atunci când câmpul magnetic extern din interiorul bobinei se modifică.

Acest curent se numește curent de inducție.

Curentul de inducție este un curent care apare într-un circuit conductor închis situat într-un câmp magnetic alternativ. Acest curent poate apărea în două cazuri. Dacă există un circuit staționar pătruns de un flux schimbător de inducție magnetică. Sau atunci când un circuit conductor se mișcă într-un câmp magnetic constant, ceea ce provoacă și o modificare a fluxului magnetic care pătrunde în circuit.

Figura 1 - Un conductor se mișcă într-un câmp magnetic constant

Cauza curentului de inducție este câmpul electric vortex, care este generat de câmpul magnetic. Acest câmp electric acționează asupra sarcinilor libere situate într-un conductor plasat în acest câmp electric vortex.

Figura 2 - câmp electric vortex

Puteți găsi și această definiție. Curentul de inducție este un curent electric care apare ca urmare a acțiunii inducției electromagnetice. Dacă nu vă aprofundați în complexitatea legii inducției electromagnetice, atunci, pe scurt, poate fi descrisă după cum urmează. Inducția electromagnetică este fenomenul de apariție a curentului într-un circuit conductor sub influența unui câmp magnetic alternativ.

Folosind această lege, puteți determina mărimea curentului de inducție. Deoarece ne oferă valoarea EMF care apare în circuit sub influența unui câmp magnetic alternativ.

Formula 1 - EMF de inducție a câmpului magnetic.

După cum se poate observa din formula 1, magnitudinea emf indusă și, prin urmare, curentul indus, depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic care pătrunde în circuit. Adică, cu cât fluxul magnetic se modifică mai repede, cu atât se poate obține curentul de inducție mai mare. În cazul în care avem un câmp magnetic constant în care circuitul conducător se mișcă, mărimea EMF va depinde de viteza de mișcare a circuitului.

Pentru a determina direcția curentului de inducție, se folosește regula lui Lenz. Care afirmă că curentul indus este direcționat către curentul care l-a provocat. De aici semnul minus din formula de determinare a fem indusă.

Curentul de inducție joacă un rol important în ingineria electrică modernă. De exemplu, curentul indus generat în rotorul unui motor cu inducție interacționează cu curentul furnizat de la sursa de energie în statorul său, determinând rotorul să se rotească. Motoarele electrice moderne sunt construite pe acest principiu.

Figura 3 - motor asincron.

Într-un transformator, curentul de inducție care apare în înfășurarea secundară este utilizat pentru a alimenta diferite dispozitive electrice. Mărimea acestui curent poate fi setată de parametrii transformatorului.

Figura 4 - transformator electric.

Și în cele din urmă, curenții induși pot apărea și în conductori masivi. Aceștia sunt așa-numiții curenți Foucault. Datorită acestora, este posibil să se efectueze topirea prin inducție a metalelor. Adică, curenții turbionari care curg în conductor îl fac să se încălzească. În funcție de mărimea acestor curenți, conductorul se poate încălzi peste punctul de topire.

Figura 5 - topirea prin inducție a metalelor.

Deci, am aflat că curentul indus poate avea mecanic, electric și efect termic. Toate aceste efecte sunt utilizate pe scară largă în lumea modernă, atât la scară industrială, cât și la nivel de gospodărie.