Явление электромагнитной индукции

«Счастливая случайность выпадает лишь на одну долю подготовленного ума».

Л.Пастернак

Опыт датского учёного Эрстеда

1820 год

1777 – 1851г

Майкл Фарадей

1791 – 1867 г.г., английский физик,

Почетный член Петербургской

Академии Наук (1830),

Основоположник учения об электромагнитном поле; ввел понятия «электрическое» и «магнитное поле»;

высказал идею существования

электромагнитных волн .

1821 год: «Превратить магнетизм в электричество».

1931 год – получил электрический ток с помощью магнитного поля

«Электромагнитная индукция» -

слово латинское, означает « наведение»

Опыт М. Фарадея

«На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута и между витками её намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью.

Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, другая – с сильной батареей…

При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое действие замечалось при прекращении тока.

При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удалось обнаружить отклонения стрелки гальванометра…»

Что мы видим?

Вывод из увиденного опыта :

• Ток, возникающий в катушке (замкнутом контуре), называют

индукционным.

• Отличие полученного тока от известного нам ранее заключается в том, что для его получения не нужен источник тока.

Общий вывод Фарадея

Индукционный ток в замкнутом контуре возникает при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

Электромагнитная индукция – это физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Возникающий при этом ток называют индукционным .

В чём причина возникновения индукционного тока в катушке?

Рассмотрим магнит:

Что вы можете сказать о магните?

Когда мы вносим магнит в замкнутый контур катушки, что у него изменяется?

А как определить направление индукционного тока?

Мы видим, что направление индукционного тока разное в этих опытах.

Основываясь на законе сохранения энергии, русский учёный Ленц предложил правило , по которому определяется направление индукционного тока.

Русский физик Эмиль Ленц

1804 – 1865гг.

0, если выдвигается, то ∆Ф 0). 3. Определить направление линий индукции магнитного поля В′, созданного индукционным током (если ∆Ф 0, то линии В и В′ направлены в противоположные стороны; если ∆Ф 0, то линии В и В′ сонаправлены). 4. Пользуясь правилом буравчика (правой руки), определить направление индукционного тока. ∆ Ф характеризуется изменением числа линий магнитной индукции В, пронизывающих контур " width="640"

1. Определить направление линий индукции внешнего поля В(выходят из N и входят в S ).

2. Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур (если магнит вдвигается в кольцо, то ∆Ф 0, если выдвигается, то ∆Ф 0).

3. Определить направление линий индукции магнитного поля В′, созданного индукционным током (если ∆Ф 0, то линии В и В′ направлены в противоположные стороны; если ∆Ф 0, то линии В и В′ сонаправлены).

4. Пользуясь правилом буравчика (правой руки), определить направление индукционного тока.

∆ Ф

характеризуется изменением

числа линий магнитной индукции В,

пронизывающих контур

Математическая формула закона электромагнитной индукции

ε =  - ΔΦ/Δ t 

ΔΦ/Δ t - скорость изменения магнитного потока (единицы измерения Вб/с )

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Закон электромагнитной индукции

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Ток в контуре имеет положительное направление при убывании внешнего магнитного потока.

Жесткий диск компьютера.

Электромагнитная индукция в современном мире

Видеомагнитофон.

Детектор полицейского.

Детектор металла в аэропортах

Поезд на магнитной подушке

Показ видеороликов о применении явления электромагнитной индукции: детектор металлов, запись информации на магнитные носители и чтение с них – диск «Физика 7-11 классы. Библиотека наглядных пособий» Образовательные комплексы.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №72»

Электродинамика Электромагнитная индукция

(1-я часть)

Презентацию подготовил

учитель физики – информатики

В.С.Дубовик

г.Саратов

Электромагнитная индукция

На этом занятии Вы должны изучить следующие вопросы:

• явление электромагнитной индукции;
• отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных;
• магнитный поток;
• направление индукционного тока;
• правило Ленца;
• закон электромагнитной индукции;
• вихревое электрическое поле;
• ЭДС индукции в движущихся проводниках;
• применение явления электромагнитной индукции.

В результате Вы должны научиться:

• определять направление индукционного тока магнитной индукции;
• вычислять магнитный поток;
• вычислять ЭДС индукции.

Для этого:

• Изучите материалы учебника ;
• Ответьте на вопросы для самоконтроля;
• Рассмотрите методику решения задач данного типа;

Открытие явления электромагнитной индукции

МАЙКЛ ФАРАДЕЙ

(1791-1867)

На гравюре: Майкл Фарадей читает лекцию с наглядными демонстрациями своих опытов в Королевском институте в Лондоне в 1830году

Наблюдение явления электромагнитной индукции

Явление возникновения ЭДС в контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется электромагнитной индукцией.

Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину:

Φ = B · S · cos α

Единица магнитного потока в системе СИ называется вбером (Вб). Магнитный поток, равный 1 Вб, создается магнитным полем с индукцией 1 Тл, пронизывающим по направлению нормали плоский контур площадью 1 м 2 .

Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции E инд , равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

0, а ЭДС инд I инд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура. Правило Ленца отражает тот экспериментальный факт, что ЭДС инд и ΔФ/Δt всегда имеют противоположные знаки (знак «минус» в формуле Фарадея). Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии." width="640"

Направление индукционного тока. Правило Ленца

Опыт показывает, что индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. Это утверждение называется правилом Ленца (1833 г.).

Ленц Эмилий Христианович

Иллюстрация правила Ленца.

В этом примере ΔФ/ Δ t 0, а ЭДС инд I инд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.

Правило Ленца отражает тот экспериментальный факт, что ЭДС инд и ΔФ/Δt всегда имеют противоположные знаки (знак «минус» в формуле Фарадея). Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

ЭДС индукции в движущихся проводниках

Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Работа силы F Л на пути l равна A = F Л · l = eυB l .

По определению ЭДС

Соотношению для ЭДС инд можно придать привычный вид. За времы Δt площадь контура изменяется на ΔS = l υΔt. Изменение магнитного потока за это время равно

ΔΦ = BlυΔt. Следовательно,

Решение задач

Решение задач

B i

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Знак «-» можно не учитывать т.к. не задано,

как изменяется магнитный поток.

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Решение задач

Домашнее задание

§§ 11,13, Упр.2 (8,9)

Рассмотреть все задачи из пробных вариантов ЕГЭ за 2006 – 2009 г.г. по теме электромагнитная индукция.

«Превратить магнетизм в электричество…» Английский физик Майкл Фарадей, узнав об опытах Эрстеда, поставил перед собой задачу – «превратить магнетизм в электричество». Решал эту задачу в течение 10 лет – с 1821 по 1831 г. Фарадей доказал, что магнитное поле может порождать электрический ток.

Значение ЭМИ для физики и техники На явлении ЭМИ основано действие генераторов электрического тока на всех электростанциях Земли. Немецкий физик Генрих Гельмгольц сказал: «Пока люди будут пользоваться благами электричества, они будут помнить имя Фарадея».

На основании опытов Фарадея можно сделать вывод о том, при каких условиях может наблюдаться явление ЭМИ: Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

Изменение во времени магнитного поля, в котором покоится контур Индукционный ток в неподвижном замкнутом контуре, находящемся в переменном магнитном поле, вызывается электрическим полем, порождаемым переменным магнитным полем (вихревым электрическим полем)