3. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
3. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.
Источник:
Решебник по физике за 9 класс (А.В.Перышкин, Е.М.Гутник, 2009 год),
задача №3
к главе «Глава III Электромагнитное поле. §48. Явление электромагнитной индукции. Ответы на вопросы».
Явление электромагнитной индукции в картинках
Физическая сущность явления электромагнитной индукции: индукционный ток возрастает в проводниках, когда меняется магнитный поток, пронизывающий контур проводника. Индукционный ток возрастает и в проводнике, который движется в магнитном поле. В этом случае магнитный поток меняется в контуре, образованном замкнутой цепью. Если проводник не замкнут, то в нем не будет индукционного тока, а возникнет э.д.с. индукции. Величина э.д.с. индукции зависит от скорости изменения магнитного потока.
При вращении проводящей рамки в магнитном поле в ней возникает э.д.с. электромагнитной индукции. На этом основан действие электрических генераторов. На явлении взаимоиндукции основано действие трансформаторов — электрических машин для изменения (трансформации) напряжения в цепях переменного тока. На явлении самоиндукции основано действие дросселей.
Слайды, которые показаны ниже, взяты из учебного диафильма по физике «Явление электромагнитной индукции». Диафильм состоит из трех разделов. В первом разделе показана и рассказана история открытия явления электромагнитной индукции, во втором очень наглядно поясняется физическая сущность этого явления, в третьем самые распространенные варианты его применения.
Электромагнитная индукция
Электромагни́тная инду́кция — физическое явление, заключающееся в возникновении электрического поля при изменении магнитного во времени или движении материального тела относительно воздействующего на него магнитного поля. Эффект открыт Майклом Фарадеем в 1831 году и на сегодняшний день является одним из основных принципов построения электротехники.
Описание
Электромагнитной индукцей называют возникновение электрического поля, электрического тока или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле. При этом направление индукционного тока, если тот возникает, таково, что вызываемое этим током магнитное поле противодействует изменению того магнитного поля, которым этот ток был вызван. Это правило называется правилом Ленца, по имени своего первооткрывателя. Эффектов электромагнитной индукции различают два типа [1] [2] [3] [4] [5] .
Первый эффект состоит в наведении вихревого электрического поля при воздействии на тело переменного магнитного поля. Второй связан с перемещением материальных тел в постоянном магнитном поле, которое приводит к появлению в этом теле электронно-движущих сил и, если тело является проводником — электрического тока [1] [5] . В обоих случаях явления индукции протекают в проводниках одинаково, различается только их физическая причина. Электронно-движущие силы (ЭДС), возникающие в результате воздействия электромагнитной индукции называют ЭДС индукции. Она равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную рассматриваемым электрическим контуром. Это соотношение называется, по имени своего первооткрывателя, законом Фарадея и выражается формулой E = − d Φ B d t , >=-<
Важным следствием электромагнитной индукции является так называемая самоиндукция — эффект, возникающий в электрической цепи при изменении силы тока. Выражается он в том, что изменение силы тока приводит к изменению магнитного поля, индуцируемого проводником, которое, как следствие вызывает в проводнике эффект электромагнитной индукции, противодействующий изменению силы тока [7] .
История изучения
В 1820 году датский физик Ханс Эрстед провёл эксперимент, в ходе которого узнал, что электрический ток в цепи отклоняет близко расположенную магнитную стрелку компаса. Это показало, что электрический ток порождает магнитное поле, а, следовательно, возникновение электричества должно быть связано с магнетизмом [5] .
Открытием Эрстеда заинтересовался Майкл Фарадей. Многие годы он проводил различные опыты с электричеством и магнетизмом, пытаясь понять связь между ними, пока августе 1831 года не открыл явление электромагнитной индукции [3] [5] [8] . Для этого Фарадей провёл три опыта: в первом имелись две катушки проводника, намотанные на единый сердечник, не проводящий ток. К одной из катушек был подключён источник питания, ко второй — гальванометр. При включении тока на первой катушке гальванометр показывал импульс тока на второй, при отключении — ещё один импульс, но направленный в противоположную сторону. Во втором опыте катушка, подключённая к гальванометру, перемещалась относительно катушки, подключённой к источнику тока; гальванометр показывал электрический ток во второй катушке при её движении. В третьем опыте использовалась катушка, подключённая к гальванометру и постоянный магнит. При движении магнита относительно катушки гальванометр показывал электрический ток в катушке [4] [7] [9] .
Первый опыт Фарадея
Второй опыт Фарадея, рисунок 1891 года
В 1832 году, независимо от Фарадея, Джозеф Генри повторил открытие явления. В 1833 году Эмилий Ленц сформулировал универсальное правило для установления знака электронно-движущей силы при электромагнитной индукции. В 1845 году закон Фарадея получил математическую формулировку в трудах немецкого физика Франца Неймана. В 1864 году Джеймсом Максвеллом была доказана универсальность закона Фарадея, а также предсказан дополнительный эффект, заключающийся в наведении переменным электрическим полем магнитного. Это в конечном счёте привело к формированию представления о едином электромагнитном поле, состоящем и из магнитного и из электрического полей [6] [8] .
Применение
Поезд на электромагнитной подвеске
Электромагнитная индукция широко реализуется в природе и нашла множество применений в технике. На её эффекте основано устройство электрических генераторов, преобразующих энергию из механической в электрическую, что применяется на большей части электростанций различных типов и генерирует практически всю электроэнергию, производимую человечеством. По тому же принципу работают электрические трансформаторы, преобразующие переменный ток одного напряжения в ток другого. Также действие электромагнитной индукции лежит в основе электродвигателей, которые широко используются в различных областях техники, производства и быта от холодильников, до электрического транспорта. Ещё один тип транспорта на эффекте индукции — транспорт на электромагнитной подвеске. Вдобавок, на электромагнитной индукции основано действие индукционных нагревателей, используемых как в быту, так и в промышленности [8] .
Нашёл этот эффект применение и в науке: он используется в ускорителях частиц, а также как источник и способ удержания плазмы в термоядерных реакторах. Вдобавок на электромагнитной индукции действуют некоторые измерительные приборы [8] .
Открытие электромагнитной индукции, а точнее последовавшее за ним формулирование теории электромагнитного поля привело в конечном счёте к созданию радио, лежащего в основе большинства систем беспроводной связи в мире [7] .
Примечания
- ↑ 1,01,1Физическая энциклопедия, 1999, с. 537.
- ↑Electromagnetic induction(англ.). Britannica (13 сентября 2022). Дата обращения: 16 февраля 2023.
- ↑ 3,03,1БРЭ, 2017, с. 314.
- ↑ 4,04,14,2Электромагнитная индукция(неопр.) . Fizi4ka.ru — Физика для чайников. Дата обращения: 16 февраля 2023.
- ↑ 5,05,15,25,3Кто и когда открыл явление или закон электромагнитной индукции – история(рус.) . Исторический документ (31 мая 2022). Дата обращения: 16 февраля 2023.
- ↑ 6,06,1Явление электромагнитной индукции(рус.) . Фоксфорд. Дата обращения: 16 февраля 2023.
- ↑ 7,07,17,2Злыгостев А. С.Открытие электромагнитной индукции(рус.) . Библиотека по физике. Дата обращения: 16 февраля 2023.
- ↑ 8,08,18,28,3Физическая энциклопедия, 1999, с. 538.
- ↑К истории открытия явления электромагнитной индукции(рус.) . Объединение учителей Санкт-Петербурга (6 июля 2011). Дата обращения: 16 февраля 2023.
Литература
- Миллер М. А., Пермитин Г. В. Электромагнитная индукция. Физическая энциклопедия.
- Электромагнитная индукция / В. С. Булыгин // Шервуд — Яя. — М. : Большая российская энциклопедия, 2017. — С. 314. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 35). — ISBN 978-5-85270-373-6.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!
- Знание.Вики:Готовые статьи по науке
- Все статьи
- Электромагнитные явления
- Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
в чем сущность явления электромагнитной индукции?
Это ЯВЛЕНИЕ возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике под действием изменяющегося магнитного поля.
Остальные ответы
При попадании проводника в электромагнитное поле в нем наводится ЭДС.
Генераторы так работают.
При движении магнита относительно катушки в катушке возникает электрический ток. Но известно, что электрический ток возникает только при наличии (=возникновении) электрического поля. Естественно предположить, что причиной возникновения этого электрического поля является магнитное поле, но не стационарное, а меняющееся во времени. Если представить себе постоянный магнит и виток провода, движущийся так, что виток как бы надевается на магнит, то, представив себе линии магнитного поля, можно понять, что электрическое поле появляется по причине того, что меняется количество силовых линий магнитного поля, пронизывающих данный виток провода. Итак, магнитное поле может стать причиной появления электрического поля. Свои основные эксперименты, связанные с этим явлением, Майкл Фарадей провёл в течение одного месяца в 1831 году.
В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем большей силы ток возникает. Ток называется индукционным (от английского to induce — наводить) . При этом причина изменения числа магнитных линий не имеет никакого значения — это может быть случай, когда магнит неподвижен, но движется катушка и, наоборот, когда катушка статична, а движется магнит, а также — когда меняется густота линий магнитной индукции при резком увеличении силы тока в катушке, выполняющей роль «источника» магнитного поля, когда обе катушки неподвижны относительно друг друга. Итак, явлением электромагнитной индукции называется явление возникновения электрического индукционного тока в проводящем контуре, который либо покоится во внешнем переменном магнитном поле, либо движется во внешнем магнитном поле при условии, что число линий магнитной индукции, пронизывающих этот контур, меняется во времени.
Явление электромагнитной индукции — обнаружена Фарадеем в 1831 г. — заключается в возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле или благодаря движению проводника относительно неподвижного магнитного поля.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ — возникновение электродвижущей силы (эдс индукции) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром; электрический ток, вызванный этой эдс, называется индукционным током. Явление электромагнитной индукции открыто М. Фарадеем в 1831. Направление индукционного тока определяется правилом, установленным российским ученым Э. Х. Ленцем в 1833; согласно правилу Ленца, индукционный ток направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока через контур.