Физика. Белякова В.И - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

52 53
3.9. Работа по перемещению проводника
и контура с током в магнитном поле
На проводник с током в магнитном поле действуют силы, опреде-
ляемые законом Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна
из сторон контура изготовлена в виде подвижной перемычки – рис. 3.14),
то под действием силы Ампера он будет в магнитном поле перемещать-
ся. Следовательно, магнитное поле совершает работу по перемещению
проводника с током.
1 2
F l
B
I
dx
Рис. 3.14
Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной l с
током I (он может свободно перемещаться), помещенный в однородное
внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура. При
указанных на рис. 3.14 направлениях тока и поля сила
.
IBl
F
=
Под действием этой силы проводник переместится параллельно
самому себе на отрезок dx из положения l в положение 2. Работа по пере-
мещению проводника
,
d
d
d
d
d
=
=
=
=
I
S
IB
x
IBl
x
F
A
так как
(
)
SxSxl dd/dd
=
=
×
– площадь, пересекаемая проводником при
его перемещении в магнитном поле;
=
×
d
d
S
B
– поток вектора
магнитной индукции, пронизывающий эту площадь. Таким образом,
,
d
d
=
I
A
(3.31)
т. е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна
произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся
проводником. Полученная формула справедлива и для произвольного
направления вектора
B
r
.
Работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном
поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного
потока, сцепленного с контуром. Формула
DF
=
I
A
(3.32)
остается справедливой для контура любой формы в произвольном
магнитном поле.
4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
4.1. Явление электромагнитной индукции.
Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии
В разд. 3 было показано, что электрические токи создают вокруг
себя магнитное поле. Связь магнитного поля с током привела к много-
численным попыткам возбудить ток в контуре с помощью магнитного
поля. Эта фундаментальная задача была блестяще решена в 1831 г. анг-
лийским физиком М. Фарадеем, открывшим явление электромагнитной
индукции, заключающееся в том, что в замкнутом проводящем контуре
при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим конту-
ром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.
Опытным путем было также установлено, что значение индукци-
онного тока совершенно не зависит от способа изменения потока маг-
нитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения.
Открытие явления электромагнитной индукции имело большое
значение, так как была доказана возможность получения электрическо-
го тока с помощью магнитного поля. Этим была установлена взаимо-
связь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило
в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.
Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей при-
шел к количественному закону электромагнитной индукции.
Закон электромагнитной индукции Фарадея:
.
d
d
t
i
-=e
(4.1)

Страницы