Физика. Белякова В.И - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

54 55
Знак минус показывает, что увеличение потока
÷
ø
ö
ç
è
æ
>
F
0
d
d
t
вызываетт
э. д. с.
0
<
e
i
, т. е. магнитное поле индукционного тока направлено
навстречу потоку; уменьшение потока
÷
ø
ö
ç
è
æ
<
F
0
d
d
t
вызываетт т. е.
направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак минус
в формуле (4.1) является математическим выражением правила Ленца
общего правила для нахождения направления индукционного тока,
выведенного в 1833 г.
Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое
направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изме-
нению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток. Закон
Фарадея может быть непосредственно получен из закона сохранения
энергии, как это впервые сделал Г. Гельмгольц. Рассмотрим проводник с
током I, который помещен в однородное магнитное поле, перпенди-
кулярное плоскости контура, и может свободно перемещаться (рис. 4.1).
Под действием силы Ампера
F
r
, направление которой показано на
рисунке, проводник перемещается на отрезок dx. Таким образом, сила
Ампера производит работу
F
=
d
d
I
, где
F
d
– пересеченный провод-д-
ником магнитный поток.
1 2
F l
B
I
dx
Рис. 4.1
Если полное сопротивление контура равно R, то, согласно закону
сохранения энергии, работа источника тока за время
(
)
tIt dd
e
×
будет
складываться из работы на джоулеву теплоту
(
)
tRI d
2
и работы по
перемещению проводника в магнитном поле
(
)
F
dI
:
,ddd
2
F+=e ItRItI
откуда
,/
d
d
R
t
I
÷
ø
ö
ç
è
æ
F
-e=
где
i
t
e=
F
-
d
d
есть не что иное, как закон Фарадея.
Закон Фарадея можно сформулировать еще таким образом: э. д. с.
i
e
электромагнитной индукции в контуре численно равна и противопо-
ложна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверх-
ность, ограниченную этим контуром. Этот закон является универсаль-
ным: э. д. с.
i
e
не зависит от способа изменения магнитного потока.
Э. д. с. электромагнитной индукции выражается в вольтах. Действи-
тельно, учитывая, что единицей магнитного потока является вебер (Вб),
получим
22
dФВбТлмНмДжАВс
=
В
d ссАМсАсАсt
××××
éù
=====
êú
××××
ëû
.
Какова природа э. д. с. электромагнитной индукции? Если провод-
ник (подвижная перемычка контура на рис. 4.1) движется в постоянном
магнитном поле, то сила Лоренца, действующая на заряды внутри про-
водника, движущиеся вместе с проводником, будет направлена противо-
положно току, т. е. она будет создавать в проводнике индукционный ток
противоположного направления (за направление электрического тока
принимается движение положительных зарядов). Таким образом, воз-
буждение э. д. с. индукции при движении контура в постоянном магнит-
ном поле объясняется действием силы Лоренца, возникающей при дви-
жении проводника.
Согласно закону Фарадея, возникновение э. д. с. электромагнитной
индукции возможно и в случае неподвижного контура, находящегося
в переменном магнитном поле. Однако сила Лоренца на неподвижные
заряды не действует, поэтому в данном случае ею нельзя объяснить воз-
никновение э. д. с. индукции. Максвелл для объяснения э. д. с. индук-
ции в неподвижных проводниках предположил, что всякое переменное
магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое
поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока
в проводнике. Циркуляция вектора Е
В
этого поля по любому неподвиж-

Страницы