Formula aruhan elektromagnet 11. Hukum Faraday aruhan elektromagnet

Undang-undang aruhan elektromagnet(Faraday-Maxwell z.). peraturan Lenz

Merumuskan hasil eksperimennya, Faraday merumuskan hukum aruhan elektromagnet. Dia menunjukkan itu dengan sebarang perubahan fluks magnet Arus aruhan diuja dalam litar pengalir tertutup. Akibatnya, dalam litar terdapat muncul emf teraruh.

Emf teraruh adalah berkadar terus dengan kadar perubahan fluks magnet dari semasa ke semasa. Notasi matematik undang-undang ini telah disediakan oleh Maxwell dan oleh itu ia dipanggil undang-undang Faraday-Maxwell (hukum aruhan elektromagnet).

4.2.2. Peraturan Lenz

Undang-undang aruhan elektromagnet tidak bercakap tentang arah arus teraruh. Soalan ini telah diselesaikan oleh Lenz pada tahun 1833. Dia menetapkan peraturan untuk menentukan arah arus aruhan.

Arus teraruh mempunyai arah sedemikian sehingga medan magnet yang diciptanya menghalang perubahan dalam fluks magnet yang menembusi litar tertentu, i.e. arus teraruh. Ia diarahkan sedemikian rupa untuk mengatasi punca yang menyebabkannya. Sebagai contoh, biarkan masuk gelung tertutup bergerak masuk magnet kekal NS (Gamb. 250).

Rajah.250 Rajah.251

Bilangan garis daya yang melintasi gelung tertutup bertambah, oleh itu, fluks magnet bertambah. Arus teraruh berlaku dalam litar saya i, yang mencipta medan magnet yang garis medannya (garis putus-putus, satah serenjang kontur) diarahkan terhadap garis medan magnet. Apabila magnet dilanjutkan, fluks magnet yang melalui litar berkurangan (Rajah 251), dan arus aruhan saya i mencipta medan, garisan daya yang diarahkan ke arah garis aruhan magnet (garis putus-putus dalam Rajah 251).

Dengan mengambil kira peraturan Lenz, undang-undang Faraday-Maxwell akan ditulis dalam borang

Untuk menyelesaikan masalah fizikal gunakan formula (568).

Nilai purata masa bagi emf teraruh ditentukan oleh formula

Mari cari cara untuk menukar fluks magnet.

Cara pertama. В=const Dan α=const. Perubahan kawasan S.

Contoh. Biarkan dalam medan magnet seragam В=const konduktor panjang l bergerak berserenjang dengan garis daya dengan kelajuan (Gamb. 252) Kemudian beza keupayaan timbul pada hujung konduktor sama dengan emf teraruh. Jom cari dia.

Perubahan fluks magnet ialah

Dalam formula (570) α - ini ialah sudut antara normal satah yang dibasuh oleh pergerakan konduktor dan vektor aruhan.

Selepas ia ditubuhkan bahawa medan magnet dicipta oleh arus elektrik, saintis cuba menyelesaikannya masalah songsang- menggunakan medan magnet untuk mencipta arus elektrik. Masalah ini berjaya diselesaikan pada tahun 1831 oleh M. Faraday, yang menemui fenomena aruhan elektromagnet. Intipati fenomena ini ialah dalam litar pengalir tertutup, dengan sebarang perubahan dalam fluks magnet yang menembusi litar ini, arus elektrik timbul, yang dipanggil aruhan. Gambar rajah beberapa eksperimen Faraday ditunjukkan dalam Rajah. 3.12.

Apabila kedudukan magnet kekal berubah berbanding gegelung yang ditutup pada galvanometer, arus elektrik timbul pada yang terakhir, dan arah arus ternyata berbeza - bergantung pada arah pergerakan magnet kekal. Keputusan yang sama dicapai apabila menggerakkan gegelung lain yang melaluinya arus elektrik mengalir. Selain itu, arus timbul dalam gegelung besar walaupun kedudukan gegelung yang lebih kecil kekal tidak berubah, tetapi apabila arus di dalamnya berubah.

Berdasarkan eksperimen yang sama, M. Faraday membuat kesimpulan bahawa arus elektrik sentiasa timbul dalam gegelung apabila fluks magnet yang digabungkan dengan gegelung ini berubah. Magnitud arus bergantung kepada kadar perubahan fluks magnet. Kami kini merumuskan penemuan Faraday dalam bentuk hukum aruhan elektromagnet: dengan sebarang perubahan dalam fluks magnet yang dikaitkan dengan gelung tertutup pengalir, emf teraruh muncul dalam gelung ini, yang ditakrifkan sebagai

Tanda "-" dalam ungkapan (3.53) bermakna bahawa dengan peningkatan dalam fluks magnet, medan magnet yang dicipta oleh arus aruhan diarahkan terhadap luaran. medan magnet. Jika fluks magnet berkurangan dalam magnitud, maka medan magnet arus teraruh bertepatan dengan arah medan magnet luaran. Oleh itu, saintis Rusia H. Lenz menentukan rupa tanda tolak dalam ungkapan (3.53) - arus aruhan dalam litar sentiasa mempunyai arah sedemikian sehingga medan magnet yang dihasilkannya mempunyai arah sedemikian yang menghalang perubahan fluks magnet yang menyebabkan arus aruhan.

Mari kita berikan satu lagi formulasi hukum aruhan elektromagnet: Emf teraruh dalam litar pengalir tertutup adalah sama dengan yang diambil daripada tanda bertentangan kadar perubahan fluks magnet yang menembusi litar ini.

Ahli fizik Jerman Helmholtz menunjukkan bahawa undang-undang aruhan elektromagnet boleh diperoleh daripada undang-undang pemuliharaan tenaga. Malah, tenaga sumber EMF untuk menggerakkan konduktor dengan arus dalam medan magnet (lihat Rajah 3.37) akan dibelanjakan untuk pemanasan Joule konduktor dengan rintangan R, dan untuk kerja menggerakkan konduktor:

Kemudian ia serta-merta mengikuti daripada persamaan (3.54) bahawa

Pengangka ungkapan (3.55) mengandungi jumlah algebra EMF bertindak dalam litar. Oleh itu,

Apakah sebab fizikal berlakunya EMF? Caj dalam konduktor AB dipengaruhi oleh daya Lorentz apabila konduktor bergerak di sepanjang paksi x. Di bawah pengaruh daya ini, caj positif akan beralih ke atas, akibatnya medan elektrik dalam konduktor akan menjadi lemah. Dalam erti kata lain, emf teraruh akan muncul dalam konduktor. Oleh itu, dalam kes yang kita pertimbangkan sebab fizikal kejadian emf ialah daya Lorentz. Walau bagaimanapun, seperti yang telah kita nyatakan, emf teraruh mungkin muncul dalam litar tertutup pegun jika medan magnet yang menembusi litar ini berubah.

Dalam kes ini, caj boleh dianggap pegun, dan daya Lorentz tidak bertindak pada caj pegun. Untuk menjelaskan kejadian EMF dalam kes ini, Maxwell mencadangkan bahawa sebarang perubahan medan magnet menghasilkan medan elektrik yang berubah dalam konduktor, yang merupakan punca berlakunya EMF teraruh. Peredaran vektor voltan yang bertindak dalam litar ini akan sama dengan emf teraruh yang bertindak dalam litar:

. (3.56)

Fenomena aruhan elektromagnet digunakan untuk mengubah tenaga mekanikal putaran menjadi elektrik - dalam penjana arus elektrik. Proses terbalik - transformasi tenaga elektrik menjadi mekanikal, berdasarkan tork, bertindak pada rangka pembawa arus dalam medan magnet, digunakan dalam motor elektrik.

Mari kita pertimbangkan prinsip operasi penjana arus elektrik (Rajah 3.13). Biarkan kita mempunyai bingkai pengalir berputar di antara kutub magnet (ia juga boleh menjadi elektromagnet) dengan frekuensi w. Kemudian sudut antara normal kepada satah bingkai dan arah medan magnet berubah mengikut undang-undang a = wt. Dalam kes ini, fluks magnet yang digabungkan dengan bingkai akan berubah mengikut formula

di mana S ialah kawasan kontur. Selaras dengan undang-undang aruhan elektromagnet, emf akan teraruh dalam bingkai

Dengan e maks = BSw. Oleh itu, jika dalam medan magnet ia berputar dengan pemalar halaju sudut bingkai pengalir, maka ggl akan teraruh di dalamnya, berbeza-beza mengikut undang-undang harmonik. Dalam penjana sebenar, banyak lilitan yang disambungkan secara bersiri diputar, dan dalam elektromagnet, untuk meningkatkan aruhan magnet, teras dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi digunakan. m..

Arus aruhan juga boleh timbul dalam ketebalan badan pengalir yang diletakkan dalam medan magnet berselang-seli. Dalam kes ini, arus ini dipanggil arus Foucault. Arus ini menyebabkan pemanasan konduktor besar. Fenomena ini digunakan dalam relau aruhan vakum, di mana arus tinggi memanaskan logam sehingga ia cair. Oleh kerana pemanasan logam berlaku dalam vakum, ini memungkinkan untuk mendapatkan bahan tulen terutamanya.

Vektor aruhan magnet \(~\vec B\) mencirikan sifat daya medan magnet pada titik tertentu dalam ruang. Mari kita perkenalkan satu lagi kuantiti yang bergantung kepada nilai vektor aruhan magnet bukan pada satu titik, tetapi pada semua titik permukaan yang dipilih secara sewenang-wenangnya. Kuantiti ini dipanggil fluks magnet dan dilambangkan dengan huruf Yunani Φ (phi).

Fluks magnet Φ padang seragam melalui permukaan rata- ini adalah skalar kuantiti fizikal, secara berangka sama dengan produk modul induksi B medan magnet, luas permukaan S dan kosinus sudut α antara normal \(~\vec n\) ke permukaan dan vektor aruhan \(~\vec B\) (Rajah 1):

\(~\Phi = B \cdot S \cdot \cos \alpha .\) (1)

Unit SI bagi fluks magnet ialah weber(Wb):

1 Wb = 1 T ⋅ 1 m 2.

Fluks magnet 1 Wb ialah fluks magnet bagi medan magnet seragam dengan aruhan 1 T melalui permukaan rata dengan luas 1 m 2 berserenjang dengannya.

Fluks boleh sama ada positif atau negatif bergantung pada nilai sudut α.

Fluks aruhan magnetik boleh ditafsirkan dengan jelas sebagai nilai yang berkadar dengan bilangan garis vektor aruhan \(~\vec B\) yang menembusi kawasan permukaan tertentu.

Daripada formula (1) ia mengikuti bahawa fluks magnet boleh berubah: B atau hanya disebabkan oleh perubahan dalam modulus vektor aruhan
medan magnet, kemudian \(~\Delta \Phi = (B_2 - B_1) \cdot S \cdot \cos \alpha\) ; S atau hanya dengan menukar kawasan kontur
, kemudian \(~\Delta \Phi = B \cdot (S_2 - S_1) \cdot \cos \alpha\) ;
atau hanya disebabkan oleh putaran litar dalam medan magnet, maka \(~\Delta \Phi = B \cdot S \cdot (\cos \alpha_2 - \cos \alpha_1)\) ;

atau serentak dengan menukar beberapa parameter, kemudian \(~\Delta \Phi = B_2 \cdot S_2 \cdot \cos \alpha_2 - B_1 \cdot S_1 \cdot \cos \alpha_1\) .

Aruhan elektromagnet (EMI)

Anda sudah tahu bahawa sentiasa ada medan magnet di sekeliling konduktor yang membawa arus. Adakah tidak mungkin, sebaliknya, mencipta arus dalam konduktor menggunakan medan magnet? Ini betul-betul soalan yang menarik minat saya ahli fizik Inggeris Michael Faraday, yang menulis dalam diarinya pada tahun 1822: "Tukar kemagnetan kepada elektrik." Dan hanya selepas 9 tahun masalah ini diselesaikan olehnya.

Pembukaan aruhan elektromagnet, sebagaimana Faraday memanggil fenomena ini, telah dibuat pada 29 Ogos 1831. Pada mulanya, aruhan ditemui dalam konduktor pegun relatif antara satu sama lain apabila menutup dan membuka litar. Kemudian, memahami dengan jelas bahawa membawa konduktor pembawa arus lebih dekat atau lebih jauh harus membawa kepada hasil yang sama seperti menutup dan membuka litar, Faraday membuktikan melalui eksperimen bahawa arus timbul apabila gegelung bergerak secara relatif antara satu sama lain (Rajah 2).

Pada 17 Oktober, seperti yang direkodkan dalam buku nota makmalnya, arus teraruh telah dikesan dalam gegelung semasa magnet ditolak masuk (atau ditarik keluar) (Rajah 3).

Dalam masa satu bulan, Faraday secara eksperimen mendapati bahawa arus elektrik timbul dalam gelung tertutup dengan sebarang perubahan dalam fluks magnet melaluinya. Arus yang diperoleh dengan cara ini dipanggil arus aruhan I i.

Adalah diketahui bahawa arus elektrik timbul dalam litar apabila caj percuma kuasa luar sedang bekerja. Kerja kuasa-kuasa ini apabila menggerakkan unit caj positif sepanjang gelung tertutup dipanggil daya gerak elektrik. Akibatnya, apabila fluks magnet berubah melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur, daya luar muncul di dalamnya, tindakan yang dicirikan oleh emf, yang dipanggil emf teraruh dan dilambangkan dengan E i.

Arus aruhan saya i dalam litar dan emf teraruh E i dikaitkan dengan hubungan berikut (hukum Ohm):

\(~I_i = -\dfrac (E_i)(R),\)

di mana R- rintangan litar.

Fenomena kejadian emf teraruh apabila fluks magnet berubah melalui kawasan yang dihadkan oleh kontur dipanggil fenomena aruhan elektromagnet. Jika litar ditutup, maka bersama-sama dengan emf teraruh, arus teraruh juga timbul. James Clerk Maxwell mencadangkan hipotesis berikut: medan magnet yang berubah-ubah mencipta medan elektrik di ruang sekeliling, yang membawa caj percuma ke dalam gerakan terarah, i.e. mencipta arus teraruh. Talian kuasa medan sedemikian ditutup, i.e. medan elektrik pusaran. Arus aruhan yang timbul dalam konduktor besar di bawah pengaruh medan magnet berselang-seli dipanggil.

Arus Foucault

atau arus pusar percubaan pertama, diberikan oleh Faraday sendiri.

“Sebuah kekili kayu lebar dilukai dawai tembaga 203 kaki panjang (satu kaki bersamaan dengan 304.8 mm), dan di antara lilitannya digulung wayar yang sama panjang, tetapi terlindung daripada benang kapas pertama. Satu daripada lingkaran ini disambungkan ke galvanometer, dan satu lagi ke bateri kuat yang terdiri daripada 100 pasang plat... Apabila litar ditutup, kesan tiba-tiba tetapi sangat lemah pada galvanometer telah diperhatikan, dan perkara yang sama diperhatikan apabila arus berhenti. Dengan laluan berterusan arus melalui salah satu lingkaran, adalah tidak mungkin untuk melihat sama ada kesan pada galvanometer, atau sama sekali sebarang kesan induktif pada lingkaran lain, walaupun pada hakikatnya pemanasan keseluruhan lingkaran disambungkan ke bateri. dan kecerahan percikan api yang melompat di antara arang menunjukkan tentang kuasa bateri."

Lihat juga

Vasiliev A. Volta, Oersted, Faraday // Kuantum. - 2000. - No 5. - P. 16-17

Peraturan Lenz

Ahli fizik Rusia Emilius Lenz merumuskan peraturan pada tahun 1833 ( Peraturan Lenz), yang membolehkan anda menetapkan arah arus aruhan dalam litar:

Arus teraruh yang timbul dalam litar tertutup mempunyai arah di mana fluks magnet sendiri yang dicipta olehnya melalui kawasan yang dihadkan oleh litar cenderung untuk menghalang perubahan dalam fluks magnet luar yang menyebabkan arus ini.

arus aruhan mempunyai arah sedemikian sehingga mengganggu punca yang menyebabkannya.

Sebagai contoh, apabila fluks magnet melalui lilitan gegelung meningkat, arus teraruh mempunyai arah sedemikian sehingga medan magnet yang diciptanya menghalang peningkatan fluks magnet melalui lilitan gegelung, i.e. vektor aruhan \((\vec(B))"\) medan ini diarahkan terhadap vektor aruhan \(\vec(B)\) medan magnet luar. Jika fluks magnet melalui gegelung menjadi lemah, maka arus teraruh mencipta medan magnet dengan aruhan \ ((\vec(B))"\), meningkatkan fluks magnet melalui lilitan gegelung.

Lihat juga

Undang-undang EMR

Eksperimen Faraday menunjukkan bahawa emf teraruh (dan kekuatan arus teraruh) dalam litar pengalir adalah berkadar dengan kadar perubahan fluks magnet. Jika dalam masa yang singkat Δ t fluks magnet berubah sebanyak ΔΦ, maka kadar perubahan fluks magnet adalah sama dengan \(\dfrac(\Delta \Phi )(\Delta t)\). Dengan mengambil kira peraturan Lenz, D. Maxwell pada tahun 1873 memberikan rumusan berikut bagi undang-undang aruhan elektromagnet:

Emf teraruh dalam litar tertutup adalah sama dengan kadar perubahan fluks magnet yang menembusi litar ini, diambil dengan tanda yang bertentangan

\(~E_i = -\dfrac (\Delta \Phi)(\Delta t).\)

Formula ini hanya boleh digunakan apabila fluks magnet berubah secara seragam.

Tanda tolak dalam undang-undang berikut daripada undang-undang Lenz. Dengan peningkatan dalam fluks magnet (ΔΦ > 0), emf adalah negatif (E i < 0), т.е. индукционный ток имеет такое направление, что вектор магнитной индукции индукционного магнитного поля направлен против вектора магнитной индукции внешнего (изменяющегося) магнитного поля (рис. 4, а). При уменьшении магнитного потока (ΔΦ < 0), ЭДС положительная (Ei> 0) (Rajah 4, b).

nasi. 4

DALAM Sistem antarabangsa unit, undang-undang aruhan elektromagnet digunakan untuk menubuhkan unit fluks magnet. Sejak emf teraruh E i dinyatakan dalam volt, dan masa dalam saat, maka dari hukum EMR Weber boleh ditentukan seperti berikut:

fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh gelung tertutup adalah sama dengan 1 Wb jika, dengan penurunan seragam dalam fluks ini kepada sifar dalam 1 s, emf teraruh bersamaan dengan 1 V timbul dalam gelung:

1 Wb = 1 V ∙ 1 s.

Emf aruhan dalam konduktor bergerak

Apabila menggerakkan konduktor dengan panjang l pada kelajuan \(\vec(\upsilon)\) dalam medan magnet malar dengan vektor aruhan \(\vec(B)\) emf teraruh berlaku di dalamnya

\(~E_i = B \cdot \upsilon \cdot l \cdot \sin \alpha,\)

dengan α ialah sudut antara arah halaju \(\vec(\upsilon)\) konduktor dan vektor aruhan magnet \(\vec(B)\).

Sebab kemunculan EMF ini adalah daya Lorentz yang bertindak pada caj percuma dalam konduktor yang bergerak. Oleh itu, arah arus aruhan dalam konduktor akan bertepatan dengan arah komponen daya Lorentz pada konduktor ini.

Dengan mengambil kira perkara ini, kita boleh merumuskan perkara berikut untuk menentukan arah arus aruhan dalam konduktor yang bergerak ( peraturan tangan kiri):

perlu diposisikan tangan kiri supaya vektor aruhan magnet \(\vec(B)\) memasuki tapak tangan, empat jari bertepatan dengan arah halaju \(\vec(\upsilon)\) konduktor, kemudian set semula pada 90° ibu jari akan menunjukkan arah arus aruhan (Rajah 5).

Jika konduktor bergerak di sepanjang vektor aruhan magnet, maka tidak akan ada arus teraruh (daya Lorentz adalah sifar).

kesusasteraan

Aksenovich L. A. Fizik dalam sekolah menengah: Teori. Tugasan. Ujian: Buku teks. faedah untuk institusi yang menyediakan pendidikan am. persekitaran, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P.344-351.
Zhilko V.V. Fizik: buku teks. elaun untuk darjah 11. pendidikan am institusi dengan bahasa Rusia bahasa pengajian 12 tahun (asas dan tahap tinggi) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2008. - ms 170-182.
Myakishev, G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. gred 10-11: buku teks. Untuk kajian yang mendalam fizik / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M.: Bustard, 2005. - P. 399-408, 412-414.

hidup pelajaran ini, topiknya ialah: “Peraturan Lenz. Undang-undang aruhan elektromagnet", kita belajar peraturan am, membolehkan anda menentukan arah arus aruhan dalam litar, yang ditubuhkan pada tahun 1833 oleh E.X. Lenz. Kami juga akan mempertimbangkan eksperimen dengan cincin aluminium, yang jelas menunjukkan peraturan ini, dan merumuskan undang-undang aruhan elektromagnet.

Dengan mendekatkan magnet atau menjauhi cincin pepejal, kami menukar fluks magnet yang meresap ke kawasan cincin. Menurut teori fenomena induksi elektromagnet, arus elektrik induktif harus timbul di dalam cincin. Daripada eksperimen Ampere diketahui bahawa di mana arus berlalu, medan magnet timbul. Akibatnya, cincin tertutup mula berkelakuan seperti magnet. Iaitu, terdapat interaksi antara dua magnet (magnet kekal yang kita gerakkan, dan litar tertutup dengan arus).

Oleh kerana sistem tidak bertindak balas terhadap pendekatan magnet ke cincin dengan potongan, kita boleh membuat kesimpulan bahawa arus teraruh tidak timbul dalam litar terbuka.

Sebab tolakan atau tarikan cincin kepada magnet

1. Apabila magnet menghampiri

Apabila kutub magnet menghampiri, cincin itu ditolak daripadanya. Iaitu, ia berkelakuan seperti magnet, yang di sebelah kita mempunyai kutub yang sama dengan magnet yang menghampiri. Jika kita mendekatkan kutub utara magnet, maka vektor aruhan magnet cincin dengan arus teraruh diarahkan ke arah sebelah bertentangan berbanding dengan vektor aruhan magnetik kutub utara magnet (lihat Rajah 2).

nasi. 2. Mendekati magnet ke cincin

2. Apabila mengeluarkan magnet dari cincin

Apabila magnet dikeluarkan, cincin ditarik ke belakangnya. Akibatnya, pada sisi magnet surut, kutub bertentangan terbentuk di gelang. Vektor aruhan magnet bagi gelang pembawa arus diarahkan ke arah yang sama dengan vektor aruhan magnet bagi magnet surut (lihat Rajah 3).

nasi. 3. Mengeluarkan magnet daripada cincin

daripada pengalaman ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa apabila magnet bergerak, cincin itu juga berkelakuan seperti magnet, kekutubannya bergantung kepada sama ada fluks magnet yang menembusi kawasan gelang bertambah atau berkurang. Jika fluks bertambah, maka vektor aruhan magnet bagi cincin dan magnet adalah bertentangan arah. Jika fluks magnet melalui cincin berkurangan dengan masa, maka vektor aruhan medan magnet cincin bertepatan dengan arah vektor aruhan magnet.

Arah arus aruhan dalam gelang boleh ditentukan oleh peraturan tangan kanan. Jika anda menghalakan ibu jari tangan kanan anda ke arah vektor aruhan magnet, maka empat jari yang bengkok akan menunjukkan arah arus dalam gelang (lihat Rajah 4).

nasi. 4. Peraturan tangan kanan

Apabila fluks magnet yang menembusi litar berubah, arus teraruh muncul dalam litar dalam arah sedemikian sehingga fluks magnetnya mengimbangi perubahan dalam fluks magnet luar.

Jika fluks magnet luar meningkat, maka arus teraruh, dengan medan magnetnya, cenderung untuk memperlahankan kenaikan ini. Jika fluks magnet berkurangan, maka arus teraruh dengan medan magnetnya cenderung untuk memperlahankan penurunan ini.

Ciri aruhan elektromagnet ini dinyatakan oleh tanda tolak dalam formula emf teraruh.

Hukum Aruhan Elektromagnet

Apabila fluks magnet luar yang melalui litar berubah, arus teraruh muncul dalam litar. Dalam kes ini, nilai daya gerak elektrik secara berangka sama dengan kadar perubahan fluks magnet, diambil dengan tanda "-".

Peraturan Lenz adalah akibat daripada undang-undang pemuliharaan tenaga dalam fenomena elektromagnet.

Rujukan

Myakishev G.Ya. Fizik: Buku teks. untuk darjah 11 pendidikan am institusi. - M.: Pendidikan, 2010.
Kasyanov V.A. Fizik. Darjah 11: Pendidikan. untuk pendidikan am institusi. - M.: Bustard, 2005.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizik 11. - M.: Mnemosyne.

Kerja rumah

Soalan pada akhir perenggan 10 (ms 33) - Myakishev G.Ya. Fizik 11 (lihat senarai bacaan yang disyorkan)
Bagaimanakah undang-undang aruhan elektromagnet dirumuskan?
Mengapakah terdapat tanda “-” dalam formula bagi hukum aruhan elektromagnet?

Portal Internet Festival.1september.ru ().
Portal Internet Physics.kgsu.ru ().
Portal Internet Youtube.com ().

Secara empirik, M. Faraday menunjukkan bahawa kekuatan arus aruhan dalam litar pengalir adalah berkadar terus dengan kadar perubahan bilangan garis aruhan magnet yang melalui permukaan yang dihadkan oleh litar berkenaan. Rumusan moden undang-undang aruhan elektromagnet, menggunakan konsep fluks magnet, diberikan oleh Maxwell. Fluks magnetik (F) melalui permukaan S ialah nilai yang sama dengan:

di manakah magnitud vektor aruhan magnet; - sudut antara vektor aruhan magnet dan normal kepada satah kontur. Fluks magnet ditafsirkan sebagai kuantiti yang berkadar dengan bilangan garis aruhan magnet yang melalui permukaan kawasan S yang sedang dipertimbangkan.

Kemunculan arus aruhan menunjukkan bahawa tertentu daya gerak elektrik(EMF). Sebab kemunculan emf teraruh adalah perubahan dalam fluks magnet. Dalam sistem unit antarabangsa (SI), undang-undang aruhan elektromagnet ditulis seperti berikut:

di manakah kadar perubahan fluks magnet melalui kawasan yang dibatasi oleh litar.

Tanda fluks magnet bergantung pada pilihan normal positif kepada satah kontur. Dalam kes ini, arah normal ditentukan menggunakan peraturan skru kanan, menyambungkannya dengan arah positif arus dalam litar. Oleh itu, arah positif normal ditetapkan secara sewenang-wenangnya, arah positif arus dan emf teraruh dalam litar ditentukan. Tanda tolak dalam undang-undang asas aruhan elektromagnet sepadan dengan peraturan Lenz.

Rajah 1 menunjukkan satu gelung tertutup. Mari kita andaikan bahawa arah melintasi kontur lawan jam adalah positif, maka normal kepada kontur () ialah skru kanan ke arah melintasi kontur. Jika vektor aruhan magnet medan luaran adalah sejajar dengan normal dan magnitudnya meningkat dengan masa, maka kita memperoleh:

Title="Rendered by QuickLaTeX.com">!}

Dalam kes ini, arus aruhan akan mencipta fluks magnetik (F'), yang akan kurang daripada sifar. Garis aruhan magnet medan magnet arus teraruh () ditunjukkan dalam Rajah. 1 garis putus-putus. Arus aruhan akan diarahkan mengikut arah jam. Emf teraruh akan kurang daripada sifar.

Formula (2) ialah rakaman undang-undang aruhan elektromagnet paling banyak bentuk umum. Ia boleh digunakan pada litar pegun dan konduktor yang bergerak dalam medan magnet. Derivatif, yang termasuk dalam ungkapan (2) dalam kes am terdiri daripada dua bahagian: satu bergantung kepada perubahan fluks magnet dari masa ke masa, satu lagi dikaitkan dengan pergerakan (ubah bentuk) konduktor dalam medan magnet.

Sekiranya fluks magnet berubah dalam tempoh masa yang sama dengan jumlah yang sama, maka hukum aruhan elektromagnet ditulis sebagai:

Jika litar yang terdiri daripada N lilitan dianggap dalam medan magnet berselang-seli, maka hukum aruhan elektromagnet akan mengambil bentuk:

di mana kuantiti dipanggil hubungan fluks.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

Bersenam

Apakah kadar perubahan fluks magnet dalam solenoid, yang mempunyai N = 1000 lilitan, jika emf teraruh bersamaan dengan 200 V teruja di dalamnya?

Penyelesaian

Asas untuk menyelesaikan masalah ini ialah hukum aruhan elektromagnet dalam bentuk:

di manakah kadar perubahan fluks magnet dalam solenoid. Oleh itu, kami mendapati nilai yang diperlukan sebagai:

Mari kita lakukan pengiraan:

Jawab

CONTOH 2

Bersenam

Bingkai pengalir segi empat sama berada dalam medan magnet yang berbeza mengikut undang-undang: (di mana dan pemalar). Normal kepada bingkai membuat sudut dengan arah vektor aruhan medan magnet. Bingkai mengerang b. Dapatkan ungkapan untuk nilai serta-merta bagi emf teraruh ().

Penyelesaian

Jom buat lukisan.

Sebagai asas untuk menyelesaikan masalah, kami akan mengambil undang-undang asas aruhan elektromagnet dalam bentuk: