Trong thế giới của chúng ta, tất cả các loại lực hiện có, ngoại trừ lực hấp dẫn, đều được biểu diễn bằng tương tác điện từ. Trong Vũ trụ, mặc dù có sự đa dạng đáng kinh ngạc của các tác động của các cơ thể lên nhau, nhưng trong bất kỳ chất nào, cơ thể sống nào, luôn có một biểu hiện lực điện từ. Việc khám phá ra cảm ứng điện từ (EI) đã xảy ra như thế nào, chúng tôi sẽ mô tả bên dưới.

Liên hệ với

Khám phá EI

Sự quay của một kim từ trường gần một vật dẫn mang dòng điện trong các thí nghiệm của Oersted là thí nghiệm đầu tiên chỉ ra mối liên hệ giữa hiện tượng điện và từ. Rõ ràng: dòng điện "bao quanh" chính nó bằng một từ trường.

Vì vậy, liệu có thể đạt được sự xuất hiện của nó bằng từ trường - một nhiệm vụ tương tự đã được đặt ra bởi Michael Faraday. Năm 1821, ông ghi nhận tính chất này trong nhật ký của mình về sự biến đổi của từ tính thành.

Thành công không đến với nhà khoa học ngay lập tức. Chỉ có niềm tin sâu sắc vào sự hợp nhất của các lực lượng tự nhiên và làm việc chăm chỉ đã đưa anh ta mười năm sau đó đến một khám phá vĩ đại mới.

Giải pháp cho vấn đề đã không được Faraday và các đồng nghiệp khác của ông đưa ra trong một thời gian dài, bởi vì họ đã cố gắng lấy điện trong một cuộn dây cố định bằng cách sử dụng tác dụng của từ trường không đổi. Trong khi đó, sau này nó bật ra: số lượng đường dây điện xuyên qua các dây dẫn thay đổi, và điện xuất hiện.

Hiện tượng EI

Quá trình xuất hiện dòng điện trong cuộn dây do sự thay đổi của từ trường là đặc trưng của hiện tượng cảm ứng điện từ và định nghĩa khái niệm này. Hoàn toàn tự nhiên mà giống nảy sinh trong quá trình này được gọi là cảm ứng. Hiệu ứng sẽ được giữ nguyên nếu không để cuộn dây chuyển động, nhưng nam châm được di chuyển. Với việc sử dụng cuộn dây thứ hai, bạn có thể làm mà không cần nam châm.

Nếu dòng điện đi qua một trong các cuộn dây, thì với sự chuyển động lẫn nhau của chúng trong giây sẽ có dòng điện cảm ứng. Bạn có thể đặt một cuộn dây này lên cuộn dây khác và thay đổi giá trị điện áp của một trong số chúng bằng cách đóng và mở chìa khóa. Trong trường hợp này, từ trường xuyên qua cuộn dây, được tác động bởi phím, thay đổi, và điều này làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn thứ hai.

Pháp luật

Trong quá trình thí nghiệm, có thể dễ dàng phát hiện ra rằng số lượng đường sức xuyên qua cuộn dây tăng lên - kim chỉ của thiết bị được sử dụng (điện kế) di chuyển theo một hướng, giảm theo hướng khác. Kiểm tra kỹ hơn cho thấy cường độ của dòng điện cảm ứng tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi số đường sức. Đây là định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ.

Định luật này được thể hiện bằng công thức:

Nó được sử dụng nếu từ thông thay đổi một lượng như nhau trong khoảng thời gian t, khi tốc độ thay đổi của từ thông f / t không đổi.

Quan trọng!Đối với dòng điện cảm ứng, định luật Ôm là hợp lệ: I \ u003d / R, ở đây là EMF cảm ứng, được tìm thấy theo định luật EI.

Các thí nghiệm đáng chú ý được thực hiện một lần bởi nhà vật lý nổi tiếng người Anh và trở thành cơ sở của định luật mà ông đã khám phá ra, ngày nay bất kỳ học sinh nào cũng có thể làm được mà không gặp nhiều khó khăn. Đối với những mục đích này được sử dụng:

• nam châm,
• hai cuộn dây
• nguồn năng lượng,
• điện kế.

Chúng tôi cố định một nam châm trên giá đỡ và đưa một cuộn dây đến nó với các đầu được gắn vào điện kế.

Quay, nghiêng và di chuyển nó lên xuống, chúng ta thay đổi số lượng đường sức từ xuyên qua các cuộn dây của nó.

Thanh ghi điện kế sự xuất hiện của dòng điện có cường độ và hướng thay đổi liên tục trong quá trình thí nghiệm.

Một cuộn dây và một nam châm nằm yên so với nhau sẽ không tạo điều kiện cho dòng điện xuất hiện.

Các luật Faraday khác

Dựa trên nghiên cứu, hai định luật cùng tên khác đã được hình thành:

1. Bản chất của việc đầu tiên là như sau: khối lượng vật chất m, do hiệu điện thế giải phóng ở điện cực, tỉ lệ với điện lượng Q đã truyền qua bình điện phân.
2. Định nghĩa của định luật Faraday thứ hai, hoặc sự phụ thuộc của đương lượng điện hóa vào khối lượng nguyên tử của một nguyên tố và hóa trị của nó, được xây dựng như sau: đương lượng điện hóa của một chất tỷ lệ với trọng lượng nguyên tử của nó, và cũng tỉ lệ nghịch với hoá trị.

Trong tất cả các loại cảm ứng hiện có, một loại riêng biệt của hiện tượng này, tự cảm ứng, có tầm quan trọng lớn. Nếu ta lấy cuộn dây có số vòng dây lớn thì khi đóng mạch, bóng đèn không sáng ngay.

Quá trình này có thể mất vài giây. Một sự thật rất đáng ngạc nhiên ở cái nhìn đầu tiên. Để hiểu những gì đang bị đe dọa ở đây, cần phải hiểu những gì đang xảy ra trong thời điểm đóng mạch. Một mạch điện kín dường như "đánh thức" dòng điện, dòng điện bắt đầu chuyển động dọc theo các vòng của dây dẫn. Đồng thời, một từ trường gia tăng ngay lập tức được tạo ra trong không gian xung quanh nó.

Các lượt cuộn dây bị xâm nhập bởi một trường điện từ thay đổi, tập trung lõi. Kích thích trong các lượt của cuộn dây, dòng điện cảm ứng, với sự gia tăng của từ trường (tại thời điểm đóng mạch), ngược lại với chính. Không thể để nó ngay lập tức đạt giá trị cực đại ngay lúc đóng mạch, nó "lớn" dần lên. Dưới đây là lời giải thích tại sao bóng đèn không nhấp nháy ngay lập tức. Khi mạch hở, dòng điện chính được khuếch đại bằng cảm ứng sinh ra hiện tượng tự cảm ứng và bóng đèn nháy sáng.

Quan trọng! Bản chất của hiện tượng gọi là hiện tượng tự cảm được đặc trưng bởi sự phụ thuộc của sự thay đổi kích thích cường độ dòng điện cảm ứng của trường điện từ vào sự thay đổi cường độ dòng điện chạy qua mạch.

Chiều của dòng điện tự cảm được xác định theo quy tắc Lenz. Sự tự cảm ứng dễ dàng được so sánh với quán tính trong lĩnh vực cơ học, vì cả hai hiện tượng đều có những đặc điểm giống nhau. Và thực sự, trong kết quả của quán tính dưới tác dụng của lực, cơ thể có được một tốc độ nhất định dần dần, và không phải trong giây lát. Không phải ngay lập tức - dưới tác dụng của hiện tượng tự cảm ứng - khi pin được kết nối với mạch, điện cũng xuất hiện. Tiếp tục so sánh với tốc độ, chúng tôi lưu ý rằng nó cũng không thể biến mất ngay lập tức.

dòng điện xoáy

Sự hiện diện của dòng điện xoáy trong các vật dẫn lớn có thể là một ví dụ khác về hiện tượng cảm ứng điện từ.

Các chuyên gia biết rằng lõi máy biến áp kim loại, máy phát điện và phần giáp động cơ không bao giờ rắn. Trong quá trình sản xuất chúng, một lớp véc-ni được áp dụng cho các tấm mỏng riêng lẻ mà chúng được tạo thành, cách ly tấm này với tấm khác.

Thật dễ hiểu lực nào khiến một người tạo ra một thiết bị như vậy. Dưới tác dụng của cảm ứng điện từ trong từ trường xoay chiều, lõi bị xuyên qua các đường sức của điện trường xoáy.

Hãy tưởng tượng rằng lõi được làm bằng kim loại rắn. Vì điện trở của nó nhỏ nên sự xuất hiện của điện áp cảm ứng lớn là điều khá dễ hiểu. Cuối cùng lõi sẽ nóng lên và một phần lớn năng lượng điện sẽ bị lãng phí một cách vô ích. Ngoài ra, cần phải thực hiện các biện pháp đặc biệt để làm mát. Và các lớp cách điện không cho phép đạt đến những đỉnh cao.

Dòng điện cảm ứng vốn có trong các vật dẫn khối lượng lớn được gọi là dòng điện xoáy không phải ngẫu nhiên - các đường sức của chúng đóng lại giống như các đường sức của điện trường, nơi chúng sinh ra. Thông thường, dòng điện xoáy được sử dụng trong hoạt động của lò luyện kim cảm ứng để nấu chảy kim loại. Tương tác với từ trường đã tạo ra chúng, chúng đôi khi gây ra những hiện tượng thú vị.

Lấy một nam châm điện mạnh mẽ và đặt giữa các cực được sắp xếp theo chiều dọc của nó, ví dụ, một đồng xu năm kopeck. Trái với dự đoán, nó sẽ không rơi mà sẽ từ từ chìm xuống. Mất vài giây để đi được vài cm.

Ví dụ, chúng ta hãy đặt một đồng xu 5 kopeck giữa các cực nằm thẳng đứng của một nam châm điện mạnh và thả nó ra.

Không như mong đợi nó sẽ không rơi, nhưng sẽ từ từ chìm xuống. Mất vài giây để đi được vài cm. Chuyển động của đồng xu tương tự như chuyển động của một cơ thể trong môi trường nhớt. Tại sao chuyện này đang xảy ra.

Theo quy tắc Lenz, hướng của các dòng điện xoáy phát sinh trong quá trình chuyển động của đồng xu trong một từ trường không đều để từ trường của nam châm đẩy đồng xu lên. Tính năng này được sử dụng để "làm dịu" các mũi tên trong các dụng cụ đo lường. Một tấm nhôm, nằm giữa các cực từ, được gắn vào mũi tên, và các dòng điện xoáy phát sinh trong nó góp phần làm dao động tắt dần.

Trình diễn hiện tượng cảm ứng điện từ vẻ đẹp kỳ thú do Giáo sư Đại học Tổng hợp Matxcova V.K. Arkadiev. Hãy lấy một chiếc bát chì có khả năng siêu dẫn và thử thả một nam châm lên nó. Anh ta sẽ không ngã, mà sẽ dường như "lơ lửng" trên cái bát. Giải thích ở đây rất đơn giản: điện trở của chất siêu dẫn bằng 0 góp phần làm xuất hiện dòng điện trong nó có cường độ lớn, có khả năng tồn tại trong một thời gian dài và “giữ” nam châm trên bát. Theo quy tắc Lenz, hướng của từ trường sao cho nó đẩy nam châm và ngăn nó rơi xuống.

Chúng tôi nghiên cứu vật lý - định luật cảm ứng điện từ

Công thức đúng của định luật Faraday

Sự kết luận

Lực điện từ là lực cho phép con người nhìn ra thế giới xung quanh và phổ biến hơn trong tự nhiên, ví dụ ánh sáng cũng là một ví dụ của hiện tượng điện từ. Cuộc sống của loài người không thể tưởng tượng được nếu không có hiện tượng này.

Hình bên cho thấy chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây bị đoản mạch khi cuộn dây đó dịch chuyển so với nó.

Đánh dấu câu nào sau đây là đúng và câu nào sai.
A. Nam châm và cuộn dây hút nhau.
B. Bên trong cuộn dây, từ trường của dòng điện cảm ứng có chiều hướng lên.
B. Bên trong cuộn dây, các đường sức cảm ứng từ của nam châm hướng lên trên.
D. Nam châm bị bứt ra khỏi cuộn dây.

1. Định luật đầu tiên của Newton?

2. Hệ quy chiếu nào là quán tính và phi quán tính? Cho ví dụ.
3. Tính chất của các vật được gọi là quán tính? Giá trị của quán tính là gì?
4. Mối quan hệ giữa khối lượng của các vật thể và môđun của gia tốc mà chúng nhận được trong quá trình tương tác là gì?
5. Sức mạnh là gì và nó được đặc trưng như thế nào?
6. Phát biểu định luật 2 Newton? Kí hiệu toán học của nó là gì?
7. Định luật 2 Newton được xây dựng dưới dạng xung động như thế nào? Kí hiệu toán học của anh ấy?
8. 1 Newton là gì?
9. Một vật chuyển động như thế nào nếu một lực tác dụng lên nó có độ lớn và hướng không đổi? Chiều của gia tốc do lực tác dụng lên nó là bao nhiêu?
10. Kết quả của các lực được xác định như thế nào?
11. Định luật 3 Newton được xây dựng và viết ra như thế nào?
12. Gia tốc của các vật thể tương tác được định hướng như thế nào?
13. Cho ví dụ về biểu hiện của định luật 3 Newton.
14. Giới hạn áp dụng của tất cả các định luật Newton là gì?
15. Tại sao có thể coi Trái đất là hệ quy chiếu quán tính nếu nó chuyển động với gia tốc hướng tâm?
16. Biến dạng là gì, em biết những dạng biến dạng nào?
17. Lực nào được gọi là lực đàn hồi? Bản chất của lực này là gì?
18. Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi?
19. Lực đàn hồi có hướng như thế nào (phản lực đỡ, lực căng dây?)
20. Định luật Hooke được hình thành và viết như thế nào? Giới hạn khả năng ứng dụng của nó là gì? Vẽ biểu đồ minh họa định luật Hooke.
21. Định luật vạn vật hấp dẫn được xây dựng và viết ra như thế nào, áp dụng khi nào?
22. Mô tả các thí nghiệm xác định giá trị của hằng số trọng trường?
23. Hằng số hấp dẫn là gì, ý nghĩa vật lý của nó là gì?
24. Công của lực hấp dẫn có phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo không? Công do trọng lực thực hiện trong một vòng khép kín là gì?
25. Công của lực đàn hồi có phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo không?
26. Bạn biết gì về lực hấp dẫn?
27. Gia tốc rơi tự do được tính như thế nào trên Trái Đất và các hành tinh khác?
28. Tốc độ vũ trụ đầu tiên là bao nhiêu? Nó được tính như thế nào?
29. Thế nào được gọi là sự rơi tự do? Gia tốc rơi tự do có phụ thuộc vào khối lượng của vật không?
30. Mô tả kinh nghiệm của Galileo Galilei, chứng minh rằng tất cả các vật thể trong chân không đều rơi với cùng một gia tốc.
31. Lực nào được gọi là lực ma sát? Các loại lực ma sát?
32. Lực ma sát trượt và lực ma sát lăn được tính như thế nào?
33. Lực ma sát tĩnh phát sinh khi nào? Nó bằng gì?
34. Lực ma sát trượt có phụ thuộc vào diện tích các mặt tiếp xúc không?
35. Lực ma sát trượt phụ thuộc vào những thông số nào?
36. Yếu tố nào quyết định lực cản chuyển động của vật trong chất lỏng và chất khí?
37. Thế nào gọi là trọng lượng cơ thể? Sự khác nhau giữa trọng lượng của một vật và trọng lực tác dụng lên vật là gì?
38. Trong trường hợp nào thì trọng lượng của vật bằng môđun của trọng lực?
39. Không trọng lượng là gì? Quá tải là gì?
40. Làm thế nào để tính trọng lượng của một vật trong quá trình chuyển động có gia tốc của nó? Trọng lượng của một vật có thay đổi không nếu nó chuyển động dọc theo một mặt phẳng ngang cố định với gia tốc?
41. Trọng lượng của một vật thay đổi như thế nào khi nó chuyển động dọc theo hai phần lồi và lõm của đường tròn?
42. Thuật toán giải bài toán khi một vật chuyển động dưới tác dụng của một số lực là gì?
43. Lực gì được gọi là Lực Archimedes hay lực nổi? Lực này phụ thuộc vào những thông số nào?
44. Có thể dùng công thức nào để tính lực đẩy Archimedes?
45. Trong điều kiện nào thì một vật ở trong chất lỏng sẽ nổi, chìm, nổi?
46. ​​Độ sâu khi nhúng vào chất lỏng của một vật nổi phụ thuộc vào khối lượng riêng của nó như thế nào?
47. Tại sao bóng bay chứa đầy khí hiđro, heli hoặc không khí nóng?
48. Giải thích ảnh hưởng của chuyển động quay của Trái Đất quanh trục của nó đến giá trị của gia tốc rơi tự do.
49. Giá trị của lực hấp dẫn thay đổi như thế nào khi: a) đưa vật ra khỏi bề mặt Trái đất, B) khi vật chuyển động dọc theo đường kinh tuyến, song song

mạch điện?

3. Ý nghĩa vật lý của EMF là gì? Xác định vôn.

4. Nối vôn kế trong thời gian ngắn với nguồn năng lượng điện, quan sát các cực. So sánh số liệu của anh ấy với phép tính dựa trên kết quả của thí nghiệm.

5. Điều gì xác định hiệu điện thế ở các đầu cực của nguồn dòng điện?

6. Sử dụng kết quả đo, xác định hiệu điện thế mạch ngoài (nếu làm theo phương pháp I), điện trở mạch ngoài (nếu làm theo phương pháp II).

6 câu hỏi trong phép tính lồng nhau

Làm ơn giúp tôi với!

1. Lực ma sát xuất hiện trong điều kiện nào?
2. Điều gì quyết định môđun và phương của lực ma sát tĩnh?
3. Lực ma sát tĩnh có thể thay đổi trong giới hạn nào?
4. Lực nào truyền gia tốc cho ô tô hoặc đầu máy?
5. Lực ma sát trượt có thể làm tăng vận tốc của vật được không?
6. Sự khác nhau chính giữa lực cản trong chất lỏng và chất khí và lực ma sát giữa hai vật rắn là gì?
7. Cho ví dụ về tác dụng có lợi và có hại của các loại lực ma sát

DÒNG ĐIỆN TỪ là dòng điện xuất hiện khi cảm ứng từ biến thiên trong một mạch điện kín. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Bạn có muốn biết chiều nào của dòng điện cảm ứng không? Rosinductor là một cổng thông tin thương mại, nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin về hiện tại.

Quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng như sau: "Dòng điện cảm ứng có hướng để từ trường của nó chống lại sự thay đổi của từ thông do nó gây ra." Bàn tay phải hướng với lòng bàn tay về phía đường sức từ, trong khi ngón cái hướng về chuyển động của dây dẫn và bốn ngón tay cho biết dòng điện cảm ứng sẽ chạy theo hướng nào. Khi di chuyển vật dẫn, chúng ta chuyển động cùng với vật dẫn tất cả các electron được bao bọc trong nó, và khi chuyển động trong từ trường các điện tích, một lực sẽ tác dụng lên chúng theo quy tắc bàn tay trái.

Chiều của dòng điện cảm ứng, cũng như độ lớn của nó, được xác định bởi quy tắc Lenz, quy tắc này nói rằng hướng của dòng điện cảm ứng luôn làm suy yếu tác dụng của yếu tố kích thích dòng điện. Khi thay đổi dòng của từ trường qua mạch, chiều của dòng điện cảm ứng sẽ như thế nào để bù cho những thay đổi này. Khi từ trường kích thích thì dòng điện trong mạch này tạo ra trong mạch khác, chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào bản chất của các biến đổi: khi tăng dòng điện ngoài thì dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại, khi giảm thì dòng điện cảm ứng có chiều. hướng cùng chiều và có xu hướng tăng lưu lượng.

Cuộn dây có dòng điện cảm ứng có hai cực (bắc và nam), được xác định phụ thuộc vào chiều của dòng điện: các đường cảm ứng ra khỏi cực bắc. Sự tiếp cận của nam châm với cuộn dây gây ra sự xuất hiện của dòng điện có hướng đẩy nam châm. Khi rút nam châm ra, dòng điện trong cuộn dây có chiều thuận với lực hút của nam châm.

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín đặt trong từ trường xoay chiều. Mạch có thể đứng yên (đặt trong cảm ứng từ thay đổi) hoặc chuyển động (chuyển động của mạch làm từ thông thay đổi). Sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng làm xuất hiện điện trường xoáy, điện trường bị kích thích dưới tác dụng của từ trường.

Bạn có thể học cách tạo ra dòng điện cảm ứng ngắn hạn từ khóa học vật lý ở trường.

Có nhiều hướng khác nhau để làm điều đó:

• - chuyển động của nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện so với cuộn dây,
• - chuyển động của lõi so với nam châm điện được lắp vào cuộn dây,
• - đóng và mở mạch,
• - điều hòa dòng điện trong mạch.

Định luật cơ bản của điện động lực học (định luật Faraday) phát biểu rằng cường độ của dòng điện cảm ứng đối với bất kỳ đoạn mạch nào bằng tốc độ thay đổi của từ thông truyền qua mạch, được lấy bằng một dấu trừ. Cường độ của dòng điện cảm ứng được gọi là suất điện động.

Xuất hiện trong dây dẫn của cảm ứng EMF

Nếu bạn đặt nó vào một vật dẫn và di chuyển nó sao cho trong quá trình chuyển động của nó, nó vượt qua các đường sức của trường, thì một vật dẫn sẽ xuất hiện, được gọi là emf cảm ứng.

EMF của cảm ứng sẽ xảy ra trong dây dẫn ngay cả khi bản thân dây dẫn vẫn bất động, và từ trường chuyển động, xuyên qua dây dẫn với các đường sức của nó.

Nếu dây dẫn trong đó EMF cảm ứng được đóng với bất kỳ mạch ngoài nào, thì dưới tác dụng của EMF này, một dòng điện sẽ chạy qua mạch, được gọi là dòng điện cảm ứng.

Hiện tượng cảm ứng EMF trong một dây dẫn khi nó bị cắt ngang bởi các đường sức từ được gọi là cảm ứng điện từ.

Cảm ứng điện từ là quá trình ngược lại, tức là quá trình chuyển đổi cơ năng thành năng lượng điện.

Hiện tượng cảm ứng điện từ đã được tìm thấy ứng dụng rộng rãi nhất trong. Thiết bị của các máy điện khác nhau dựa trên công dụng của nó.

Độ lớn và hướng của cảm ứng emf

Bây giờ chúng ta hãy xem xét độ lớn và hướng của EMF gây ra trong vật dẫn.

Độ lớn của cảm ứng EMF phụ thuộc vào số lượng đường sức xuyên qua vật dẫn trong một đơn vị thời gian, tức là vào tốc độ của vật dẫn trong trường.

Độ lớn của emf cảm ứng phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ của vật dẫn trong từ trường.

Độ lớn của emf cảm ứng cũng phụ thuộc vào chiều dài của phần đó của dây dẫn được cắt bởi các đường sức. Phần lớn hơn của dây dẫn bị cắt ngang bởi các đường trường, EMF được cảm ứng trong dây dẫn càng lớn. Và, cuối cùng, từ trường càng mạnh, tức là, cảm ứng của nó càng lớn, thì EMF xuất hiện trong vật dẫn vượt qua trường này càng lớn.

Vì thế, độ lớn của cảm ứng EMF xuất hiện trong dây dẫn khi nó chuyển động trong từ trường tỷ lệ thuận với cảm ứng của từ trường, chiều dài của dây dẫn và tốc độ chuyển động của nó.

Sự phụ thuộc này được biểu thị bằng công thức E = Blv,

trong đó E là emf cảm ứng; B - cảm ứng từ; I - chiều dài dây dẫn; v - tốc độ của vật dẫn.

Nó phải được ghi nhớ một cách chắc chắn rằng trong một vật dẫn chuyển động trong từ trường, cảm ứng EMF chỉ xảy ra nếu vật dẫn này bị đường sức từ cắt ngang. Nếu vật dẫn di chuyển dọc theo các đường sức, tức là không cắt ngang, nhưng vẫn trượt dọc theo chúng, thì không có EMF nào được cảm ứng trong đó. Do đó, công thức trên chỉ đúng khi vật dẫn chuyển động vuông góc với đường sức từ.

Hướng của emf cảm ứng (cũng như cường độ dòng điện trong vật dẫn) phụ thuộc vào hướng chuyển động của vật dẫn. Để xác định hướng của emf cảm ứng, có một quy tắc bàn tay phải.

Nếu bạn giữ lòng bàn tay phải để các đường sức từ đi vào nó và ngón tay cái uốn cong cho biết hướng chuyển động của vật dẫn, thì bốn ngón tay mở rộng cho biết hướng của EMF cảm ứng và hướng của dòng điện trong vật dẫn.

Quy tắc bàn tay phải

EMF của cảm ứng trong cuộn dây

Chúng ta đã nói rằng để tạo ra cảm ứng EMF trong một vật dẫn, cần phải di chuyển bản thân vật dẫn hoặc từ trường trong một từ trường. Trong cả hai trường hợp, dây dẫn phải được cắt ngang bởi các đường sức từ, nếu không EMF sẽ không được cảm ứng. EMF cảm ứng và do đó có thể nhận được dòng điện cảm ứng không chỉ trong một dây dẫn thẳng, mà còn trong một dây dẫn quấn thành cuộn dây.

Khi chuyển động bên trong một nam châm vĩnh cửu, một EMF được tạo ra trong nó do từ thông của nam châm băng qua các vòng của cuộn dây, tức là giống hệt như khi một dây dẫn thẳng chuyển động trong trường Một cái nam châm.

Nếu nam châm được hạ xuống từ từ vào cuộn dây, thì emf phát sinh trong nó sẽ nhỏ đến mức mũi tên của thiết bị thậm chí có thể không bị lệch. Ngược lại, nếu nam châm được đưa nhanh vào cuộn dây, thì độ lệch của mũi tên sẽ lớn. Điều này có nghĩa là độ lớn của EMF cảm ứng, và do đó cường độ dòng điện trong cuộn dây, phụ thuộc vào tốc độ của nam châm, nghĩa là, vào tốc độ đường sức đi qua các vòng của cuộn dây. Nếu bây giờ chúng ta luân phiên đưa vào cuộn dây với cùng tốc độ, đầu tiên là nam châm mạnh, sau đó là nam châm yếu, thì chúng ta có thể thấy rằng với nam châm mạnh, mũi tên của thiết bị sẽ lệch đi một góc lớn hơn. Có nghĩa, độ lớn của emf cảm ứng và do đó cường độ dòng điện trong cuộn dây, phụ thuộc vào độ lớn của từ thông của nam châm.

Và, cuối cùng, nếu cùng một nam châm được đưa vào cùng một tốc độ, đầu tiên vào một cuộn dây có số vòng lớn, và sau đó với số vòng nhỏ hơn nhiều, thì trong trường hợp đầu tiên, mũi tên của thiết bị sẽ lệch một góc lớn hơn. hơn trong lần thứ hai. Điều này có nghĩa là độ lớn của EMF cảm ứng, và do đó cường độ dòng điện trong cuộn dây, phụ thuộc vào số vòng của nó. Kết quả tương tự cũng có thể đạt được nếu sử dụng nam châm điện thay cho nam châm vĩnh cửu.

Hướng của cảm ứng EMF trong cuộn dây phụ thuộc vào hướng chuyển động của nam châm. Làm thế nào để xác định hướng của cảm ứng EMF, cho biết định luật do E. X. Lenz thiết lập.

Định luật Lenz về hiện tượng cảm ứng điện từ

Bất kỳ sự thay đổi nào của từ thông bên trong cuộn dây đều kèm theo sự xuất hiện của EMF cảm ứng trong nó, và từ thông xuyên qua cuộn dây thay đổi càng nhanh thì EMF cảm ứng trong cuộn dây càng lớn.

Nếu cuộn dây trong đó EMF cảm ứng được tạo ra được đóng với mạch ngoài, thì dòng điện cảm ứng chạy qua các vòng của nó, tạo ra từ trường xung quanh vật dẫn, do đó cuộn dây biến thành một cuộn dây điện từ. Hóa ra theo cách mà từ trường bên ngoài thay đổi gây ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây, do đó, tạo ra từ trường riêng của nó xung quanh cuộn dây - trường dòng điện.

Nghiên cứu hiện tượng này, E. X. Lenz đã thiết lập một định luật xác định hướng của dòng điện cảm ứng trong cuộn dây, và do đó, hướng của EMF cảm ứng. Cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây khi từ thông thay đổi trong nó tạo ra dòng điện trong cuộn dây theo hướng sao cho từ thông của cuộn dây do dòng điện này tạo ra ngăn cản sự thay đổi của từ thông bên ngoài.

Định luật Lenz có hiệu lực đối với mọi trường hợp xuất hiện cảm ứng dòng điện trong vật dẫn, bất kể hình dạng của vật dẫn và cách thức đạt được sự thay đổi của từ trường bên ngoài.

Khi một nam châm vĩnh cửu chuyển động so với cuộn dây gắn với các đầu cực của điện kế hoặc khi cuộn dây chuyển động so với nam châm thì xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Dòng điện cảm ứng trong vật dẫn lớn

Từ thông thay đổi có khả năng tạo ra EMF không chỉ trong các cuộn dây, mà còn trong các dây dẫn kim loại lớn. Xuyên qua độ dày của một vật dẫn lớn, từ thông tạo ra EMF trong đó, tạo ra dòng điện cảm ứng. Những cái được gọi là cái này lan truyền dọc theo vật dẫn lớn và bị đoản mạch trong đó.

Các lõi của máy biến áp, mạch từ của các máy móc và thiết bị điện khác nhau chỉ là những vật dẫn điện khổng lồ được đốt nóng bởi dòng điện cảm ứng phát sinh trong chúng. Hiện tượng này là không mong muốn, do đó, để giảm độ lớn của dòng điện cảm ứng, các bộ phận của máy điện và lõi máy biến áp được chế tạo không lớn, mà bao gồm các tấm mỏng được cách ly với nhau bằng giấy hoặc một lớp véc-ni cách điện. Do đó, đường truyền của dòng điện xoáy dọc theo khối lượng của vật dẫn bị chặn.

Nhưng đôi khi trong thực tế, dòng điện xoáy cũng được sử dụng làm dòng điện hữu ích. Ví dụ, việc sử dụng các dòng điện này dựa trên hoạt động của cái gọi là bộ giảm chấn từ của các bộ phận chuyển động của dụng cụ đo điện.

Chủ đề 11. PHENOMENON CỦA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ.

11.1. Các thí nghiệm của Faraday. dòng điện cảm ứng. Quy tắc của Lenz. 11.2. Giá trị của cảm ứng emf.

11.3. Bản chất của cảm ứng EMF.

11.4. Tính tuần hoàn của véc tơ cường độ điện trường xoáy.

11,5. Betatron.

11,6. Toki Fuko.

11.7. Hiệu ứng da.

11.1. Các thí nghiệm của Faraday. dòng điện cảm ứng. Quy tắc của Lenz.

TỪ Từ thời điểm phát hiện ra mối liên hệ giữa từ trường và dòng điện (đó là sự xác nhận tính đối xứng của các quy luật tự nhiên), nhiều nỗ lực đã được thực hiện để đạt được dòng điện sử dụng từ trường. Vấn đề đã được giải quyết bởi Michael Faraday vào năm 1831. (Người Mỹ Joseph Henry cũng đã phát hiện ra, nhưng không có thời gian để công bố kết quả của mình. Ampère cũng tuyên bố khám phá, nhưng không thể trình bày kết quả của mình).

FARADEUS Michael (1791 - 1867) - nhà vật lý nổi tiếng người Anh. Nghiên cứu trong lĩnh vực điện, từ tính, từ trường, điện hóa học. Tạo một mô hình phòng thí nghiệm của động cơ điện. Ông đã phát hiện ra các dòng điện phụ trong quá trình đóng và mở mạch và thiết lập hướng của chúng. Ông đã khám phá ra các định luật về điện phân, là người đầu tiên đưa ra các khái niệm về trường và điện từ, và vào năm 1845 đã sử dụng thuật ngữ "từ trường".

Trong số những thứ khác, M. Faraday đã khám phá ra hiện tượng dia và thuận từ. Ông phát hiện ra rằng tất cả các vật liệu trong từ trường đều hoạt động khác nhau: chúng được định hướng dọc theo trường (hơi nước và sắt từ) hoặc ngang

các lĩnh vực là diamagnets.

Các thí nghiệm của Faraday nổi tiếng từ khóa học vật lý ở trường: một cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu (Hình 11.1)

Cơm. 11.1 Hình. 11,2

Nếu đưa nam châm vào cuộn dây hoặc ngược lại thì trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện. Tương tự với hai cuộn dây cách nhau gần nhau: nếu một nguồn xoay chiều được nối với một trong các cuộn dây, thì dòng điện xoay chiều cũng sẽ xuất hiện trong cuộn dây kia.

(Hình.11.2), nhưng hiệu ứng này được thể hiện tốt nhất nếu hai cuộn dây được kết nối với một lõi (Hình.11.3).

Theo định nghĩa của Faraday, điểm chung của những thí nghiệm này là: nếu dòng chảy

vectơ cảm ứng xuyên qua một đoạn mạch kín, dẫn điện thay đổi, khi đó trong mạch xuất hiện dòng điện.

Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện - cảm ứng . Đồng thời, hiện tượng hoàn toàn không phụ thuộc vào phương pháp biến đổi từ thông của vectơ cảm ứng từ.

Vì vậy, hóa ra các điện tích chuyển động (dòng điện) tạo ra từ trường, và từ trường chuyển động tạo ra điện trường (xoáy) và trên thực tế, là dòng điện cảm ứng.

Đối với từng trường hợp cụ thể, Faraday chỉ ra chiều của dòng điện cảm ứng. Năm 1833, Lenz thành lập một tướng quy tắc tìm hướng của dòng điện:

dòng điện cảm ứng luôn có hướng để từ trường của dòng điện này ngăn cản sự thay đổi từ thông gây ra dòng điện cảm ứng. Tuyên bố này được gọi là quy tắc Lenz.

Làm đầy toàn bộ không gian bằng một nam châm đồng chất dẫn, các vật khác bằng nhau, cảm ứng tăng thêm một hệ số µ. Thực tế này khẳng định rằng

dòng điện cảm ứng là do sự thay đổi từ thông của véc tơ cảm ứng từ B chứ không phải từ thông của véc tơ cường độ H.

11.2. Giá trị của cảm ứng emf.

Để tạo ra dòng điện trong mạch cần có suất điện động. Do đó, hiện tượng cảm ứng điện từ chứng tỏ khi từ thông biến thiên trong mạch thì xuất hiện suất điện động cảm ứng E i. Của chúng tôi

nhiệm vụ, sử dụng các định luật bảo toàn năng lượng, tìm giá trị của E i và tìm ra nó

Coi chuyển động của đoạn 1 - 2 của đoạn mạch có dòng điện đặt trong một từ trường

B (Hình 11.4).

Để lúc đầu không có từ trường B. Pin có EMF bằng E 0 tạo ra

hiện tại I 0. Trong thời gian dt, pin hoạt động

dA = E I0 dt (11.2.1)

- công này sẽ được chuyển thành nhiệt, có thể được tìm thấy theo định luật Joule-Lenz:

Q = dA = E 0 I0 dt = I0 2 Rdt,

ở đây I 0 \ u003d E R 0, R là tổng trở của toàn mạch.

Ta đặt đoạn mạch trong từ trường đều có cảm ứng B. Các dòng B || n và được nối với hướng của dòng điện theo quy tắc gimlet. StreamF liên kết với mạch là tích cực. R

Mỗi phần tử của đường bao chịu một lực cơ học d F. Mặt chuyển động của khung sẽ chịu lực F 0. Dưới tác dụng của lực này, đoạn 1 - 2

sẽ chuyển động với tốc độ υ = dx dt. Điều này cũng sẽ thay đổi từ thông.

hướng dẫn.

Khi đó, do kết quả của hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện trong mạch sẽ thay đổi và trở thành

kết quả). Lực này sẽ tác dụng lên dA trong thời gian dt: dA = Fdx = IdФ.

Như trong trường hợp khi tất cả các phần tử của khung được cố định, nguồn công việc là E 0.

Với một mạch điện cố định, công việc này chỉ giảm xuống mức tỏa nhiệt. Trong trường hợp của chúng ta, nhiệt cũng sẽ được tỏa ra, nhưng với một lượng khác, vì dòng điện đã thay đổi. Ngoài ra, công việc cơ khí được thực hiện. Tổng số công việc đã làm trong thời gian dt là:

E 0 Idt \ u003d I2 R dt + I dФ

Nhân các vế trái và phải của biểu thức này với

Lấy

Chúng ta có quyền coi biểu thức kết quả là định luật Ôm đối với đoạn mạch trong đó, ngoài nguồn E 0, E i hoạt động, giá trị này bằng:

Emf cảm ứng mạch (E i)	bằng tốc độ thay đổi của từ thông

cảm ứng thâm nhập vào mạch này.

Biểu thức này cho EMF của cảm ứng từ là hoàn toàn phổ biến, không phụ thuộc vào phương pháp thay đổi từ thông của cảm ứng từ và được gọi là

Định luật Faraday.

Dấu hiệu (-) - biểu thức toán học Quy tắc Lenz về chiều của dòng điện cảm ứng: dòng điện cảm ứng luôn có hướng để trường của nó

chống lại sự thay đổi của từ trường ban đầu.

Chiều của dòng điện cảm ứng và chiều d dt Ф có quan hệ với nhau quy tắc gimlet(Hình 11.5).

Thứ nguyên của EMF cảm ứng: [E i] = [Ф] = B c = B .t c

Nếu mạch gồm nhiều vòng, thì bạn cần sử dụng khái niệm

liên kết từ thông (tổng từ thông):

Ψ = Ф N,

trong đó N là số lượt. Vì thế nếu

Ei = –∑						Tôi
i = 1
∑ Ф = Ψ
Ei = -

11.3. Bản chất của cảm ứng EMF.

Hãy trả lời câu hỏi nguyên nhân chuyển động của các điện tích, nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng là gì? Xem xét Hình 11.6.

1) Nếu bạn di chuyển vật dẫn trong từ trường đều B, thì dưới tác dụng của lực Lorentz, các electron sẽ lệch xuống và các điện tích dương hướng lên - một hiệu điện thế phát sinh. Đây sẽ là lực bên E, dưới tác dụng của

mà dòng điện chạy qua. Như chúng ta biết, đối với các khoản phí dương

F l \ u003d q +; cho các electron F l \ u003d -e -.

2) Nếu vật dẫn đứng yên, và từ trường thay đổi thì lực nào kích thích dòng điện cảm ứng trong trường hợp này? Hãy lấy một máy biến áp thông thường (Hình 11.7).

Ngay khi ta vừa đóng mạch của cuộn sơ cấp thì lập tức xuất hiện dòng điện ở cuộn thứ cấp. Nhưng xét cho cùng, lực Lorentz không liên quan gì đến nó, bởi vì nó tác dụng lên các điện tích chuyển động, và lúc đầu chúng ở trạng thái nghỉ (chúng chuyển động nhiệt - hỗn loạn, nhưng ở đây cần chuyển động có hướng).

Câu trả lời được đưa ra bởi J. Maxwell vào năm 1860: bất kỳ từ trường xoay chiều nào cũng kích thích một điện trường (E ") trong không gian xung quanh. Nó là nguyên nhân tạo ra dòng điện cảm ứng trong vật dẫn. Tức là E ”chỉ xảy ra khi có từ trường xoay chiều (máy biến áp không hoạt động trên dòng điện một chiều).

Thực chất của hiện tượng cảm ứng điện từ hoàn toàn không xuất hiện dòng điện cảm ứng (dòng điện xuất hiện khi có điện tích và đóng mạch), và trong sự xuất hiện của điện trường xoáy (không chỉ trong vật dẫn, mà còn trong không gian xung quanh, trong chân không).

Trường này có cấu trúc hoàn toàn khác với trường do các điện tích tạo ra. Vì nó không được tạo ra bởi các điện tích, các đường sức không thể bắt đầu và kết thúc trên các điện tích, như chúng ta đã làm trong tĩnh điện. Trường này là xoáy, các đường sức của nó bị đóng lại.

Vì trường này di chuyển các điện tích, do đó, nó có một lực. Hãy giới thiệu

vectơ cường độ điện trường xoáy E ". Lực mà trường này tác dụng lên điện tích

F "= q E".

Nhưng khi một điện tích chuyển động trong từ trường, nó chịu tác dụng của lực Lorentz

F ”= q.
Các lực này phải bằng nhau do định luật bảo toàn cơ năng:
q E "= - q, do đó,
E "= - [vr, B].
ở đây v r là tốc độ của điện tích q so với B. Nhưng mà	cho hiện tượng
cảm ứng điện từ, tốc độ thay đổi của từ trường B là quan trọng. Đó là lý do tại sao
có thể được viết:
E "= -,