ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле

 

Электромагнитная индукция — это явление возникновения ЭДС в контуре под действием переменного магнитного поля. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукци­онным током.

Силу, действующую на электрический заряд, движущийся в магнитном поле, называют силой Лоренца. Под действием этой силы осуществляется смещение электронов на один конец про­водника, оставляя в избытке положительные заряды на другом конце проводника, в результате чего между концами проводника возникает разность потенциалов.

Если концы проводника не замкнуты, то разность потенциалов между ними численно равна ЭДС. При длине провода l ЭДС электро­магнитной индукции определится:

Е = Bvl

Направление ЭДС индукции на практи­ке определяют по правилу правой руки (рисунок 2):

Если расположить правую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, отогнутый под прямым углом большой палец показывал направле­ние движения проводника, то вытянутые четыре пальца покажут направление ЭДС индукции.

Рисунок 2

 

Магнитные цепи

Магнитной цепью называется устройство, отдельные участки которого выполнены из ферромагнитных материалов, по которым замыкается магнитный поток. Примерами простейших цепей могут служить магнитопроводы кольцевой катушки и электромагнита, изображенного на рисунке 3, а. Электрические машины и трансформаторы, электромагнитные аппараты и приборы имеют обычно магнитные цепи более сложной формы.

 

Рисунок 3 — Магнитные цепи (а — неразветвленная, б — разветвленная)

Если магнитная цепь выполнена из одного и того же материала и имеет по всей длине одинаковое сечение, то цепь называется однородной.

Если же отдельные участки цепи изготовлены из различных ферромагнитных материалов и имеют различные длины и сечения, то цепь — неоднородная.

Магнитные цепи, так же как и электрические, бывают разветвленные (рисунок 3,б) и неразветвленные (рисунок 3,а).

В неразветвленных цепях магнитный поток Ф во всех сечениях имеет одно и то же значение.

Разветвленные цепи могут быть симметричными и несимметричными. Цепь, представленная на рисунке 3,б, считается симметричной, если правая и левая части ее имеют одинаковые размеры, выполнены из одного и того же материала и если МДС I₁W₁ и I₂W₂ одинаковы. При невыполнении хотя бы одного из указанных условий цепь будет несимметричной.

Разобьем неразветвленную магнитную цепь, например, на рисунке 3, а на ряд однородных участков, каждый из которых выполнен из определенного материала и имеет одинаковое поперечное сечение S вдоль всей своей длины. Длину каждого участка L будем считать равной длине средней магнитной линии в пределах этого участка. Из сказанного выше следует, что магнитные потоки всех участков неразветвленной цепи равны, т. е.

Ф₁=Ф₂=Ф₃=…=Ф_n,

и поле на каждом участке можно считать однородным, т. е. Ф= BS; поэтому

B₁S₁=B₂S₂=B₃S3=…=B_nS_n

Где n — число участков цепи. Магнитное напряжение на любом из участков магнитной цепи

Где H — Напряженность, (измеряется в ампер на метр А/М).

B — Магнитная индукция (измеряется в теслах Тл).

L — Длина среднесиловой линии проходящей через центр поперечного сечения магнитопровода.

S — площадь поперечного сечения магнитопровода.

— Магнитная постоянная.

μ_r — Магнитная проницаемость ферромагнетиков.

 

Контрольные вопросы

1. Что характеризует магнитная проницаемость среды?

2. Какие вещества называют парамагнетиками? Приведите примеры.

3. Какие вещества называют диамагнетиками? Приведите примеры.

4. Какие вещества называют ферромагнетиками? Приведите примеры.

5. Назовите основные этапы намагничивания ферромагнетиков. Кратко охарактеризуйте каждый этап.

6. Объясните, в чём заключается явление гистерезиса.

7. Что такое коэрцитивная сила?

8. На какие группы делят ферромагнетики в зависимости от коэрцитивной силы. Охарактеризуйте каждую группу.

9. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

10. О чём свидетельствуют опыты Фарадея?

11. Раскройте физический смысл понятий «самоиндукция» и «взаимоиндукция».

12. Под воздействием чего возникают вихревые токи? В чём заключается их негативное влияние?

13. Каким образом можно определить направление ЭДС индукции, возникающей в проводнике, движущемся в магнитном поле? Сформулируйте правило.

14. Что называется магнитной цепью? Приведите примеры простейших магнитных цепей.

15. Какие магнитные цепи называются однородными, а какие – неоднородными?