Сайт студентов физиков для студентов физиков!
Главная Учебные материалы по физике ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

2.  Значение напряженности магнитного поля, при котором М начинает линейно зависеть от Н.

3.  Значение напряженности магнитного поля, при котором М перестает зависеть от Н.

№20. Выберите все верные варианты.

Намагниченность насыщения МS — это…

1.  Максимальное значение намагниченности в ферромагнетике.

2.  Значение намагниченности, при котором М начинает линейно зависеть от Н.

3.  Значение намагниченности, при котором М перестает зависеть от Н.

№21. Выберите все верные варианты.

1.  Остаточная намагниченность Мr представляет память системы о бывших внешних воздействиях.

2.  Остаточная намагниченность Мr является одним из факторов, определяющих площадь предельной петли гистерезиса.

3.  Остаточная намагниченность Мr это намагниченность ферромагнетика при больших значениях внешнего поля.

№22. Выберите все верные варианты.

1.  Коэрцитивная сила НС представляет память системы о бывших внешних воздействиях.

2.  Коэрцитивная сила НС является одним из факторов, определяющих площадь предельной петли гистерезиса.

3.  Коэрцитивная сила НС это значение напряжённости, при которой намагниченность ферромагнетика, перемагничивающегося по предельной петле, равна 0.

4.  Коэрцитивная сила НС измеряется в ньютонах.

№23. Выберите все верные варианты.

1.  Сердечник трансформатора должен быть изготовлен из мягкого магнетика.

2.  Носитель информации должен быть изготовлен из жесткого магнетика.

3.  Сердечник трансформатора должен быть изготовлен из жесткого магнетика.

4.  Носитель информации должен быть изготовлен из мягкого магнетика.

№24. Выберите один верный вариант.

Начальная и основная кривые намагниченности ферромагнетика…

1.  резко отличаются друг от друга.

2.  практически совпадают.

3.  не существуют.

№25. Выберите один верный вариант.

Описать изменение состояния ферромагнетика с помощью однозначной функциональной зависимости В(Н)…

1.  невозможно.

2.  возможно для очень мягких ферромагнетиков.

3.  возможно для любых ферромагнетиков.

№26. Выберите все верные варианты.

m и c в жёстком ферромагнетике…

1.  определяются однозначно.

2.  определяются по отношению к основной кривой намагничивания.

3.  являются статическими величинами, не зависимыми от внешнего поля.

4.  являются динамическими величинами, изменяющимися с изменением Н.

5.  являются производными, соответственно, В и М по Н.

Ответы по порядку: 1(2); 2(1); 3(2); 4(1); 5(3); 6(1,2); 7(2); 8(2,4); 9(4); 10(2); 11(2,3); 12(3); 13(1,4); 14(2,4); 15(1); 16(3); 17(2,3); 18(2); 19(3); 20(1,3); 21(1,2); 22(2,3); 23(1,2); 24(2); 25(2); 26(2,4,5)

Глава 22. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

§22.1. Закон Фарадея и правило Ленца

В 1821 г. великий английский ученый Майкл Фарадей открыл явление, суть которого сводится к следующему:

изменение магнитного потока, пронизывающего контур, вызывает появление в этом контуре электродвижущей силы.

Явление получило название электромагнитной индукции. Из экспериментов следовало, что совершенно не важно, каким образом происходит изменение потока: в результате деформации контура, его перемещения или изменения магнитного поля.

Количественно явление описывает закон Фарадея:

ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорциональна скорости изменения контура:

,

где k – коэффициент пропорциональности.

Наличие ЭДС в замкнутом контуре из проводника неизбежно приводит к возникновению в этом контуре тока. Существует жесткая связь между направлением индукционного тока и вызвавшим его изменением потокосцепления. Эта связь выражается правилом Ленца:

изменение потокосцепления контура вызывает индукционный ток такого направления, что его магнитное поле противодействует изменению потокосцепления.

Изменение потокосцепления – причина. Индукционный ток – следствие. Таким образом, следствие способствует устранению причины. Влияние следствия на причину называется обратной связью (по отношению к прямой причинно-следственной связи). В данном случае мы имеем дело с отрицательной обратной связью.

В системе единиц СИ модуль коэффициента пропорциональности равен 1. Правило Ленца определяет, что его знак – «минус». С учетом этого закон Фарадея в СИ записывается так:

.

В отличие от ЭДС гальванических элементов, ei рассредоточена по контуру и действует в каждом элементе его длины.

Обратим внимание на то, что причина изменения потокосцепления может быть любой. Ранее у нас уже был рассмотрен случай, когда причиной являлось движение контура или его частей в неподвижном (неизменном) магнитном поле (параграф «Работа силы Ампера» в теме «Интегральные уравнения магнетизма»). Тогда было показано, что сторонняя сила, приводящая к возникновению ЭДС – это магнитная составляющая силы Лоренца, действующая на носители заряда вдоль по проводнику с током.

Поэтому самое интересное – не ЭДС, связанная с движением проводника, а ei в неподвижном контуре, возникающая при изменении магнитного поля. В этом случае для объяснения возникновения ei необходимо считать, что переменное магнитное поле вызывает появление непотенциального (вихревого) электрического поля , не связанного с электрическими зарядами и существующего помимо электростатического поля, источником которого являются заряды. Циркуляция вихревого поля по замкнутому контуру не равна 0. Если контур L циркуляции состоит из проводника, то ЭДС индукции

,

следовательно,

, то есть

Из опыта: силовые линии — замкнуты, следовательно, .

Индукционный ток ; с другой стороны , следовательно, , следовательно, заряд, протекший через контур в результате существования в нем индукционного тока, выражается через сброс потокосцепления:

§22.2. Самоиндукция

Самоиндукцией называется возникновение ЭДС электромагнитной индукции в электрической цепи вследствие изменения в ней электрического тока. Эта ЭДС называется ЭДС самоиндукции (esi)

,

где Ys – потокосцепление, связанное с током в контуре.

Из закона Био-Савара-Лапласа следует, что магнитная индукция, связанная с током, протекающим в контуре, в любой точке поверхности, натянутой на контур, пропорциональна току. Следовательно, Ys также пропорционально:

,

где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура (в СИ единица измерения индуктивности – Генри [Гн]) и зависит только от его формы и размеров.

В неферромагнитной изотропной среде , следовательно, L пропорциональна m. Так, в тонком тороиде с неферромагнитным сердечником: ; Y=NY1, где Y1 – потокосцепление, связанное с одним витком: Y1=BS, где S – сечение тонкого тороида, поскольку поле внутри тонкого тороида не меняется по сечению S. Следовательно, и индуктивность тонкого тороида