Как определить направление эдс индукции
— ЭДС.
ЭДС не является силой в Ньютоновом смысле (неудачное название величины, сохраненное как дань традиции).
εi возникает при изменении магнитного потока Ф, пронизывающего контур.
— ЭДС индукции.
— ЭДС индукции при движении одного из проводников контура (так, чтобы менялся Ф). В этом случае проводник длиной l, движущийся со скоростью v становится источником тока.
— ЭДС индукции в контуре, вращающемся в магнитном поле со скоростью ω.
Другие формулы, где встречается ЭДС:
— закон Ома для полной цепи. В замкнутой цепи ЭДС рождает электрический ток I.
Направление индукционного тока определяют по правилам:
— правило Ленца — возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван данный ток;
— для проводника, движущегося в магнитном поле, иногда проще воспользоваться правилом правой руки — если расположить раскрытую ладонь правой руки так, чтобу в нее входили силовые линии магнитного поля В, а большой палец, отставленный в сторону указывал направление скорости v, то четыре пальца руки укажут направление индукционного тока I.
как определить направление ЭДС в генераторе и электромагнитной силы в электродвигателе?? ? ОЧЕНЬ НАДО.
эдс возникает в проводниках под действием изменяющихся магнитных полей, в которых находятся эти проводники. Направление эдс индукции в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, может быть определено по правилу правой руки, которое формулируется так: Если правую руку расположить ладонью к северному полюсу так, чтобы большой отогнутый палец показывал направление движения проводника, то четыре пальца будут указывать направление эдс индукции. Направление индукционного тока, а следовательно, и эдс индукции определяют также по правилу Ленца, которое формулируется следующим образом: Эдс индукции имеет всегда такое направление, что созданный ею индукционный ток препятствует причине, ее вызывающей.
Величина эдс индукции, возникающей в замкнутом проводнике, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур этого проводника.
Источник: http://eleczon.ru/ucheba/osnovi/pravilo-pravoy-ruki.html
С новым годом. Купите бутылку вина и открывая штопором поймёте как это всё происходит. студенты это так и называют «закон штопора».
Похожие вопросы
Как определить направление эдс индукции
При анализе магнитного поля ранее было установлено, что приращение количества зарядов D q , протекающих через замкнутый электрический контур в течение некоторого времени, пропорционально приращению пронизывающего этот контур магнитного потока D Ф в течение того же времени, взятому с обратным знаком.
где r — сопротивление контура.
Перейдем в выражении (1) к бесконечно малым приращениям
но из определения электрического тока, как количества электрических зарядов перемещающихся через поперечное сечение проводника в единицу времени i = dq / dt , следует, что dq = idt . Отсюда
Произведение ir представляет собой падение напряжения в контуре электрической цепи, пронизываемом магнитным потоком Ф, и по второму закону Кирхгофа оно должно уравновешиваться ЭДС, действующей в этом контуре. Следовательно, величина, стоящая в правой части выражения (3), является электродвижущей силой, под действием которой в контуре протекает электрический ток i или
Таким образом явление электромагнитной индукции заключается в появлении (наведении) в проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы в случае изменения величины магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром .
При этом имеется в виду весь магнитный поток окружающий контур, т.е. создаваемый как внешними магнитными полями, так и током, протекающим в самом контуре. Кроме того, несущественно чем вызвано изменение магнитного потока . Он может изменяться в результате перемещения контура или поля друг относительно друга, или в результате изменения токов в цепях, создающих магнитный поток.
Выражение (4) представляет собой одну из математических записей закона электромагнитной индукции — ЭДС, наводимая в контуре электрической цепи, равна взятой с обратным знаком скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром .
Строго говоря, условие проводимости контура, в котором наводится ЭДС не является необходимым. ЭДС будет наводиться и в непроводящем контуре, т.е. в диэлектрике. Различие для проводящего и непроводящего контуров будет заключаться лишь в том, что в проводящем контуре при замыкании его будет протекать ток проводимости, а в непроводящем — ток смещения.
Если от рассмотрения контура одного витка перейти к катушке, состоящей из некоторого количества витков, то величину магнитного потока во всех выражениях нужно заменить потокосцеплением Y . Тогда ЭДС, наводимая в катушке будет
Формулировка закона электромагнитной индукции, соответствующая выражению (4), относится только к контурам ограничивающим некоторую поверхность и впервые была дана Максвеллом . Однако ЭДС может наводиться и на отдельных участках контура. Это очевидно, если представить магнитный поток Ф числом единичных магнитных трубок или соответствующих линий N , т.е. Ф = N или D Ф = D N и d Ф = dN . Отсюда
Так как трубки магнитного потока непрерывны, то их число может измениться только, если они пересекут поверхность образованную контуром. Следовательно, ЭДС, наводимая в контуре электрической цепи, равна взятой с обратным знаком скорости пересечения контура магнитными линиями .
Такая формулировка соответствует формулировке закона электромагнитной индукции Фарадея . Очевидно, что для контуров, ограничивающих поверхность, обе формулировке тождественны. Однако, магнитные линии могут пересекать не только контур, но и проводник, и в этом случае выражение (6) позволяет определить индуктированную ЭДС.
Пусть, например, прямой отрезок проводника длиной l перемещается в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции в направлении перпендикулярном его оси со скоростью v (рис. 1 а)). В течение времени dt он переместится на расстояние vdt и опишет поверхность площадью lv dt . Так как число единичных магнитных линий, проходящих через нормальную поверхность численно равно магнитной индукции B , то число линий dN , которые пересечет проводник за время dt будет равно Blv dt . Отсюда абсолютное значение ЭДС
Направление ЭДС определяется правилом правой руки. Для этого отведенный большой палец нужно направить в сторону движения, линии индукции должны входить в ладонь, тогда пальцы будут указывать направление ЭДС.
В общем случае проводника произвольной формы и ориентации в пространстве, движущегося в неоднородном магнитном поле, можно написать выражение для элементарной ЭДС de , индуктируемой в элементарном отрезке проводника dl . Если d l — вектор, направленный по оси элементарного проводника (рис. 1 б)), а v — вектор скорости, направленный под уголом a к d l , то поверхность, описываемая элементарным проводником за время dt будет равной ds = vdl sin a dt , т.е. ее можно представить векторным произведением d s =[ v Ч d l ] dt . Элементарный магнитный поток через эту поверхность равен d Ф= B d s = B [ v Ч d l ] dt . Отсюда элементарная ЭДС, наводимая в отрезке dl
Рассмотрим имеющий большое практическое значение частный случай индукции ЭДС в прямоугольной рамке abcd , вращающейся в однородном магнитном поле с угловой частотой w относительно оси перпендикулярной направлению магнитного потока (рис. 2).
Выделим на сторонах ab и da элементарные отрезки dl 1 и dl 2 . Вектора скорости движения этих отрезков v 1 и v 2 в любой момент времени направлены перпендикулярно плоскости рамки. Поэтому вектора элементарных поверхностей d s 1 и d s 2 , описываемых элементарными отрезками dl 1 и dl 2 , будут располагаться в плоскости рамки перпендикулярно сторонам ab и da . Следовательно, для второго элементарного отрезка угол между векторами B и d s 2 будет постоянного равен 90 ° и поток вектора индукции через эту поверхность равен нулю. Отсюда будет равна нулю и ЭДС наводимая в любом элементарном отрезке сторон da и bc вращающейся рамки.
Раскроем выражение (7) для элементарного отрезка dl 2 в виде de = B cos b ( dl 2 v sin a ), где b = w t — угол между вектором и нормалью к поверхности ds 2 , а a = 90 ° — угол между векторами v и d l 2 . Отсюда de = B Ч cos w t Ч dl 2 Ч v , но модуль скорости движения равен v = w bc /2. Таким образом, ЭДС, наводимая в стороне ab рамки равна
где s = ab Ч bc — площадь рамки, представленная через размеры ее сторон.
Очевидно, что если распространить интегрирование на другую сторону рамки bc , то ЭДС будет вдвое больше, т.е. e abcd = w Bs Ч cos w t .
Таким образом, вращающуюся в магнитном поле рамку можно представить в виде электрической цепи с двумя источниками ЭДС, наводимыми в сторонах ab и cd рамки. Эти стороны называются активными сторонами и играют большую роль в процессах преобразования энергии в электрических машинах. Две другие стороны рамки создают электрическую связь для протекания тока в контуре рамки.
Аналогичный результат можно получить из выражения (4), если учесть, что величина магнитного потока, сцепляющегося с рамкой, это скалярное произведение магнитной индукции на площадь рамки, т.е.
Ф = Bs cos(90 ° — b ) = Bs cos(90 ° — w t )= Bs sin w t.
В этом выражении косинус угла между вектором индукции и нормалью к плоскости рамки представлен через угол b между вектором индукции и плоскостью рамки. Отсюда ЭДС индуктируемая в рамке при вращении
Таким образом, мы получили тождественные выражения для результирующей ЭДС, пользуясь различными представлениями закона электромагнитной индукции. Эти результаты можно обобщить, пользуясь понятием потокосцепления , для рамки с числом витков w .
Э Л Е К Т Р О Т Е Х Н И К А
Магнитный поток — скалярная физическая величина, характеризующая число линий магнитной индукции поля, пронизывающих замкнутый контур.
Нормаль — перпендикуляр к плоскости контура.
Анализ формулы позволяет заключить, что магнитный поток изменится, если изменить угол наклона контура, площадь контура, интенсивность магнитного поля.
Контур — замкнутый провод. При изучении магнитного поля контур «усиливают», используя катушку.
ЭДС индукции в контуре
Рассмотрим изменение магнитного потока через проводящий контур (катушку). Явление электромагнитной индукции было открыто опытным путем:
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через него.
Знак «минус» является математическим выражением следующего правила. Направление индукционного тока, возникающего в контуре, определяется по правилу Ленца: возникающий в контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать изменение магнитного потока, вызвавшее данный ток.
ЭДС индукции в движущемся проводнике
Взаимосвязь электрических и магнитных явлений всегда интересовала физиков. Английский физик Майкл Фарадей был совершенно уверен в единстве электрических и магнитных явлений. Он рассуждал, что электрический ток способен намагнитить кусок железа. Не может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока? Эта задача была решена.
Если в постоянном магнитном поле перемещается проводник, то свободные электрические заряды внутри него тоже перемещаются (на них действует сила Лоренца). Положительные заряды концентрируются в одном конце проводника (провода), отрицательные — в другом. Возникает разность потенциалов — ЭДС электромагнитной индукции. Явление возникновения ЭДС индукции в проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, называется явлением электромагнитной индукции.
Правило определения направления индукционного тока (правило правой руки):
В проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает ЭДС индукции, энергия тока в этом случае определяется по закону Джоуля-Ленца: