В чем заключается электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция

Электромагни́тная инду́кция — физическое явление, заключающееся в возникновении электрического поля при изменении магнитного во времени или движении материального тела относительно воздействующего на него магнитного поля. Эффект открыт Майклом Фарадеем в 1831 году и на сегодняшний день является одним из основных принципов построения электротехники.

Описание

Электромагнитной индукцей называют возникновение электрического поля, электрического тока или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле. При этом направление индукционного тока, если тот возникает, таково, что вызываемое этим током магнитное поле противодействует изменению того магнитного поля, которым этот ток был вызван. Это правило называется правилом Ленца, по имени своего первооткрывателя. Эффектов электромагнитной индукции различают два типа [1] [2] [3] [4] [5] .

Первый эффект состоит в наведении вихревого электрического поля при воздействии на тело переменного магнитного поля. Второй связан с перемещением материальных тел в постоянном магнитном поле, которое приводит к появлению в этом теле электронно-движущих сил и, если тело является проводником — электрического тока [1] [5] . В обоих случаях явления индукции протекают в проводниках одинаково, различается только их физическая причина. Электронно-движущие силы (ЭДС), возникающие в результате воздействия электромагнитной индукции называют ЭДС индукции. Она равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную рассматриваемым электрическим контуром. Это соотношение называется, по имени своего первооткрывателя, законом Фарадея и выражается формулой E = − d Φ B d t , >=-<> \over dt>,> , где E >> — ЭДС индукции, а d Φ B >> — изменение магнитного потока [4] [6] .

Важным следствием электромагнитной индукции является так называемая самоиндукция — эффект, возникающий в электрической цепи при изменении силы тока. Выражается он в том, что изменение силы тока приводит к изменению магнитного поля, индуцируемого проводником, которое, как следствие вызывает в проводнике эффект электромагнитной индукции, противодействующий изменению силы тока [7] .

История изучения

В 1820 году датский физик Ханс Эрстед провёл эксперимент, в ходе которого узнал, что электрический ток в цепи отклоняет близко расположенную магнитную стрелку компаса. Это показало, что электрический ток порождает магнитное поле, а, следовательно, возникновение электричества должно быть связано с магнетизмом [5] .

Открытием Эрстеда заинтересовался Майкл Фарадей. Многие годы он проводил различные опыты с электричеством и магнетизмом, пытаясь понять связь между ними, пока августе 1831 года не открыл явление электромагнитной индукции [3] [5] [8] . Для этого Фарадей провёл три опыта: в первом имелись две катушки проводника, намотанные на единый сердечник, не проводящий ток. К одной из катушек был подключён источник питания, ко второй — гальванометр. При включении тока на первой катушке гальванометр показывал импульс тока на второй, при отключении — ещё один импульс, но направленный в противоположную сторону. Во втором опыте катушка, подключённая к гальванометру, перемещалась относительно катушки, подключённой к источнику тока; гальванометр показывал электрический ток во второй катушке при её движении. В третьем опыте использовалась катушка, подключённая к гальванометру и постоянный магнит. При движении магнита относительно катушки гальванометр показывал электрический ток в катушке [4] [7] [9] .

Первый опыт Фарадея

Второй опыт Фарадея, рисунок 1891 года

В 1832 году, независимо от Фарадея, Джозеф Генри повторил открытие явления. В 1833 году Эмилий Ленц сформулировал универсальное правило для установления знака электронно-движущей силы при электромагнитной индукции. В 1845 году закон Фарадея получил математическую формулировку в трудах немецкого физика Франца Неймана. В 1864 году Джеймсом Максвеллом была доказана универсальность закона Фарадея, а также предсказан дополнительный эффект, заключающийся в наведении переменным электрическим полем магнитного. Это в конечном счёте привело к формированию представления о едином электромагнитном поле, состоящем и из магнитного и из электрического полей [6] [8] .

Применение

Поезд на электромагнитной подвеске

Электромагнитная индукция широко реализуется в природе и нашла множество применений в технике. На её эффекте основано устройство электрических генераторов, преобразующих энергию из механической в электрическую, что применяется на большей части электростанций различных типов и генерирует практически всю электроэнергию, производимую человечеством. По тому же принципу работают электрические трансформаторы, преобразующие переменный ток одного напряжения в ток другого. Также действие электромагнитной индукции лежит в основе электродвигателей, которые широко используются в различных областях техники, производства и быта от холодильников, до электрического транспорта. Ещё один тип транспорта на эффекте индукции — транспорт на электромагнитной подвеске. Вдобавок, на электромагнитной индукции основано действие индукционных нагревателей, используемых как в быту, так и в промышленности [8] .

Нашёл этот эффект применение и в науке: он используется в ускорителях частиц, а также как источник и способ удержания плазмы в термоядерных реакторах. Вдобавок на электромагнитной индукции действуют некоторые измерительные приборы [8] .

Открытие электромагнитной индукции, а точнее последовавшее за ним формулирование теории электромагнитного поля привело в конечном счёте к созданию радио, лежащего в основе большинства систем беспроводной связи в мире [7] .

Примечания

1. ↑ 1,01,1Физическая энциклопедия, 1999, с. 537.
2. ↑Electromagnetic induction(англ.). Britannica (13 сентября 2022). Дата обращения: 16 февраля 2023.
3. ↑ 3,03,1БРЭ, 2017, с. 314.
4. ↑ 4,04,14,2Электромагнитная индукция(неопр.) . Fizi4ka.ru — Физика для чайников. Дата обращения: 16 февраля 2023.
5. ↑ 5,05,15,25,3Кто и когда открыл явление или закон электромагнитной индукции – история(рус.) . Исторический документ (31 мая 2022). Дата обращения: 16 февраля 2023.
6. ↑ 6,06,1Явление электромагнитной индукции(рус.) . Фоксфорд. Дата обращения: 16 февраля 2023.
7. ↑ 7,07,17,2Злыгостев А. С.Открытие электромагнитной индукции(рус.) . Библиотека по физике. Дата обращения: 16 февраля 2023.
8. ↑ 8,08,18,28,3Физическая энциклопедия, 1999, с. 538.
9. ↑К истории открытия явления электромагнитной индукции(рус.) . Объединение учителей Санкт-Петербурга (6 июля 2011). Дата обращения: 16 февраля 2023.

Литература

• Миллер М. А., Пермитин Г. В. Электромагнитная индукция. Физическая энциклопедия.
• Электромагнитная индукция / В. С. Булыгин // Шервуд — Яя. — М. : Большая российская энциклопедия, 2017. — С. 314. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 35). — ISBN 978-5-85270-373-6.

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!

• Знание.Вики:Готовые статьи по науке
• Все статьи
• Электромагнитные явления
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN

в чем заключается явление электромагнитной индукции?

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении ЭДС проводниках. Причем, условия, при которых она возникает могут быть самыми различными. Это может происходить, например, при движении проводника в однородном магнитном поле или в неподвижном проводнике, находящемся в переменном магнитном поле.

Закон ЭМИ. Явление электромагнитнойиндукциизаключается в появлении (наведении) в проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы в случае изменения величины магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром.

Остальные ответы

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Если без подробностей и просто, то так: Появляется ток — появляется и магнетизм. Ток вызывает магнетизм.

Электромагнитная индукция возникает проводнике под воздействием переменного магнитного поля в результате возникает ЭДС и если проводник замкнут следовательно в нем возникает переменный ток. Основа работы всех генераторов.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре.

Полягає воно в тому, що при будь-якій зміні магнітного потоку, що пронизує контур замкненого провідника (наприклад: якщо переміщати полярний магніт всередині мідної рамки)

, в цьому провіднику виникає електричний струм, який існує протягом всього процесу зміни магнітного потоку. Сам магнітний потік — це зміна числа ліній магнітної індукції, що проходять через площину, обмежену проводять контуром (рамкою).

На основі явища електромагнітної індукції були створені потужні генератори електричної енергії, трансформатори, синхрофазотрони, витратоміри (лічильники), а також радіомовлення та магнітотерапія.

3. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

3. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.

Источник:

Решебник по физике за 9 класс (А.В.Перышкин, Е.М.Гутник, 2009 год),
задача №3
к главе «Глава III Электромагнитное поле. §48. Явление электромагнитной индукции. Ответы на вопросы».

Электромагнитная индукция.

1831 г. — М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. (Индукция, в данном случае, — появление, возникновение).

Индукционный ток в катушке возникает при

перемещении постоянного магнита относительно катушки;

при перемещении электромагнита относительно катушки;

при перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;

при регулировании тока в цепи электромагнита;

при замыкании и размыкании цепи

Появление тока в замкнутом контуре при изменении магнит­ного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил (или о возникно­вении ЭДС индукции).

Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля (потока), пронизывающего контур, назы­вается электромагнитной индукцией.

Или: явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля (потока), называется электромагнитной индукцией.

Закон электромагнитной индукции

При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. I зависит от свойств контура (сопротивление): . e не зависит от свойств контура: .

ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.

Основные применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамомашины), трансформаторы.

Правило Ленца

Возникновение индукционного тока — следствие закона сохранения энергии!

В случае 1: При приближении магнита, увеличении тока, замыкании цепи: ; Магнитный поток Ф ­ → ΔФ>0 .Чтобы компенсировать это изменение (увеличение) внешнего поля, необходимо магнитное поле, направленное в сторону, противоположную внешнему полю: , где — т.н. индукционное магнитное поле.

В случае 2: при удалении магнита, уменьшении тока, размыкании цепи: . Магнитный поток Ф → ΔФ . Чтобы компенсировать это изменение (уменьшение), необходимо магнитное поле, сонаправленное с внешним полем: .

Источником магнитного поля является ток. Поэтому:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсиро­вать то изменение потока магнитной индукции, которое вызывает данный ток (правило Ленца).

Ток в контуре имеет отрицательное направление (),еслипротивоположно (т.е. ΔΦ>0). Ток в контуре имеет положительное направление (), если совпа­дает с , (т.е. ΔΦ ).

Поэтому с учетом правила Ленца (знака) выражение для закона электромагнитной индукции записывается: .

Данная формула справедлива для СИ (коэффициент пропорциональности равен 1). В других системах единиц коэффициент другой.

Если контур (например, катушка) состоит из нескольких витков, то ,

где n – количество витков. Все предыдущие формулы справедливы в случае линейного (равномерного) изменения магнитного потока. В произвольном случае закон записывается через производную: , где e – мгновенное значение ЭДС индукции.

Похожие публикации:

1. Какие устройства можно назвать переносными
2. Какое крепление относится к принципу шарнир
3. Почему не работает выключатель света
4. Предельный изгибающий момент воспринимаемый поперечным сечением сваи