Физика контрольная работа электромагнитная индукция 11 класс: Контрольная работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс

Контрольная работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс

Контрольная работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс с ответами. Контрольная работа включает 4 варианта, в каждом варианте по 6 заданий.

1 вариант

1. Рассчитайте разность потенциалов на концах крыль­ев самолета, имеющих длину 10 м, если скорость само­лета при горизонтальном полете 720 км/ч, а вертикаль­ная составляющая индукции магнитного поля Земли 0,5 ⋅ 10^-4 Тл.

2. Определите индуктивность катушки, если при ослаб­лении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя ЭДС самоиндукции 14 В.

3. В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,8 ⋅ 10^-3 Вб. За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС индукции 0,74 В?

4. Магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур проводника сопротивлением 2,4 Ом, равномерно изме­нился на 6 Вб за 0,5 с.

Какова сила индукционного тока в этот момент?

5. По горизонтальным рельсам, расположенным в верти­кальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделится в резисторе за 4 с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь.

6. Из алюминиевой проволоки сечением 1 мм² сделано кольцо радиусом 10 см. Перпендикулярно плоскости кольца за 0,01 с включают магнитное поле с индукцией 0,01 Тл. Найдите среднее значение индукционного тока, возникающего за это время в кольце.

2 вариант

1. В проводнике длиной 30 см, движущемся со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, возникает ЭДС, равная 2,4 В. Опреде­лите индукцию магнитного поля.

2. Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 90 мГн, если при размыкании цепи сила тока в 10 А уменьшается до нуля за 0,015 с?

3. Проводник длиной 40 см находится в однородном маг­нитном поле с индукцией 0,8 Тл. Проводник пришел в движение перпендикулярно силовым линиям, когда по нему пропустили ток 5 А. Определите работу магнитного поля, если проводник переместился на 20 см.

4.

Поток магнитной индукции через площадь поперечно­го сечения катушки с 1000 витков изменился на 0,002 Вб в результате изменения силы тока с 4 А до 20 А. Найдите индуктивность катушки.

5. По двум вертикальным рельсам, расстояние между ко­торыми 50 см, а верхние концы замкнуты сопротивлени­ем 4 Ом, начинает скользить вниз без трения проводник массой 50 г. Вся система находится в однородном магнит­ном поле с индукцией 0,4 Тл, силовые линии которого перпендикулярны плоскости, проходящей через рельсы. Найдите скорость установившегося движения.

6. Рамка в форме квадрата со стороной 10 см имеет сопро­тивление 0,01 Ом. Она равномерно вращается в однород­ном магнитном поле с индукцией 50 мТл вокруг оси, ле­жащей в плоскости рамки и перпендикулярной линиям индукции.

Определите, какой заряд протечет через рам­ку при изменении угла между вектором магнитной ин­дукции и нормалью к рамке от 0 до 30°.

3 вариант

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков, равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Опре­делите ЭДС на зажимах катушки.

2. С какой скоростью надо перемещать проводник дли­ной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл под углом 60° к силовым линиям, чтобы в провод­нике возникла ЭДС, равная 1 В?

3. Магнитный поток, пронизывающий контур проводни­ка, равномерно уменьшился на 1,6 Вб. За какое время из­менился магнитный поток, если при этом ЭДС индукции оказалась равной 3,2 В?

4. Катушка диаметром 4 см находится в переменном маг­нитном поле, силовые линии которого параллельны оси катушки. При изменении индукции поля на 1 Тл в тече­ние 6,28 с в катушке возникла ЭДС 2 В. Сколько витков имеет катушка?

5. Плоский проволочный виток площадью 1 000 см², имеющий сопротивление 2 Ом, расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл таким образом, что его плоскость перпендикулярна линиям магнитной ин­дукции.

На какой угол был повернут виток, если при этом по нему прошел заряд 7,5 мКл?

6. В однородном магнитном поле с ин­дукцией 20 мТл расположены верти­кально на расстоянии 80 см друг от друга два проволочных прута, замкну­тых наверху. Плоскость, в которой расположены прутья, перпендикулярна направлению линий индукции магнитного поля. По прутьям с постоянной скоростью 1,5 м/с скользит вниз перемычка массой 1,2 г (рис. 131).

Определите ее сопро­тивление, считая, что при движении контакт перемычки с прутьями не нарушается. Трением пренебречь.

4 вариант

1. Определите индуктивность катушки, если при измене­нии силы тока в ней со скоростью 50 А/с возникает ЭДС самоиндукции в 20 В.

2. Автомобиль «Волга» едет со скоростью 120 км/ч. Определите разность потенциалов на концах перед­ней оси машины, если длина оси 180 см, а вертикаль­ная составляющая индукции магнитного поля Земли 5 ⋅ 10^-5 Тл.

3. Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке индуктивностью 68 мГн, если сила тока в 3,8 А убывает до ну­ля в ней за 0,012 с?

4. Какую работу надо совершить при перемещении на 0,25 м проводника длиной 0,4 мс током 21 А в однород­ном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл?

5. Кольцо радиусом 1 м и сопротивлением 0,1 Ом поме­щено в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна вектору индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение кольца при исчезновении поля?

6. Рамка в форме равностороннего треугольника помеще­на в однородное магнитное поле с индукцией 0,08 Тл, на­правленной под углом 60° к плоскости рамки. Найдите длину стороны рамки, если известно, что при равномер­ном исчезновении поля в течение 0,03 с в рамке возникла ЭДС индукции, равная 10 мВ.

Ответы на контрольную работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс

1 вариант
1. 0,1 В
2. 0,31 Гн
3. 0,49 с
4. 5 А
5. 0,02 Дж
6. 1,79 А
2 вариант
1. 1,6 Тл
2. 60 В
3. 0,32 Дж
4. 0,125 Гн
5. 50 м/с
6. 6,75 мКл
3 вариант
1. 1600 В
2. 5,8 м/с
3. 0,5 с
4. 10 000
5. 120°
6. 32 мОм
4 вариант
1. 0,4 Гн
2. 0,003 В
3. 21,5 В
4. 2,52 Дж
5. 3,14 Кл
6. 0,13 м

Тест по физике Явление электромагнитной индукции для 11 класса

Тест по физике Явление электромагнитной индукции для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. Металлический стержень движется со скоростью v в однородном магнитном поле так, как показано на рисун­ке 35. Какие заряды образуются на кра­ях стержня?

А. 1 — отрицательные, 2 — положи­тельные.
Б. 1 — положительные, 2 — отрица­тельные.
В. Определенного ответа дать нельзя.

2. В короткозамкнутую катушку первый раз быстро, второй раз медленно вводят магнит. В каком случае заряд, который переносится индукционным током, боль­ше?

А. В первом случае заряд больше.
Б. Во втором случае заряд больше.

В. В обоих случаях заряды одинаковы.

3. В магнитном поле с индукцией 0,25 Тл перпендику­лярно линиям индукции со скоростью 5 м/с движется проводник длиной 2 м. Чему равна ЭДС индукции в проводнике?

А. 250 В.
Б. 2,5 В.
В. 0,4 В.

4. За 3 с магнитный поток, пронизывающий прово­лочную рамку, равномерно увеличился с 6 Вб до 9 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС индукции в рам­ке?

А. 1 В.
Б. 3 В.
В. 6 В.

5. При каком направлении движения контура в магнит­ном поле (рис. 36) в нем возникает индукционный ток?

А. При движении в плоскости рисунка вправо.
Б. При движении в плоскости рисунка от нас.
В. При повороте вокруг стороны

АВ.

2 вариант

1. Металлический стержень движется со скоростью v в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке 37. Какие заряды образуются на краях стержня?

А. 1 — отрицательные, 2 — положительные.
Б. 1 — положительные, 2 — отрицательные.
В. Определенного ответа дать нельзя.

2. В короткозамкнутую катушку первый раз быстро, вто­рой раз медленно вводят магнит. В каком случае работа, совершенная возникающей ЭДС, больше?

А. В первом случае работа больше.
Б. Во втором случае работа больше.
В. В обоих случаях работа одинакова.

3. В магнитном поле с индукцией 0,5 Т л перпендикуляр­но линиям индукции со скоростью 4 м/с движется про­водник длиной 0,5 м. Чему равна ЭДС индукции в про­воднике?

А. 100 В.
Б. 10 В.
В. 1 В.

4. За 2 с магнитный поток, пронизывающий проволоч­ную рамку, равномерно уменьшился с 9 Вб до 3 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС индукции в рамке?

А. 4 В.
Б. 3 В.
В. 2 В.

5. При каком направлении движения контура в магнитном поле (рис. 38) в нем возникает индукционный ток?

А. При движении плоскости рисун­ка вправо.
Б. При движении плоскости рисун­ка от нас.
В. При повороте вокруг стороны BD.

Ответы на тест по физике Явление электромагнитной индукции для 11 класса
1 вариант
1-Б
2-В
3-Б
4-А
5-В
2 вариант
1-Б
2-А
3-В
4-Б
5-В

Контрольная работа по физике 11 класс по теме «Электромагнитная индукция»

Вариант 1

В1. На рис 1 представлены 2 случая электромагнитной индукции. Сформулировать и решить задачу для каждого случая

В2. На рас 2 дан график зависимости изменения магнитного потока с течением времени. На каком промежутке времени ЭДС была максимальна? Равна нулю? Определить силу индукционного тока, который возникает в кольце, сопротивлением 2 Ом в период времени от 4 до 8 мс.

Вариант 2.

А1. Катушка замкнута на гальванометр. В каких из перечисленных случаев в ней возникает электрический ток? А) из катушки вынимают постоянный магнит; Б) катушке находится постоянный магнит. Объяснить почему.

А2. Чему равна ЭДС самоиндукции в катушке индуктивностью 2 Гн при равномерном уменьшении силы тока от 3А до 1А за 2 секунды?

А3. Найти скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000 витков при возбуждении в нем ЭДС индукции 120В.

А4. В катушке с индуктивностью 0.6 Гн сила тока 20А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится энергия. Если сила тока уменьшится вдвое?

А5. За 3с магнитный поток, пронизывающий рамку, равномерно увеличился с 6Вб до 9Вб. Чему равна при этом значение ЭДС индукции в рамке?

А6. Контур находится в однородном магнитном поле. В каких случаях в нем возникает индукционный ток? 1) контур двигают вдоль линий магнитной индукции; 2) контур поворачивают относительно одной из его сторон. Объяснить.

В1. На рис. 2 представлены 2 случая электромагнитной индукции. Сформулировать и решить задачу для каждого случая.

В2. На рис. 3 представлен график изменения силы тока в катушке с некой индуктивностью. Величина ЭДС самоиндукции равна 9В. Чему равна индуктивность катушки?

В3. ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,25м равна 5мВ. Проводник перемещается в однородном магнитном поле со скоростью 5м/с под углом 30^о к вектору магнитной индукции. Чему равен вектор магнитной индукции?

С1. Плоская проволочная рамка состоящая из одного витка, имеющего сопротивление 0,001 Ом и площадь 1 см², пронизывается однородным магнитным полем. Направление линий индукции поля перпендикулярно к плоскости рамки. Индукция магнитного поля меняется с течением времени равномерно на В=0.01Вб за 1 с. Какое количество теплоты выделяется за это время? Ответ дать в мДж.

контрольная работа «Электромагнитная индукция» 11класс | Учебно-методический материал по физике (11 класс) на тему:

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Научно-исследовательская работа Внедрение инновационных форм контрольно-оценочных процедур в процесс изучения дисциплин естественно-математического цикла Научно-исследовательская работа Внедрение инновационных форм контрольно-оценочных процедур в проце

В любой образовательной системе особое место занимает контроль – отслеживание усвоения знаний и мониторинг качества обучения. Внедрение новых образовательных и информационных технологий в учебны…

Контрольная работа по природоведению 5 класс; контрольная работа по географии 6 класс «Гидросфера»

Контрольные работы составлены с учётом материалов учебников «Природоведение 5 класс»  авторы: Т.С. Сухова, В.И.Строганов и «Землеведение 6 класс» авторы :В.П.Дронов,Л.Е.Савельева.Данные работы ап…

Комплексные числа.Контрольная работа №1 и контрольная работа №2

Контрольная работа №1 и №2 по теме » Комплексные числа» на курсах «Учитель профильной школы»…

Контрольно — измерительные материалы. 9 класс. Контрольные вопросы за I четверть

Контрольные вопросы по теме «Изобразительный язык и эмоционально — ценностное содержание синтетических искусств» 9класс,  I четверть….

Контрольные задания по технологии 5-й класс. ФГОС «Материаловедение» Контрольные задания по технологии 5-й класс. ФГОС «Материаловедение»

Контрольная работа по технологии в разделе» материаловедение»-необходима для проверки усваения материала. …

Контрольно-измерительные материалы для проведения дифференцированного зачета по МДК. 03.01. «Эксплуатация контрольно-кассовой техники».

Контрольно-измерительные материалы для проведения дифференцированного зачета по МДК. 03.01. «Эксплуатация контрольно-кассовой техники». Дифференцированный зачёт в форме игры….

Контрольно — измерительные материалы (Итоговая контрольная работа по географии 5-9 класс )

В своей педагогической деятельности  я использую тесты для проверки знаний учащихся….

Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции» | Учебно-методический материал по физике (11 класс):

Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции»

1 вариант

1. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см2 при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность расположена под углом 45˚ к вектору индукции? Сделайте рисунок.
2. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50мН? Сила тока в проводнике 25А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.
3. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью  10Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?
4. Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50см2, чтобы при изменении магнитной индукции с 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10В?
5. Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2 А за 0,25 с возбуждает ЭДС самоиндукции 20 мВ.
6. В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия магнитного поля, если сила тока уменьшится вдвое?
7. Определите знак заряда частицы, движущейся в магнитном поле. Направления векторов скорости и ускорения частицы указаны на рисунке.

	1)	положительный заряд
	2)	отрицательный заряд
	3)	может быть как положительным, так и отрицательным
	4)	нейтральная частица

8.  На рисунке приведена демонстрация опыта по проверке правила Ленца.

Опыт проводится со сплошным кольцом, а не разрезанным, потому что

	1)	сплошное кольцо сделано из стали, а разрезанное – из алюминия
	2)	в сплошном кольце не возникает вихревое электрическое поле, а в разрезанном – возникает
	3)	в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в разрезанном – нет
	4)	в сплошном кольце возникает ЭДС индукции, а в разрезанном – нет

9. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если направления электрического тока в них противоположны?

	1)	не взаимодействуют
	2)	притягиваются
	3)	отталкиваются
	4)	поворачиваются в одинаковом направлении

10. На рисунке показано изменение силы тока I в катушке индуктивности от времени t. Модуль ЭДС самоиндукции принимает равные значения в промежутках времени:

	1)	0 – 1 с и 1 – 3 с
	2)	3 – 4 с и 4 – 7 с
	3)	1 – 3 с и 4 – 7 с
	4)	0 – 1 с и 3 – 4 с

---

Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции»

2 вариант

1. Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия совершает работу 0,004 Дж. Чему равна сила тока, протекающего по проводнику? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
2. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см2 при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность расположена под углом 30˚ к вектору индукции? Сделайте рисунок.
3. Протон влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найти скорость протона, если магнитная индукция поля равна 0,2 Тл, сила, действующая на протон в магнитном поле равна 0,32пН.
4. За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции.
5. Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?
6. В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 2 А/с. При этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 20 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 5 А?
7. Электрон e–, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см.  рисунок). Куда направлена действующая на электрон

сила Лоренца ?

	1)	вертикально вниз
	2)	вертикально вверх
	3)	горизонтально влево
	4)	горизонтально вправо

8. Замкнутый виток провода находится в магнитном поле, перпендикулярном плоскости витка, и своими концами замкнут на амперметр. Магнитная индукция поля меняется с течением времени согласно графику на рисунке. В какой промежуток времени амперметр покажет наличие электрического тока в витке?

	1)	от 0 с до 1 с
	2)	от 1 с до 3 с
	3)	от 3 с до 4 с
	4)	во все промежутки времени от 0 с до 4 с

9. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

	1)	Возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней.
	2)	Отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током.
	3)	Взаимодействие двух проводов с током.
	4)	Возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

10. Постоянный магнит вводят в замкнутое алюминиевое кольцо

 на тонком длинном подвесе (см. рисунок). Первый раз –

 северным полюсом, второй раз – южным полюсом. При

этом

	1)	в обоих опытах кольцо отталкивается от магнита
	2)	в обоих опытах кольцо притягивается к магниту
	3)	в первом опыте кольцо отталкивается от магнита, во втором – кольцо притягивается к магниту
	4)	в первом опыте кольцо притягивается к магниту, во втором – кольцо отталкивается от магнита

Контрольная работа на тему «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Контрольная работа « Магнитное поле. Электромагнитная индукция» ВАРИАНТ 1

1.Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник длиной активной части 5 см, действует

сила 50 мН. Сила тока в проводнике 25 А. Направление вектора магнитной индукции и положения проводника показаны на рисунке.

2.На протон, движущийся со скоростью 100⁶ м/с в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила Лоренца 0,32 х Н . Заряд протона 1,6 х . Какова индукция поля?

3. С какой скоростью влетает электрон перпендикулярно линиям магнитного поля с индукцией 8 Тл , если на него действует сила магнитного поля 8 х Н . Заряд электрона — 1,6 х .

4. Сила тока в катушке изменяется от 2А до 8 А за время 3с. При этом ЭДС самоиндукции 0,12 В . Определите индуктивность катушки?

5. Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 6 х Ом за 3 с. изменился

на 2,4 х Вб. Определите силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно.

6. Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В направлен от нас (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена сила Ампера, действующая на проводник 1—2?

7. К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Покажите направление индукционного тока в проводнике. Поясните правило, по которой можно определить направление индукционного тока?

8. На рисунке показан график изменения индукции магнитного поля пронизывающего контур площадью 0,01 м². Магнитные линии перпендикулярны плоскости контура. Найдите модуль значения максимального ЭДС?

9 Магнитное поле чего может быть нарисовано на рисунке. Обозначьте полюса?

10. Найти направление силы магнитного поля, действующей на проводники с током?

Контрольная работа « Магнитное поле. Электромагнитная индукция» ВАРИАНТ 2

1. Квадратная рамка со стороной l = 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон. На участке  АС  течёт ток I = 2 А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. В однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки, результирующая сила Ампера, действующая на рамку, F = 80 м Н. Определите модуль вектора магнитной индукции?

2. Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукции 50 м Тл. Сила электрического тока идущего по проводнику равна 5 А. Какое перемещение совершит проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой сила равна 0,005 Дж? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Ответ приведите в метрах.

3. Какая энергия запасена в катушке, если известно, что при протекании через неё тока 2 А, поток пронизывающий витки её обмотки равен 9 Вб?

4. За 6с магнитный поток пронизывающий рамку изменился от 4 Вб до 40 Вб. Чему равно значение ЭДС индукции в рамке.

5. Найти индуктивность катушки, энергия магнитного поля которой 0,3м Дж, а сила индукционного тока 2мА?

6. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на сторону  c d  рамки со стороны магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

7. К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Показать направление индукционного тока в контуре и объяснить его возникновение.

.

8. Индукция магнитного поля, пронизывающего кольцо, изменяется по закону показанному на рисунке

В какой интервал времени сила тока максимальна и почему?

t c

9. Определите направление силы Ампера, действующей на проводник с током.

10. На рисунке показан график зависимости силы тока от времени для катушки с индуктивностью 5 м Гн. Найти величину ЭДС самоиндукции в интервале времени от 0 до 6 секунд? t с

Электромагнитная индукция | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 10 класс> Наука> Электричество и магнетизм

Электромагнитная индукция

Взаимосвязь между электричеством и магнетизмом

Теория, согласно которой электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле, была открыта Эрстедом в 1819 году нашей эры. Это показало, что магнетизм может быть произведен с помощью электричества. После открытия этой теории ученые начали решать проблему, как вызвать обратный эффект i.е. как произвести электричество из магнетизма. После серии экспериментов, в 1831 году Майкл Фарадей, было обнаружено, что можно получить электрический ток в цепи из магнитного поля.

Магнитный поток и его вариации

Магнитные силовые линии начинаются от Северного полюса магнита и входят в Южный полюс извне. Внутри эти силовые линии движутся от Южного полюса к Северному полюсу. Следовательно, магнитные силовые линии всегда замкнуты.Предположим, стержневой магнит неподвижно расположен лицом к северному полюсу в сторону катушки. Некоторые магнитные силовые линии будут проходить через катушку при движении от ее северного полюса к южному полюсу. Количество силовых линий, проходящих через поверхность катушки, является мерой силовых линий, проходящих через эту поверхность, как показано на рисунке (а).

Количество магнитных силовых линий, проходящих через поверхность, перпендикулярную этим силовым линиям, называется магнитным потоком, проходящим через поверхность.

Магнитный поток через поверхность катушки увеличивается, если магнит или катушку перемещают ближе друг к другу, как показано на рисунке (а). Это связано с тем, что в этом случае увеличивается количество магнитного потока через поверхность катушки. Точно так же оно уменьшается, когда они удаляются друг от друга, как показано на рисунке (b).

Каждый раз, когда магнитный поток, связанный с замкнутой цепью, изменяется, в цепи индуцируется ЭДС, называемая индуцированной ЭДС. Это явление называется электромагнитной индукцией.Возникающий в результате электромагнитной индукции ток называется индуцированным током.

Законы электромагнитной индукции Фарадея или принцип электромагнитной индукции

Этот закон был предложен английским физиком по имени Майкл Фарадей в 1831 году нашей эры. Его еще называют принципом генераторов. В нем указано, что: —

1. Всякий раз, когда магнитный поток связан с замкнутой цепью, изменяется, в цепи индуцируется ЭДС.
2. Индуцированная e.м.ф. длится до тех пор, пока в контуре продолжается изменение магнитного потока.
3. Величина наведенной ЭДС. прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

∴ Индуцированная э.д.с. \ (\ propto \) Скорость изменения магнитного потока

Некоторые электрические приборы

1. Инвертор
   Инвертор — это электронное устройство, которое накапливает электрический ток при подаче электроэнергии. Он очень популярен в нашей повседневной жизни, так как используется в качестве источника электрического тока во время отключения нагрузки.Он изменяет поток переменного тока в постоянный ток, хранящийся в подключенных к нему батареях. При отключении электропитания накопленный постоянный ток в батарее преобразуется устройством в переменный ток. Его удобно использовать в повседневной работе.
2. Зарядное устройство
   В настоящее время зарядные устройства для аккумуляторов используются во многих электроприборах. В комплект поставки бытовой техники также входят аккумуляторные батареи постоянного тока. Он преобразует переменный ток, подаваемый в батареи, на постоянный, который помогает электронным устройствам работать.Его еще называют зарядным устройством. Существуют разные типы зарядных устройств с разной системой. Система отключает электрическую цепь, когда устройство полностью заряжено.
3. Солнечная батарея
   Солнечная батарея — это электрическое устройство, преобразующее энергию света в электрическую. Ее также называют солнечной панелью, которая может быть фиксированной или подвижной. Солнечная панель — это группа солнечных элементов. Он накапливает электрическую энергию в аккумуляторе, то есть в свинцово-кислотной батарее. Накопленная электрическая энергия может использоваться в различных целях в качестве источника электроэнергии.
4. Адаптер
   Адаптер — это электрическое устройство, которое используется для работы радио и других электроприборов, которым для работы требуется меньшее напряжение. Он изменяет напряжение питания переменного тока на напряжение постоянного тока. В нем ручка используется для регулировки необходимого напряжения для работы электроприбора.
5. Генератор или динамо-машина

Электрические генераторы или динамо-машины — это машины, используемые для преобразования механической энергии в электрическую.В их основе лежит принцип электромагнитной индукции. Динамо-машина используется для индукции тока в меньшем количестве, а генератор используется для индукции электрического тока в больших масштабах.

Следует отметить, что генератор имен на самом деле неправильное употребление, поскольку он не генерирует энергию, а только преобразует одну форму в другую. Генератор или динамо-машина преобразует кинетическую энергию в электрическую.

Взаимная индукция | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Электромагнитная индукция

Взаимная индукция

Взаимная индукция — это явление индукции e.м.ф. в катушке из-за скорости изменения тока или изменения магнитного потока, связанного с соседней катушкой.

Рассмотрим первичную катушку P, подключенную к батарее через ключ, а другая катушка, называемая вторичной катушкой «s», подключенная к гальванометру, размещена рядом с первичной катушкой, как показано на рисунке. При нажатии клавиши ток через первичную катушку начинает увеличиваться, так что магнитное поле вокруг P увеличивается, в результате чего магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, также изменяется. Благодаря этому, э.м.ф. индуцируется во вторичной катушке.Следовательно, ток течет через вторичную обмотку, на что указывает отклонение гальванометра. Это явление индукции ЭДС называется взаимной индуктивностью.

Коэффициент взаимной индуктивности

Было обнаружено, что магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, прямо пропорционален току, протекающему через первичную катушку.

\ begin {align *} \ text {ie} \: \ phi _s & \ propto I_p \\ \ phi _s & = M \: I_p \ dots (i) \\ \ end {align *}

где M — константа пропорциональности, называемая коэффициентом взаимной индукции.

Из закона электромагнитной индукции Фарадея,

\ begin {align *} E & = — \ frac {d \ phi} {dt}, \\ \ text {so} \: E_s & = \ frac {d \ phi _s} {dt} \\ \ text {или,} \: E_s & = — \ frac {d} {dt} (M \: I_p) \\ \ поэтому E_s & = -M \ frac {dI_p} {dt} \ dots (ii) \\ \ text {If} \: — \ frac {dI_p} {dt} = 1, \: \ text {then формула} \: (ii) \: \ text {становится} \\ E_s = M \\ \ end {align *}

Таким образом, коэффициент взаимной индукции определяется как ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, когда скорость изменения тока в первичной обмотке равна единице.Единица измерения M в системе СИ — Генри. Отрицательный знак показывает, что М и э.м.д. противоположны по знаку.

Взаимная индуктивность двух длинных коаксиальных соленоидов

Рассмотрим два соленоида S ₁ и S ₂ , так что соленоид S ₂ полностью окружает соленоид S ₁ . Два соленоида намотаны настолько плотно, что имеют одинаковую площадь поперечного сечения A. Пусть N ₁ и N ₂ будут общим количеством витков соленоидов S ₁ и S ₂ соответственно.

Пропустить ток I ₁ через соленоиды S ₁ . Тогда магнитное поле внутри соленоида S ₁ задается формулой

\ begin {align *} B_1 & = \ mu_0n_1I_1 \\ & = \ mu_0 \ frac {N_1} {l} I_1 \\ \ text {where} \: n_1 & = \ frac {N_1} {l} \\\ поэтому \ text {Магнитный поток, связанный с каждым витком соленоида} \: S_2 \: \ text {is} \\ \ phi _2 & = N_2 (B_1A) = N_2 \ mu_0 \ frac {N_1} {l} I_1A \\ \ text {или,} \: \ phi_2 & = \ mu_0 \ frac {N_1N_2I_1A} {l} \ dots (i) \\ \ text {But} \: \ phi_2 & = M_ {12} I_1 \ dots (ii) \\ \ end {align *}

где \ (M_ {12} \) — взаимная индуктивность при изменении тока в соленоиде S ₁ для изменения магнитного потока соединение с соленоидом S ₂ или M ₁₂ — это взаимная индуктивность S ₁ по отношению к S ₂ .

\ begin {align *} \ text {Из уравнения} \: (i) \: \ text {and} \: (ii,) \: \ text {получаем} \\ M_ {12} I_1 & = \ frac {\ mu_0N_1N_2I_1A} {l} \\ \ поэтому M_ {12} & = \ frac {\ mu_0N_1N_2A} {l} \\ \ dots (iii) \\ \ text {Аналогично} \\ M_ {21} & = \ frac {\ mu_0N_1N_2A} {l} \\ \ dots (iv) \\ \ end {align *}

, где M ₂₁ — взаимная индуктивность при изменении тока — соленоид S ₂ для изменения связи магнитного потока с соленоидом S ₁ или взаимной индуктивностью S ₂ относительно S ₁ .

\ begin {align *} \ text {Из уравнения} \ 🙁 iii) \: \ text {and} (iv), \: \ text {получаем} \\ M_ {12} = M_ {21} = M \ end {align *}

Таким образом, взаимная индуктивность между двумя катушками одинакова, независимо от того, по какой из двух катушек проходит ток.

$$ \ следовательно M = \ frac {\ mu_0N_1N_2A} {l} $$

Ссылка

Ману Кумар Хатри, Манодж Кумар Тапа и др. Принципы физики . Катманду: публикация Ayam PVT LTD, 2010.

S.K. Гаутам, Дж.М. Прадхан. Учебник по физике . Катманду: публикация Сурьи, 2003.

.

Модуль 6: Электромагнетизм | Руководство для начинающих по физике 12-го класса

В этой статье мы разберем электромагнетизм с первых принципов, чтобы вы поняли основные концепции и то, как их можно применить на практике в двигателе.

Что такое электромагнетизм?

В 11 классе вы узнали об электрических и магнитных полях и проанализировали поведение электрических цепей.Однако Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал в конце 19, ^-го, -го века, что электричество и магнетизм можно описать как аспекты одного явления: электромагнетизма.

Что включает в себя этот модуль?

В 12-м году мы исследуем, как заряды реагируют на оба типа полей, и используем наши знания, чтобы понять, как работают электрические устройства, такие как двигатели, генераторы и трансформаторы.

Модуль можно разделить на три основные области:

1. Сборы в полях E и B.
2. Моторный эффект и его приложения.
3. Электромагнитная индукция и ее приложения

Также существует вероятность, что вам также потребуется построить двигатель.

В этой статье мы обсудим

Раздел 1. Заряды в полях E и B

В 11-м году вы уже узнали о силах, действующих на заряженные частицы в электрических полях. Напомним, что сила задается

\ (\ overrightarrow {F} = q \ overrightarrow {E} \)

где \ (q \) — заряд в кулонах, а \ (E \) — напряженность электрического поля в \ (\ frac {N} { C} \).Направление силы зависит от заряда. Положительные заряды испытывают силу в направлении силовых линий, тогда как отрицательные заряды испытывают силу в противоположном направлении.

Чтобы упростить вопросы, часто используются постоянные электрические поля. Они создаются путем приложения напряжения \ (V \) между двумя параллельными металлическими пластинами, разделенными расстоянием \ (d \), что дает однородное поле между пластинами величиной

\ (E = \ frac {V} {d } \).

Заряд между пластинами будет испытывать постоянное ускорение, равное

\ (a = \ frac {F} {m} = \ frac {q} {m} \ E \).

Траектория частицы будет аналогична движению снаряда, поскольку у вас есть ускорение только в одном направлении (вниз в случае движения снаряда и в направлении электрической силы в случае электрического поля).

Заряд, движущийся через электрическое поле между двумя параллельными пластинами, будет иметь электрическую силу, постоянно действующую на него, то есть эта сила будет работать. Работа может быть выражена по-разному и будет влиять на кинетическую энергию частицы:

\ (W = \ Delta K = qV = qEd \).{-1} \), \ (B \) — напряженность магнитного поля в теслах, а \ (\ theta \) — угол между скоростью частицы и направлением магнитного поля.

Обратите внимание, что это уравнение говорит нам о двух важных вещах: неподвижная частица испытывает нулевую силу, как и частица, движущаяся параллельно линиям магнитного поля.

Хотите улучшить свои оценки по физике?

Чтобы определить направление магнитной силы, мы используем правило правой ладони. Большой палец указывает в направлении скорости положительной частицы. Пальцы указывают в направлении силовых линий магнитного поля. Направление, в котором «толкает» ваша ладонь, — это направление силы, действующей на положительно заряженную частицу.

Изображение: линейка для правой руки для силы при заряде

Примечание:

• Вы должны использовать правую руку.
• Вы должны изменить направление силы, если частица заряжена отрицательно.
• Ваши учителя в школе могут продемонстрировать альтернативные варианты этого правила; используйте ту версию, которую легче запомнить.

Если вы путешествуете под некоторым углом \ (0 ° <\ theta <90 ° \) к полю, подумайте, как это повлияет на компонент скорости, перпендикулярный полю.

Поскольку сила имеет постоянную величину и всегда перпендикулярна скорости, скорость частицы остается постоянной, но скорость меняет направление с постоянной скоростью. Это приводит к равномерному круговому движению, где центростремительная сила обеспечивается магнитной силой:

\ (qvB = \ frac {mv ^ 2} {R} \)

для \ (R \) радиуса круговой траектории.

Схема: круговое движение заряда в однородном магнитном поле

Раздел 2: Моторный эффект

Сила, действующая на отдельные заряды, может быть расширена до токов. По определению, провод с током содержит большое количество зарядов, движущихся в одном направлении с одинаковой скоростью! Это приведет к силе, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле — явление, называемое моторным эффектом.

Изображение: Воздействие двигателя на проводящий провод

Величина этой силы определяется как:

\ (F = lI _ {\ perp} B = lIB \ sin \ theta \)

где \ (l \) — длина провода внутри поля в метрах, \ (I \) — ток в амперах, \ (B \) — напряженность магнитного поля, а \ (\ theta \) — угол между вектором тока и силовыми линиями.Мы видим, что если ток параллелен полю, то силы нет, что соответствует тому, что мы видели в разделе 1. Направление силы определяется тем же правилом правой руки, что и в разделе 1, где ваш большой палец теперь указывает в направление тока (которое было бы таким же, как скорость положительных зарядов, образующих ток).

Вспомните из 11-го года, что токоведущие провода также создают свои собственные магнитные поля. Это означает, что если два провода параллельны друг другу, каждый из них будет испытывать силу со стороны магнитного поля друг друга из-за особенностей двигателя.{-2} \)).

Моторный эффект лежит в основе электродвигателя — устройства, которое принимает электрическую энергию и преобразует ее в кинетическую энергию. Чтобы понять, как это сделать, начните с рассмотрения проводящей петли, помещенной в магнитное поле, как на схемах ниже (нижняя диаграмма показывает поперечное сечение петли).

Изображение: Ток в катушке двигателя

Изображение: Крутящий момент в той же петле (в поперечном разрезе)

С одной стороны, ток течет на страницу, а с другой — выходит наружу. страницы.

На каждой стороне петли будет сила. Силы действуют в противоположных направлениях, но обе приводят к вращающему моменту в одном и том же направлении — в данном случае по часовой стрелке — и поэтому петля начинает вращаться.

Чтобы обеспечить непрерывное вращение в одном направлении, нам нужно, чтобы ток в левой части диаграммы выше всегда находился вне страницы, а ток в правой части всегда был на странице. Это сохранит силы в направлениях, показанных выше, и крутящий момент по часовой стрелке.Для этого мы добавили коммутатор с разъемным кольцом, который переключает электрические контакты каждые пол-оборота и гарантирует, что крутящий момент всегда в одном и том же направлении. Электрические контакты называются щетками и поддерживают контакт между коммутатором (который находится на вращающейся части двигателя — роторе) и источником питания.

Изображение: Конструкция двигателя постоянного тока

Крутящий момент, создаваемый силами, действующими на катушку в двигателе, подобном приведенному выше, определяется как

\ (\ tau = nIA_ {\ bot} B = nIAB \ sin \ theta \)

Где \ (N \) — количество витков в катушке, \ (I \) — ток, протекающий через нее, \ (A \) — площадь катушки, \ (B \) — магнитное поле, которое испытывает катушка, а \ (\ theta \) — угол между нормалью к катушке и линиями магнитного поля.

Раздел 3: Электромагнитная индукция

До сих пор в ваших исследованиях вы видели, что для протекания тока в цепи мы должны подключить ее к источнику разности потенциалов, например к батарее.

Существует альтернатива, основанная на взаимосвязи между электричеством и магнетизмом: мы можем использовать изменения магнитного потока, чтобы вызвать электродвижущую силу (ЭДС) и (если цепь замкнута) ток.

Магнитный поток \ (\ Phi \) по существу измеряет «общее количество» магнитного поля, содержащегося в определенной области, \ (A \).Его можно представить как общее количество замкнутых силовых линий, а напряженность магнитного поля \ (B \) — это плотность этих линий.

Диаграмма: Поток через замкнутую область

Математически:

\ (\ Phi = B_ {∥} A = BA \ cos \ theta \)

где \ (B \) — напряженность магнитного поля, \ (A \) — площадь, а \ (\ theta \) — угол между линиями поля и вектор нормали к площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (\ (Wb \)) или тесла-метрах в квадрате (\ (\ text {Tm} ^ 2 \)).

Майкл Фарадей обнаружил, что при изменении потока, проходящего через проводящую петлю, индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Это известно как закон Фарадея, и его можно записать математически:

\ (\ epsilon = -N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \)

Обратите внимание, что \ (N \) — это количество петель, в которых происходит изменение потока, например в соленоиде. Изменение потока может быть связано с изменениями в \ (B \), \ (A \), \ (θ \) или любой их комбинацией. ЭДС может привести к разделению заряда и напряжению, а если контур образует замкнутую цепь, к току.Величина тока зависит от сопротивления цепи и подчиняется закону Ома:

\ (I = \ frac {V} {R} \)

Что означает отрицательный знак в законе Фарадея? Ответ выражается в законе Ленца, который гласит, что индуцированная ЭДС (и ток) будут иметь такое направление, что создаваемый поток будет противодействовать вызвавшему его изменению потока.

Например, если вы пытаетесь увеличить поток на страницу через цикл, он реагирует, создавая свой собственный поток из страницы — чтобы противодействовать увеличению. Если вы попытаетесь уменьшить поток на странице, он отреагирует, создав свой собственный поток на страницу — чтобы противодействовать уменьшению.

Закон Ленца определяет направление наведенной ЭДС и индуцированного тока (если он есть). Закон Ленца также приведет к противодействующей силе, что наиболее полезно в случаях, когда изменение потока, вызывающее индукцию, было вызвано движением. Например, если поток через катушку увеличивается из-за того, что магнит приближается к ней, индукция приведет к возникновению силы, противодействующей движению магнита.

Изображение: Индукция тока в контуре из-за изменения магнитного потока

Индукция имеет множество применений: это принцип, лежащий в основе генератора, трансформаторов, беспроводных зарядных устройств и асинхронного двигателя переменного тока.

Генератор конструктивно аналогичен двигателю, однако катушка вращается вручную, в результате чего изменяется магнитный поток. Это приводит к индуцированной ЭДС и току по законам Фарадея и Ленца, который и является произведенным электричеством.

Ток, генерируемый вращающейся катушкой, всегда переменный.Генератор постоянного тока может быть изготовлен с использованием конструкции, идентичной двигателю постоянного тока, где коммутатор с разъемным кольцом будет преобразовывать переменный ток, индуцированный в катушке, в постоянный ток во внешней цепи. Генератор переменного тока можно сделать, заменив коммутатор двумя контактными кольцами — каждое контактное кольцо подключено к одной стороне катушки, и только одна щетка, и проводит переменный ток через внешнюю цепь.

Трансформатор — это устройство, используемое для преобразования входного переменного напряжения в другое выходное напряжение, которое может быть выше (повышающий трансформатор) или ниже (понижающий трансформатор).

Изображение: Конструкция трансформатора

Переменный ток в первичной обмотке приводит к постоянно изменяющемуся магнитному потоку. Вторичная обмотка испытывает это изменение потока, и в результате законов Фарадея и Ленца во вторичной обмотке будут индуцироваться ЭДС (напряжение) и ток.

Напряжения в каждой обмотке связаны следующим уравнением:

\ (\ frac {V_p} {V_s} = \ frac {N_p} {N_s} \)

В соответствии с принципом сохранения энергии идеальный трансформатор будет передавать 100% мощности из первичной обмотки во вторичную, так что:

\ (V_pI_p = V_sI_s \).

Индукция также может использоваться для объяснения работы асинхронных двигателей. В отличие от двигателя постоянного тока, рассмотренного ранее, ротор (центральная часть, которая вращается) в асинхронном двигателе переменного тока напрямую не снабжается током. Вместо этого мы используем электромагнитную индукцию, чтобы вызвать ток в роторе.

Трехфазный источник питания переменного тока используется для питания катушек в статоре (внешняя неподвижная часть) асинхронного двигателя. Это эффективно создает вращающееся магнитное поле.Ротор находится внутри этого поля и испытывает изменение магнитного потока. Следуя законам Фарадея и Ленца, в роторе индуцируется ток, который, в свою очередь, вызывает силы и крутящий момент, и он начинает вращаться в том же направлении, что и поле.

Электромагнитная индукция возникает в твердых проводниках, а также в петлях. В сплошных проводниках индуцированные токи текут по круговой траектории и называются «вихревыми токами». Они часто нежелательны, так как рассеивают электрическую энергию в виде тепла e.грамм. в сердечнике трансформатора. Однако есть случаи, когда это рассеяние энергии полезно, например, при электромагнитном торможении, когда сила, противоположная закону Ленца, обеспечивает тормозную силу.

Другой нежелательный пример индукции — в двигателях постоянного тока. Когда катушка двигателя вращается в магнитном поле, она испытывает изменяющийся магнитный поток, как катушка в генераторе. Индукция противодействует вызвавшему ее изменению, поэтому наведенная ЭДС имеет направление, противоположное напряжению, питающему двигатель, и называется обратной ЭДС.Обратная ЭДС снижает общее напряжение и ток на катушке и, следовательно, уменьшает крутящий момент, вызывающий вращение.

Вам нужно построить двигатель постоянного тока?

Вы можете применить это на практике при создании двигателя постоянного тока. Если вы хотите узнать больше о практическом применении этой теории, вам следует ознакомиться с этими двумя статьями:

© Matrix Education и www.matrix.edu.au, 2020. Несанкционированное использование и / или копирование этого материала без явного письменного разрешения автора и / или владельца этого сайта строго запрещено.Выдержки и ссылки могут быть использованы при условии, что Matrix Education и www.matrix.edu.au полностью и четко указали на исходный контент с соответствующим конкретным указанием.

Электромагнитная индукция — A-Level Physics Revision

Изучив этот раздел, вы сможете:

• рассчитать потокосцепление через катушку с проводом в магнитном поле
• Объясните, как возникает электромагнитная индукция из-за изменений в потокосцеплении
• применять закон Фарадея и закон Ленца

В этом разделе рассматриваются следующие темы

Флюсовая и флюсовая передача

Почти все, что мы делаем, кроме сна в темноте, основано на электромагнитной индукции . Индукция используется для выработки электроэнергии на электростанциях и для преобразования ее напряжения при прохождении через распределительную систему.

Эффекты индукции объясняются с помощью концепции потока . Хотя существование потока уже давно дискредитировано, осознание его значения полезно для понимания законов индукции, установленных Фарадеем и Ленцем.

Flux представляет собой полезную модель для объяснения эффектов магнитных полей.

Магнитные поля действуют на расстоянии, как гравитационное и электрическое поля.Картины магнитного поля используются, чтобы показать силы, действующие вокруг магнита или электрического тока. Эти силы действуют без какой-либо физической связи между магнитом или током, который вызывает поле, и магнитным материалом или током, помещенным в поле. Во времена Фарадея и Ленца их приписывали эффектам потока.

В настоящее время считается, что эти силы можно отнести к «обмену частицами».

При рисовании диаграмм магнитного поля:

• относительная напряженность в различных точках поля показана разделением силовых линий
• чем ближе линии вместе, тем сильнее поле
• эти силовые линии представляют собой магнитный поток , который, как представляется, занимает пространство вокруг магнита и отвечает за эффект магнитного поля.

Чтобы интегрировать модель потока с сегодняшним объяснением магнитных эффектов с точки зрения напряженности магнитного поля, это можно представить в терминах плотности потока, представленной концентрацией силовых линий магнитного поля. Плотность потока — это поток на единицу площади, поэтому поток теперь определяется в терминах напряженности магнитного поля и площади, через которую поле проникает.

КЛЮЧЕВОЙ МОМЕНТ — Магнитный поток Φ, проходящий через область A, определяется как произведение напряженности магнитного поля и площади, перпендикулярной полю.
Φ = B × A
Магнитный поток измеряется в сетках (Вт), где 1 Вт — поток через площадь 1 м ² , нормальный к однородному полю с напряженностью 1 Т.

Это определение связывает эквивалентность современной концепции напряженности магнитного поля и более старой концепции «магнитной индукции».

На схеме показан поток через прямоугольную катушку в однородном магнитном поле.

Когда катушка вращается, она «прорезает» магнитный поток или силовые линии и эл.м.ф. индуцируется.

Размер или величина наведенной ЭДС. зависит от:

• количество потока через катушку
• скорость вращения
• количество витков на катушке.

Каждый виток катушки имеет потокосцепление, которое изменяется по мере вращения катушки. Магнитосцепление катушки Н витков составляет НФ , где Ф — поток через катушку.

Движение катушки параллельно полю не вызывает эл.m.f., поскольку никакие силовые линии не «срезаются». Индуцированная э.д.с. имеет наибольшее значение, когда движение катушки перпендикулярно полю.

Закон Фарадея

Электромагнитная индукция возникает всякий раз, когда магнитное поле через проводник изменяется. Это может быть связано с тем, что проводник движется через магнитное поле, или проводник находится в фиксированном положении в изменяющемся магнитном поле, например, из-за переменного тока. Оба они приводят к ЭДС. индуцируется в проводнике.

Примеры электромагнитной индукции:

• перемещение магнита внутри проволочной катушки
• генерирует высокое напряжение, необходимое для ионизации пара в люминесцентной лампе и вызывает искру, необходимую для воспламенения взрывоопасной смеси в бензиновом двигателе
• изменение напряжения переменного тока с помощью трансформатора.

На электростанции электричество вырабатывается электромагнитом, вращающимся внутри медных катушек.

На приведенной ниже диаграмме показана разница в размере ЭДС. когда магнит движется в катушке с разной скоростью.

Закон Фарадея связывает величину наведенной ЭДС. к изменению потокосцепления.

КЛЮЧЕВЫЙ МОМЕНТ — Закон Фарадея гласит, что величина наведенной ЭДС. пропорциональна скорости изменения потокосцепления. Поскольку константа пропорциональности равна 1, для равномерной скорости изменения потокосцепления это можно записать как:

величина индуцированной эл. м.ф. N = ΔΦ / Δt, где ΔΦ — изменение потока во времени Δt.

Для создания высокого напряжения, необходимого для возникновения искры, магнитный поток должен быстро меняться. Это происходит, когда ток в электромагните отключен.

В каком направлении?

Закон Фарадея можно использовать для определения величины наведенной ЭДС. например, через концы крыльев самолета, летящего в магнитном поле Земли. В Великобритании поле Земли составляет угол 20 ° с вертикалью, см. Следующую диаграмму.

В отличие от стержневого магнита, магнитное поле Земли направлено с юга на север. Можно считать, что он состоит из двух компонентов: вертикального и горизонтального.

Самолет, летящий в направлении север-юг, пересекает только вертикальную составляющую, в то время как полет с востока на запад включает в себя дополнительно пересечение горизонтальной составляющей.

Индуцированная э.д.с. возникает как следствие действия силы на свободные электроны в металле корпуса самолета. Когда самолет движется по воздуху, движение этих электронов формирует ток, противоположный направлению полета. Правило левой руки Флеминга можно использовать для определения направления силы, действующей на электроны, и, следовательно, направления индуцированной ЭДС.

Все заряженные частицы испытывают силу из-за своего движения через магнитное поле, но эта сила слишком мала, чтобы воздействовать на что-либо, кроме свободных электронов.

В случае полета самолета с севера на юг:

• текущее — юг – север
• «разрезаемое» магнитное поле направлено вертикально вниз
• сила, действующая на свободные электроны, направлена ​​на восток.

Это приводит к дисбалансу заряда и возникновению напряжения на законцовках крыла. Направление э.д.с. индуцируется в самолете и когда магнит движется в катушку с проволокой, можно рассчитать с помощью закона Ленца .

КЛЮЧЕВЫЙ ТОЧЕК — Закон Ленца гласит, что направление индуцированной ЭДС. всегда противостоит изменению, которое его вызывает.

Если наведенная э.д.с. в самолете заставлял электроны течь с запада на восток, это создавало силу в северном направлении — противоположном движению самолета.Этого не происходит, потому что нет полной схемы.

На диаграмме ниже показано, что когда северный полюс магнита перемещается в один конец катушки, индуцированная ЭДС. вызывает индуцированный ток в направлении против часовой стрелки. Когда ток проходит в катушке, магнитное поле похоже на магнитное поле стержневого магнита, причем северный полюс является концом, по которому ток проходит против часовой стрелки.

Направление индуцированного тока меняется на противоположное путем изменения направления магнита или направления его движения.

Если бы индуцированный ток был в противоположном направлении, он притягивал бы магнит в катушку и генерировал электричество без подвода энергии.

Закон Ленца — это переформулировка принципа сохранения энергии; индуцированный ток противодействует движению магнита, поэтому необходимо выполнить работу по перемещению магнита против индуцированного магнитного поля. Эта работа представляет собой передачу энергии в цепь, необходимую для возникновения тока.

Объединение законов Фарадея и Ленца дает уравнение для индуцированной e.м.ф .:

КЛЮЧ — Где ε — наведенная ЭДС. Отрицательный знак показывает, что наведенная э.д.с. противостоит вызывающему его изменению потока.

Трансформатор

Трансформаторы используют изменяющиеся магнитные поля для изменения величины переменного напряжения. Переменный ток, протекающий в одной катушке (первичной обмотке), вызывает э.д.с. в соседней катушке (вторичной).

На схеме ниже показан поток, когда две катушки намотаны на железный сердечник.

Э.д.с. индуцируется независимо от наличия вторичной цепи. Если есть замкнутая цепь, есть также индуцированный ток.

В трансформаторе:

• переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле
• это усилено железным сердечником с высокой проницаемостью
• флюс концентрируется в чугуне
• Э. д.с. индуцируется во вторичной обмотке из-за изменения магнитной связи.

Железо легко намагничивается; его магнитные домены вносят свой вклад в силу магнитного поля.

Из последнего пункта следует, что индуцированная ЭДС. пропорционально количеству витков вторичной катушки.

КЛЮЧЕВЫЙ МОМЕНТ — соотношение между напряжениями и количеством витков для идеального трансформатора составляет:

Трансформатор, построенный из катушек с низким сопротивлением на многослойном железном сердечнике, близок к идеалу.

Это означает, что напряжения находятся в том же соотношении, что и количество витков. В идеальном трансформаторе нет потерь энергии в проводах или сердечнике, поэтому выходная мощность вторичной обмотки равна мощности, потребляемой первичной обмоткой, а токи обратно пропорциональны напряжению.

ПРОВЕРКА ПРОГРЕССА

.