ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ

ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ

Если проводник движется в постоянном во времени магнитном поле, то ЭДС индукции в проводнике обусловлена не вихревым электрическим полем, которое в этом случае не может возникнуть, а другой причиной.

ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ

ЭДС ИНДУКЦИИ формулы


При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. Она-то и вызывает перемещение зарядов внутри проводника. ЭДС индукции, следовательно, имеет магнитное происхождение. На многих электростанциях земного шара именно сила Лоренца вызывает перемещение электронов в движущихся проводниках.
явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальной среды в магнитном поле[1] Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Вычислим ЭДС индукции, возникающую в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле. Пусть сторона контура MN длиной / скользит с постоянной скоростью и вдоль сторон NC и MD, оставаясь все время параллельной стороне CD.

 

Вектор магнитной индукции В однородного поля перпендикулярен проводнику и составляет угол а с направлением его скорости.

Теоремы и рисунки

Сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, равна по модулю: FL=qvB sin а. (2.5) Направлена эта сила вдоль проводника MN.

 

Работа силы Лоренца на пути / положительна и составляет1: A=FLl= q ¦ vBl sin a. Электродвижущая сила индукции в проводнике MN равна по определению отношению работы по перемещению заряда q к этому заряду: %l=A-.=vBl sin a. (2.6) ' qI v ' Эта формула справедлива для любого проводника длиной /, движущегося со скоростью v в однородном магнитном поле.

примеры решения


В других проводниках контура ЭДС равна нулю, так как проводники неподвижны. Следовательно, ЭДС во всем контуре MNCD равна и остается неизменной, если скорость движения и постоянна. Электрический ток при этом будет увеличиваться, так как при сме- 1 Это неполная работа силы Лоренца. Кроме силы Лоренца (2.5), имеется составляющая силы Лоренца, направленная против скорости проводника у. Такая составляющая тормозит проводник и совершает отрицательную работу.

 

 

В результате полная работа силы Лоренца оказывается равной нулю. щении проводника MN вправо уменьшается общее сопротивление контура. С другой стороны, ЭДС индукции можно вычислить с помощью закона, электромагнитной индукции (2.4). Действительно, магнитный поток через контур MNCD равен: Ф=В5 cos (90°—a)=SS sin a, где угол 90°—а есть угол между вектором В и нормалью Я к поверхности контура (рис. 43), а 5 — площадь контура MNCD. Если считать, что в начальный момент времени (/=0) проводник MN находится на расстоянии NC от проводника CD (см. рис. 42), то при перемещении проводника площадь S изменяется со временем следующим образом: S=l(NC~vt). За время At площадь контура меняется на AS=~lvAt. Знак «минус» указывает на то, что она уменьшается. Изменение магнитного потока за это время равно ДФ=-ВЬД/ sin а. Следовательно, =Blv sin a. ' At

 

результат ответ
45 0,876
25 0,803
 

 

Если весь контур MNCD движется в однородном магнитном поле, сохраняя свою ориентацию по отношению к вектору В, то ЭДС индукции в контуре будет равна нулю, так как поток Ф через поверхность, ограниченную контуром, не меняется. Объяснить это можно так. При движении контура в проводниках MN и CD возникают силы (2.5), действующие на электроны в направлениях от N к М и от С к D. Суммарная работа этих сил при обходе контура по часовой стрелке или против нее равна нулю. ЭДС индукции в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле, возникает за счет действия на свободные заряды проводника силы Лоренца. 2 1. Чему равна сила Лоренца и как она направлена! 2. От чего зависит ЭДС индукции, возникающая в проводнике, который движется в переменном во времени магнитном поле!