Электромагнитная индукция

С электромагнитной индукцией мы сталкиваемся едва ли не каждый день. Например, когда включаем плиту или заряжаем телефон без помощи провода. И удивительное явление применяется не только на бытовом уровне. На его основе работают трансформаторы, генераторы, радиоприемники. Что из себя представляет электромагнитная индукция – разберемся вместе с учителем физики.

Что такое электромагнитная индукция в физике

Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводнике при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.

Теперь разберем детально. Важно понимать, что замкнутым проводником может быть любой предмет, способный пропускать через себя электричество. При этом он обязательно будет иметь начало и конец. Кроме того, замкнутый проводник всегда связан либо с другими проводниками, либо с источниками энергии.

Говоря простым языком, магнитный поток – это число магнитных линий, пронизывающих проводник. Количество магнитных векторов может либо уменьшаться, либо увеличиваться в процессе воздействия на проводник.

Полезная информация об электромагнитной индукции

Кто открыл электромагнитную индукцию

Электромагнитная индукция была открыта английским физиком Майклом Фарадеем еще в 1831 году. Он знал, что внутри замкнутого проводящего контура существует магнитное поле. Однако в ходе экспериментов выяснил: при его изменении может возникать еще и электрический ток. Последний позднее назвали индукционным током.

Опыты Фарадея

Есть взять катушку, замкнутую на гальванометр (прибор для измерения силы малых постоянных электрических токов), и помещать в нее постоянный магнит, то можно увидеть, что при движении магнита стрелка гальванометра отклоняется. Это значит, что в контуре возникает электрический ток.

Именно так Фарадей доказал, что между магнитными и электрическими полями существует определенная зависимость: это и есть закон электромагнитной индукции.

это интересно

Закон всемирного тяготения

Рассмотрим формулировку закона и его действие на примерах из жизни

Подробнее

Если расположить рядом две катушки, а затем подключить одну из них к источнику тока, можно увидеть другое явление. При размыкании или замыкании ключа в цепи первой катушки во второй появится индукционный ток. В момент включения или выключения тока, а также при перемещении катушек относительно друг друга стрелка гальванометра начнет отклоняться.

Этот опыт показывает, что не только магнетизм может превратиться в электричество, но и электричество в магнетизм. Ток, пропускаемый через первую катушку, превращает ее в магнит, передающий ток второй катушке.

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции считается основным в сфере электродинамики. Благодаря нему работает огромное количество генераторов, электродвигателей и трансформаторов. Закон звучит так

Для любого контура индуцированная электродвижущая сила (эдс) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус.

При этом важно отметить, что значение ЭДС в задачах часто получается отрицательным. Поэтому берется модуль числа. Это помогает описать величину вектора, но не его направление.

Формула закона электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции выражается следующей формулой:

Ε=-ΔΦ/Δt

где Е – это электродвижущая сила;

ΔΦ – показатель изменения магнитного потока

Δt – время, за которое был изменен магнитный поток.

Помните, что электродвижущая сила измеряется в вольтах, а магнитный поток – в веберах. Знак Δ обозначает разницу между итоговым и первоначальным параметром.

Пошаговая инструкция по подготовке к лабораторной работе на тему «Электромагнитная индукция»

Школьная программа предполагает выполнение лабораторных работ по этой теме. Разберемся пошагово, как к ним подготовиться.

Изучите теорию

Перед выполнением задания повторите всю теорию. Можно посмотреть видеоролики с экспериментами – они помогут разобраться в самом явлении и понять, как оно возникает. «В частности, важно понимать, что такое электрический ток, магнитное поле. Знать, что называют вектором магнитной индукции и магнитным потоком», – добавил Егор Чернолихов, учитель физики школы-клуба «Династия».

Изучите оборудование

Во время выполнения лабораторной работы вам придется воспользоваться сразу несколькими приборами: гальванометром, амперметром, магнитом и катушкой. Если заранее изучить правила их применения, на работу уйдет куда меньше времени.

Будьте внимательны

Все задания нужно выполнять последовательно и внимательно. Особое внимание нужно обращать на цену деления амперметра, а также единицы измерения (ампер или миллиампер).

«Многие ученики совершают ошибки, неправильно снимая показания с амперметра. Не забывать вносить результаты измерений в таблицу», – подчеркнул Чернолихов.

Задачи на тему «Электромагнитная индукция»

Любые знания лучше усваиваются на практике. Поэтому разберем несколько задач на тему электромагнитной индукции.

Задача 1

На рисунке показан график зависимости магнитного потока Ф, пронизывающего контур, от времени t. Найдите модуль ЭДС индукции в контуре в промежутке времени от 2 до 4 с.

Задача 2

На рисунке показан график зависимости магнитного потока, пронизывающего контур, от времени. На каком из участков графика (1, 2, 3 или 4) в контуре возникает максимальная по модулю ЭДС индукции?

Ответы к задачам

Теперь проверим себя.

Задача 1

Здесь будет достаточно обратиться к закону электромагнитной индукции, формула которого выглядит так:

Ε= — ΔΦ/Δt

Останется только поставить нужные значения. Значит:

Ответ: 3

Задача 2

ЭДС по модулю равна скорости изменения магнитного потока. Последний, в свою очередь, можно определить по формуле:

ΔΦΔt 

Так как разница во времени на протяжении всего графика одинаковая, возьмем его за постоянное значение – const. Получается, чем выше показатель, тем выше скорость магнитного потока.

На первом участке равна 4, на втором – -6, на третьем – 0, на четвертом – 2. Получается, что максимальная по модулю ЭДС индукции возникает на участке 2.

Ответ: на втором участке.

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Егор Чернолихов, учитель физики школы-клуба «Династия»: