Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции.

Цель: познакомиться с явлением электромагнитной индукции; показать значение этого явления для физики и техники; ввести понятие вихревого электрического поля.

1. История открытия явления ЭМИ.
2. Опыты Фарадея.
3. Магнитный поток.
4. Явление ЭМИ.
5. Причина возникновения индукционного тока.
6. Вихревое электрическое поле.
7. Применение вихревого электрического поля.
8. Закон ЭМИ.

В 1820 г Эрстед обнаружил действие проводника с током на магнитную стрелку. Этим опытом показали «превращение электричества в магнетизм».

«Превратить магнетизм
в электричество…»
Английский физик Майкл Фарадей, узнав об опытах Эрстеда, поставил перед собой задачу – «превратить магнетизм в электричество». Решал эту задачу в течение 10 лет – с 1821 по 1831 г. Фарадей доказал, что магнитное поле может порождать электрический ток.

Значение ЭМИ для физики и техники
На явлении ЭМИ основано действие генераторов электрического тока на всех электростанциях Земли.
Немецкий физик Генрих Гельмгольц сказал: «Пока люди будут пользоваться благами электричества, они будут помнить имя Фарадея».

Опыты Фарадея по исследованию ЭМИ можно разделить на две серии:
возникновение индукционного тока при вдвигании и выдвигании магнита (катушки с током);
возникновение индукционного тока в одной катушке при изменении тока в другой катушке.

Опыты Фарадея
1 серия опытов
2 серия опытов

Вывод из опытов Фарадея: индукционный ток в катушке возникает тогда, когда изменяется число линий магнитной индукции, пронизывающих катушку.

Магнитным потоком Ф (потоком магнитной индукции) через замкнутый контур называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь контура S и на косинус угла между вектором В и перпендикуляром к плоскости контура.

На основании опытов Фарадея можно сделать вывод о том, при каких условиях может наблюдаться явление ЭМИ:
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

Выполнение условия возникновения ЭМИ – изменение магнитного потока через контур – можно осуществить двумя способами:
Движение контура в постоянном магнитном поле
Изменение во времени магнитного поля, в котором покоится контур

Движение контура в постоянном магнитном поле
Индукционный ток при движении проводящего контура в постоянном магнитном поле вызывает сила Лоренца, действующая на свободные заряды в проводнике

Изменение во времени магнитного поля, в котором покоится контур
Индукционный ток в неподвижном замкнутом контуре, находящемся в переменном магнитном поле, вызывается электрическим полем, порождаемым переменным магнитным полем (вихревым электрическим полем)

Отличие вихревого электрического поля от электростатического
Оно не связано с электрическими зарядами;
Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.

Закон ЭМИ: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна модулю скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Закрепление
Вопросы 1 - 9 на стр. 107