12.3. Закон Фарадея (закон электромагнитной индукции). Правило Ленца.

Закон Фарадея

ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром:

Правило Ленца: Индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток

ЭДС индукции в неподвижных проводниках: ,

где - напряженность электрического поля индуцированного переменным магнитным полем

ЭДС индукции в проводнике длиной l, движущемся в однородном магнитном поле c постоянной скоростью : ,

где - угол между векторами и

ЭДС индукции, возникающая при вращении рамки в магнитном поле – модель генератора:

где N и S– число витков и площадь рамки,

В – индукция магнитного поля, - угловая скорость вращения рамки, - максимальное значение ЭДС

Сцепленный с контуром магнитный поток

,

где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью.

Единица индуктивности – Гн (генри) =1 Ом.с

ЭДС самоиндукции в контуре:

Если контур не деформируется и магнитная проницаемость среды не меняется, то L=const и ЭДС самоиндукции

Индуктивность соленоида:

Экстраток, возникающий при размыкании цепи: ,

где - время релаксации, за которое сила тока уменьшается в е раз

Экстраток при замыкании цепи: .

где - установившийся ток (при

Взаимная индукция - явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом

Индуцируемая в контурах ЭДС

Взаимная индуктивность двух катушек, намотанных на тороидальный сердечник:

Трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения переменного тока

Коэффициент трансформации:

k > 1 – трансформатор понижающий

k < 1 – трансформатор повышающий

Коэффициент полезного действия трансформатора:

Энергия магнитного поля контура с током:

Энергия магнитного поля соленоида

,

где V=Sl – объем соленоида.

Объемная плотность энергии магнитного поля:

Орбитальный магнитный момент электрона

,

где I=e , - частота вращения электрона по орбите, S – площадь орбиты, g – гиромагнитное отношение орбитальных моментов, е и m – заряд и масса электрона

Механический момент электрона:

Собственный механический момент электрона (спин):

Проекция на направление вектора может иметь одно из двух значений:

где - магнетон Бора

Магнетик – вещество способное под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться)

диамагнетики: <1

парамагнетики: > 1

ферромагнетики: >> 1