Явление электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции – это возникновение ЭДС и тока в замкнутом проводящем контуре в результате изменения магнитного потока через поверхность, охватываемую этим контуром. Возникающий ток называется индукционным (наведенным).

Закон Фарадея-Ленца (закон электромагнитной индукции) :

= . (11)

ε - ЭДС индукции, вызывающая ток в контуре,

- скорость изменения магнитного потока через контур,

- изменение магнитного потока за малое время .

Если ЭДС постоянна по величине (поток меняется со временем линейно, т.е. ~ ), то уравнение (11) можно записать в виде:

ε = , . (12)

, .

2. Принцип действия генератора тока.

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции.

Напряжение , которое подается во внешнюю электрическую цепь с вращающегося контура (рамки), равно ЭДС, = ε .

= . (13)

Рассмотрим вращение в магн поле рамки, на которую навито витков провода.

- площадь витка (площадь рамки), - угловая скорость вращения рамки.

Магн поток через один виток, , а через витков:

. (14)

- угол между нормалью к рамке и индукцией .

Если = const, то

.

определяет начальное положение рамки в магн поле.

.

= = . (15)

= , (16)

- амплитуда напряжения.

Напряжение меняется по гармоническому, синусоидальному закону с циклической частотой , равной угловой скорости вращения рамки.

, - частота оборотов ( 50 Гц в РФ) .

Явление самоиндукции

Ток , проходящий по контуру, создает магнитное поле и магнитный поток через поверхность, охватываемую контуром.

, - индуктивность контура.

При изменении тока меняется магнитный поток, а значит, возникает ЭДС индукции.

Самоиндукция - возникновение ЭДС и тока самоиндукции в контуре при изменении в нем силы тока от внешнего источника.

ЭДС самоиндукции (из закона Фарадея-Ленца):

ε = = = .

ε = . (17)

Ток самоиндукции , протекающий в контуре наряду с током от внешнего источника,

. (18)

- электрическое сопротивление контура. Ток самоиндукции пропорционален индуктивности контура.

Когда нарастает (включение тока),

то , а .

Это значит, что ток самоиндукции направлен противоположно току от внешнего источника, и препятствует его нарастанию.

Когда убывает (выключение тока), , а . В этом случае ток самоиндукции направлен по току от внешнего источника, и препятствует его убыванию.

Ток самоиндукции препятствует изменению тока от внешнего источника.

Вследствие самоиндукции при резком изменении тока в электрической цепи, содержащей индуктивность, могут возникнуть большие напряжения, ведущие к пробою изоляции.

В цепях переменного тока, если стоит катушка с большой индуктивностью, на ней возникает дополнительное падение напряжения (кроме активного сопротивления , катушка имеет индуктивное сопротивление )