Curent de inducție. Curent de inducție Cum se creează curent de inducție pe termen scurt

Știți deja că există întotdeauna un câmp magnetic în jurul unui curent electric. Curentul electric și câmpul magnetic sunt inseparabile unul de celălalt.

Dar dacă electricitate, după cum se spune, „creează” un câmp magnetic, atunci nu există un fenomen opus? Este posibil să „creezi” un curent electric folosind un câmp magnetic?

O astfel de sarcină la începutul secolului al XIX-lea. Mulți oameni de știință au încercat să o rezolve. Omul de știință englez Michael Faraday și-a pus-o înainte. „Transformați magnetismul în electricitate” - așa a scris Faraday această problemă în jurnalul său în 1822. Savantului i-au trebuit aproape 10 ani de muncă grea pentru a o rezolva.

Michael Faraday (1791-1867)
fizician englez. S-a descoperit fenomenul de inducție electromagnetică, extracurenți în timpul închiderii și deschiderii

Pentru a înțelege cum Faraday a reușit să „transforme magnetismul în electricitate”, să realizăm câteva dintre experimentele lui Faraday folosind instrumente moderne.

Figura 119, a arată că dacă un magnet este mutat într-o bobină închisă la un galvanometru, acul galvanometrului este deviat, indicând apariția unui curent inductiv (indus) în circuitul bobinei. Curentul indus într-un conductor reprezintă aceeași mișcare ordonată a electronilor ca și curentul obținut din celulă galvanică sau baterie. Numele „inducție” indică doar motivul apariției sale.

Orez. 119. Apariția curentului de inducție atunci când un magnet și o bobină se mișcă unul față de celălalt

Când magnetul este scos din bobină, se observă din nou o deformare a acului galvanometrului, dar în sens opus, ceea ce indică apariția unui curent în bobină în sens opus.

De îndată ce mișcarea magnetului față de bobină se oprește, curentul se oprește. În consecință, curentul în circuitul bobinei există numai în timp ce magnetul se mișcă în raport cu bobina.

Experiența poate fi schimbată. Vom pune o bobină pe un magnet staționar și o vom scoate (Fig. 119, b). Și din nou puteți descoperi că, pe măsură ce bobina se mișcă în raport cu magnetul, curentul apare din nou în circuit.

Figura 120 prezintă bobina A conectată la circuitul sursei de curent. Această bobină este introdusă într-o altă bobină C conectată la galvanometru. Când circuitul bobinei A este închis și deschis, în bobina C apare un curent indus.

Orez. 120. Apariția curentului de inducție la închiderea și deschiderea unui circuit electric

Puteți provoca apariția unui curent de inducție în bobina C prin schimbarea puterii curentului în bobina A sau prin deplasarea acestor bobine una față de alta.

Să mai facem un experiment. Să plasăm un contur plat al unui conductor într-un câmp magnetic, ale cărui capete vor fi conectate la un galvanometru (Fig. 121, a). Când circuitul este rotit, galvanometrul notează apariția unui curent de inducție în el. Un curent va apărea și dacă un magnet este rotit în apropierea circuitului sau în interiorul acestuia (Fig. 121, b).

Orez. 121. Când un circuit se rotește într-un câmp magnetic (magnetul în raport cu circuitul), o modificare a fluxului magnetic duce la apariția unui curent indus

În toate experimentele luate în considerare, curentul indus a apărut la modificarea fluxului magnetic care străpunge zona acoperită de conductor.

În cazurile prezentate în figurile 119 și 120, fluxul magnetic s-a modificat datorită unei modificări a inducției câmpului magnetic. Într-adevăr, când magnetul și bobina s-au deplasat unul față de celălalt (vezi Fig. 119), bobina a căzut în zone de câmp cu inducție magnetică mai mare sau mai mică (deoarece câmpul magnetului este neuniform). Când circuitul bobinei A (vezi Fig. 120) a fost închis și deschis, inducerea câmpului magnetic creat de această bobină s-a schimbat din cauza unei modificări a intensității curentului din ea.

Când o buclă de sârmă a fost rotită într-un câmp magnetic (vezi Fig. 121, a) sau un magnet în raport cu bucla (vezi Fig. 121, b"), fluxul magnetic s-a modificat datorită unei schimbări în orientarea acestei bucle relativ la liniile de inducție magnetică.

Prin urmare,

• la orice modificare a fluxului magnetic care pătrunde în zona limitată de un conductor închis, în acest conductor ia naștere un curent electric, existent pe parcursul întregului proces de modificare a fluxului magnetic

Acesta este fenomenul de inducție electromagnetică.

Descoperirea inducției electromagnetice este una dintre cele mai remarcabile realizări științifice din prima jumătate a secolului al XIX-lea. A provocat apariția și dezvoltarea rapidă a ingineriei electrice și a ingineriei radio.

Pe baza fenomenului de inducție electromagnetică, au fost create generatoare de energie electrică puternice, la dezvoltarea cărora au participat oameni de știință și tehnicieni. tari diferite. Printre aceștia s-au numărat și compatrioții noștri: Emilius Khristianovici Lenz, Boris Semenovici Jacobi, Mihail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky și alții, care au avut o mare contribuție la dezvoltarea ingineriei electrice.

Întrebări

1. Care a fost scopul experimentelor descrise în figurile 119-121? Cum au fost realizate?
2. În ce condiție în experimente (vezi Fig. 119, 120) a apărut un curent indus într-o bobină închisă la un galvanometru?
3. Care este fenomenul inducției electromagnetice?
4. Care este importanța descoperirii fenomenului de inducție electromagnetică?

Exercițiul 36

1. Cum se creează un curent de inducție pe termen scurt în bobina K 2 prezentată în Figura 118?
2. Inelul de sârmă este plasat într-un câmp magnetic uniform (Fig. 122). Săgețile afișate lângă inel arată că în cazurile a și b inelul se mișcă rectiliniu de-a lungul liniilor de inducție a câmpului magnetic, iar în cazurile c, d și e se rotește în jurul axei OO." În care dintre aceste cazuri se poate. un curent indus apare în inel?

Întrebări.

1. Care a fost scopul experimentelor descrise în figurile 126-128? Cum au fost realizate?

Experimentele au fost efectuate cu scopul de a crea și de a determina condițiile pentru apariția unui curent de inducție. Pentru a face acest lucru, în primele două experimente (Fig. 126), s-a folosit o bobină conectată la un galvanometru și un magnet. În primul experiment, un magnet a fost mișcat, în al doilea, o bobină a fost mutată. În al treilea experiment (Fig. 127), magnetul a fost înlocuit cu o a doua bobină conectată la circuit. În a patra și a cincea (Fig. 128), cadrul a fost rotit în interiorul magnetului (a), iar magnetul în interiorul cadrului (b).

2. În ce condiție a apărut un curent indus în toate experimentele într-o bobină închisă la un galvanometru?

Curentul a apărut atunci când câmpul magnetic s-a schimbat.

3. Care este fenomenul inducției electromagnetice?

Când fluxul magnetic care străpunge circuitul unui conductor închis se modifică, în acest conductor ia naștere un curent electric care nu se oprește în timp ce are loc schimbarea.

4. Care este importanța descoperirii fenomenului de inducție electromagnetică?

Descoperirea inducției electromagnetice a făcut posibilă producerea de curent electric la scară industrială, deoarece au fost create generatoare de energie electrică.

Exerciții.

1. Cum se creează un curent de inducție pe termen scurt în bobina K2 prezentată în Figura 125?

Prin orice metodă care modifică puterea curentului în circuit și, în consecință, fluxul magnetic: 1) reostat; 2) cheie; 3) schimbarea poziției bobinei K 2.

2. Inelul de sârmă este plasat într-un câmp magnetic uniform (Fig. 129). Săgețile afișate lângă inel arată că în cazurile a și b inelul se mișcă rectiliniu de-a lungul liniilor de inducție a câmpului magnetic, iar în cazurile c, d și e se rotește în jurul axei OO." În care dintre aceste cazuri se poate. un curent indus apare în inel?

Curentul de inducție apare în cazul d), deoarece În același timp, fluxul magnetic care pătrunde în inel se modifică.

CURENTUL DE INDUCȚIE este un curent electric care apare atunci când fluxul de inducție magnetică se modifică într-un circuit conductor închis. Acest fenomen se numește inducție electromagnetică. Vrei să știi în ce direcție este curentul de inducție? Rosinductor este un portal de informații comerciale unde veți găsi informații despre curent.

Regula care determină direcția curentului de inducție este următoarea: „Curentul de inducție este direcționat astfel încât să contracareze cu câmpul său magnetic modificarea fluxului magnetic care îl provoacă.” Mâna dreaptă este întoarsă cu palma spre liniile magnetice de forță, cu degetul mare îndreptat spre mișcarea conductorului, iar cele patru degete indică în ce direcție va curge curentul indus. Prin deplasarea unui conductor, deplasăm împreună cu conductorul toți electronii conținuti în acesta, iar la deplasarea sarcinilor electrice într-un câmp magnetic, asupra lor va acționa o forță conform regulii stângii.

Direcția curentului de inducție, precum și magnitudinea acestuia, sunt determinate de regula lui Lenz, care afirmă că direcția curentului de inducție slăbește întotdeauna efectul factorului care a excitat curentul. Când fluxul câmpului magnetic prin circuit se modifică, direcția curentului indus va fi astfel încât să compenseze aceste modificări. Când un câmp magnetic care excită un curent într-un circuit este creat într-un alt circuit, direcția curentului de inducție depinde de natura modificărilor: când curentul extern crește, curentul de inducție are sens opus; când scade, este îndreptată în aceeași direcție și tinde să crească debitul.

O bobină de curent de inducție are doi poli (nord și sud), care se determină în funcție de direcția curentului: liniile de inducție ies din polul nord. Apropierea unui magnet de o bobină face ca un curent să apară într-o direcție care respinge magnetul. Cand magnetul este scos, curentul din bobina are o directie care favorizeaza atractia magnetului.

Curentul de inducție apare într-un circuit închis situat într-un câmp magnetic alternativ. Circuitul poate fi staționar (plasat într-un flux schimbător de inducție magnetică) sau în mișcare (mișcarea circuitului determină o modificare a fluxului magnetic). Apariția unui curent de inducție provoacă un câmp electric vortex, care este excitat sub influența unui câmp magnetic.

Puteți învăța cum să creați un curent indus pe termen scurt dintr-un curs de fizică școlar.

Există mai multe moduri de a face acest lucru:

• - mișcarea unui magnet permanent sau electromagnet față de bobină,
• - mișcarea miezului față de electromagnetul introdus în bobină,
• - inchiderea si deschiderea circuitului,
• - reglarea curentului în circuit.

Legea de bază a electrodinamicii (legea lui Faraday) afirmă că puterea curentului indus pentru orice circuit este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic care trece prin circuit, luată cu semnul minus. Puterea curentului de inducție se numește forță electromotoare.

În N 1 S 1. câmpul magnetic este descris clar; linii închise; 2. linii închise; 3. Direcția către care se îndreaptă polul nord al acului magnetic este luată ca direcție a liniilor de câmp, adică. liniile de forță sunt direcționate de la polul nord (N) al magnetului permanent spre polul sud (S). Liniile de câmp magnetic: FIG.1

VECTOR DE INDUCȚIE MAGNETICĂ. LINII MAGNETICE. B este vectorul de inducție magnetică, întotdeauna direcționat de-a lungul tangentei la liniile de inducție magnetică; B – este puterea caracteristică câmpului magnetic; Modulul vectorului de inducție magnetică al unui câmp magnetic uniform este egal cu raportul dintre modulul forței cu care câmpul magnetic acționează asupra unui conductor purtător de curent situat perpendicular pe liniile de inducție magnetică, la puterea curentului și la lungimea conductorului

Un câmp magnetic uniform este un câmp, în fiecare punct al cărui câmp magnetic uniform este un câmp, în fiecare punct din care există 1. linii magnetice, distribuite cu densitate egală, sau paralele între ele; 2. vectorii magnetici în inducție au aceeași mărime și direcție. omogen. În caz contrar, câmpul este neuniform. Câmp magnetic uniform și neuniform. Fig.2 Fig. 3 fig. 4 fig. 5 B

Câmp magnetic de curent continuu, regula „giletului” sau a mâinii drepte - vă permite să determinați direcția liniilor de câmp magnetic generate de conductorul cu curent: dacă luați conductorul cu curent în mâna dreaptă, astfel încât degetul mare indică direcția curentului, apoi degetele rămase ale mâinii care acoperă conductorul indică direcția liniilor câmpului magnetic; FIG.6

Drainul cadru este un conductor îndoit sub forma unui dreptunghi sau cerc prin care curge curentul continuu; - creează un câmp magnetic asemănător câmpului magnetic al unui magnet cu bandă permanentă și este un electromagnet simplu; - dacă degetele mâinii drepte sunt strânse în direcția corespunzătoare direcției curentului din cadru, atunci degetul mare va indica direcția de la polul sud la nord; Prin aplicarea regulii din dreapta, puteți determina polii nord și sud ai câmpului magnetic al cadrului cu curent: FIG.7

Solenoidul este un conductor spiralat prin care trece curentul electric; Solenoidul este un conductor spiralat prin care trece curentul electric; câmpul magnetic al solenoidului este similar cu câmpul magnetic al unui magnet cu bandă; Din punct de vedere structural, solenoidul este un cadru circular cu curent conectat în serie; Puteți determina polii nord și sud ai câmpului magnetic al solenoidului aplicând regula din dreapta buclei de curent. FIG.8

FORȚA AMPERĂ este forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic; este egal cu produsul mărimii vectorului de inducție magnetică B cu puterea curentului I, lungimea secțiunii conductorului l și sinusul unghiului α dintre inducția magnetică și secțiunea conductorului. direcția regulii forței Ampere a mâinii stângi - dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în ea și cele patru degete extinse sunt plasate în direcția curentului în conductor, atunci degetul mare îndoit va arăta direcția forței Ampere care acționează asupra curentului; FIG.9

FORȚA LORENTZ este o forță care acționează asupra unei particule încărcate în mișcare dintr-un câmp magnetic extern; este egal cu produsul sarcinii q prin inducția magnetică B, viteza de mișcare a particulei υ și cu sinusul unghiului α dintre direcția vitezei de încărcare și inducția câmpului magnetic DIRECȚIA FORȚEI LORENTZ: dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât vectorul B să intre în ea și patru degete întinse sunt îndreptate de-a lungul vectorului υ, apoi degetul mare îndoit va arăta direcția forței care acționează asupra sarcinii pozitive. dacă palma mâinii drepte este poziționată astfel încât vectorul B să intre în ea și patru degete întinse sunt îndreptate de-a lungul vectorului υ, atunci degetul mare îndoit va arăta direcția forței care acționează asupra sarcinii negative. FIG.15

FLUXUL MAGNETIC (FLUX DE INDUCȚIE MAGNETICĂ): CARACTERIZează DISTRIBUȚIA CÂMPULUI MAGNETIC PE O SUPRAFAȚĂ LIMITATĂ DE O BUCLĂ ÎNCHISĂ; VALOARE EGALĂ CU PRODUSUL MODULULUI VECTOR DE INDUCȚIE MAGNETICĂ ȘI AREA CIRCUITULUI ȘI COSINUL UNGHUI ÎNTRE VECTORUL DE INDUCȚIE MAGNETICĂ ȘI NORMUL LA SUPRAFAȚĂ; FLUXUL MAGNETIC (FLUX DE INDUCȚIE MAGNETICĂ): CARACTERIZează DISTRIBUȚIA CÂMPULUI MAGNETIC PE O SUPRAFAȚĂ LIMITATĂ DE O BUCLĂ ÎNCHISĂ; VALOARE EGALĂ CU PRODUSUL MODULULUI VECTOR DE INDUCȚIE MAGNETICĂ ȘI AREA CIRCUITULUI ȘI COSINUL UNGHUI ÎNTRE VECTORUL DE INDUCȚIE MAGNETICĂ ȘI NORMUL LA SUPRAFAȚĂ;

INDUCȚIA ELECTROMAGNETICĂ INDUCȚIA ELECTROMAGNETICĂ FENOMENUL INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE A FOST DECOPERIT EXPERIMENTAL DE MICHAEL FARADAY ÎN 1831. FENOMENUL INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE ESTE FENOMENUL APARIȚIEI UNEI FORȚE ELECTROMATORII ÎNTR-UN CONDUCTOR SITUAT ÎN CÂMP MAGNETIC ALTERNAT SAU ÎN MIȘCARE ÎN CÂMP MAGNETIC CONSTANT.

CÂMPUL INDUS (VORTEX) nu este creat sarcini electrice, și printr-o modificare a câmpului magnetic; Liniile de forță ale câmpului indus sunt închise, iar câmpul în sine are caracter de vortex; CURENTUL DE INDUCȚIE – apare într-un conductor închis sub influența unui câmp indus (vortex). CURENTUL DE INDUCȚIE ÎN BOBINA C, SAU ÎN BUCLĂ ÎNCHISĂ, APARE CÂND SE MODIFICĂ FLUXUL MAGNETIC, PERPETÂND ZONA LIMITAȚĂ DE CONDUCTOR: 1. CÂND SE MIȘTE MAGNETUL; 2. CÂND PUTEREA ACTUALA SE MODIFICĂ ÎN BOBINA A; 3. CÂND BOBILE A ȘI C SE MIȘTE UN RELATIV LA ALTE; 4. CÂND O BUCLĂ ÎNCHISĂ SE ROTește ÎN CÂMP MAGNETIC; 5. CÂND MAGNETUL SE ROTĂ LÂNĂ CIRCUIT SAU ÎN INTERIORUL acestuia. CURENTUL DE INDUCȚIE ÎN BOBINA C, SAU ÎN BUCLĂ ÎNCHISĂ, APARE CÂND SE MODIFICĂ FLUXUL MAGNETIC, PERPETÂND ZONA LIMITAȚĂ DE CONDUCTOR: 1. CÂND SE MIȘTE MAGNETUL; 2. CÂND PUTEREA ACTUALA SE MODIFICĂ ÎN BOBINA A; 3. CÂND BOBILE A ȘI C SE MIȘTE UN RELATIV LA ALTE; 4. CÂND O BUCLĂ ÎNCHISĂ SE ROTește ÎN CÂMP MAGNETIC; 5. CÂND MAGNETUL SE ROTĂ LÂNĂ CIRCUIT SAU ÎN INTERIORUL acestuia. CONCLUZIE: