z13-Indukcja.elektromagnetyczna, SiMR sem1, fizyka0
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Indukcja elektromagnetyczna
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Strumień indukcji magnetycznej
Analogicznie do strumienia pola elektrycznego można zdefiniować
strumień indukcji magnetycznej
. Strumień
indukcji magnetycznej jest wartością skalarną proporcjonalną do liczby lini sił pola magnetycznego przenikającego
powierzchnię
A
.
Φ
B
A=
B
A
B
cos
B
A
gdzie
B
jest indukcją pola magnetycznego na powierzchni,
A
jest polem
powierzchni, a
jest kątem pomiędzy kierunkiem wektora
B
i wektorem
prostopadłym do powierzchni
A
.
Jednostką strumienia magnetycznego jest Weber: 1Wb=1T*1m
2
Prawo Gaussa dla magnetyzmu:
w przeciwieństwie do ładunków elektrycznych ładunki magnetyczne nie istnieją (nie udało się ich
odkryć, choć z teoretycznego punktu widzenia jest to możliwe). W związku z tym strumień
indukcji pola magnetycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą wynosi zero.
Q
Φ
E
A=
E
Φ
B
A=
B
0
0
Indukcja elektromagnetyczna
Indukcja elektromagnetyczna jest zjawiskiem powstawania siły elektromotorycznej SEM w obwodzie w wyniku
zmiany strumienia indukcji magnetycznej przechodzącej przez powierzchnię obejmującą obwód.
Prawo Faradaya:
zmiana w czasie
t
strumienia
magnetycznego przez powierzchnię obejmowaną przez
obwód (
)
powoduje indukowanie prądu w tym obwodzie
(powstaje siła elektromotoryczna
)
Φ
B
i
t
reguła Lenza (przekory):
kierunek prądu indukowanego
jest taki, że jego pole magnetyczne powoduje
przeciwdziałanie zmianom strumienia magnetycznego.
Obwód, w którym zmienny
prąd wytwarza zmienne pole
magnetyczne
Obwód, w którym powstaje
siła elektromotoryczna
indukcji
Przykład prawa Faradaya
Metalowy pręt o długości
l
, zamykający obwód elektryczny, porusza się z prędkością
v
w jednorodnym polu
magnetycznym o indukcji
B
prostopadłej do płaszczyzny ekranu.
B
const
B
v
t
l
v
S
W obwodzie powstanie siła elektromagnetyczna indukcji o wartości:
B
S
B
v
t
l
B
B
v
l
t
t
t
Powstanie w obwodzie SEM można wyjaśnić następująco:
Wraz z poruszającym się prętem poruszają się z taką samą prędkością v zawarte w nim elektrony swobodne.
Na elektrony działa siła Lorentza:
F =e∙B∙v
skierowana wzdłuż pręta. Powoduje to przesuwanie się ładunku
wzdłuż pręta i przepływ prądu w obwodzie.
Indukcyjność cewki
l
Samoindukcja
– powstawanie SEM w obwodzie w
wyniku zmiany strumienia indukcji magnetycznej, w
wyniku zmian natężenia prądu
I
S
L
t
Δ
I
zmiana natężenia prądu w czasie Δ
t
,
- SEM
samoindukcji. Minus wynika z reguły Lentza.
L
– indukcyjność cewki, jednostką jest henr 1H=1V*1s/1A
S
– pole przekroju cewki
n
– liczba zwojów cewki
l
– długość cewki
- przenikalność magnetyczna ośrodka
0
- przenikalność magnetyczna próżni
V – objętość zajmowana przez cewkę
Schemat elektryczny cewki (zwojnicy, selenoidu)
Cewka jest elementem inercyjnym, gromadzi energię
w wytwarzanym polu magnetycznym.
Strumień indukcji pola magnetycznego
przepływający przez cewkę:
Li
B
2
1 B
V
1
2
E
L
LI
2
2
2
0
Sn
L
l
[ Pobierz całość w formacie PDF ]