Закон электромагнитной индукции.
1. Устно ответить на вопросы.
1. Замкнутое металлическое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно. Возникнет ли индукционный ток в кольце? Почему?
2. Рама автомобиля представляет собой замкнутый контур. Будет ли возникать в ней индукционный ток во время движения машины? Магнитное поле Земли вблизи ее поверхности считать однородным.
3. Как надо ориентировать проволочную рамку в однородном магнитном поле, чтобы магнитный поток через нее был нулевым(максимальным)?
Изучение нового материала.
Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое. (Максвелл).
Запись в тетради:
Основные свойства вихревого электрического поля:
А) оно не связано с электрическими зарядами;
Б) силовые линии этого поля всегда замкнуты;
В) работа вихревого поля при перемещении заряда по замкнутому контуру отлична от нуля.
Посмотреть видео по ссылке
https://www.youtube.com/watch?v=2vGT5YlCEtk
Опыты Фарадея показали, что сила индукционного тока в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Если за малое время Δt магнитный поток изменится на ΔФ, то скорость изменения магнитного потока равна ΔФ/Δt. Тогда I~ ΔФ/Δt.
Индуцированное электрическое поле, как и электростатическое, характеризуются напряженностью поля Е. Она численно равна силе, которая действует на единичный положительный заряд. Но работа этой силы, выполненная вдоль замкнутого контура в вихревом электрическом поле, не равна нулю. ЭДС индукции – работа вихревого электрического поля по перемещению единичного положительного заряда по рассматриваемому замкнутому контуру.
Таким образом, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в последнем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС индукции:
ε=Аст/q
Согласно закону Ома для замкнутой цепи I=ε/R. Сопротивление проводника не зависит от изменения магнитного потока, следовательно, соотношение I~ ΔФ/Δt справедливо только потому, что ЭДС индукции пропорциональна ΔФ/Δt.
Запись в тетради:
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):
ЭДС индукции равна по модулю скорости изменения магнитного потока через площадь контура замкнутого проводника:
ε=[ ΔФ/Δt]
Этот закон формулируется именно для ЭДС, а не для индукционного тока и выражает сущность явления, не зависящего от свойств проводников. Для возникновения тока проводник должен быть замкнут и сила тока зависит не только от скорости изменения магнитного потока, но и от сопротивления проводника:
I=1/ [ ΔФ/Δt]
Для катушки, состоящей из N витков, помещенной в переменное магнитное поле, ЭДС индукции будет в N раз больше: ε=[ ΔФ/Δt]N
Магнитный поток измеряется в веберах. Из формулы ε=[ ΔФ/Δt] следует, сто ΔФ=εΔt,
откуда Вб = В с.
ЭДС индукции в движущихся проводниках.
Смотреть видео по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=vGD4LWmAUv4
Пусть проводник длиной l движется в однородном магнитном поле с индукцией В со скоростью υ в направлении, перпендикулярном этому проводнику, так, что скорость перпендикулярна магнитной индукции.
На электроны в проводнике будет действовать сила Лоренца направленная в данном случае вниз. Откуда Fл=Fэ, qυВ=qЕ. Е=υВ. Δφ=Еl, то Δφ=Вlυ.
В случае, когда угол между векторами скорости и магнитной индукции равен α, ε=Вlυ .
Если такой проводник замкнуть, то по цепи пройдет электрический ток. Таким образом, движущийся в магнитном поле проводник можно рассматривать как своеобразный источник тока, характеризуемый ЭДС индукции.
Направление тока в проводнике можно определить по правилу правой руки:
если правую руку расположить вдоль проводника так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца покажут направление тока в проводнике.
3. Решить задачи в тетради письменно:
Рымкевич № 920 (желтый) – 873 (синий).
Рымкевич № 918 (желтый) – 871 (синий) (скорость изменения магнитного потока - ΔФ/Δt).
Домашнее задание.
Изучить § 8,9.
Разобрать решенные задачи в § 10.
Выполнить письменно А.1 – А. 5 стр. 42.
В тетрадях записываем дату и тему урока.
В тетрадь переписываем то, что выделено синим цветом + решаем письменно задачи.
Домашнее задание пишем после классной работы.
Работы сдают только те, чьи фамилии буду размещены на блоге или у вас в группе в день проведения урока.