Как должен двигаться замкнутый проводник в однородном магнитном поле: Как должен двигаться замкнутый проводящий контур в однородном магнитном поле, не зависящем от времени, чтобы в нем возник индукционный ток?

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Опыт Эрстеда показал, что электрический ток создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. Майкл Фарадей пришёл к мысли, что может существовать и обратный эффект: магнитное поле, в свою очередь, порождает электрический ток.

Иными словами, пусть в магнитном поле находится замкнутый проводник; не будет ли в этом проводнике возникать электрический ток под действием магнитного поля?

Через десять лет поисков и экспериментов Фарадею наконец удалось этот эффект обнаружить. В 1831 году он поставил следующие опыты.

1. На одну и ту же деревянную основу были намотаны две катушки; витки второй катушки были проложены между витками первой и изолированы. Выводы первой катушки подключались к источнику тока, выводы второй катушки — к гальванометру (гальванометр — чувствительный прибор для измерения малых токов). Таким образом, получались два контура: «источник тока — первая катушка» и «вторая катушка — гальванометр».

Электрического контакта между контурами не было, только лишь магнитное поле первой катушки пронизывало вторую катушку.

При замыкании цепи первой катушки гальванометр регистрировал короткий и слабый импульс тока во второй катушке.

Когда по первой катушке протекал постоянный ток, никакого тока во второй катушке не возникало.

При размыкании цепи первой катушки снова возникал короткий и слабый импульс тока во второй катушке, но на сей раз в обратном направлении по сравнению с током при замыкании цепи.

Вывод.

Меняющееся во времени магнитное поле первой катушки порождает (или, как говорят, индуцирует) электрический ток во второй катушке. Этот ток называется индукционным током.

Если магнитное поле первой катушки увеличивается (в момент нарастания тока при замыкании цепи), то индукционный ток во второй катушке течёт в одном направлении.

Если магнитное поле первой катушки уменьшается (в момент убывания тока при размыкании цепи), то индукционный ток во второй катушке течёт в другом направлении.

Если магнитное поле первой катушки не меняется (постоянный ток через неё), то индукционного тока во второй катушке нет.

Обнаруженное явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией (т. е. «наведение электричества магнетизмом»).

2. Для подтверждения догадки о том, что индукционный ток порождается переменным магнитным полем, Фарадей перемещал катушки друг относительно друга. Цепь первой катушки всё время оставалась замкнутой, по ней протекал постоянный ток, но за счёт перемещения (сближения или удаления) вторая катушка оказывалась в переменном магнитном поле первой катушки.

Гальванометр снова фиксировал ток во второй катушке. Индукционный ток имел одно направление при сближении катушек, и другое — при их удалении. При этом сила индукционного тока была тем больше, чем быстрее перемещались катушки.

3. Первая катушка была заменена постоянным магнитом. При внесении магнита внутрь второй катушки возникал индукционный ток. При выдвигании магнита снова появлялся ток, но в другом направлении. И опять-таки сила индукционного тока была тем больше, чем быстрее двигался магнит.

Эти и последующие опыты показали, что индукционный ток в проводящем контуре возникает во всех тех случаях, когда меняется «количество линий» магнитного поля, пронизывающих контур. Сила индукционного тока оказывается тем больше, чем быстрее меняется это количество линий.

Замечательно, что для величины силы тока в данном контуре важна лишь скорость изменения количества линий. Что конкретно при этом происходит, роли не играет — меняется ли само поле, пронизывающее неподвижный контур, или же контур перемещается из области с одной густотой линий в область с другой густотой.

Такова суть закона электромагнитной индукции. Но, чтобы написать формулу и производить расчёты, нужно чётко формализовать расплывчатое понятие «количество линий поля сквозь контур».

Понятие магнитного потока как раз и является характеристикой количества линий магнитного поля, пронизывающих контур.

Для простоты мы ограничиваемся случаем однородного магнитного поля. Рассмотрим контур площади , находящийся в магнитном поле с индукцией .

Пусть сначала магнитное поле перпендикулярно плоскости контура (рис. 1).

Рис. 1.

В этом случае магнитный поток определяется очень просто — как произведение индукции магнитного поля на площадь контура:

(1)

Теперь рассмотрим общий случай, когда вектор образует угол с нормалью к плоскости контура (рис. 2).

Рис. 2.

Мы видим, что теперь сквозь контур «протекает» лишь перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции (а та составляющая, которая параллельна контуру, не «течёт» сквозь него). Поэтому, согласно формуле (1), имеем . Но , поэтому

(2)

Это и есть общее определение магнитного потока в случае однородного магнитного поля. Обратите внимание, что если вектор параллелен плоскости контура (то есть ), то магнитный поток становится равным нулю.

А как определить магнитный поток, если поле не является однородным? Укажем лишь идею. Поверхность контура разбивается на очень большое число очень маленьких площадок, в пределах которых поле можно считать однородным. Для каждой площадки вычисляем свой маленький магнитный поток по формуле (2), а затем все эти магнитные потоки суммируем.

Единицей измерения магнитного потока является вебер (Вб). Как видим,

Вб = Тл · м = В · с. (3)

Почему же магнитный поток характеризует «количество линий» магнитного поля, пронизывающих контур? Очень просто. «Количество линий» определяется их густотой (а значит, величиной — ведь чем больше индукция, тем гуще линии) и «эффективной» площадью, пронизываемой полем (а это есть не что иное, как ). Но множители и как раз и образуют магнитный поток!

Теперь мы можем дать более чёткое определение явления электромагнитной индукции, открытого Фарадеем.

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

Каков механизм возникновения индукционного тока? Это мы обсудим позже.

Как мы знаем, работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вокруг контура называется электродвижущей силой (ЭДС): . В нашем случае, когда меняется магнитный поток сквозь контур, соответствующая ЭДС называется ЭДС индукции и обозначается .

Итак, ЭДС индукции — это работа сторонних сил, возникающих при изменении магнитного потока через контур, по перемещению единичного положительного заряда вокруг контура.

Природу сторонних сил, возникающих в данном случае в контуре, мы скоро выясним.

Сила индукционного тока в опытах Фарадея оказывалась тем больше, чем быстрее менялся магнитный поток через контур.

Если за малое время изменение магнитного потока равно , то скорость изменения магнитного потока — это дробь (или, что тоже самое, производная магнитного потока по времени).

Опыты показали, что сила индукционного тока прямо пропорциональна модулю скорости изменения магнитного потока:

Модуль поставлен для того, чтобы не связываться пока с отрицательными величинами (ведь при убывании магнитного потока будет ). Впоследствии мы это модуль снимем.

Из закона Ома для полной цепи мы в то же время имеем: . Поэтому ЭДС индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока:

(4)

ЭДС измеряется в вольтах. Но и скорость изменения магнитного потока также измеряется в вольтах! Действительно, из (3) мы видим, что Вб/с = В. Стало быть, единицы измерения обеих частей пропорциональности (4) совпадают, поэтому коэффициент пропорциональности — величина безразмерная. В системе СИ она полагается равной единице, и мы получаем:

(5)

Это и есть закон электромагнитной индукции или закон Фарадея. Дадим его словесную формулировку.

Закон электромагнитной индукции Фарадея. При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции, равная модулю скорости изменения магнитного потока.

Магнитный поток, изменение которого приводит к появлению индукционного тока в контуре, мы будем называть внешним магнитным потоком. А само магнитное поле, которое создаёт этот магнитный поток, мы будем называть внешним магнитным полем.

Зачем нам эти термины? Дело в том, что индукционный ток, возникающий в контуре, создаёт своё собственное магнитное поле, которое по принципу суперпозиции складывается с внешним магнитным полем.

Соответственно, наряду с внешним магнитным потоком через контур будет проходить собственный магнитный поток, создаваемый магнитным полем индукционного тока.

Оказывается, эти два магнитных потока — собственный и внешний — связаны между собой строго определённым образом.

Правило Ленца . Индукционный ток всегда имеет такое направление, что собственный магнитный поток препятствует изменению внешнего магнитного потока .

Правило Ленца позволяет находить направление индукционного тока в любой ситуации.

Рассмотрим некоторые примеры применения правила Ленца.

Предположим, что контур пронизывается магнитным полем, которое возрастает со временем (рис. (3)). Например, мы приближаем снизу к контуру магнит, северный полюс которого направлен в данном случае вверх, к контуру.

Магнитный поток через контур увеличивается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы создаваемый им магнитный поток препятствовал увеличению внешнего магнитного потока. Для этого магнитное поле, создаваемое индукционным током, должно быть направлено против внешнего магнитного поля.

Индукционный ток течёт против часовой стрелки, если смотреть со стороны создаваемого им магнитного поля. В данном случае ток будет направлен по часовой стрелке, если смотреть сверху, со стороны внешнего магнитного поля, как и показано на (рис. (3)).

Рис. 3. Магнитный поток возрастает

Теперь предположим, что магнитное поле, пронизывающее контур, уменьшается со временем (рис. 4). Например, мы удаляем магнит вниз от контура, а северный полюс магнита направлен на контур.

Рис. 4. Магнитный поток убывает

Магнитный поток через контур уменьшается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы его собственный магнитный поток поддерживал внешний магнитный поток, препятствуя его убыванию. Для этого магнитное поле индукционного тока должно быть направлено в ту же сторону , что и внешнее магнитное поле.

В этом случае индукционный ток потечёт против часовой стрелки, если смотреть сверху, со стороны обоих магнитных полей.

Итак, приближение или удаление магнита приводит к появлению в контуре индукционного тока, направление которого определяется правилом Ленца. Но ведь магнитное поле действует на ток! Появится сила Ампера, действующая на контур со стороны поля магнита. Куда будет направлена эта сила?

Если вы хотите хорошо разобраться в правиле Ленца и в определении направления силы Ампера, попробуйте ответить на данный вопрос самостоятельно. Это не очень простое упражнение и отличная задача для С1 на ЕГЭ. Рассмотрите четыре возможных случая.

1. Магнит приближаем к контуру, северный полюс направлен на контур.
2. Магнит удаляем от контура, северный полюс направлен на контур.
3. Магнит приближаем к контуру, южный полюс направлен на контур.
4. Магнит удаляем от контура, южный полюс направлен на контур.

Не забывайте, что поле магнита не однородно: линии поля расходятся от северного полюса и сходятся к южному. Это очень существенно для определения результирующей силы Ампера. Результат получается следующий.

Если приближать магнит, то контур отталкивается от магнита. Если удалять магнит, то контур притягивается к магниту. Таким образом, если контур подвешен на нити, то он всегда будет отклоняться в сторону движения магнита, словно следуя за ним. Расположение полюсов магнита при этом роли не играет .

Уж во всяком случае вы должны запомнить этот факт — вдруг такой вопрос попадётся в части А1

Результат этот можно объяснить и из совершенно общих соображений — при помощи закона сохранения энергии.

Допустим, мы приближаем магнит к контуру. В контуре появляется индукционный ток. Но для создания тока надо совершить работу! Кто её совершает? В конечном счёте — мы, перемещая магнит. Мы совершаем положительную механическую работу, которая преобразуется в положительную работу возникающих в контуре сторонних сил, создающих индукционный ток.

Итак, наша работа по перемещению магнита должна быть положительна . Это значит, что мы, приближая магнит, должны преодолевать силу взаимодействия магнита с контуром, которая, стало быть, является силой отталкивания .

Теперь удаляем магнит. Повторите, пожалуйста, эти рассуждения и убедитесь, что между магнитом и контуром должна возникнуть сила притяжения.

Выше мы обещали снять модуль в законе Фарадея (5). Правило Ленца позволяет это сделать. Но сначала нам нужно будет договориться о знаке ЭДС индукции — ведь без модуля, стоящего в правой части (5), величина ЭДС может получаться как положительной, так и отрицательной.

Прежде всего, фиксируется одно из двух возможных направлений обхода контура. Это направление объявляется положительным . Противоположное направление обхода контура называется, соответственно, отрицательным . Какое именно направление обхода мы берём в качестве положительного, роли не играет — важно лишь сделать этот выбор.

Магнитный поток через контур считается положительным , если магнитное поле, пронизывающее контур, направлено туда, глядя откуда обход контура в положительном направлении совершается против часовой стрелки. Если же с конца вектора магнитной индукции положительное направление обхода видится по часовой стрелке, то магнитный поток считается отрицательным .

ЭДС индукции считается положительной , если индукционный ток течёт в положительном направлении. В этом случае направление сторонних сил, возникающих в контуре при изменении магнитного потока через него, совпадает с положительным направлением обхода контура.

Наоборот, ЭДС индукции считается отрицательной , если индукционный ток течёт в отрицательном направлении. Сторонние силы в данном случае также будут действовать вдоль отрицательного направления обхода контура.

Итак, пусть контур находится в магнитном поле . Фиксируем направление положительного обхода контура. Предположим, что магнитное поле направлено туда, глядя откуда положительный обход совершается против часовой стрелки. Тогда магнитный поток положителен: .

Предположим, далее, что магнитный поток увеличивается . Согласно правилу Ленца индукционный ток потечёт в отрицательном направлении (рис. 5).

Рис. 5. Магнитный поток возрастает

Стало быть, в данном случае имеем . Знак ЭДС индукции оказался противоположен знаку скорости изменения магнитного потока. Проверим это в другой ситуации.

А именно, предположим теперь, что магнитный поток убывает . По правилу Ленца индукционный ток потечёт в положительном направлении. Стало быть, (рис. 6).

Рис. 6. Магнитный поток возрастает

Таков в действительности общий факт: при нашей договорённости о знаках правило Ленца всегда приводит к тому, что знак ЭДС индукции противоположен знаку скорости изменения магнитного потока :

(6)

Тем самым ликвидирован знак модуля в законе электромагнитной индукции Фарадея.

Рассмотрим неподвижный контур, находящийся в переменном магнитном поле. Каков же механизм возникновения индукционного тока в контуре? А именно, какие силы вызывают движение свободных зарядов, какова природа этих сторонних сил?

Пытаясь ответить на эти вопросы, великий английский физик Максвелл открыл фундаментальное свойство природы: меняющееся во времени магнитное поле порождает поле электрическое . Именно это электрическое поле и действует на свободные заряды, вызывая индукционный ток.

Линии возникающего электрического поля оказываются замкнутыми, в связи с чем оно было названо вихревым электрическим полем . Линии вихревого электрического поля идут вокруг линий магнитного поля и направлены следующим образом.

Пусть магнитное поле увеличивается. Если в нём находится проводящий контур, то индукционный ток потечёт в соответствии с правилом Ленца — по часовой стрелке, если смотреть с конца вектора . Значит, туда же направлена и сила, действующая со стороны вихревого электрического поля на положительные свободные заряды контура; значит, именно туда направлен вектор напряжённости вихревого электрического поля.

Итак, линии напряжённости вихревого электрического поля направлены в данном случае по часовой стрелке (смотрим с конца вектора , (рис. 7).

Рис. 7. Вихревое электрическое поле при увеличении магнитного поля

Наоборот, если магнитное поле убывает, то линии напряжённости вихревого электрического поля направлены против часовой стрелки (рис. 8).

Рис. 8. Вихревое электрическое поле при уменьшении магнитного поля

Теперь мы можем глубже понять явление электромагнитной индукции. Суть его состоит именно в том, что переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Данный эффект не зависит от того, присутствует ли в магнитном поле замкнутый проводящий контур или нет; с помощью контура мы лишь обнаруживаем это явление, наблюдая индукционный ток.

Вихревое электрическое поле по некоторым свойствам отличается от уже известных нам электрических полей: электростатического поля и стационарного поля зарядов, образующих постоянный ток.

1. Линии вихревого поля замкнуты, тогда как линии электростатического и стационарного полей начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
2. Вихревое поле непотенциально: его работа перемещению заряда по замкнутому контуру не равна нулю. Иначе вихревое поле не могло бы создавать электрический ток! В то же время, как мы знаем, электростатическое и стационарное поля являются потенциальными.

Итак, ЭДС индукции в неподвижном контуре — это работа вихревого электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вокруг контура .

Пусть, например, контур является кольцом радиуса и пронизывается однородным переменным магнитным полем. Тогда напряжённость вихревого электрического поля одинакова во всех точках кольца. Работа силы , с которой вихревое поле действует на заряд , равна:

Следовательно, для ЭДС индукции получаем:

Если проводник перемещается в постоянном магнитном поле, то в нём также появляется ЭДС индукции. Однако причиной теперь служит не вихревое электрическое поле (оно не возникает — ведь магнитное поле постоянно), а действие силы Лоренца на свободные заряды проводника.

Рассмотрим ситуацию, которая часто встречается в задачах. В горизонтальной плоскости расположены параллельные рельсы, расстояние между которыми равно . Рельсы находятся в вертикальном однородном магнитном поле . По рельсам движется тонкий проводящий стержень со скоростью ; он всё время остаётся перпендикулярным рельсам (рис. 9).

Рис. 9. Движение проводника в магнитном поле

Возьмём внутри стержня положительный свободный заряд . Вследствие движения этого заряда вместе со стержнем со скоростью на заряд будет действовать сила Лоренца:

Направлена эта сила вдоль оси стержня, как показано на рисунке (убедитесь в этом сами — не забывайте правило часовой стрелки или левой руки!).

Сила Лоренца играет в данном случае роль сторонней силы: она приводит в движение свободные заряды стержня. При перемещении заряда от точки к точке наша сторонняя сила совершит работу:

(Длину стержня мы также считаем равной .) Стало быть, ЭДС индукции в стержне окажется равной:

(7)

Таким образом, стержень аналогичен источнику тока с положительной клеммой и отрицательной клеммой . Внутри стержня за счёт действия сторонней силы Лоренца происходит разделение зарядов: положительные заряды двигаются к точке , отрицательные — к точке .

Допустим сначала,что рельсы непроводят ток.Тогда движение зарядов в стержне постепенно прекратится. Ведь по мере накопления положительных зарядов на торце и отрицательных зарядов на торце будет возрастать кулоновская сила, с которой положительный свободный заряд отталкивается от и притягивается к — и в какой-то момент эта кулоновская сила уравновесит силу Лоренца. Между концами стержня установится разность потенциалов, равная ЭДС индукции (7).

Теперь предположим, что рельсы и перемычка являются проводящими. Тогда в цепи возникнет индукционный ток; он пойдёт в направлении (от «плюса источника» к «минусу» N). Предположим, что сопротивление стержня равно (это аналог внутреннего сопротивления источника тока), а сопротивление участка равно (сопротивление внешней цепи). Тогда сила индукционного тока найдётся по закону Ома для полной цепи:

Замечательно, что выражение (7) для ЭДС индукции можно получить также с помощью закона Фарадея. Сделаем это.
За время наш стержень проходит путь и занимает положение (рис. 9). Площадь контура возрастает на величину площади прямоугольника :

Магнитный поток через контур увеличивается. Приращение магнитного потока равно:

Скорость изменения магнитного потока положительна и равна ЭДС индукции:

Мы получили тот же самый результат, что и в (7). Направление индукционного тока, заметим, подчиняется правилу Ленца. Действительно, раз ток течёт в направлении , то его магнитное поле направлено противоположно внешнему полю и, стало быть, препятствует возрастанию магнитного потока через контур.

На этом примере мы видим, что в ситуациях, когда проводник движется в магнитном поле, можно действовать двояко: либо с привлечением силы Лоренца как сторонней силы, либо с помощью закона Фарадея. Результаты будут получаться одинаковые.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами. Информация на странице «Электромагнитная индукция» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.

Публикация обновлена: 08.03.2023

Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)

Регистрация на «Что? Где? Когда?»

Регистрация на конференцию «Композиты в машиностроении и транспорте» (до 5 апреля)

Регистрация на конференцию «Феноменология транспорта
в литературе и искусстве: прошлое, настоящее, будущее»

Как поступить в БелГУТ

Как получить место

Как поступить иностранному гражданину

События

Все события

Все анонсы

• ПРЯМОЙ ЭФИР. Послание Президента Беларуси Александ…
• Неделя русского языка
• Запись ДОНОРОВ на 26 апреля 2023 и 27 апреля 2023…
• Новое расписание звонков
• III Международная научно-методологическая конферен…
• Выставка-конкурс «Пасхальная фантазия»…
• IX Научная баталия «О науке с юмором»…
• 2 тур весенней серии игр «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?» среди …
• Сбер Банк ответит на вопросы…
• Об изменении начала учебных занятий…

Анонсы

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

ПРЯМОЙ ЭФИР. Послание Президента Беларуси Александ…

Неделя русского языка

Запись ДОНОРОВ на 26 апреля 2023 и 27 апреля 2023…

Новое расписание звонков

Новости

Университет

Международные связи

Спорт

ИВР

Жизнь студентов

Новости подразделений



• Университет

Новый выпуск международного сборника научных трудов «Механика. Исследо…
31 марта 2023

• Университет

Делегация из Шри-Ланки
31 марта 2023

• Университет

Послание Президента Беларуси Александра Лукашенко белорусскому народу …
31 марта 2023

• Университет

Международная конференция «2023. Железнодорожная логистика: актуальны…
31 марта 2023

• Университет

Визит начальника управления военного образования Вооруженных Сил…
30 марта 2023

• Спорт

Борьба греко-римская. 70-я спартакиада студентов…
29 марта 2023

• Университет

Открытие III международной научно-практической конференции «Водоснаб. ..
29 марта 2023

• Университет

Новый номер газеты «Вести БелГУТа»
29 марта 2023

• Воспитательная работа

Строил дома в двух государствах
28 марта 2023

Другие новости

• XXXII университетская олимпиада по сопротивлению материалов…
• 70-я спартакиада студентов. Волейбол
• 25 марта — День открытых дверей БелГУТа
• VIII Открытый межвузовский творческий фестиваль дружбы…
• Управление и диагностика – фундамент безопасности перевозочного процес…
• Неделя психологии в БелГУТе
• Встреча с Министром транспорта и коммуникаций…
• Где логика?
• Семинар-совещание «Техническое регулирование. Оценка соответствия. Кач…
• Никто не забыт и ничто не забыто…
• III Конгресс свободных экономических зон. ..

БелГУТ на Доске почета

Достижения университета

КУДА ПОСТУПАТЬ

Все факультеты

Предложения

Все предложения

Видеотека

Все видео

Фотогалерея

Все фото

Видеоурок: Движение прямых проводников в однородных магнитных полях

Стенограмма видео

В этом видео наша тема — движение прямых проводников в однородных магнитных полях. Мы обнаружим, что в ситуации, подобные этой, когда прямой проводник находится в постоянном движении через однородное магнитное поле, ЭДС, электродвижущая сила, может быть установлена ​​через дирижер. Рассмотрим задействованные части чтобы это произошло.

Во-первых, у нас есть кусок проводящий материал. Это может быть отрезок провода или металлический стержень, любой прямой кусок материала, который легко проводит электричество. Скажи тогда, что мы окружаем это проводник с однородным магнитным полем. Мы можем назвать это поле 𝐵. И каждым из этих маленьких крестиков, мы можем сказать, что это магнитное поле направлено в экран.

И скажи, что тогда мы начинаем двигаться наш проводник с постоянной скоростью через это поле. Может показаться, что это не так заставить что-либо произойти. Но на самом деле это движение через это магнитное поле создает силу, действующую на заряды в проводнике. Мы можем вспомнить, что в целом когда у нас есть электрический заряд 𝑞, движущийся со скоростью 𝑣 перпендикулярно магнитное поле 𝐵, то этот заряд будет испытывать силу из-за этого движение.

Итак, думая о нашем проводнике, если мы предполагаем, что это электрически нейтральный объект, а значит, у него одинаковые число положительных зарядов в виде отрицательных зарядов. Но поскольку это дирижер, то означает, что некоторые из этих отрицательных зарядов, некоторые электроны, достаточно мобильный. То есть они легко могут двигаться по этому проводнику. Можно сказать, что эти знаки минус здесь представлены лишь некоторые из этих электронов. И то, что мы говорим, как наше проводник движется через это поле, эти электроны будут испытывать магнитное сила. Но тогда возникает вопрос, в в каком направлении действует эта сила?

Чтобы понять это, мы можем использовать так называемое правило правой руки. Название этого правила происходит от тот факт, что мы будем использовать нашу правую руку, чтобы определить это направление. Мы делаем это, рассматривая направления, участвующие в этом уравнении для силы.

Первый шаг — выяснить в какую сторону 𝑞 умножить на 𝑣 очков. Теперь мы говорим, что это указывает на определенный направление, потому что 𝑣 технически является вектором скорости. А на нашей схеме нашего проводника двигаясь через магнитное поле, мы видим, что этот вектор указывает вправо пока мы на это смотрим. Вот так и указывает 𝑣. Но то, что мы хотим, это направление из 𝑞 раз 𝑣. Это важное отличие потому что 𝑞 в нашем случае отрицательно. Напомним, речь идет о сила на электронах.

Итак, если мы выберем направление, которое изначально указывал вправо, а затем умножить это на отрицательное число, заряд нашего электрона, который показывает нам, что общее направление, умноженное на 𝑞 на 𝑣, равно не вправо, а влево. Зная, что 𝑞 умножить на 𝑣 очков Таким образом, мы располагаем правую руку так, чтобы наши четыре пальца указывали на нее. направление. И тогда наш следующий шаг — рассмотрим направление 𝐵, магнитного поля.

Мы сказали, что в этом сценарии это поле указывает на экран. Итак, что мы делаем с нашим правом рука сгибает пальцы так, чтобы они указывали в этом направлении. Последнее, что мы делаем, это точка наш большой палец перпендикулярен обоим этим направлениям, по которым пошли наши пальцы. И когда мы это делаем, наш большой палец в направлении силы, действующей на эти заряды.

Итак, мы ответили на наш вопрос о куда укажет сила, действующая на эти электроны. Он будет направлен вниз к нижнему конец нашего проводника. И поскольку эти обвинения подвижны, легко передвигаются по всему нашему проводнику, при этом нагромождаются конец.

А как насчет силы хоть на положительный заряд проводника? Что ж, самое приятное в решении для направления силы на отрицательных зарядах таково, что если знак нашего заряда изменяется с отрицательного на положительное, то это означает направление силы на этом заряд просто противоположный. Итак, в нашем случае магнитная сила действуя на положительные заряды в нашем проводнике, сработало бы.

Сам по себе этот факт не очень важно, потому что, в отличие от этих мобильных отрицательных зарядов, положительные заряды у нашего проводника изрядно закреплены на месте. Несмотря на это, относительный положительный заряд будет развиваться на верхнем конце нашего проводника. Причина в том, что негатив заряды, которые раньше были здесь, чтобы уравновесить эти положительные заряды, все были под действием магнитной силы вниз. Таким образом, несмотря на то, что эти положительные заряды были здесь все время, теперь похоже, что все эти положительные заряды накопилось здесь. Потому что на самом деле отрицательный обвинения ушли.

Итак, у нас есть разделение заряды на концах нашего проводника. И если бы мы, скажем, измерили электрический потенциал здесь, в середине наших положительных зарядов, и сравните это значение к электрическому потенциалу здесь, в середине нашей кучи негативов, мы нашли бы что есть разница. И везде, где разность потенциалов настроен, это означает, что есть возможность перемещать заряд.

Теперь иногда потенциальный разность также называется напряжением. Или это можно назвать электродвижущая сила, или сокращенно ЭДС. ЭДС обычно обозначается греческим буква 𝜀. Таким образом, мы можем сказать, что ЭДС генерируется по этому проводнику, просто перемещая его с некоторой постоянной скоростью через однородное магнитное поле. И действительно, величина ЭДС зависит от этих физических параметров.

Если взять скорость, с которой проводник движется и умножаем на силу магнитного поля проходит проводник, а затем, если мы умножим это на общую длину проводник, который мы можем назвать 𝑙, то это произведение равно генерируемой ЭДС по проводнику. Мы видим тогда, что есть различные способы увеличения этого значения ЭДС. Один из способов — просто сделать проводник длиннее. Или мы могли бы сделать магнитное поле сильнее. Или мы могли бы переместить проводник больше быстро по полю.

Теперь, установив ЭДС на этот проводник, по сути, то, что мы создали, является батареей. У нас что-то с энергией для перемещения заряда по цепи. Итак, представьте, что когда наша полоса движется вдоль, мы соединили оба конца с токопроводящей проволокой. И скажем, что все сопротивление этого провода, а также стержня, к которому он прикреплен, суммируется этим значение сопротивления мы будем называть столицей 𝑅.

Ну, как мы уже говорили, наш проводник превратился в батарею. А это значит, что он будет склонен заряд течет по этому проводу. Мы видим, что электроны отойти от отрицательного конца нашего проводника. И тогда они двинулись бы к положительный конец. Итак, если поток отрицательного заряда по часовой стрелке через эту петлю, то это означает направление обычного ток, то есть направление, в котором двигались бы положительные заряды, если бы они действительно двигались, равно напротив, против часовой стрелки.

Теперь скажем, что мы знали ЭДС индуцируется на нашем проводнике, и мы также знали это значение сопротивления 𝑅. Если бы это было так, мы могли бы использовать схему Ома. закон с этой ЭДС и этим сопротивлением решить для тока 𝐼. Значит, есть связь между эту ЭДС и напряжения мы, возможно, видели раньше. Но, конечно, все это приходит только в игру, если у нас есть замкнутый цикл. Если, с другой стороны, мы просто имеем прямой проводник сам по себе движется через магнитное поле, то ЭДС равна создан, но не актуален.

Теперь, в этот момент, мы должны сказать что это уравнение здесь технически упрощенная версия более общего форма. Это потому, что, как мы увидим в В этот момент направление движения этого проводника может влиять на ЭДС сгенерировано. Чтобы увидеть, как это работает, давайте рассмотреть другой эскиз.

Допустим, теперь наш магнитный линии поля указывают вот так. И наш проводник, эта синяя полоса прямо здесь, движется прямо вниз, поскольку мы нарисовали его перпендикулярно направлению магнитное поле. Мы могли видеть, что это то же самое тип движения, как мы видели ранее, где 𝑣 и 𝐵 перпендикулярны одному другой. И в данном случае это правда ЭДС, индуцированная в проводнике, равна 𝑣, умноженной на 𝐵, умноженной на длину проводника. проводник. Но что, если бы наш кондуктор въехал другое направление? Например, что, если бы он двигался как этот?

Больше не движется перпендикулярно полю, но теперь он движется под некоторым углом к ​​этому полю, мы могли бы звоните 𝜃. Тогда мы могли бы сказать, что существуют две составляющие движения нашего проводящего стержня. Один компонент, вот этот, перпендикулярно нашему магнитному полю. И другой компонент здесь параллельно ему. Оказывается, только это перпендикулярная составляющая вносит вклад в ЭДС, возникающую в проводнике.

Итак, если бы мы рассмотрели прямоугольный треугольник, как этот, где гипотенуза этого треугольника — это скорость 𝑣 с которым движется наш стержень, то только эта часть этого треугольника вносит вклад в ЭДС в проводнике. И мы видим, что это равно 𝑣 раз больше греха 𝜃.

Итак, чтобы записать это уравнение в общим образом, допуская движение, не перпендикулярное магнитному полю, мы нужно добавить фактор греха 𝜃. Так что это действительно то, что мы можем использовать вычислить ЭДС в проводнике. Но обратите внимание, что при некоторых обстоятельствах это уравнение можно свести к тому, что мы видели ранее. Это происходит, когда 𝜃 равно 90 градусов. Угол 90 градусов означает, что проводник движется перпендикулярно магнитному полю, в котором он находится. И когда 𝜃 составляет 90 градусов, грех этого угла равен единице.

В этом особом случае ЭДС развиваемая в проводнике, равна 𝑣 раз 𝐵 раз 𝑙. Мы видим, что ЭДС достигает максимальное значение, когда 𝜃 составляет 90 градусов. С другой стороны, представим противоположная крайность, что движение нашего проводника полностью параллельно магнитное поле. В этом случае 𝜃 равно нулю градусов. И мы знаем грех нуля градусов равен нулю. И поэтому с этим фактором в нашем равенство нулю, мы знаем, что ЭДС тоже будет равна нулю. ЭДС не индуцируется, если наш проводник движется только параллельно магнитному полю.

Теперь, когда мы получили представление о откуда взялось это уравнение, давайте попрактикуемся в его применении пример упражнения.

Проводник длиной 7,2 см стержень движется через однородное магнитное поле напряженностью 36 миллитесла, как показано на рис. диаграмма. Удилище перемещается на 4,5 сантиметра в секунду.

Прежде чем мы перейдем к первой части наш вопрос, давайте рассмотрим эту схему. В нем мы видим токопроводящий стержень с два конца, верхний конец, называемый 𝐴, и нижний конец, называемый 𝐵, который движется со скоростью постоянная скорость — мы можем назвать эту скорость 𝑣 — через однородное магнитное поле. Теперь эта скорость составляет 4,5 сантиметра. в секунду. И поле, которое проводит стержень движется насквозь, как мы видим, направлен в экран. Назовем величину этого поле 𝐵. А нам говорят, что он равен 36 миллитесла или, другими словами, 36 умножить на 10 до минус третьего тесла.

Наряду со всем этим нам говорят длина этого проводящего стержня. Мы назовем эту длину 𝑙. И мы видим, что это 7,2 сантиметры. Итак, наш проводящий стержень этого длина движется с этой скоростью через магнитное поле этой напряженности. Зная это, давайте теперь посмотрим на первая часть нашего вопроса.

Какова величина разность потенциалов на стержне?

Нас может удивить, что есть какая-то разность потенциалов, но она действительно есть. Мы знаем это на основании того, что ЭДС, или разность потенциалов, наведенная в проводящем стержне, равна длина стержня, умноженная на силу магнитного поля, которое он перемещает, умноженная на его скорость, пока стержень движется перпендикулярно магнитному полю. Мы видим в данном случае, что это действительно происходит, что стержень движется вправо, а магнитное поле указал 90 градусов к этому в экран.

Итак, для расчета потенциала разница между стержнем, мы будем использовать значения длины, магнитного поля и скорости данный нам. Длина удилища 7,2. сантиметры. Напряженность магнитного поля 36 умножить на 10 до отрицательной трети тесла. И движется со скоростью 4,5 сантиметров каждую секунду.

Прежде чем вычислить этот потенциал разница однако, давайте конвертируем расстояния в этих двух значениях из сантиметров в метры. Если мы это сделаем, то у нас будет все единиц во всем этом выражении в основных единицах СИ. Вспомним, что 100 сантиметров равно одному метру, в обоих этих случаях мы будем сдвигать десятичные точки две точки левее. Выражаясь таким образом, длина наш стержень 0,072 метра. И движется со скоростью 0,045 метра в секунду.

Когда мы умножаем эти три количества вместе, до двух значащих цифр, мы находим результат 1,2 умножить на 10 до отрицательный четвертый вольт. Это величина разность потенциалов на стержне. Теперь давайте посмотрим на вторую часть нашего вопроса.

Эта часть спрашивает, какой конец стержень имеет более высокий потенциал?

Глядя на стержень, мы видим, что он имеет эти два конца, конец 𝐴 и конец 𝐵. И пока мы думаем, как ответить ответ на этот вопрос, мы можем вспомнить, что положительные электрические заряды, по определению, имеют более высокий электрический потенциал, чем отрицательные электрические заряды. Это означает, что другой способ ответ на этот вопрос о том, какой конец имеет более высокий потенциал, состоит в том, чтобы выяснить, какой конец стержень имеет более положительный электрический заряд.

Теперь, если мы предположим, что наш проводящий стержень является электрически нейтральным объектом, то мы бы сказали, что он имеет то же самое число положительных зарядов в виде отрицательных зарядов. Для того, чтобы один конец стержня имеют более высокий потенциал, чем другие, должен быть какой-то заряд разделение. То есть что-то должно вызывать тип электрического заряда для перемещения к одному концу стержня, а другой тип для перемещения на противоположный конец.

И действительно, есть такая сила участвует здесь. Величина этой силы равна дано этим выражением здесь. Там написано, что если у нас есть заряд 𝑞 движущегося со скоростью 𝑣 перпендикулярно магнитному полю напряженностью 𝐵, то величина силы, которую испытывает заряд, равна 𝑞 умножить на 𝑣 умножить на 𝐵.

Однако в нашем случае это не нас интересует именно величина, а скорее направление. Мы хотим знать, как заряжается вталкиваются в этот проводящий стержень. Поскольку этот стержень является проводником материала, а это значит, что повсюду в нем есть подвижные электроны. В отличие от положительных зарядов в этом проводящий стержень, эти электроны могут свободно перемещаться по всему проводнику. И они делают это в ответ на сил, в частности, этой магнитной силы.

Чтобы определить направление в которой эта сила действует на отрицательные заряды в нашем проводнике, мы можем вспомнить Правило правой руки для определения этого. Первый шаг заключается в том, чтобы определить направление 𝑞 умножить на 𝑣, где 𝑣 мы принимаем за вектор скорости нашего стержня, а 𝑞 — значение процентной ставки, в нашем случае электрон.

Теперь нас интересует только направление 𝑞 раз 𝑣. Итак, если мы посмотрим на нашу схему, мы можно увидеть, что 𝑣 указывает вправо. Вот такая удочка в целом движущийся. Но это не направление 𝑞 раз 𝑣, потому что напомним, что 𝑞 — это заряд электрона и, следовательно, отрицательное значение. Это означает, что 𝑞 умножить на 𝑣 вместо указывая вправо, на самом деле будет указывать в противоположном направлении, влево.

И теперь, когда мы это знаем, мы берем правой рукой и указываем пальцами в направлении 𝑞 раз 𝑣. Как мы сказали, это слева. Следующим нашим шагом будет определение направление магнитного поля 𝐵. Это немного проще. Из нашей диаграммы мы знаем, что 𝐵 указывает на экран. Итак, что мы делаем, так это скручиваем пальцы на правой руке в этом направлении. Как только мы это сделали, указали на пальцы в экран, затем мы направляем большой палец перпендикулярно обоим направления, на которые указали наши пальцы. И когда мы это делаем, наш большой палец указывает направление силы, действующей на эти заряды, в частности отрицательные заряды, электроны, в нашем проводящем стержне.

Итак, пока наш стержень движется, подвижные отрицательные заряды в нем будут испытывать силу по направлению к нижнему концу. И поскольку они мобильны, они действительно соберутся там в конце 𝐵. Это означает, что на противоположном конце стержня, конец 𝐴, все оставшиеся отрицательные заряды оставят множество положительный заряд. И теперь, когда у нас есть заряд разделение на концах нашего проводника, мы можем ответить на этот вопрос, какой конец стержня имеет более высокий потенциал. Поскольку положительные заряды имеют более высокий электрический потенциал, чем отрицательные, можно сказать конец с наиболее положительный заряд имеет более высокий электрический потенциал. И это, как мы видим, конец 𝐴.

Подведем итог тому, что у нас есть узнали на этом уроке. Сначала мы узнали, что прямой проводник, движущийся в однородном магнитном поле, может испытывать ЭДС. В общем случае эта ЭДС определяется выражением произведение длины проводника на силу магнитного поля это в раз его скорость, умноженная на синус угла между магнитными силовые линии и направление движения проводника. Мы видели это, когда дирижер движется перпендикулярно полю, то есть 𝜃 равно 90 градусов, то ЭДС индукции в проводнике максимальное значение. С другой стороны, если проводник движется параллельно полю, то 𝜃 равно нулю градусов, а индуцированная ЭДС равна нуль.

Мы также видели, что направление сила, действующая на заряды в движущемся проводнике, определяется так называемой правой правило. И, наконец, мы увидели, что когда наш движущийся проводник является частью замкнутой цепи, создаваемая им ЭДС может управлять током в той цепи, где полное сопротивление цепи задано значением 𝑅. Это краткое изложение движения прямые проводники в однородных магнитных полях.

23.2: Индукция в движущемся проводнике

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Howard Martin пересмотрено Аланом Нг
• University of Wisconsin-Madison

Если мы определяем проволочную петлю, есть два способа изменения магнитного потока через эту петлю:

1. Магнитное поле может изменять величину или направление, как мы видели в примере 23. 1.1 .
2. Петля может менять размер или ориентацию относительно магнитного поля.

В этом разделе мы исследуем последний случай, иногда называемый «ЭДС движения», поскольку индуцируемое напряжение является результатом движения контура, в котором индуцируется напряжение.

Движение стержня по двум параллельным рельсам

Рассмотрим U-образный рельс в однородном магнитном поле, по которому может скользить брусок без трения, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\). Брусок длины \(L\) движется вправо с постоянной скоростью \(v\).

Стержень и рельсы образуют замкнутый контур площадью:

\[\begin{aligned} A(t)=Lw(t)=Lvt\end{aligned}\]

, который увеличивается со временем. Величина потока через петлю будет увеличиваться со временем, что приводит к индуцированному току (по часовой стрелке, согласно закону Ленца). В какой-то момент \(t\) поток через петлю определяется как:

\[\begin{aligned} \Phi_B (t) &= \vec B \cdot \vec A =BA=BLvt\end{ выровнены}\]

, где мы выбрали \(\vec A\) параллельно вектору магнитного поля.

Поскольку мы уже использовали закон Ленца, чтобы доказать, что ток должен быть направлен по часовой стрелке, мы можем использовать закон Фарадея, чтобы определить величину индуцированного напряжения и игнорировать отрицательный знак:

\[\begin{aligned} \Delta V = \frac{d \Phi_B}{dt}=\frac{d}{dt}BLvt = BLv\end{aligned}\]

Предположим, что рельсы сверхпроводящие (не имеют сопротивления), а стержень имеет сопротивление, \(R\). Затем ток через контур определяется законом Ома:

\[\begin{align} I=\frac{\Delta V}{R}=\frac{BLv}{R}\end{aligned}\] 92}{R}\end{aligned}\]

Таким образом, брусок не может двигаться с постоянной скоростью сам по себе, иначе энергия производилась бы из ничего. Чтобы стержень двигался с постоянной скоростью, на него должна действовать сила.

Напомним, что проводник с током в магнитном поле будет испытывать силу магнитного поля. В этом случае стержень длиной \(L\) несет ток \(I\) в магнитном поле \(\vec B\) (перпендикулярно току), так что сила, действующая на стержень дается: 92}{R}\end{aligned}\]

, где мы предположили, что полоса движется в положительном направлении \(x\). Именно с такой скоростью рассеивается электрическая энергия в стержне! Другими словами, совершая механическую работу на стержне, мы можем создать индукционный ток, который будет рассеивать эту энергию с той же скоростью, с которой мы работаем. Мы можем преобразовать механическую работу в электрическую энергию!

Наконец, также обратите внимание, что эта ситуация тесно связана с эффектом Холла, который просто представляет собой другой взгляд на эту проблему. Рассмотрим электроны, находящиеся в стержне, поскольку стержень движется с постоянной скоростью вправо через магнитное поле (игнорируем существование U-образного рельса). Электроны будут испытывать магнитную силу, направленную вверх (в соответствии с направлением индуцированного тока, о котором говорилось выше). В конце концов, электроны накапливаются в верхней части стержня и начинают препятствовать накоплению там большего количества электронов, создавая электрическое поле \(\vec E\) в стержне. Условие равновесия состоит в том, что магнитная сила и электрическая сила имеют одинаковую величину (и противоположные направления):

\[\begin{aligned} qvB &= qE\\ E &= vB\end{aligned}\]

Разность потенциалов (Холла) на стержне длиной \(L\) с электрическим поле, \(E\), определяется как:

\[\begin{aligned} \Delta V_{Hall} = EL = vBL\end{aligned}\]

, где мы предполагали, что электрическое поле однородно в бар. Эта разность потенциалов идентична той, которую мы рассчитали по закону Фарадея. Рассмотрение этого примера как другого проявления эффекта Холла дает некоторое представление о том, что на самом деле происходит на микроскопическом уровне, когда индуцируется ток.

Генератор

Электрический генератор используется для создания переменного индуцированного напряжения/тока путем вращения катушки внутри постоянного и однородного магнитного поля. В этом случае ток индуцируется, потому что угол между магнитным полем и вектором элемента поверхности \(d\vec A\) изменяется со временем.

Рассмотрим одиночный виток провода площадью \(A\), который может вращаться в однородном и постоянном магнитном поле \(\vec B\), как показано на рисунке \(\PageIndex{2}\).

В системе координат, показанной на рисунке \(\PageIndex{2}\), петля имеет постоянную угловую скорость \(\vec\omega\) в положительном направлении \(y\) и вращается вокруг ось \(y\) (с началом в центре катушки). В момент времени \(t=0\) (левая панель) петля лежит в плоскости \(yz\), и мы выбираем вектор \(\vec A\) (используемый для расчета потока) в положительное направление \(x\) в момент времени \(t=0\). По мере вращения катушки будет вращаться и вектор \(\vec A\), который легче визуализировать, чем катушку. В какой-то момент \(t\) вектор \(\vec A\) составит угол \(\theta=\omega t\) с осью \(x\) (правая панель). Магнитное поле постоянно и имеет положительное направление \(x\), \(\vec B = B\hat x\). То есть угол между вектором \(\vec A\) и магнитным полем, \(\vec B\), будет равен \(\theta = \omega t\).

В какой-то момент \(t\), вектор \(\vec A\), задается следующим образом: \[\begin{aligned} \vec A(t) = A(\cos\theta \hat x -\sin\theta \hat z) = A(\cos(\omega t) \hat x -\sin(\omega t)\hat z)\end{aligned}\]

Мы можем вычислить поток магнитное поле через контур в некоторый момент времени \(t\): \[\begin{aligned} \Phi_B(t) = \vec B \cdot \vec A = (B\hat x) \cdot (\cos(\omega t) \hat x -\sin(\omega t)\hat z)=AB\cos(\omega t)\end{aligned}\] где мы не использовали интеграл для потока, так как магнитное поле постоянно по площади петли. Индуцированное напряжение определяется законом Фарадея: \[\begin{aligned} \Delta V = — \frac{d\Phi_B}{dt} = — \frac{d}{dt}AB\cos(\omega t) = AB\omega\sin(\omega t)\end{aligned}\] Если генератор включает \(N\) витков в катушке, то индуцированное напряжение определяется выражением: \[\begin{aligned} \Delta V = NAB\omega\sin(\omega t)\end{aligned}\] Как видите, напряжение колеблется со временем между \(\pm NAB\omega\), что соответствует переменному напряжению. Кроме того, поскольку знак \(\Delta V\) меняется со временем (из-за функции синуса), относительная ориентация между \(\vec A\) и магнитным дипольным моментом индуцированного тока также меняется со временем. , что указывает на то, что индуцированный ток в катушке меняет направление каждые пол-оборота (переменный ток).

Генераторы переменного напряжения, которые мы находим в наших розетках, работают по тому же принципу. Например, в гидроэлектростанции давление воды с высоты плотины используется для подачи воды через турбину (по сути, пропеллер), которая вращает набор катушек внутри сильного постоянного магнита. Различные элементы управления позволяют регулировать частоту вращения турбины, чтобы производить переменный ток нужной частоты (\(50\text{Гц}\) в большинстве стран мира, \(60\text{Гц}\) в Северной Америке и некоторых других странах).

Поскольку генератор производит ток, который может рассеивать электрическую энергию, необходимо совершать работу, чтобы поддерживать вращение катушки в генераторе. При вращении катушки в ней индуцируется ток. Ток в круглой петле, погруженной в магнитное поле, будет испытывать крутящий момент, \(\vec \tau\), определяемый как: \[\begin{aligned} \vec \tau = \vec \mu \times \vec B\end{aligned}\] где \(\vec \mu\) — магнитный дипольный момент катушки с индуцированным током, \(I\). Если ток в катушке рассеивает свою энергию в системе с сопротивлением \(R\), то ток в катушке определяется законом Ома: 92(\омега т)\)). Крутящий момент, оказываемый магнитным полем на катушку, таким образом, всегда направлен против вращения (напомним, что катушка имеет угловую скорость в положительном направлении \(y\)). Это иногда называют «противокрутящим моментом». Если мы хотим, чтобы катушка поддерживала постоянную угловую скорость, мы должны приложить крутящий момент в положительном направлении \(y\), чтобы противодействовать крутящему моменту от магнитного поля. Обратите внимание, что крутящий момент, который мы должны приложить, чтобы катушка вращалась с постоянной угловой скоростью, не является постоянным во времени (но всегда в одном и том же направлении).

Вы можете легко проверить, что работа, которую вы должны совершить, прилагая крутящий момент, равна электрической мощности, рассеиваемой током в резисторе, \(R\). Таким образом, генератор представляет собой устройство для преобразования механической работы в электрическую энергию (в частности, переменного тока).

Эта страница под названием 23.2: Induction in a Moving Conductor распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA и была создана, изменена и/или курирована Говардом Мартином и пересмотрена Аланом Нг.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Райан Мартин и др.