Элементарный учебник физики Т2
Элементарный учебник физики Т2
ОглавлениеИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮГлава I. Электрические заряды § 1. Электрическое взаимодействие. § 2. Проводники и диэлектрики. § 3. Разделение тел на проводники и диэлектрики § 4. Положительные и отрицательные заряды § 5. Что происходит при электризации? § 6. Электронная теория. § 7. Электризация трением. § 8. Электризация через влияние. § 9. Электризация под действием света. § 10. Закон Кулона. § 11. Единица заряда. Глава II. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ § 12. Действие электрического заряда на окружающие тела. § 13. Понятие об электрическом поле. § 14. Напряженность электрического поля. § 16. Электрическое поле в диэлектриках и в проводниках. § 17. Графическое изображение полей. § 18. Основные особенности электрических карт. § 19. Применение метода линий поля к задачам электростатики. § 20. Работа при перемещении заряда в электрическом поле.  § 21. Разность потенциалов (электрическое напряжение). § 22. Эквипотенциальные поверхности. § 23. В чем смысл введения разности потенциалов? § 24. Условия равновесия зарядов в проводниках. § 25. Электрометр. § 26. В чем различие между электрометром и электроскопом? § 28. Измерение разности потенциалов в воздухе. Электрический зонд. § 29. Электрическое поле Земли. § 30. Простейшие электрические поля. § 31. Распределение зарядов в проводнике. Клетка Фарадея. § 32. Поверхностная плотность заряда. § 33. Конденсаторы. § 34. Различные типы конденсаторов. § 35. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. § 36. Диэлектрическая проницаемость. § 37. Почему электрическое поле ослабляется внутри диэлектрика? § 38. Энергия заряженных тел. Энергия электрического поля. Глава III. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК § 39. Электрический ток и электродвижущая сила.  § 41. Направление тока. § 42. Сила тока. § 43. «Скорость электрического тока» и скорость движения носителей заряда. § 44. Гальванометр. § 45. Распределение напряжения в проводнике с током. § 46. Закон Ома. § 47. Сопротивление проводов. § 48. Зависимость сопротивления от температуры. § 49. Сверхпроводимость. § 50. Последовательное и параллельное соединение проводников. § 51. Реостаты. § 52. Распределение напряжения в цепи. § 53. Вольтметр. § 54. Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра? Глава IV. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА § 56. Нагревание током. Закон Джоуля-Ленца. § 57. Работа, совершаемая электрическим током. § 58. Мощность электрического тока. § 59. Контактная сварка. § 60. Электрические нагревательные приборы. Электрические печи. § 61. Понятие о расчете нагревательных приборов. § 62. Лампы накаливания. § 63. Короткое замыкание. § 64.  Электрическая проводка.Глава V. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОЛИТЫ § 65. Первый закон Фарадея. § 66. Второй закон Фарадея. § 68. Движение ионов в электролитах. § 69. Элементарный электрический заряд. § 70. Первичные и вторичные процессы при электролизе. § 71. Электролитическая диссоциация. § 72. Градуировка амперметров при помощи электролиза. § 73. Технические применения электролиза. Глава VI. ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ТОКА § 74. Введение. Открытие Вольты. § 75. Правило Вольты. Гальванический элемент. § 76. Как возникают э. д. с. и ток в гальваническом элементе? § 77. Поляризация электродов. § 78. Деполяризация в гальванических элементах. § 79. Аккумуляторы. § 80. Закон Ома для замкнутой цепи. § 81. Напряжение на зажимах источника тока и э. д. с. § 83. Термоэлементы. § 84. Термоэлементы в качестве генераторов.  § 85. Измерение температуры с помощью термоэлементов. Глава VII. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ МЕТАЛЛЫ § 86. Электронная проводимость металлов. § 87. Строение металлов. § 88. Причина электрического сопротивления. § 89. Работа выхода. § 90. Испускание электронов накаленными телами. Глава VIII. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ГАЗЫ § 91. Самостоятельная и несамостоятельная проводимость газов. § 92. Несамостоятельная проводимость газа. § 94. Молния. § 95. Коронный разряд. § 96. Применения коронного разряда. § 97. Громоотвод. § 98. Электрическая дуга. § 99. Применения дугового разряда. § 100. Тлеющий разряд. § 101. Что происходит при тлеющем разряде? § 102. Катодные лучи. § 103. Природа катодных лучей. § 104. Каналовые лучи. § 105. Электронная проводимость в высоком вакууме. § 106. Электронные лампы. § 107. Электроннолучевая трубка. Глава IX. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОВОДНИКИ § 108.  Природа электрического тока в полупроводниках.§ 110. Полупроводниковые выпрямители. § 111. Полупроводниковые фотоэлементы. Глава X. ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ § 112. Естественные и искусственные магниты. § 113. Полюсы магнита и его нейтральная зона. § 114. Магнитное действие электрического тока. § 115. Магнитные действия токов и постоянных магнитов. § 116. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов. § 117. Гипотеза Ампера об элементарных электрических токах. Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ § 118. Магнитное поле и его проявления. Магнитная индукция. § 119. Магнитный момент. Единица магнитной индукции. § 120. Измерение магнитной индукции поля с помощью магнитной стрелки. § 122. Линии магнитного поля. § 123. Приборы для измерения магнитной индукции. Глава XII. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ § 124. Магнитное поле прямолинейного проводника и кругового витка с током.  § 125. Магнитное поле соленоида. Эквивалентность соленоида и полосового магнита. § 126. Магнитное поле внутри соленоида. Напряженность магнитного поля. § 127. Магнитное поле движущихся зарядов. Глава XIII. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ § 128. Магнитное поле Земли. § 129. Элементы земного магнетизма. § 131. Изменение элементов земного магнетизма с течением времени. Магнитные бури. Глава XIV. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ НА ПРОВОДНИКИ С ТОКОМ § 132. Введение. § 133. Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Правило левой руки. § 134. Действие магнитного поля на виток или соленоид с током. § 135. Гальванометр, основанный на взаимодействии магнитного поля и тока. § 136. Сила Лоренца. § 137. Сила Лоренца и полярные сияния. Глава XV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ § 138. Условия возникновения индукционного тока. § 139. Направление индукционного тока.  § 140. Основной закон электромагнитной индукции. § 141. Электродвижущая сила индукции. § 142. Электромагнитная индукция и сила Лоренца. § 143. Индукционные токи в массивных проводниках. Токи Фуко. Глава XVI. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТЕЛ § 144. Магнитная проницаемость железа. § 145. Магнитная проницаемость различных веществ. Вещества парамагнитные и диамагнитные. § 146. Движение парамагнитных и диамагнитных тел в магнитном поле. Опыты Фарадея. § 147. Молекулярная теория магнетизма. § 148. Магнитная защита. § 149. Особенности ферромагнитных тел. § 150. Основы теории ферромагнетизма. § 151. Постоянная и переменная электродвижущая сила. § 152. Опытное исследование формы переменного тока. Осциллограф. § 153. Амплитуда, частота и фаза синусоидального переменного тока и напряжения. § 154. Сила переменного тока. § 155. Амперметры и вольтметры переменного тока. § 156. Самоиндукция. § 157.  Индуктивность катушки.§ 158. Прохождение переменного тока через конденсатор и катушку с большой индуктивностью. § 159. Закон Ома для переменного тока. Емкостное и индуктивное сопротивления. § 160. Сложение токов при параллельном включении сопротивлений в цепь переменного тока. § 161. Сложение напряжений при последовательном соединении сопротивлений в цепи переменного тока. § 162. Сдвиг фаз между током и напряжением. § 163. Мощность переменного тока. § 164. Трансформаторы. § 165. Централизованное производство и распределение электрической энергии. § 166. Выпрямление переменного тока. Глава XVIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ: ГЕНЕРАТОРЫ, ДВИГАТЕЛИ, ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ § 167. Генераторы переменного тока. § 168. Генераторы постоянного тока. § 169. Генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением. § 170. Трехфазный ток. § 171. Трехфазный электродвигатель. § 172. Электродвигатели постоянного тока. § 173. Основные рабочие характеристики и особенности двигателей постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением.  § 174. Коэффициент полезного действия генератора и двигателя. § 175. Обратимость электрических генераторов постоянного тока. § 176. Электромагниты. § 177. Применение электромагнитов. § 178. Реле и их применения в технике и автоматике. Ответы и решения к упражнениям Приложения Предметный указатель Таблицы |
Авторский вариант лабораторной работы «Исследование явления электромагнитной индукции» (11-й класс)
Работа носит частично исследовательский характер, частично расчетный, развивает наблюдательность, формирует умения обращаться с лабораторным оборудованием, требует от учащихся умения объяснять наблюдаемые явления, пользуясь теоретическими законами, логическими цепочками, опорными таблицами, правилом буравчика, то есть такая работа позволяет вскрыть глубину знаний учащихся и умения применять их на практике.
Учащиеся в процессе работы убеждаются в объективности законов физики.
В организационном моменте урока я кратко информирую учащихся о задачах, которые они будут решать самостоятельно на уроке и о поэтапном распределении времени на выполнение задач.
I этап – краткое итоговое повторение теоретического материала с использованием транспарантов №1 “Явление электромагнитной индукции”, №2 “Природа ЭДС индукции” и №3 “Правило Ленца”. Это необходимо для теоретической подготовки учащихся к самостоятельным исследованиям (транспаранты № 1, 2, 3 смотри в приложении).
После информационной подготовки учащиеся переходят ко II этапу: самостоятельному решению экспериментальных качественных и расчетных задач. Каждый ученик получает инструкцию с заданиями. Перед ними стоит задача: быстро завершить эксперимент, снять показания приборов (выполнить измерения или наблюдения) и объяснить результаты наблюдений или вычислений. Инструкция выглядит так:
Лабораторная работа: “Исследование явления электромагнитной индукции”.
Цель работы: проверить закономерности явления электромагнитной индукции, вскрыть причинно-следственные связи наблюдаемых явлений, убедиться в объективности действующих закономерностей.
Оборудование: дроссельные или трансформаторные катушки с разным числом витков, или же витки медной проволоки на пластмассовом каркасе, 2 полосовых магнита (или подковообразных), миллиамперметр, вольтметр, амперметр, источник тока, соединительные провода, метроном (1 на класс).
Задание 1. Соберите замкнутый контур из витка медной проволоки, миллиамперметра, соединительных проводов. Включить метроном, который отсчитывает определенные промежутки времени:
Выполните упражнение с полосовым магнитом: под удары метронома попытайтесь равномерно вносить магнит северным полюсом в катушку, снять показания миллиамперметра (максимальное отклонение стрелки миллиамперметра). Через некоторый интервал времени так же равномерно вынести магнит из катушки.
Снять показания миллиамперметра.
Объясните наблюдаемые явления. Отметить общие признаки и различия в двух наблюдениях.
Образец возможного ответа: и в первом и во втором опыте наблюдаем возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении внешнего магнитного потока, пронизывающего данный контур. Логическая цепочка выглядит так:
Величина тока и одинакова, так как скорость изменения магнитного потока и ЭДС индукции одинаковы, сопротивление контура R тоже одинаково. Разница в направлении индукционного тока, связанная с изменением магнитного потока: Ф↑ — в первом случае, и Ф↓ во втором случае. Это проявление правила Ленца. Приводят другую логическую цепочку:
и определяют направление индукционного тока в одном случае.
Задание 2. 1) Рассчитать заряд, протекающий в проводящем контуре за время ∆t при силе индукционного тока Ii , взятых из задания 1:
2) Рассчитать значение возникающей в данном проводящем контуре по закону Ома:
Для определения Rконтура необходимо собрать последовательную цепь из источника тока, контура, амперметра, ключа, соединительных проводов.
Подключить вольтметр к проводящему контуру. Снять показания амперметра и вольтметра, вычислить .
Задание 3. Теперь проделать опыт с неподвижным магнитом (стационарное магнитное поле), на который осторожно, в том же интервале времени ∆t надеть катушку на магнит. Что покажет миллиамперметр? В чем сходство и различие наблюдений в задании 1 и задании 3?
Подсказка: сравните природу ЭДС индукции в двух опытах.
Образец возможного ответа: индукционный ток не изменился, но в задании 1
, а в задании 3 .
Задание 4. Изменить промежутки времени, отбиваемые метрономом: ↑(или ↓). Какие изменения произошли в задании 1? Объясните.
Образец возможного ответа: если ∆t↑, то , следовательно: ↓ , следовательно Ii ↓.
Задание 5. Наблюдать изменения, происходящие в 4-м задании, если с тем же интервалом времени вносить 2 магнита, сложенных одноименными полюсами.
Объяснить наблюдаемое.
Образец возможного ответа : в 2 раза, так как индукция внешнего магнитного поля ↑ в 2 раза, поэтому и Ii увеличились ≈ в 2 раза.
Задание 6. Изменить число витков в проводящем контуре и наблюдать за изменением индукционного тока в режиме задания 4. Объяснить.
Задание 7. Сдать отчет о выполнении работы. В отчете учащиеся должны подвести итоги и ответить на вопрос: в чем убедились ученики, выполняя эту работу; оформить и сдать работы в письменном виде.
Приложения 1–3.
электромагнетизм — Что такое определение направления ЭДС индукции?
спросил
Изменено 1 год, 1 месяц назад
Просмотрено 369 раз
$\begingroup$
Этот пост состоит из двух вопросов, каждый из которых так или иначе относится к аспектам направленности ЭДС.
Я не смог включить оба вопроса в заголовок, поэтому выбрал самый волнующий.
Введение: Чтобы понять вопросы, нам нужно понять значение ЭДС индукции для петли в состоянии покоя. Для такой петли ЭДС определяется как работа, совершаемая чистым НЕконсервативным электрическим полем над зарядом, деленная на заряд. Следовательно, это скалярная величина. Математически: $\epsilon =\oint_C\vec{E}\cdot d\vec{l}.$ Но что такое $d\vec{l}?$ Это вектор, представляющий элемент на петле длины $dl$ и направление его направления касательно к кривой. Но таких направлений два, оба противоположные друг другу (см. рис.). Следовательно, мы можем вычислить ЭДС $\epsilon$ двумя способами; один против часовой стрелки, а другой против часовой стрелки.
9{nd}$ question: Во многих книгах и статьях используется «направление ЭДС индукции». Что означает направление ЭДС индукции? Это скалярная величина и, следовательно, не имеет направления в том смысле, в каком оно есть у векторов.
Что здесь означает направление? Что это означает с физической точки зрения, когда мы говорим, что ЭДС индукции направлена по часовой стрелке, если смотреть из точки петли? Означает ли ЭДС индукции здесь ток?
Примечание. Первоначально этот вопрос также состоял из этого вопроса, но я обнаружил, что он делает мой вопрос слишком длинным и запутанным.
- электромагнетизм
- потенциал
- напряжение
- определение
- электромагнитная индукция
$\endgroup$
0
$\begingroup$
Вы можете получить ЭДС индукции без результирующего индуцированного тока и, следовательно, без «противодействия», но тогда работа не будет выполнена. Таким образом, любое упоминание об индуцированном токе следует рассматривать как рассмотрение того, что может произойти, если позволить протекать индуцированному току.
Ваш вопрос о направлении решен, если вы будете следовать правилу правой руки, как показано на диаграмме ниже.
Определить направление единичного вектора нормали к площади $\hat n$, а затем определить положительное направление линейного интеграла вокруг петли $C$ по правилу правой руки, например, большим пальцем правой руки в направлении единичного вектора нормали, а согнутые пальцы правой руки дают положительное направление линейного интеграла.
Предположим, что магнитное поле направлено в сторону $\hat n$ и увеличивается, тогда $\vec B\cdot \hat n$ положительно, поэтому правая часть закона Фарадея, $-\frac {d\ phi}{dt}$ будет отрицательным.
Линейный интеграл в левой части, ЭДС $(\displaystyle \oint _{\rm C} \vec E\cdot d \vec l)$, таким образом, будет отрицательным, т.е. по часовой стрелке, если смотреть сверху в диаграмма.
Это также будет направление индуцированного тока, которое согласуется с Ленцем.
$\displaystyle \oint_{\rm C} \vec E\cdot d \vec l$ — работа, совершаемая электрическим полем над единичным положительным зарядом при прохождении зарядом полного покоящегося контура.
В моем примере электрическое поле направлено по часовой стрелке, что означает, что индуцированный ток (движение положительных зарядов) направлен по часовой стрелке.
Это вызвано ЭДС индукции, которая также направлена по часовой стрелке, поскольку она перемещает положительные заряды таким образом, т.е. в направлении, противоположном стрелке с $C$ рядом с ней.
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Оба метода/закона применимы для определения направления. По мне, есть только одно отличие. Первый метод, использующий правило левой руки, можно назвать «уловкой», поскольку он не дает объяснения, почему он работает. С другой стороны, закон Ленца объясняет, почему индуцированный ток должен препятствовать изменению магнитного поля (сохранение энергии).
Направление ЭДС физически связано с направлением индукционного тока.
Я не понимаю, в чем заключается ваш вопрос, поэтому я не знаю, отвечает ли это на ваш вопрос.Вы можете принять направление $d \vec l$ в любом из двух направлений. Если вы выберете определенное направление, то вы будете знать направление $d\vec A$ при расчете магнитного потока по правилу правой руки. Это будет вдоль большого пальца, если согнуть пальцы вдоль петли в направлении $d \vec l$. Теперь вы можете вычислить скалярные произведения в $\oint_C\vec{E}\cdot d\vec{l}=-\frac{d\phi_m}{dt}$, и оба способа обеспечат правильное направление.
Я не понимаю, в чем заключается ваш вопрос, поэтому я не знаю, отвечает ли это на ваш вопрос.$\endgroup$
3
$\begingroup$
- Оба закона верны. Знак -ve в законе Фарадея указывает направление ЭДС. В то время как Ленца утверждает, что направление индуцируемой ЭДС таково, что оно противостоит причине, вызвавшей эдс. Итак, закон Ленца дает нам направление индуцированной ЭДС.
Например, предположим, что ток в проводящей петле увеличивается со временем. Таким образом, магнитный поток через петлю будет увеличиваться, и, следовательно, в петле будет индуцироваться ЭДС. Тогда по закону Ленца направление ЭДС будет противодействовать увеличению тока. Таким образом, ток, создаваемый (индуцированный ток) из-за индуцированной ЭДС, будет противоположен фактическому направлению тока. Что в результате создает магнитное поле, противоположное увеличивающемуся магнитному полю, создаваемому из-за фактического увеличения тока. Таким образом, оба закона указывают одно и то же направление, но закон Фарадея также дает величину индуцируемой ЭДС.
Под направлением мы просто подразумеваем полярность индуцируемого ЭДС. Если мы предположим, что ЭДС индукции похожа на батарею, то ее более высокая полярность будет в направлении тока, индуцированного для противодействия изменению потока. Но всегда помните, что ЭМП только попытается противостоять, но не будет полностью противодействовать делу.
Но ЭДС, наведенная в сверхпроводнике, сможет это сделать.Это вопрос математики. Мы всегда берем маленький элемент вместе с изменением. Так как здесь мы интегрируем по петле, то изменение длины мы всегда берем по электрическому полю или по компоненте электрического поля.
Но ЭДС, наведенная в сверхпроводнике, сможет это сделать.$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
магнитных полей — Направление ЭДС индукции и индукционного тока
спросил
Изменено 5 лет, 11 месяцев назад
Просмотрено 8к раз
$\begingroup$
В настоящее время я изучаю закон Ленца в физике и не могу определить направление ЭДС индукции.
Я понимаю, что когда у меня есть магнитное поле, изменяющееся в одном направлении, ток будет индуцироваться в направлении, противодействующем изменяющемуся магнитному полю. Как на это влияет ЭДС индукции? Всегда ли ЭДС индукции имеет то же направление, что и индукционный ток?
Спасибо!
- магнитные поля
$\endgroup$
3
$\begingroup$
ЭДС является скалярной величиной, поскольку она определяется в терминах выполненной работы (скалярной) на единицу положительного заряда.
Таким образом, название «электродвижущая сила» не подходит, поскольку использование слова «сила» может подразумевать, что у ЭДС есть направление.
При наличии ЭДС индукции на заряд будет действовать сила, и направление этой силы на положительный заряд даст вам направление индуцированного (условного) тока, если он есть.
$\endgroup$
$\begingroup$
Рассмотрим горизонтальный проводник длиной L, движущийся перпендикулярно однородному магнитному полю B с постоянной скоростью v. Для простоты предположим, что проводник, направление его движения и магнитное поле взаимно перпендикулярны.
Теперь для заряженной частицы, движущейся в магнитном поле, сила, действующая на частицу, определяется как
F = q(v×B)
Теперь электроны в проводнике движутся, как показано, и это создает более низкий потенциал на стороне A, чем на стороне B. (Это на самом деле известно как Эффект Холла )
Вы также можете найти правило правой руки Флеминга.
Leave A Comment