DAS GESETZ DER ELEKTROMAGNETISCHEN INDUKTION. LENTZ-REGEL
1831 entdeckte der englische Physiker M. Faraday in seinen Experimenten das Phänomen Elektromagnetische Induktion. Dann der russische Wissenschaftler E.Kh. Lenz und B. S. Jacobi.
Derzeit basieren viele Geräte auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion, beispielsweise in einem Motor oder Generator elektrischer Strom, in Transformatoren, Radios und vielen anderen Geräten.
Elektromagnetische Induktion ist das Phänomen des Auftretens von Strom in einem geschlossenen Leiter beim Durchgang durch ihn magnetischer Fluss.
Das heißt, dank dieses Phänomens können wir uns verwandeln mechanische Energie in die Elektrik. Vor der Entdeckung dieses Phänomens kannten die Menschen außer der Galvanisierung keine Methoden zur Gewinnung von elektrischem Strom.
Wenn der Dirigent betroffen ist Magnetfeld, entsteht darin eine EMF, die durch das Gesetz der elektromagnetischen Induktion quantitativ ausgedrückt werden kann.
Gesetz der elektromagnetischen Induktion
Die in einem leitenden Stromkreis induzierte elektromotorische Kraft ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses, der mit diesem Stromkreis verzahnt ist.

Bei einer Spule mit mehreren Windungen hängt die Gesamt-EMK von der Windungszahl n ab:

Die im Stromkreis angeregte EMK erzeugt einen Strom. Die meisten einfaches Beispiel Strom im Leiter ist eine Spule, durch die ein Permanentmagnet fließt. Die Richtung des induzierten Stroms kann mit der Lenz-Regel bestimmt werden.

Lenzsche Regel
Der Strom, der durch eine Änderung des durch den Stromkreis fließenden Magnetfelds mit seinem Magnetfeld induziert wird, verhindert diese Änderung.

Wenn wir einen Magneten in die Spule einführen, erhöht sich der magnetische Fluss im Stromkreis, was bedeutet, dass das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld gemäß der Lenz-Regel gegen die Erhöhung des Magnetfelds gerichtet ist. Um die Richtung des Stroms zu bestimmen, müssen Sie den Magneten vom Nordpol aus betrachten. Von dieser Position aus schrauben wir den Gimlet in Richtung des Magnetfelds des Stroms, dh in Richtung Nordpol. Der Strom bewegt sich in Drehrichtung des Bohrers, also im Uhrzeigersinn.
Wenn wir den Magneten von der Spule entfernen, nimmt der Magnetfluss im Stromkreis ab, was bedeutet, dass das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld gegen die Abnahme des Magnetfelds gerichtet ist. Um die Stromrichtung zu bestimmen, müssen Sie den Gimlet abschrauben. Die Drehrichtung des Gimlets zeigt die Richtung des Stroms im Leiter an - gegen den Uhrzeigersinn.
Ein elektrischer Generator ist ein Gerät, in dem nichtelektrische Energieformen (mechanisch, chemisch, thermisch) in elektrische Energie umgewandelt werden.
Klassifizierung von elektromechanischen Generatoren
Nach Art der Antriebsmaschine:
Turbogenerator - ein elektrischer Generator, der von einer Dampfturbine oder einem Gasturbinenmotor angetrieben wird;
Hydrogenerator - ein elektrischer Generator, der von einer Wasserturbine angetrieben wird;
Dieselgenerator - ein von einem Dieselmotor angetriebener elektrischer Generator;
Windgenerator - ein elektrischer Generator, der die kinetische Energie des Windes in Elektrizität umwandelt;
Nach Art des ausgegebenen elektrischen Stroms
Drehstromgenerator mit Sternwicklung
Mit der Aufnahme von Wicklungen in einem Dreieck
Als Erregung
Mit Permanentmagneterregung
mit äußerer Stimulation
Mit Selbsterregung
Mit sequentieller Erregung
Mit paralleler Erregung
Mit gemischter Aufregung
Generatoren können je nach Funktionsprinzip synchron oder asynchron sein.
Asynchrongeneratoren sind konstruktiv einfach und kostengünstig herzustellen, widerstandsfähiger gegen Kurzschlussströme und Überlasten. Ein asynchroner elektrischer Generator ist ideal für die Versorgung einer ohmschen Last: Glühlampen, elektrische Heizungen, Elektronik, elektrische Brenner usw. Aber selbst eine kurzzeitige Überlastung ist für sie nicht akzeptabel, daher beim Anschließen von Elektromotoren eine nicht elektronische Art von Schweißmaschine, Elektrowerkzeuge und andere induktive Lasten, es gibt einen Leistungsspielraum, der mindestens dreimal und vorzugsweise viermal betragen sollte.
Der Synchrongenerator ist perfekt für induktive Verbraucher mit hohen Anlaufströmen. Sie halten einer fünffachen Stromüberlastung für eine Sekunde stand.
Das Funktionsprinzip des Stromgenerators
Der Generator arbeitet auf der Grundlage des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion – eine elektromotorische Kraft (EMF) wird in einem Rechteckkreis (Drahtrahmen) induziert, der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld dreht.
EMF tritt auch in einem festen rechteckigen Rahmen auf, wenn ein Magnet darin gedreht wird.
Der einfachste Generator ist ein rechteckiger Rahmen, der zwischen 2 Magneten mit unterschiedlichen Polen platziert wird. Um den Drehrahmen spannungslos zu machen, werden Schleifringe verwendet.

Der Autogenerator besteht aus einem Gehäuse und zwei Abdeckungen mit Löchern zur Belüftung. Der Rotor dreht sich in 2 Lagern und wird von einer Riemenscheibe angetrieben. Der Rotor ist im Kern ein Elektromagnet, der aus einer Wicklung besteht. Die Stromzufuhr erfolgt über zwei Kupferringe und Graphitbürsten, die an einen elektronischen Relaisregler angeschlossen sind. Er ist dafür verantwortlich, dass die vom Generator abgegebene Spannung immer im zulässigen Bereich von 12 Volt mit Toleranzen liegt und nicht von der Drehzahl der Riemenscheibe abhängt. Der Relaisregler kann entweder in das Generatorgehäuse eingebaut oder außerhalb davon angeordnet sein.
Der Stator besteht aus drei Kupferwicklungen, die in einem Dreieck miteinander verbunden sind. An ihren Verbindungspunkten ist eine Gleichrichterbrücke aus 6 Halbleiterdioden angeschlossen, die die Spannung von AC in DC umwandeln.
Ein Benzingenerator besteht aus einem Motor und einem ihn direkt antreibenden Stromgenerator, der entweder synchron oder asynchron sein kann.
Der Motor ist mit Systemen ausgestattet: Starten, Kraftstoffeinspritzung, Kühlung, Schmierung, Drehzahlstabilisierung. Schwingungen und Geräusche werden durch Schalldämpfer, Schwingungsdämpfer und Stoßdämpfer absorbiert.
Elektrischer Wechselstrom
Elektromagnetische Schwingungen sind wie mechanische Schwingungen von zwei Arten: frei und erzwungen.
Freie elektromagnetische Schwingungen, immer gedämpfte Schwingungen. Daher werden sie in der Praxis so gut wie nie verwendet. Während erzwungene Vibrationen überall und überall eingesetzt werden. Jeden Tag können wir diese Schwankungen beobachten.
Alle unsere Wohnungen sind mit Wechselstrom beleuchtet. Wechselstrom ist nichts anderes als erzwungene elektromagnetische Schwingungen. Strom und Spannung ändern sich im Laufe der Zeit gemäß dem Oberschwingungsgesetz. Schwankungen, wie z. B. Spannung, können erkannt werden, indem Spannung von der Steckdose an das Oszilloskop angelegt wird.
Auf dem Bildschirm des Oszilloskops erscheint eine Sinuswelle. Sie können die Frequenz des Wechselstroms berechnen. Es wird der Frequenz entsprechen elektromagnetische Schwingungen. Die Standardfrequenz für industriellen Wechselstrom wird mit 50 Hz angenommen. Das heißt, in 1 Sekunde ändert sich die Richtung des Stroms in der Steckdose 50 Mal. US-Industrienetzwerke verwenden 60 Hz.
Eine Spannungsänderung an den Enden des Stromkreises bewirkt eine Änderung der Stromstärke im Stromkreis des Schwingkreises. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Änderung elektrisches Feld in der gesamten Kette tritt nicht sofort auf.
Da diese Zeit jedoch viel kürzer ist als die Periode der Spannungsschwankung an den Enden des Stromkreises, wird normalerweise angenommen, dass sich das elektrische Feld im Stromkreis sofort ändert, wenn sich die Spannung an den Enden des Stromkreises ändert.
Die Wechselspannung in der Steckdose wird von Generatoren in Kraftwerken erzeugt. Der einfachste Generator kann als Drahtrahmen angesehen werden, der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld dreht.
Der magnetische Fluss, der die Kontur durchdringt, ändert sich ständig und ist proportional zum Kosinus des Winkels zwischen dem magnetischen Induktionsvektor und der Normalen zum Rahmen. Wenn sich der Rahmen gleichmäßig dreht, ist der Winkel proportional zur Zeit.
Daher ändert sich der magnetische Fluss gemäß dem harmonischen Gesetz:
Ф = B*S*cos(ω*t)
Die Änderungsrate des Magnetflusses mit entgegengesetztem Vorzeichen ist gemäß dem EMP-Gesetz gleich der EMF der Induktion.
Ei \u003d -Ф ' \u003d Em * sin (ω * t).
Wenn ein Schwingkreis mit dem Rahmen verbunden ist, dann Winkelgeschwindigkeit Drehung des Rahmens bestimmt die Frequenz der Spannungsschwankungen weiter verschiedene Bereiche Schaltungen und Ströme. Im Folgenden betrachten wir nur erzwungene elektromagnetische Schwingungen.
Sie werden durch die folgenden Formeln beschrieben:
u = Um*sin(ω*t),
u = Um*cos(ω*t)
Hier ist Um die Amplitude von Spannungsschwankungen. Spannung und Strom ändern sich mit der gleichen Frequenz ω. Aber Spannungsschwankungen fallen nicht immer mit Stromschwankungen zusammen, daher ist es besser, eine allgemeinere Formel zu verwenden:
I \u003d Im * sin (ω * t + φ), wobei Im die Amplitude der Stromschwingungen und φ die Phasenverschiebung zwischen Strom- und Spannungsschwingungen ist.
Wechselstrom- und Spannungsparameter
Die Größe des Wechselstroms ändert sich wie die Spannung ständig mit der Zeit. Quantitative Indikatoren für Messungen und Berechnungen verwenden ihre folgenden Parameter:

Periode T - die Zeit, während der es einen vollständigen Zyklus der Stromänderung in beide Richtungen relativ zu Null oder dem Durchschnittswert gibt.
Die Frequenz f ist der Kehrwert der Periode, gleich der Anzahl der Perioden in einer Sekunde. Eine Periode pro Sekunde ist ein Hertz (1 Hz).
f = 1/T
Zyklusfrequenz ω - Kreisfrequenz gleich der Anzahl der Perioden in 2π Sekunden.

ω = 2πf = 2π/T
Es wird normalerweise verwendet, wenn Strom und Spannung in sinusförmiger Form berechnet werden. Dann kann man innerhalb des Zeitraums nicht Frequenz und Zeit berücksichtigen, sondern Berechnungen im Bogenmaß oder in Grad anstellen. T = 2π = 360°
Die Anfangsphase ψ ist der Wert des Winkels von Null (ωt = 0) bis zum Beginn der Periode. Es wird in Bogenmaß oder Grad gemessen. In der Abbildung für die blaue sinusförmige Stromkurve dargestellt Die Anfangsphase kann positiv oder negativ sein, jeweils rechts oder links von Null auf der Kurve.
Momentanwert – der Spannungs- oder Stromwert, gemessen relativ zu Null zu einem beliebigen ausgewählten Zeitpunkt t.
ich = ich (t); u = u(t)
Der Verlauf aller Momentanwerte in einem beliebigen Zeitintervall kann als Funktion der Strom- oder Spannungsänderung über der Zeit betrachtet werden. Beispielsweise kann ein sinusförmiger Strom oder eine sinusförmige Spannung als Funktion ausgedrückt werden:
i = Iampsin(ωt); u = Uampsin(ωt)
Unter Berücksichtigung der Anfangsphase:
i = Iampsin(ωt + ψ); u = Uampsin(ωt + ψ)
Hier sind Iamp und Uamp die Amplitudenwerte von Strom und Spannung.
Amplitudenwert - der maximale Momentanwert als Absolutwert für die Periode.
Strom = max|i(t)|; Uamp = max|u(t)|
Sie kann je nach Lage relativ zum Nullpunkt positiv oder negativ sein. Oft wird anstelle des Amplitudenwerts der Begriff Strom- (Spannungs-) Amplitude verwendet - die maximale Abweichung von Null.
D / s
Referat zum Thema (nach Wahl der Studierenden)
Erzeugung und Übertragung von Strom
Transformator. Übertragung von Elektrizität über eine Distanz
Energiesparen im AlltagDie ersten Experimente zur Übertragung von Strom auf DistanzTransformatoreffizienz. Gerät und ArbeitStromverbrauchTurbinengenerator. Gerät und Arbeit
Hydrogenerator. Gerät und Arbeit
Dieselgenerator. Gerät und Arbeit
Windgenerator. Gerät und Arbeit
Aufgaben zur selbstständigen Lösung
Faradaysches Gesetz der EM-Induktion.
1. Der magnetische Fluss in einer Spule mit einer Windungszahl von 400 änderte sich in 0,2 s von 0,1 Wb auf 0,9 Wb. Bestimmen Sie die in der Spule induzierte EMK.
2. Bestimmen Sie den magnetischen Fluss, der durch eine rechteckige Fläche mit einer Seitenlänge von 20 x 40 cm fließt, wenn sie in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion von 5 T in einem Winkel von 60 ° zu den magnetischen Induktionslinien des Felds platziert wird.
3. Wie viele Windungen sollte die Spule haben, damit, wenn sich der magnetische Fluss in ihr in 0,32 s von 0,024 auf 0,056 Wb ändert, eine durchschnittliche EMK darin erzeugt wird. 10V?
EMK der Induktion in bewegten Leitern.
1. Bestimmen Sie die Induktions-EMK an den Enden der Flügel des An-2-Flugzeugs mit einer Länge von 12,4 m, wenn die Flugzeuggeschwindigkeit im Horizontalflug 180 km/h beträgt, und die vertikale Komponente des Induktionsvektors des Erdmagnetfelds beträgt 0,5 · 10-4 T.
2. Ermitteln Sie die EMF der Induktion an den Flügeln eines Tu-204-Flugzeugs mit einer Länge von 42 m, das horizontal mit einer Geschwindigkeit von 850 km/h fliegt, wenn die vertikale Komponente des Induktionsvektors des Erdmagnetfelds 5 · 10 beträgt -5 T.
EMF-Selbstinduktion
1. In der Spule tritt ein magnetischer Fluss von 0,015 Wb auf, wenn ein Strom von 5,0 A durch ihre Windungen fließt Wie viele Windungen enthält die Spule, wenn ihre Induktivität 60 mH beträgt?
2. Wie oft ändert sich die Induktivität einer Spule ohne Kern, wenn die Anzahl der Windungen darin verdoppelt wird?
3. Welche EMK. In einer Spule mit einer Induktivität von 68 mH tritt eine Selbstinduktion auf, wenn in ihr ein Strom von 3,8 A in 0,012 s verschwindet?
4. Bestimmen Sie die Induktivität der Spule, wenn bei einer Schwächung des Stroms in ihr um 2,8 A in 62 ms eine mittlere EMK in der Spule auftritt. Selbstinduktion 14 V.
5. Wie lange dauert es, bis eine Spule mit einer Induktivität von 240 mH den Strom von Null auf 11,4 A erhöht, wenn in diesem Fall eine mittlere EMK auftritt? Selbstinduktion 30 V?
Elektromagnetische Feldenergie
1. Durch eine Spule mit einer Induktivität von 0,6 H fließt ein Strom von 20 A. Welche Energie hat das Magnetfeld der Spule? Wie ändert sich diese Energie, wenn der Strom verdoppelt wird? dreimal?
2. Welche Stromstärke muss durch die Wicklung einer Drossel mit einer Induktivität von 0,5 Gn fließen, damit die Feldenergie 100 J beträgt?
3. Die Energie des Magnetfelds welcher Spule ist größer und wie oft, wenn die erste die Eigenschaften hat: I1=10A, L1=20 H, die zweite: I2=20A, L2=10 H?
4. Bestimmen Sie die Energie des Magnetfelds der Spule, bei der bei einem Strom von 7,5 A der magnetische Fluss 2,3 · 10-3 Wb beträgt. Die Windungszahl der Spule beträgt 120.
5. Bestimmen Sie die Induktivität der Spule, wenn ihr Magnetfeld bei einem Strom von 6,2 A eine Energie von 0,32 J hat.
6. Das Magnetfeld einer Spule mit einer Induktivität von 95 mH hat eine Energie von 0,19 J. Wie groß ist die Stromstärke in der Spule?

In dieser Lektion lautet das Thema: „Die Regel von Lenz. Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion werden wir lernen allgemeine Regel, um die Richtung des Induktionsstroms im Stromkreis zu bestimmen, der 1833 von E.X. Lenz. Wir werden auch ein Experiment mit Aluminiumringen betrachten, das diese Regel deutlich macht, und das Gesetz der elektromagnetischen Induktion formulieren

Indem wir uns dem Magneten nähern oder ihn von dem massiven Ring entfernen, ändern wir den magnetischen Fluss, der den Bereich des Rings durchdringt. Gemäß der Theorie des Phänomens der elektromagnetischen Induktion muss im Ring ein induktiver elektrischer Strom auftreten. Aus den Experimenten von Ampere ist bekannt, dass dort, wo der Strom fließt, ein Magnetfeld entsteht. Folglich beginnt sich der geschlossene Ring wie ein Magnet zu verhalten. Das heißt, es gibt eine Wechselwirkung von zwei Magneten (einem Permanentmagneten, den wir bewegen, und einem geschlossenen Stromkreis).

Da das System auf die Annäherung des Magneten an den Ring nicht mit einem Schnitt reagierte, kann gefolgert werden, dass der Induktionsstrom nicht im offenen Stromkreis auftritt.

Ursachen der Abstoßung oder Anziehung des Rings zum Magneten

1. Wenn sich der Magnet nähert

Wenn sich der Pol des Magneten nähert, stößt der Ring von ihm ab. Das heißt, er verhält sich wie ein Magnet, der auf unserer Seite den gleichen Pol hat wie der sich nähernde Magnet. Wenn wir uns dem Nordpol des Magneten nähern, ist der magnetische Induktionsvektor des Rings mit induktivem Strom relativ zum magnetischen Induktionsvektor des Nordpols des Magneten in die entgegengesetzte Richtung gerichtet (siehe Abb. 2).

Reis. 2. Annäherung des Magneten an den Ring

2. Beim Entfernen des Magneten vom Ring

Wenn der Magnet entfernt wird, läuft der Ring hinter ihm her. Folglich wird von der Seite des sich zurückziehenden Magneten der entgegengesetzte Pol nahe dem Ring gebildet. Der magnetische Induktionsvektor des bestromten Rings ist in die gleiche Richtung gerichtet wie der magnetische Induktionsvektor des sich zurückziehenden Magneten (siehe Abb. 3).

Reis. 3. Entfernen des Magneten vom Ring

Aus diesem Experiment können wir schließen, dass sich der Ring bei Bewegung des Magneten auch wie ein Magnet verhält, dessen Polarität davon abhängt, ob der magnetische Fluss, der die Ringfläche durchdringt, zu- oder abnimmt. Wenn der Fluss zunimmt, sind die magnetischen Induktionsvektoren des Rings und des Magneten entgegengesetzt gerichtet. Wenn der magnetische Fluss durch den Ring mit der Zeit abnimmt, dann fällt der Magnetfeldinduktionsvektor des Rings in Richtung mit dem Magnetinduktionsvektor zusammen.

Die Richtung des Induktionsstroms im Ring kann durch die Regel bestimmt werden rechte Hand. Wenn Sie mit dem Daumen Ihrer rechten Hand in Richtung des magnetischen Induktionsvektors zeigen, zeigen vier gebogene Finger die Richtung des Stroms im Ring an (siehe Abb. 4).

Reis. 4. Regel der rechten Hand

Wenn sich der den Stromkreis durchdringende Magnetfluss ändert, entsteht im Stromkreis ein Induktionsstrom in einer solchen Richtung, dass er die Änderung des externen Magnetflusses mit seinem Magnetfluss kompensiert.

Wenn der externe magnetische Fluss zunimmt, dann neigt der Induktionsstrom dazu, diesen Anstieg mit seinem Magnetfeld zu verlangsamen. Wenn der magnetische Fluss abnimmt, neigt der induktive Strom mit seinem Magnetfeld dazu, diese Abnahme zu verlangsamen.

Dieses Merkmal der elektromagnetischen Induktion wird durch das Minuszeichen in ausgedrückt EMF-Formel Induktion.

Gesetz der elektromagnetischen Induktion

Wenn sich der externe magnetische Fluss, der den Stromkreis durchdringt, ändert, erscheint ein Induktionsstrom im Stromkreis. In diesem Fall ist der Wert der elektromotorischen Kraft numerisch gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses, genommen mit dem Vorzeichen "-".

Die Lenzsche Regel ist eine Folge des Energieerhaltungssatzes bei elektromagnetischen Phänomenen.

Referenzliste

1. Myakishev G. Ya. Physik: Proc. für 11 Zellen. Allgemeinbildung Institutionen. -M.: Bildung, 2010.
2. Kasjanow V.A. Physik. Klasse 11: Proc. für Allgemeinbildung Institutionen. - M.: Trappe, 2005.
3. Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Physik 11. - M.: Mnemosyne.

Hausaufgaben

1. Fragen am Ende von Absatz 10 (S. 33) - Myakishev G.Ya. Physik 11 (siehe Literaturempfehlungsliste)
2. Wie ist das Gesetz der elektromagnetischen Induktion formuliert?
3. Warum steht in der Formel für das Gesetz der elektromagnetischen Induktion ein "-" Zeichen?

1. Das Internetportal Festival.1september.ru ().
2. Internetportal Physics.kgsu.ru ().
3. Internetportal Youtube.com ().

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wurde 1831 von dem hervorragenden englischen Physiker M. Faraday entdeckt. Es besteht aus dem Auftreten eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Stromkreis mit einer zeitlichen Änderung des den Stromkreis durchdringenden magnetischen Flusses.
Der magnetische Fluss Φ durch den Bereich S der Kontur wird als Wert bezeichnet

Φ = B S cos α,

Dabei ist B der Betrag des magnetischen Induktionsvektors, α der Winkel zwischen dem Vektor und der Normalen zur Konturebene (Abb. 4.20.1).

Abbildung 4.20.1.
Magnetischer Fluss durch eine geschlossene Schleife. Die Richtung der Normalen und die gewählte positive Durchlaufrichtung der Kontur stehen im Zusammenhang mit der Regel des rechten Bohrers.
Die Definition des magnetischen Flusses lässt sich leicht auf den Fall eines inhomogenen Magnetfeldes und einer nicht ebenen Kontur verallgemeinern. Die Einheit des magnetischen Flusses im SI-System heißt Weber (Wb). Ein magnetischer Fluss von 1 Wb wird durch ein Magnetfeld mit einer Induktion von 1 T erzeugt, das eine flache Kontur von 1 m2 in Richtung der Normalen durchdringt:

1 Wb \u003d 1 T 1 m2.

Faraday hat experimentell festgestellt, dass, wenn sich der magnetische Fluss in einem leitenden Kreis ändert, eine EMF der Induktion Eind entsteht, gleich GeschwindigkeitÄnderungen des magnetischen Flusses durch die von der Kontur begrenzte Oberfläche, mit Minuszeichen genommen:

Die Erfahrung zeigt, dass der in einem geschlossenen Stromkreis angeregte Induktionsstrom bei Änderung des magnetischen Flusses immer so gerichtet ist, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld eine Änderung des magnetischen Flusses verhindert, der den Induktionsstrom verursacht. Diese Aussage wird Lenzsche Regel (1833) genannt.
Reis. 4.20.2 veranschaulicht die Lenzsche Regel am Beispiel eines feststehenden Stromkreises, der sich in einem homogenen Magnetfeld befindet, dessen Induktionsmodul mit der Zeit zunimmt.

Abbildung 4.20.2.
Illustration der Regel von Lenz. In diesem Beispiel ist ein ind< 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.
Die Regel von Lenz spiegelt die experimentelle Tatsache wider, dass ind und immer entgegengesetzte Vorzeichen haben (das Minuszeichen in der Faradayschen Formel). Die Regel von Lenz hat eine tiefe physikalische Bedeutung Es drückt den Energieerhaltungssatz aus.
Eine Änderung des magnetischen Flusses, der einen geschlossenen Stromkreis durchdringt, kann aus zwei Gründen auftreten.
1. Der magnetische Fluss ändert sich aufgrund der Bewegung des Stromkreises oder seiner Teile in einem zeitlich konstanten Magnetfeld. Das ist der Fall, wenn sich Leiter und damit freie Ladungsträger in einem Magnetfeld bewegen. Das Auftreten der Induktions-EMK wird durch die Wirkung der Lorentzkraft auf freie Ladungen in bewegten Leitern erklärt. Die Lorentzkraft spielt in diesem Fall die Rolle einer äußeren Kraft.
Betrachten Sie als Beispiel das Auftreten von Induktions-EMK in einem rechteckigen Stromkreis, der in einem gleichmäßigen Magnetfeld senkrecht zur Ebene des Stromkreises angeordnet ist. Lassen Sie eine der Seiten der Kontur der Länge l mit Geschwindigkeit an den anderen beiden Seiten entlang gleiten (Abb. 4.20.3).

Abbildung 4.20.3.
Auftreten von EMF-Induktion in einem bewegten Leiter. Angegeben ist die auf ein freies Elektron wirkende Komponente der Lorentzkraft.
Die Lorentzkraft wirkt in diesem Abschnitt der Kontur auf freie Ladungen. Eine der Komponenten dieser Kraft, die der Übertragungsgeschwindigkeit der Ladungen zugeordnet ist, wird entlang des Leiters gerichtet. Dieses Bauteil ist in Abb. 4.20.3. Sie spielt die Rolle einer externen Kraft. Sein Modul ist

Die Arbeit der Kraft FL auf dem Weg l ist gleich

A = FL · l = eυBl.

Gemäß der Definition von EMF

In anderen festen Teilen der Kontur ist die äußere Kraft Null. Dem Verhältnis für ind kann eine vertraute Form gegeben werden. Über die Zeit Δt ändert sich die Konturfläche um ΔS = lυΔt. Die Änderung des magnetischen Flusses während dieser Zeit ist gleich ΔΦ = BlυΔt. Somit,

Um das Vorzeichen in der Formel zu setzen, die ind und verbindet, ist es notwendig, die Richtung der Normalen und die positive Richtung des Konturdurchlaufs zu wählen, die gemäß der Regel des rechten Bohrers übereinstimmen, wie es in getan wird Feige. 4.20.1 und 4.20.2. Wenn dies getan ist, dann ist es einfach, auf die Faraday-Formel zu kommen.
Wenn der Widerstand des gesamten Stromkreises gleich R ist, fließt ein induktiver Strom gleich Iind \u003d ind / R durch ihn. Während der Zeit Δt wird am Widerstand R Joulesche Wärme abgegeben (siehe § 4.11)

Es stellt sich die Frage: woher kommt diese Energie, denn die Lorentzkraft leistet keine Arbeit! Dieses Paradoxon entstand, weil wir die Arbeit nur einer Komponente der Lorentz-Kraft berücksichtigten. Wenn ein induktiver Strom durch einen Leiter in einem Magnetfeld fließt, werden freie Ladungen durch eine andere Komponente der damit verbundenen Lorentzkraft beeinflusst relative Geschwindigkeit Bewegung von Ladungen entlang eines Leiters. Diese Komponente ist für das Auftreten der Amperekraft verantwortlich. Für den in Abb. 4.20.3 ist der Ampère-Kraftmodul gleich FA = IBl. Die Ampere-Kraft ist auf die Bewegung des Leiters gerichtet; deshalb begeht sie eine Verneinung mechanische Arbeit. Während der Zeit Δt ist diese Arbeit gleich Amex

Ein Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, durch das ein Induktionsstrom fließt, erfährt eine magnetische Bremsung. Die Gesamtarbeit der Lorentzkraft ist Null. Joulesche Wärme wird im Stromkreis entweder aufgrund der Arbeit einer äußeren Kraft freigesetzt, die die Geschwindigkeit des Leiters unverändert hält, oder aufgrund einer Abnahme der kinetischen Energie des Leiters.
2. Der zweite Grund für die Änderung des magnetischen Flusses, der den Stromkreis durchdringt, ist die zeitliche Änderung des Magnetfelds, wenn der Stromkreis stationär ist. In diesem Fall kann das Auftreten der Induktions-EMK nicht mehr durch die Wirkung der Lorentzkraft erklärt werden. Elektronen in einem festen Leiter können nur durch ein elektrisches Feld in Bewegung versetzt werden. Dieses elektrische Feld wird durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt. Die Arbeit dieses Feldes beim Bewegen einer einzelnen positiven Ladung entlang eines geschlossenen Stromkreises ist gleich der Induktions-EMK in einem stationären Leiter. Daher ist das durch das sich ändernde Magnetfeld erzeugte elektrische Feld kein Potential. Es wird als elektrisches Wirbelfeld bezeichnet. Die Idee eines elektrischen Wirbelfeldes wurde vom großen englischen Physiker J. Maxwell (1861) in die Physik eingeführt.
Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion in festen Leitern, das auftritt, wenn sich das umgebende Magnetfeld ändert, wird auch durch die Faraday-Formel beschrieben. Die Phänomene der Induktion bei bewegten und ruhenden Leitern laufen also gleich ab, die physikalische Ursache für das Auftreten des Induktionsstroms stellt sich in diesen beiden Fällen jedoch als unterschiedlich heraus: Bei bewegten Leitern ist die Induktions-EMK bedingt zur Lorentz-Kraft; Bei festen Leitern ist die Induktions-EMK eine Folge der Wirkung des elektrischen Wirbelfeldes auf freie Ladungen, das auftritt, wenn sich das Magnetfeld ändert.

Der Zweck des Unterrichts: das Konzept des Induktionsstroms bilden, die Fähigkeit entwickeln, die Richtung des Induktionsstroms mit Hilfe der Lenzschen Regel zu bestimmen.

Während des Unterrichts

Überprüfung der Hausaufgaben

- Wie wurde das Phänomen der elektromagnetischen Induktion von M. Faraday entdeckt?

Zeigen Sie Faradays Experimente zum Nachweis elektromagnetischer Induktion.

Ziehen Sie Schlussfolgerungen und erklären Sie, was für ein Phänomen - elektromagnetische Induktion?

Was bestimmt die Größe des induktiven Stroms im Stromkreis?

Was ist magnetischer Fluss?

Fertigen Sie eine Zeichnung an der Tafel an und leiten Sie eine Formel zur Berechnung des magnetischen Flusses her.

Neues Material lernen

Wenn ein Galvanometer an eine Spule angeschlossen wird, in der ein Induktionsstrom auftreten kann, dann sieht man, dass die Nadel ausweicht verschiedene Seiten je nachdem, ob sich der Magnet der Spule nähert oder sich entfernt; die Abweichung der Galvanometernadel hängt vom Pol des Magneten ab.

Das bedeutet, dass der induzierte Strom seine Richtung ändert. Eine Spule mit fließendem Strom ist wie ein Magnet mit Süd und Nordpol. Sie können vorhersagen, wann die Spule den Magneten anzieht und wann er abstößt.

Wechselwirkung eines Magneten mit einem induktiven Strom.

Es muss Arbeit geleistet werden, um den Magneten und die Spule näher zusammenzubringen. Da bei Annäherung des Magneten an die Spule derselbe Pol am nächsten Ende der Spule erscheint, stoßen sich Magnet und Spule ab. Wenn sie angezogen würden, würde das Energieerhaltungsgesetz verletzt. Beweisen Sie diese Position. Bestätigen Sie die Schlussfolgerung mit dem in der Abbildung gezeigten Gerät. Es ist deutlich zu sehen, wie ein Magnet, wenn er sich einem geschlossenen Ring nähert, vom Magneten abgestoßen wird. Wenn der Magnet vom Ring entfernt wird, beginnt er, vom Magneten angezogen zu werden.

Dem geschnittenen Ring passiert nichts, da in ihm kein Induktionsstrom erzeugt wird.

Ob die Spule einen Magneten abstößt oder anzieht, hängt von der Richtung des Induktionsstroms ab.

Basierend auf dem Energieerhaltungssatz wurde eine Regel erhalten, die es erlaubt, die Richtung des Induktionsstroms zu bestimmen.

In der ersten Abbildung sehen wir, dass, wenn sich der Magnet der Spule nähert, der magnetische Fluss, der die Windungen der Spule durchdringt, zunimmt und im zweiten Fall abnimmt.

Im ersten Bild kommen die neu entstandenen Induktionslinien aus dem oberen Ende der Spule (die Spule stößt den Magneten ab), im zweiten Bild ist es umgekehrt.

Lenzsche Regel. Der in einem geschlossenen Stromkreis entstehende Induktionsstrom wirkt der Änderung des magnetischen Flusses entgegen, durch den er durch sein Magnetfeld hervorgerufen wird.

Konsolidierung des studierten Materials.

Wie bestimmt man die Richtung des Induktionsstroms?

Was passiert im Ring, wenn ein Magnet in ihn eingeführt wird, wenn der Ring besteht aus: a) keinem Leiter;

B) Dirigent; c) ein Supraleiter?

Physikunterricht in Klasse 11 zum Thema:

"Elektromagnetische Induktion. Lenzsche Regel

Das Ziel des Unterrichts:

lehrreich: Schüler mit dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion vertraut machen, Faradays Experimente reproduzieren, zeigen, dass der Induktionsstrom auftritt, wenn sich der magnetische Fluss, der den Stromkreis durchdringt, ändert; die Formel herleiten und die physikalische Bedeutung des Gesetzes der elektromagnetischen Induktion verstehen; Formulieren Sie die Lenzsche Regel.

lehrreich: die Fähigkeit zur Teamarbeit in Kombination mit der Selbständigkeit der Schüler zu bilden, ein kognitives Bedürfnis und Interesse am Fach zu kultivieren;

Entwicklung: entwickeln die Fähigkeit, Informationen schnell wahrzunehmen und auszuführen praktische Aufgaben; entwickeln Sie logisches Denken und Aufmerksamkeit, die Fähigkeit zu analysieren, die erzielten Ergebnisse zu vergleichen und angemessene Schlussfolgerungen zu ziehen.

Unterrichtsplan:

Induktionsstrom.

Elektromagnetische Induktion in moderner Technik

Thema fixieren: Labor arbeit"Elektromagnetische Induktion"

Zusammenfassung der Lektion ich . Erklärung des Erziehungsauftrags.

Wir sind das Thema "Magnetfeld" durchgegangen. Heute müssen wir herausfinden, wie Sie diesen Stoff gelernt haben. Lassen Sie uns das Wissen über das Magnetfeld verallgemeinern und die Fähigkeit zur Erklärung magnetischer Phänomene weiter verbessern.

II. Umsetzung von Grundkenntnissen.

Dazu müssen wir einige Fragen mit Ihnen beantworten.

Was ist elektrischer Strom?

Was ist für die Existenz eines elektrischen Stroms notwendig?

Was erzeugt ein Magnetfeld?

Wie kann ein Magnetfeld nachgewiesen werden?

Welcher Wert charakterisiert das Magnetfeld an jedem Punkt?

Was ist die Maßeinheit für magnetische Induktion?

Was ist 1T gleich?

Welcher Wert charakterisiert das Magnetfeld in einem bestimmten Raumbereich?

Was ist die Maßeinheit für den magnetischen Fluss?

Was ist 1 Wb gleich?

Was bestimmt den magnetischen Fluss, der den Bereich eines flachen Stromkreises durchdringt, der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld befindet?

Vervollständigen Sie die folgenden Definitionen:

a) Die Lorentzkraft ist...

b) Amperekraft ist..

b) Curietemperatur ist...

D) Die magnetische Permeabilität des Mediums charakterisiert ..

13. Formeln für Berechnungen schreiben:

A) Lorentzkräfte

B) Amperekräfte

C) Modul des magnetischen Induktionsvektors

D) Magnetischer Fluss

D) magnetische Permeabilität des Mediums

14. Angelegte Amperekraft..

15. Die Lorentz-Kraft wird verwendet.

III. Neues Material lernen

Nachdem wir also das Wissen über das Magnetfeld zusammengefasst haben, werden wir die Fähigkeit zur Erklärung magnetischer Phänomene weiter verbessern.

Heute werden wir in der Lektion ein neues Phänomen eröffnen, das eines der bemerkenswertesten ist wissenschaftliche Errungenschaften der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts, die die Entstehung und rasante Entwicklung der Elektro- und Funktechnik bewirkte. Also, weiter zum Wissen!

Das Thema der Lektion ist „Elektromagnetische Induktion. Lenzsche Regel

Die Reihenfolge der Präsentation von neuem Material

Die Geschichte der Entdeckung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion.

Demonstration von Faradays Experimenten zur elektromagnetischen Induktion.

Induktionsstrom.

Ursachen des Induktionsstroms.

Die Richtung des Induktionsstroms. Lenzsche Regel

Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion.

Laborarbeit "Elektromagnetische Induktion"

Früher in der Elektrodynamik wurden Phänomene untersucht, die mit der Existenz zeitlich konstanter (statischer und stationärer) elektrischer und magnetischer Felder verbunden sind oder durch diese verursacht werden. Treten neue Phänomene in Gegenwart variabler Felder auf?

Die Geschichte der Entdeckung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion.

Auf dem Bildschirm ist ein Porträt von M. Faraday (1791 - 1867).

Bibliographische Angaben: M. Faraday

Demonstration von Faradays Experimenten zur elektromagnetischen Induktion, Analyse von Experimenten

Erfahrung 1. Einfügen (Entfernen) eines Streifenmagneten aus einem geschlossenen Stromkreis, der mit einem Galvanometer verbunden ist.

Erfahrung 2. Wenn der Schlüssel geschlossen (geöffnet) wird, wird der Rheostatmotor bewegt, das Magnetfeld, das die Spule durchdringt, ändert sich und ein Strom erscheint darin.

Der Strom, der in der Spule auftritt, wenn sich ein Permanentmagnet relativ zu ihr bewegt, wird als Induktionsstrom bezeichnet. Dieser Strom in der Spule wird induziert, d. h. durch einen sich bewegenden Magneten induziert. .Ein Magnetfeld, das sich nicht ändert, erzeugt keinen Induktionsstrom .

Erfahrung 3. Rahmendrehung in einem Magnetfeld.

Induktiver Strom im Stromkreis tritt genau dann auf, wenn der Leiter die magnetischen Feldlinien kreuzt.

Induktionsstrom.

Wir haben über Möglichkeiten nachgedacht, einen Induktionsstrom zu erhalten:

die Bewegung des Magneten relativ zur Spule;

die Bewegung der Spule relativ zum Magneten;

Schließen und Öffnen des Stromkreises;

Drehung des Rahmens innerhalb des Magneten;

Bewegen des Schiebers des Regelwiderstands;

Bewegung einer Spule relativ zu einer anderen.

Ursachen des Induktionsstroms:

nur wenn sich der magnetische Fluss ändert, der die vom Leiter bedeckte Fläche durchdringt (wenn sich der Magnet und die Spule relativ zueinander bewegen);

aufgrund einer Änderung der Stromstärke im Stromkreis (wenn der Stromkreis geschlossen und geöffnet wird);

durch Ändern der Orientierung der Kontur in Bezug auf die magnetischen Induktionslinien.

Fazit: Nur ein magnetisches Wechselfeld kann einen Strom erzeugen (induktiver Strom). Die Abweichung des Galvanometerzeigers zeigt das Vorhandensein eines Induktionsstroms im Spulenkreis an. Sobald die Bewegung stoppt, stoppt auch der Strom.

Was haben wir heute gelernt? Phänomen. Welche? Das Phänomen des Auftretens von Induktionsstrom in einem geschlossenen Stromkreis. Dies ist das Phänomen der elektromagnetischen Induktion.. Bedingung für ihr Auftreten ist eine Änderung der Anzahl magnetischer Induktionslinien durch eine durch eine Kontur begrenzte Fläche.

In allen Fällen ist festzuhalten, dass ein elektrischer Strom auftritt, wenn sich das Magnetfeld ändert, also wenn die Zahl Kraftlinien die Spule durchdringen. Hinwendung zur Sprache physikalische Quantitäten, kann die gemeinsame Ursache des Stroms eine Änderung des magnetischen Flusses genannt werden, der den Stromkreis durchdringt. Weitere quantitative Studien bestätigten dies Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion ist das Auftreten von Strom in einem geschlossenen Stromkreis, wenn sich der magnetische Fluss durch den Stromkreis ändert. Der resultierende Strom wird aufgerufen durch Induktionsstrom.

Erklären Sie die Ursache des Induktionsstroms

Der Induktionsstrom tritt unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes auf, das durch Änderung des Magnetfelds erzeugt wird. Wie jedes elektrische Feld funktioniert es, um die Ladung im Stromkreis zu bewegen. Das elektrische Feld, das bei der Änderung des Magnetfelds entsteht, ist mit keiner Verteilung elektrischer Ladungen verbunden. Ein magnetisches Wechselfeld ist untrennbar mit diesem elektrischen Feld verbunden, und deshalb sagen sie, dass wir es in diesem Fall zu tun haben elektromagnetisches Feld. Die Kraftlinien des elektrischen Feldes, die mit einem magnetischen Wechselfeld verbunden sind, haben keinen Anfang und kein Ende – sie sind geschlossen wie die Kraftlinien eines magnetischen Feldes. Ein solches Feld nennt man Wirbelfeld. Das elektrische Wirbelfeld, das bei der elektromagnetischen Induktion auftritt, erzeugt einen elektrischen Strom in einem geschlossenen Leiter und kann daher die Zirkulation elektrischer Ladungen verursachen. In dieser Hinsicht wird es notwendig, eine spezielle Energieeigenschaft des elektrischen Wirbelfeldes einzuführen: die elektromotorische Induktionskraft (abgekürzt als Induktions-EMK). Sie wird durch die Induktions-EMK mit dem Buchstaben ε i bezeichnet Die elektromotorische Induktionskraft ist das Verhältnis der Arbeit, die das Wirbelfeld bei der Bewegung verrichtet elektrische Ladung in einer geschlossenen Schleife zum Modul der übertragenen Ladung:

ε i = Ein Wirbel /q

Die EMF der Induktion wird wie die Spannung in Volt ausgedrückt. Nach dem Ohmschen Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis ist I i = ε i /R

wobei R der Widerstand des gesamten geschlossenen Stromkreises ist. Faradays Experimente zeigten, dass die Stärke des induktiven Stroms I i in einem leitenden Stromkreis direkt proportional zur Änderungsrate der Anzahl magnetischer Induktionslinien ist, die die von diesem Stromkreis begrenzte Oberfläche durchdringen.

Erfahrung 4: Einfügen (Entfernen) eines Magneten in einen geschlossenen Stromkreis, zuerst mit einem Magneten, dann mit zwei Magneten.

Fazit: Die Größe des Stroms hängt von der Größe der magnetischen Induktion ab.

Wird derselbe Permanentmagnet in die Spule eingeführt (siehe Abb. 1), jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so ist zu erkennen, dass bei einer schnellen Bewegung des Magneten die Stromstärke größer ist als bei einer langsamen.

Erfahrung 5: Führen Sie den Magneten zuerst langsam, dann schnell ein.

Fazit: Die Stromstärke hängt von der Einführgeschwindigkeit des Magneten ab.

Daher ist die Stärke des Induktionsstroms proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die durch die Kontur begrenzte Oberfläche: I i ~ ∆F /∆ t

Da R nicht davon abhängt ∆F dann die Induktions-EMK ε i ~ ∆F /∆ t

Daraus schließen wir: Die EMF der Induktion ist proportional zur Änderungsrate des Magnetfelds, das die Spule durchdringt.

Erfahrung 6. Die Abhängigkeit der EMK von der Windungszahl der Spule.

Fazit: Die Stärke des Induktionsstroms und damit die EMK der Induktion ist bei gleicher Änderungsrate des Magnetfelds proportional zur Anzahl der Windungen der Sekundärspule.

ε ich ~ N ∆F /∆ t

Die Induktions-EMK fällt in Richtung mit dem induzierten Strom zusammen.

Aus den durchgeführten Experimenten schließen wir also: Die Induktions-EMK ist proportional zur Änderungsrate des Magnetfelds, das die Spule durchdringt, und zur Anzahl der Windungen darauf. Faradays Experimente zeigten, dass die Stärke des induktiven Stroms I i in einem leitenden Stromkreis direkt proportional zur Änderungsrate der Anzahl magnetischer Induktionslinien ist, die die von diesem Stromkreis begrenzte Oberfläche durchdringen.

Richtung des Induktionsstroms

Erlebnis 7: Einsetzen (Entfernen) des Magneten zuerst durch den Nordpol, dann Südpol.

Fazit: Die Richtung des Stroms hängt von der Richtung des Magnetfelds ab.

Erfahrung 8. demonstrieren die Abhängigkeit der Stromrichtung vom Schließen oder Öffnen des Stromkreises der Primärspule.

Nachdem Faraday 1831 alle wichtigen Aspekte der elektromagnetischen Induktion studiert hatte, stellte er mehrere Regeln zur Bestimmung der Richtung des induktiven Stroms in verschiedenen Fällen auf, aber er konnte keine allgemeine Regel finden. Es wurde später, im Jahr 1834, von dem St. Petersburger Akademiker Emil Khristianovich Lenz gegründet und trägt daher seinen Namen.

Lenzsche Regel.

Bei der Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion stellte E. X. Lenz 1833 eine allgemeine Regel zur Bestimmung der Richtung des Induktionsstroms auf: Der Induktionsstrom hat immer eine solche Richtung, dass sein Magnetfeld die Ursache stört, die diesen Strom verursacht.

Erfahrung 9. Demonstration des Experiments von Lenz. Bringen Sie bei der Installation den Magneten zu einem festen Ring. Sie sehen: Der Ring wird vom Pol des Magneten abgestoßen. Setzt man den Ring auf den Magneten und zieht dann den Magneten heraus, dann greift der Ring nach dem Magneten. Wie man sieht, verhindert der im Ring induzierte Strom, dass sich der Magnet im ersten Fall nähert und im zweiten Fall entfernt.

Auf der Grundlage solcher Beobachtungen schlug der russische Wissenschaftler E. Kh. Lenz die folgende Regel zur Bestimmung der Richtung des in einem Leiter induzierten Stroms vor: Der Induktionsstrom wird immer so gerichtet, dass sein Magnetfeld der Änderung des Magnetfelds entgegenwirkt dieser Strom verursacht.

Die Richtung des Induktionsstroms wird nach der Gimlet-Regel bestimmt, nach der Rechten-Hand-Regel.

Lehrer: Um die Richtung des Induktionsstroms in einem geschlossenen Stromkreis zu bestimmen, verwenden Sie Lenzsche Regel: Der Induktionsstrom hat eine solche Richtung, dass der von ihm erzeugte magnetische Fluss durch die von der Kontur begrenzte Oberfläche die Änderung des magnetischen Flusses verhindert, die diesen Strom verursacht hat.

Versuchsaufgabe: Ein geschlossener Stromkreis mit einer Glühbirne wird in den Stahlkern eines Transformators eingeführt, der an eine Spannung von 220 V (RNSH) angeschlossen ist. Warum geht die Glühbirne an?

6. Gesetz der elektromagnetischen Induktion

Wir haben festgestellt, dass E.d.s. Induktion in jedem Stromkreis ist direkt proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses ∆ t ist die Zeit, die der magnetische Fluss benötigt, um sich zu ändern. Das Minuszeichen gibt an, dass bei abnehmendem Magnetfluss ( ∆F– negativ), EMK erzeugt einen Induktionsstrom, der den magnetischen Fluss erhöht und umgekehrt. Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion wurde von M. Faraday experimentell aufgestellt. Der deutsche Physiker und Naturforscher G. Helmholtz zeigte, dass das Grundgesetz der elektromagnetischen Induktion ε ich = – ∆F/∆t ist eine Folge des Energieerhaltungssatzes. Die Induktions-EMK in einem geschlossenen Stromkreis ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses, der den Stromkreis durchdringt, mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Ausdruck ε ich = – ∆F/∆t (1) , Faradaysches Gesetz genannt, ist universell: Es gilt für alle Fälle elektromagnetischer Induktion. Für eine Spule mit N hat das Gesetz der elektromagnetischen Induktion die Form:

ε ich \u003d - N ∆F / ∆t, F \u003d BS [Tl m 2 V b], 1 Wb \u003d 1V 1s

Das Minuszeichen zeigt, dass die EMK der Induktion E i so gerichtet ist, dass das Magnetfeld des Induktionsstroms eine Änderung des magnetischen Induktionsflusses ∆Ф verhindert. Steigt der Durchfluss (∆Ф > 0), dann … i< 0 и поле индукционного тока направлено навстречу потоку. Если же поток уменьшается (∆Ф < 0), то Е i >0 und die Flussrichtung und die Felder des Induktionsstroms sind gleich elektromagnetisches Phänomen besteht im Auftreten (Induktion) in einem leitenden Kreis, der sich in einem Magnetfeld einer elektromotorischen Kraft befindet, im Falle einer Änderung der Größe des magnetischen Flusses, der durch die von diesem Kreis begrenzte Oberfläche fließt. Ausdruck ε ich = – N ∆F/∆t(1) repräsentiert eine der mathematischen Schreibweisen Gesetz der elektromagnetischen Induktion - Die im Stromkreis des Stromkreises induzierte EMF ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses, der durch die von diesem Stromkreis begrenzte Oberfläche fließt, mit dem entgegengesetzten Vorzeichen genommen.

7. Elektromagnetische Induktion in moderner Technik

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion liegt dem Betrieb von Induktionsstromgeneratoren zugrunde, die fast die gesamte weltweit erzeugte Elektrizität ausmachen.

Beispiele für die Nutzung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion in der modernen Technologie:

spezielle Detektoren zum Aufspüren von Metallgegenständen;

Magnetschwebebahn;

Elektroöfen zum Schmelzen von Metallen

Mikrowellenöfen für den Haushalt.

Vertiefung des Gelernten: Laborarbeit "Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion"

Zusammenfassung der Lektion

9. Hausaufgaben: §§ 8-11.