Durch den Stromkreis kann auftreten: 1) im Fall eines festen leitenden Stromkreises, platziert in einem zeitlich veränderlichen Feld; 2) im Fall eines Leiters, der sich in einem Magnetfeld bewegt, das sich mit der Zeit nicht ändern darf. Der Wert der Induktions-EMK wird in beiden Fällen durch das Gesetz (2.1) bestimmt, aber der Ursprung dieser EMK ist unterschiedlich.

Betrachten Sie zunächst den ersten Fall des Auftretens eines Induktionsstroms. Lassen Sie uns eine kreisförmige Drahtspule mit dem Radius r in ein zeitlich veränderliches homogenes Magnetfeld bringen (Abb. 2.8). Lassen Sie die Magnetfeldinduktion zunehmen, dann wird sie mit der Zeit zunehmen und magnetischer Fluss durch die von der Spule begrenzte Fläche. Gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion tritt in der Spule ein induktiver Strom auf. Wenn die Induktion des Magnetfelds gemäß einem linearen Gesetz geändert wird, ist der Induktionsstrom konstant.

Welche Kräfte bewegen die Ladungen in der Spule? Das Magnetfeld selbst, das die Spule durchdringt, kann dies nicht, da das Magnetfeld ausschließlich auf bewegte Ladungen wirkt (das unterscheidet es von der elektrischen) und der Leiter mit den Elektronen darin bewegungslos ist.

Neben dem Magnetfeld werden Ladungen, sowohl bewegte als auch stationäre, auch von einem elektrischen Feld beeinflusst. Aber immerhin werden die bisher diskutierten Felder (elektrostatisch oder stationär) erzeugt elektrische Aufladungen, und der Induktionsstrom erscheint als Ergebnis der Wirkung eines sich ändernden Magnetfelds. Man kann also davon ausgehen, dass Elektronen in einem festen Leiter durch ein elektrisches Feld in Bewegung versetzt werden und dieses Feld direkt durch ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt wird. Dies behauptet eine neue grundlegende Eigenschaft des Feldes: Durch zeitliche Änderungen erzeugt das Magnetfeld ein elektrisches Feld . J. Maxwell war der erste, der zu diesem Schluss kam.

Jetzt ein Phänomen Elektromagnetische Induktion erscheint vor uns in einem neuen Licht. Die Hauptsache dabei ist der Prozess der Erzeugung eines elektrischen Feldes durch ein magnetisches Feld. Gleichzeitig ändert das Vorhandensein eines leitfähigen Schaltkreises, wie beispielsweise einer Spule, nichts an der Essenz des Prozesses. Ein Leiter mit einer Versorgung mit freien Elektronen (oder anderen Teilchen) spielt die Rolle eines Instruments: Es ermöglicht Ihnen nur, das entstehende elektrische Feld zu erfassen.

Das Feld setzt die Elektronen und den Leiter in Bewegung und offenbart sich dadurch. Das Wesen des Phänomens der elektromagnetischen Induktion und eines festen Leiters liegt nicht so sehr im Auftreten eines Induktionsstroms, sondern im Auftreten elektrisches Feld der elektrische Ladungen antreibt.

Das elektrische Feld, das entsteht, wenn sich das Magnetfeld ändert, hat eine völlig andere Natur als das elektrostatische.

Es ist nicht direkt mit elektrischen Ladungen verbunden, und seine Spannungslinien können nicht an ihnen beginnen und enden. Sie beginnen und enden im Allgemeinen nicht irgendwo, sondern sind geschlossene Linien, ähnlich den Linien der Magnetfeldinduktion. Diese sog Wirbel elektrisches Feld (Abb. 2.9).

Je schneller sich die magnetische Induktion ändert, desto größer ist die elektrische Feldstärke. Nach der Lenzschen Regel bildet mit zunehmender magnetischer Induktion die Richtung des elektrischen Feldstärkevektors mit der Richtung des Vektors eine Linksschraube. Das heißt, wenn sich die linksgängige Schraube in Richtung der elektrischen Feldstärkelinien dreht, fällt die Translationsbewegung der Schraube mit der Richtung des magnetischen Induktionsvektors zusammen. Wenn dagegen die magnetische Induktion abnimmt, bildet die Richtung des Intensitätsvektors eine rechte Schraube mit der Richtung des Vektors .

Die Richtung der Feldspannungslinien fällt mit der Richtung des Induktionsstroms zusammen. Die Kraft, die von der Seite des elektrischen Wirbelfeldes auf die Ladung q (äußere Kraft) wirkt, ist immer noch gleich = q. Aber anders als bei einem stationären elektrischen Feld funktioniert die Arbeit Wirbelfeld in Ladungsverschiebung q auf einem geschlossenen Weg ist ungleich Null. Bewegt sich eine Ladung entlang einer geschlossenen Linie der elektrischen Feldstärke, so hat die Arbeit auf allen Streckenabschnitten das gleiche Vorzeichen, da Kraft und Weg richtungsgleich sind. Die Arbeit des elektrischen Wirbelfeldes beim Bewegen einer einzelnen positiven Ladung entlang eines geschlossenen festen Leiters ist numerisch gleich der EMF der Induktion in diesem Leiter.

Induktionsströme in massiven Leitern. besonders groß numerischer Wert Induktive Ströme gelangen in massive Leiter, da ihr Widerstand klein ist.

Solche Ströme, nach dem französischen Physiker, der sie untersuchte, Foucault-Ströme genannt, können zum Heizen von Leitern verwendet werden. Auf diesem Prinzip basiert die Vorrichtung von Induktionsöfen, beispielsweise Mikrowellenherden, die im Alltag verwendet werden. Dieses Prinzip wird auch zum Schmelzen von Metallen verwendet. Darüber hinaus wird das Phänomen der elektromagnetischen Induktion in Metalldetektoren verwendet, die an den Eingängen zu den Gebäuden von Flugterminals, Theatern usw. installiert sind.

Bei vielen Geräten führt das Auftreten von Foucault-Strömen jedoch zu nutzlosen und sogar unerwünschten Energieverlusten für die Wärmeerzeugung. Daher werden die Eisenkerne von Transformatoren, Elektromotoren, Generatoren usw. nicht massiv hergestellt, sondern bestehen aus voneinander isolierten separaten Platten. Die Oberflächen der Platten müssen senkrecht zur Richtung des Vektors der elektrischen Feldstärke des Wirbels sein. In diesem Fall ist der Widerstand der Platten gegen elektrischen Strom maximal und die Wärmeabgabe minimal.

Anwendung von Ferriten. Elektronische Geräte arbeiten im Bereich sehr hoher Frequenzen (Millionen Schwingungen pro Sekunde). Hier bringt die Verwendung von Spulenkernen aus separaten Platten nicht mehr den gewünschten Effekt, da in der kalierten Platte große Foucault-Ströme entstehen.

In § 7 wurde darauf hingewiesen, dass es magnetische Isolatoren gibt - Ferrite. Beim Ummagnetisieren von Ferriten treten keine Wirbelströme auf. Dadurch werden Energieverluste für die Wärmefreisetzung in ihnen minimiert. Daher bestehen die Kerne von Hochfrequenztransformatoren, Magnetantennen von Transistoren usw. aus Ferriten.Ferritkerne werden aus einer Mischung von Pulvern von Ausgangsmaterialien hergestellt. Die Mischung wird gepresst und einer erheblichen Wärmebehandlung unterzogen.

Bei einer schnellen Änderung des Magnetfeldes in einem gewöhnlichen Ferromagneten entstehen Induktionsströme, deren Magnetfeld gemäß der Lenz-Regel eine Änderung des magnetischen Flusses im Kern der Spule verhindert. Dadurch ändert sich der magnetische Induktionsfluss praktisch nicht und der Kern wird nicht ummagnetisiert. In Ferriten sind Wirbelströme sehr klein, sodass sie schnell ummagnetisiert werden können.

Zusammen mit dem potentiellen elektrischen Coulomb-Feld gibt es ein elektrisches Wirbelfeld. Die Intensitätslinien dieses Feldes sind geschlossen. Das Wirbelfeld wird durch ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt.

1. Was sind äußere Kräfte, die das Auftreten eines Induktionsstroms in einem festen Leiter verursachen!
2. Was ist der Unterschied zwischen einem elektrischen Wirbelfeld und einem elektrostatischen oder stationären Feld!
3. Was sind Foucault-Ströme!
4. Welche Vorteile haben Ferrite gegenüber herkömmlichen Ferromagneten!

Myakishev G. Ya., Physik. Klasse 11: Lehrbuch. für Allgemeinbildung Institutionen: Basis und Profil. Ebenen / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; ed. V. I. Nikolaev, N. A. Parfenteva. - 17. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: Bildung, 2008. - 399 S.: Abb.

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Unterrichtsinhalt Lektion Zusammenfassung Unterstützungsrahmen Unterrichtspräsentation beschleunigende Methoden interaktive Technologien Üben Aufgaben und Übungen Selbstprüfung Workshops, Trainings, Fälle, Quests Hausaufgaben Diskussion Fragen rhetorische Fragen von Studenten Illustrationen Audio, Videoclips und Multimedia Fotografien, Bilder, Grafiken, Tabellen, Schemata, Humor, Anekdoten, Witze, Comics, Parabeln, Sprüche, Kreuzworträtsel, Zitate Add-Ons Zusammenfassungen Artikel Chips für Neugierige Spickzettel Lehrbücher Grund- und Zusatzwörterbuch Sonstiges Verbesserung von Lehrbüchern und UnterrichtKorrektur von Fehlern im Lehrbuch Aktualisierung eines Fragments in den Lehrbuchelementen der Innovation im Unterricht Ersetzen von veraltetem Wissen durch neues Nur für Lehrer perfekter Unterricht Kalenderplan für ein Jahr Richtlinien Diskussionsprogramme Integrierter Unterricht

Der Zweck des Unterrichts: um das Konzept zu bilden, dass die EMF der Induktion entweder in einem festen Leiter auftreten kann, der sich in einem sich ändernden Magnetfeld befindet, oder in einem sich bewegenden Leiter in einem konstanten Magnetfeld; In beiden Fällen gilt das Gesetz der elektromagnetischen Induktion, und der Ursprung der EMF ist unterschiedlich.

Während des Unterrichts

Überprüfung der Hausaufgaben durch frontale Befragung und Problemlösung

1. Welcher Wert ändert sich proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses?

2. Arbeit, welche Kräfte erzeugt die Induktions-EMK?

3. Formulieren und schreiben Sie die Formel für das Gesetz der elektromagnetischen Induktion auf.

4. Im Gesetz der elektromagnetischen Induktion gibt es ein Minuszeichen. Warum?

5. Was ist die EMF der Induktion in einer geschlossenen Drahtschleife, deren Widerstand 0,02 Ohm beträgt und der Induktionsstrom 5 A beträgt.

Lösung. Ii = ξi/R; ξi= IiR; ξi= 5 0,02= 0,1 B

Neues Material lernen

Überlegen Sie, wie die Induktions-EMK entsteht fester Leiter, in ein magnetisches Wechselfeld gebracht. Der einfachste Weg, dies zu verstehen

Ein Beispiel für den Betrieb eines Transformators.

Eine Spule ist mit dem Wechselstromnetz verbunden, wenn die zweite Spule geschlossen ist, erscheint darin ein Strom. Die Elektronen in den Sekundärdrähten bewegen sich. Welche Kräfte bewegen freie Elektronen? Das Magnetfeld kann dies nicht, da es nur auf bewegte elektrische Ladungen wirkt.

Freie Elektronen werden durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes, das durch ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wurde, in Bewegung versetzt.

So sind wir zu dem Konzept eines Neuen gekommen grundlegende Eigenschaft Felder: Durch zeitliche Änderungen erzeugt das Magnetfeld ein elektrisches Feld. Diese Schlussfolgerung wurde von J. Maxwell gezogen.

Beim Phänomen der elektromagnetischen Induktion ist die Hauptsache also die Erzeugung eines elektrischen Feldes durch ein magnetisches Feld. Dieses Feld setzt freie Ladungen in Bewegung.

Die Struktur dieses Feldes ist anders als die des elektrostatischen. Mit elektrischen Ladungen hat das nichts zu tun. Spannungslinien beginnen nicht bei positiven Ladungen und enden bei negativen Ladungen. Solche Linien haben keinen Anfang und kein Ende – sie sind geschlossene Linien, ähnlich den Linien der Magnetfeldinduktion. Dies ist ein elektrisches Wirbelfeld.

Die Induktions-EMK in einem festen Leiter, der in einem magnetischen Wechselfeld platziert ist, ist gleich der Arbeit des elektrischen Wirbelfelds, das Ladungen entlang dieses Leiters bewegt.

Toki Foucault (französischer Physiker)

Nutzen und Schaden von Induktionsströmen in massiven Leitern.

Wo werden Ferrite eingesetzt? Warum erzeugen sie keine Wirbelströme?

Konsolidierung des studierten Materials

– Erklären Sie die Natur von äußeren Kräften, die in bewegungslosen Leitern wirken.

– Unterschied zwischen elektrostatischen und elektrischen Wirbelfeldern.

– Vor- und Nachteile von Foucault-Strömen.

- Warum treten in Ferritkernen keine Wirbelströme auf?

- Berechnen Sie die EMK der Induktion im Leiterkreis, wenn sich der magnetische Fluss in 0,3 s um 0,06 Wb geändert hat.

Lösung. ξi= – ΔÄ/Δt; ξi= – 0,06/0,3 = 0,2 B

Zusammenfassung der Lektion

Hausaufgaben: § 12, rep. § 11, Übung 2 Nr. 5, 6.

1. Der Zweck der Lektion: das quantitative Gesetz der elektromagnetischen Induktion zu formulieren; Die Schüler sollten lernen, was die EMF der magnetischen Induktion und was der magnetische Fluss ist. Unterrichtsfortschritt Hausaufgaben prüfen...
2. Der Zweck der Lektion: herauszufinden, was die Induktions-EMK in sich bewegenden Leitern verursacht, die sich in einem konstanten Magnetfeld befinden; die Schüler zu dem Schluss bringen, dass eine Kraft auf Ladungen wirkt ...
3. Der Zweck der Lektion: sich eine Vorstellung vom Magnetfeld als Form von Materie zu machen; das Wissen der Schüler über magnetische Wechselwirkungen erweitern. Lektion 1. Analyse Kontrollarbeit 2. Neues lernen...
4. Der Zweck des Unterrichts: das Verständnis der Schüler für die elektrischen und magnetischen Felder als Ganzes zu formen - das elektromagnetische Feld. Unterrichtsfortschritt Überprüfung der Hausaufgaben durch Testen ...
5. Der Zweck der Lektion: herauszufinden, wie die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion stattfand; den Begriff der elektromagnetischen Induktion zu bilden, die Bedeutung von Faradays Entdeckung für die moderne Elektrotechnik. Unterrichtsablauf 1. Analyse der Kontrollarbeit ...
6. Der Zweck der Lektion: die Idee zu entwickeln, dass eine Änderung der Stromstärke in einem Leiter einen Wirbel erzeugt, der bewegte Elektronen entweder beschleunigen oder verlangsamen kann. Während des Unterrichts ...
7. Der Zweck der Lektion: Einführung in das Konzept der elektromotorischen Kraft; Holen Sie sich das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis; Schülern eine Vorstellung vom Unterschied zwischen EMF, Spannung und Potentialdifferenz zu vermitteln. Umzug...
8. Der Zweck der Lektion: die Schüler mit der Geschichte des Kampfes zwischen den Konzepten der Nahaktion und der Fernaktion vertraut zu machen; mit fehlerhaften Theorien, führen Sie das Konzept der elektrischen Feldstärke ein, bilden Sie die Fähigkeit, elektrische ...
9. Der Zweck der Lektion: anhand des Modells eines Metallleiters das Phänomen der elektrostatischen Induktion zu untersuchen; das Verhalten von Dielektrika in einem elektrostatischen Feld herausfinden; den Begriff der dielektrischen Permittivität einführen. Unterrichtsfortschritt Startseite prüfen...
10. Der Zweck des Unterrichts: das Verständnis der Schüler für den elektrischen Strom zu bilden; Betrachten Sie die Bedingungen, die für das Vorhandensein eines elektrischen Stroms erforderlich sind. Unterrichtsverlauf 1. Analyse des Tests 2. Neues Material studieren ...
11. Der Zweck des Unterrichts: das Wissen der Schüler zu dem untersuchten Thema zu testen, die Fähigkeiten zur Lösung von Problemen verschiedener Art zu verbessern. Unterrichtsfortschritt Überprüfung der Hausaufgaben Antworten der Schüler nach zu Hause vorbereiteten ...
12. Der Zweck der Lektion: Betrachtung des Geräts und des Funktionsprinzips von Transformatoren; Beweise dafür erbringen elektrischer Strom hätte das nie Breite Anwendung wenn nur rechtzeitig...
13. Der Zweck des Unterrichts: die Bildung der Einheit der Schwingungsprozesse bei den Schülern fortzusetzen unterschiedlicher Natur. Unterrichtsablauf 1. Analyse des Tests. 2. Neues lernen Beim Lernen elektromagnetische Schwingungen...
14. Der Zweck der Lektion: die Idee zu entwickeln, dass Magnetfelder nicht nur durch elektrischen Strom, sondern auch durch Permanentmagnete gebildet werden; Betrachten Sie den Anwendungsbereich von Permanentmagneten. Unser Planet...
15. Der Zweck der Lektion: sich eine Vorstellung von der Energie zu machen, die ein elektrischer Strom in einem Leiter hat, und von der Energie des Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird. Unterrichtsfortschritt Überprüfung der Hausaufgaben durch Testen ...

Lektion 15 EMF-Induktion in bewegten Leitern

Zweck: Ermittlung der Bedingungen für das Auftreten von EDW in bewegten Leitern.

Während des Unterrichts

ICH. Zeit organisieren

II. Wiederholung

Was ist das Phänomen der elektromagnetischen Induktion?

Welche Bedingungen sind für die Existenz des Phänomens der elektromagnetischen Induktion notwendig?

Wie wird die Richtung des induzierten Stroms durch die Lenz-Regel bestimmt?

Nach welcher Formel wird die Induktions-EMK bestimmt und was physikalische Bedeutung hat diese Formel ein Minuszeichen?

III. Neues Material lernen

Nehmen wir einen Transformator. Indem wir eine der Wicklungen in das Wechselstromnetz einbeziehen, erhalten wir den Strom in der anderen Spule. Ein elektrisches Feld wirkt auf freie Ladungen.

Elektronen in einem festen Leiter werden durch ein elektrisches Feld in Bewegung versetzt, und das elektrische Feld wird direkt durch ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Das zeitlich wechselnde Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld. Das Feld setzt die Elektronen im Leiter in Bewegung und offenbart sich dadurch. Das elektrische Feld, das entsteht, wenn sich das Magnetfeld ändert, hat eine andere Struktur als das elektrostatische. Sie ist nicht mit Gebühren verbunden, sie beginnt nirgendwo und endet nirgendwo. Stellt geschlossene Linien dar. Es wird als elektrisches Wirbelfeld bezeichnet. Aber im Gegensatz zu einem stationären elektrischen Feld ist die Arbeit eines Wirbelfeldes entlang einer geschlossenen Bahn nicht gleich Null.

Der Induktionsstrom in massiven Leitern wird als Foucault-Ströme bezeichnet.

Anwendung: Schmelzen von Metallen im Vakuum.

Schädliche Wirkung: nutzloser Energieverlust in den Kernen von Transformatoren und Generatoren.

EMF, wenn sich ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt

Beim Verschieben des JumpersUDie Lorentzkraft wirkt auf die Elektronen, um Arbeit zu verrichten. Elektronen bewegen sich von C nach L. Der Jumper ist die Quelle der EMF, daher

Die Formel wird in jedem Leiter verwendet, der sich in einem Magnetfeld bewegt, wennWenn zwischen Vektorender Winkel α ist, dann wird die Formel verwendet:

Alsdann

Ursache von EDCist die Lorentzkraft. Das Vorzeichen von e kann durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt werden.

IV. Konsolidierung des studierten Materials

Welches Feld wird Induktions- oder Wirbelfeld genannt?

Was ist die Quelle des elektrischen Induktionsfeldes?

Was sind Foucault-Ströme? Nennen Sie Beispiele für ihre Verwendung. In welchen Fällen müssen Sie sich mit ihnen befassen?

Welche Eigenschaften hat ein induktives elektrisches Feld im Vergleich zu einem magnetischen Feld? Stationäres oder elektrostatisches Feld?

V. Zusammenfassung der Lektion

Hausaufgaben

Punkt 12; 13.

Thema. Gesetz der elektromagnetischen Induktion

Der Zweck der Lektion: die Schüler mit dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion vertraut zu machen.

Unterrichtsart: Unterrichtsstunde zum Erlernen von neuem Stoff.

UNTERRICHTSPLAN

Wissenskontrolle		1. Fluss der magnetischen Induktion. 2. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion. 3. Lenzsche Regel.
Demonstrationen		1. Abhängigkeit der Induktions-EMK von der Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses. 2. Fragmente des Videofilms „Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion“.
Neues Material lernen		1. Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion. 2. Elektrisches Wirbelfeld. 3. EMK der Induktion in bewegten Leitern.
Konsolidierung des studierten Materials		1. Qualitative Fragen. 2. Lernen, Probleme zu lösen.

STUDIEREN SIE NEUES MATERIAL

Woher kommen die äußeren Kräfte, die auf die Ladungen im Stromkreis wirken? Bei einem relativ zum Beobachter ruhenden Leiter ist die Ursache für das Auftreten von Fremdkräften ein magnetisches Wechselfeld. Tatsache ist, dass ein magnetisches Wechselfeld im umgebenden Raum ein elektrisches Feld erzeugt - dieses Feld wirkt auf freie geladene Teilchen in einem Leiter. Aber die Erzeugung eines elektrischen Feldes durch ein magnetisches Feld tritt auch dort auf, wo kein leitender Stromkreis vorhanden ist und kein elektrischer Strom fließt. Wie Sie sehen können, kann ein Magnetfeld nicht nur magnetische Wechselwirkungen übertragen, sondern auch die Ursache für das Auftreten einer anderen Form von Materie sein - eines elektrischen Feldes.

Das elektrische Feld, das durch ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, unterscheidet sich jedoch erheblich von dem Feld, das von geladenen Teilchen erzeugt wird.

Das durch ein magnetisches Wechselfeld erzeugte elektrische Feld ist ein Wirbel, das heißt sein Kraftlinien sind zu.

Das elektrische Wirbelfeld hat einige Merkmale:

1) Das Feld manifestiert sich durch eine Kraftwirkung auf geladene Teilchen, daher ist die Haupteigenschaft des elektrischen Wirbelfeldes die Intensität;

2) Im Gegensatz zum elektrostatischen Feld sind die Intensitätslinien des elektrischen Wirbelfelds geschlossen. Die Richtung dieser Linien kann beispielsweise mit der linken Hand bestimmt werden, wie in der Abbildung gezeigt:

3) Im Gegensatz zum elektrostatischen Feld ist die Arbeit des elektrischen Wirbelfeldes entlang einer geschlossenen Bahn nicht gleich Null (das elektrische Wirbelfeld ist nicht potential).

Stellen Sie sich einen Leiter der Länge l vor, der sich in einem gleichförmigen Magnetfeld mit Induktion mit einer Geschwindigkeit bewegt, die in einem Winkel zu den magnetischen Induktionslinien des Felds gerichtet ist.

Elektronen, die sich zusammen mit einem Leiter in einem Magnetfeld bewegen, werden von der entlang des Leiters gerichteten Lorentzkraft beeinflusst. Ihr Modul

wobei q 0 die Ladung eines freien geladenen Teilchens ist. Unter der Wirkung dieser Kraft kommt es zu einer Ladungstrennung - freie geladene Teilchen bewegen sich zu einem Ende des Leiters, und am anderen Ende kommt es zu einem Mangel an ihnen, dh sie überschreiten die Ladung des entgegengesetzten Vorzeichens . Daher ist in diesem Fall die äußere Kraft die Lorentzkraft. Die Ladungstrennung führt zum Auftreten eines elektrischen Feldes, das eine weitere Ladungstrennung verhindert. Dieser Vorgang wird beendet, wenn sich die Lorentzkraft und die Kraft = q 0 die Waage halten. Daher ist im Inneren des Leiters die elektrische Feldstärke E \u003d B sin und die Potentialdifferenz an den Enden des Leiters U \u003d El \u003d B lsin. Da wir einen offenen Kreis betrachten, ist die Potentialdifferenz an den Enden des Leiters gleich der EMF der Induktion in diesem Leiter. Auf diese Weise,

Wenn ein solcher Leiter geschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom im Kreis. Somit kann ein Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt, als eine Art Stromquelle betrachtet werden, die durch eine Induktions-EMK gekennzeichnet ist.

FRAGE AN DIE SCHÜLER WÄHREND DER PRÄSENTATION NEUER MATERIALIEN

Erste Ebene

1. Warum entsteht in ortsfesten Leitern in einem magnetischen Wechselfeld ein Induktionsstrom?

2. Was ist der Grund für das Auftreten eines Induktionsstroms, wenn sich ein Leiter in einem konstanten Magnetfeld bewegt?

3. Was sind die Merkmale des elektrischen Wirbelfeldes?

Zweites Level

1. Welcher Art sind äußere Kräfte, die das Auftreten eines Induktionsstroms in einem festen Leiter verursachen?

2. Warum ist das Gesetz der elektromagnetischen Induktion für EMF und nicht für die Stromstärke formuliert?

3. Was ist die Natur der Induktions-EMK in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt?

KONFIGURATION DES UNTERSUCHTEN MATERIALS

) . Qualitative Fragen

1. Warum brennen Sicherungen manchmal durch einen Blitzeinschlag durch, selbst wenn das Gerät von der Steckdose abgeschaltet ist?

2. Warum ist es besser, einen geschlossenen Leiter in Form einer Spule und nicht in Form eines geraden Drahts zu nehmen, um Induktionsströme zu erfassen?

) . Probleme lösen lernen

1. Ein gerader 60 cm langer Leiter wird mit flexiblen Drähten an eine Gleichstromquelle mit einer EMK von 12 V und einem Innenwiderstand von 0,5 Ohm angeschlossen. Der Leiter bewegt sich in einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 1,6 T mit einer Geschwindigkeit von 12,5 m/s senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien. Bestimmen Sie den Strom im Leiter, wenn der Widerstand des externen Stromkreises 2,5 Ohm beträgt.

Es entsteht ein magnetisches Wechselfeld induziertes elektrisches Feld. Wenn das Magnetfeld konstant ist, gibt es kein induziertes elektrisches Feld. Folglich, induziertes elektrisches Feld hat nichts mit Ladungen zu tun, wie es bei einem elektrostatischen Feld der Fall ist; seine Kraftlinien beginnen und enden nicht an Ladungen, sondern sind in sich geschlossen, wie die Kraftlinien eines Magnetfelds. Das bedeutet es induziertes elektrisches Feld, wie ein Magnet ist Wirbel.

Bringt man einen stationären Leiter in ein magnetisches Wechselfeld, so wird darin e induziert. d.s. Elektronen werden durch ein durch eine Wechselspannung induziertes elektrisches Feld in gerichtete Bewegung versetzt Magnetfeld; ein induzierter elektrischer Strom entsteht. In diesem Fall ist der Leiter nur ein Indikator für das induzierte elektrische Feld. Das Feld setzt die freien Elektronen im Leiter in Bewegung und offenbart sich dadurch. Nun kann argumentiert werden, dass dieses Feld auch ohne Leiter existiert und über eine Energiereserve verfügt.

Das Wesen des Phänomens der elektromagnetischen Induktion liegt nicht so sehr im Auftreten eines induzierten Stroms, sondern im Auftreten eines elektrischen Wirbelfelds.

Diese grundlegende Position der Elektrodynamik wurde von Maxwell als Verallgemeinerung des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion aufgestellt.

Im Gegensatz zum elektrostatischen Feld ist das induzierte elektrische Feld potentialfrei, da die Arbeit, die im induzierten elektrischen Feld verrichtet wird, wenn eine einzelne positive Ladung entlang eines geschlossenen Stromkreises bewegt wird, e beträgt. d.s. Induktion, nicht Null.

Die Richtung des Intensitätsvektors des elektrischen Wirbelfelds wird in Übereinstimmung mit dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion von Faraday und der Regel von Lenz eingestellt. Die Richtung der Kraftlinien des Wirbels el. Feld fällt mit der Richtung des Induktionsstroms zusammen.

Da das elektrische Wirbelfeld auch in Abwesenheit eines Leiters existiert, kann es verwendet werden, um geladene Teilchen auf Geschwindigkeiten zu beschleunigen, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind. Auf der Verwendung dieses Prinzips basiert die Wirkung von Elektronenbeschleunigern - Betatrons.

Das induktive elektrische Feld hat im Gegensatz zum elektrostatischen Feld völlig andere Eigenschaften.

Der Unterschied zwischen einem elektrischen Wirbelfeld und einem elektrostatischen

1) Es ist nicht mit elektrischen Ladungen verbunden;
2) Die Kraftlinien dieses Feldes sind immer geschlossen;
3) Die Arbeit der Kräfte des Wirbelfeldes auf die Bewegung von Ladungen auf einer geschlossenen Bahn ist ungleich Null.

elektrostatisches Feld	elektrisches Induktionsfeld (elektrisches Wirbelfeld)
1. erstellt durch bewegungslosen elektr. Gebühren	1. verursacht durch Änderungen im Magnetfeld
2. Feldlinien sind offen - Potentialfeld	2. Kraftlinien sind geschlossen - Wirbelfeld
3. Die Quellen des Feldes sind elektr. Gebühren	3. Feldquellen können nicht angegeben werden
4. die Arbeit der Feldkräfte beim Bewegen der Testladung entlang einer geschlossenen Bahn = 0.	4. die Arbeit der Feldkräfte bei der Bewegung der Testladung entlang eines geschlossenen Pfades \u003d Induktions-EMK