Электромагнитная индукция в проводнике

Пусть круглый проводник АБ под действием внешней механической силы F_MX катится по металлическим шинам (рельсам), соединённых между собой через сопротивление R, при этом движение это осуществляется с постоянной скоростью V в однородном магнитном поле с индукцией В. На рис. показаны две проекции этого опыта. Конечное положение проводника показано штриховой линией.

. Проводник АБ отрезки шин и сопротивление образуют замкнутый проводящий контур. При перемещении проводника на расстоянии в с постоянной скоростью V, магнитный поток, сцепленный с этим контуром увеличивается. ЭДС электромагнитной индукции в данном случае будет действовать не во всём проводящем контуре, а только в части её – катящемся проводнике, но поскольку контур проводящий в нём возникнет ток, направление которого можно определить по правилу левой руки. Для этого вначале надо применить правило Ленца, согласно которому в проводящем контуре возникнет электромагнитная сила F_M, которая направлена противоположно механической силе F_MX. Эта сила будет препятствовать движению проводника. Но т.к. мы предположили скорость проводника постоянной, т.е. V = const, то можно утверждать, что эти две силы равны, F_MX = F_M. Теперь мы знаем направление электромагнитной силы, направление магнитных силовых линий поля (т.е. направление индукции) нам было задано, значит,мы можем применить правило левой руки.Применяя его, мы увидим, что ток должен быть направлен от т.2 к т.1, а зная направление тока, можно определить направление ЭДС электромагнитной индукции. Она должна быть направлена от конца проводника Б к концу А, т.к. только такое направление может вызвать ток, направление которого мы знаем. В общем случае направление ЭДС определяют по правилу правой руки:

Правую руку располагают так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, отогнутый большой палец указывал бы направление движения проводника, тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индуцированной ЭДС.

Здесь надо помнить, что поскольку проводник является источником стрелка в указании направлении ЭДС укажет на + источника.

Величину ЭДС также можно установить. Приращение магнитного потока ∆Ф = В ∙ ∆S = В ∙ в ∙ ℓ, где ∆S – площадь перекрытия поля при движении, ℓ –ширина магнитного поля, в – путь пройденный проводником от начального до конечного положения. Поскольку поле однородно, а скорость проводника постоянна, можно дифференциалы (бесконечно малые величины) в формуле закона электромагнитной индукции заменить на конечные приращения, а изменяющуюся величину эдс е заменить на постоянную величину Е, тогда |Е| = ∆Ф/∆t, где ∆t – время движения проводника от начального до конечного положения. Тогда |Е| = ∆Ф/∆ t = В ∙ в ∙ ℓ / ∆t, но в / ∆ t есть скорость V, следовательно

Е = В ∙ V∙ ℓ,

ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в прямолинейном проводнике движущимся в однородном магнитном поле прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости проводника и длине проводника, находящимся в этом поле.

Дата добавления: 2015-07-12