Какими отличительными свойствами обладает индукционное электрическое поле
Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Вихревые токи
Подробности
Просмотров: 323
Электрический ток в цепи возможен, если на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называется ЭДС. При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС индукции.
Учитывая направление индукционного тока, согласно правилу Ленца:
ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.
Почему? — т.к. индукционный ток противодействует изменению магнитного потока, ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.
Если рассматривать не единичный контур, а катушку, где N- число витков в катушке:
Величину индукционного тока можно рассчитать по закону Ома для замкнутой цепи
где R — сопротивление проводника.
ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике — электрическое поле.
Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.
Индукционное электрическое поле является вихревым.
Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока
Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.
Электростатическое поле — создается неподвижными электрическими зарядами, силовые линии поля разомкнуты — -потенциальное поле, источниками поля являются электрические заряды, работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна 0.
Индукционное электрическое поле ( вихревое электр. поле ) — вызывается изменениями магнитного поля, силовые линии замкнуты (вихревое поле), источники поля указать нельзя, работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна ЭДС индукции.
Вихревые токи
Индукционные токи в массивных проводниках называют токами Фуко. Токи Фуко могут достигать очень больших значений, т.к. сопротивление массивных проводников мало. Поэтому сердечники трансформаторов делают из изолированных пластин.
В ферритах — магнитных изоляторах вихревые токи практически не возникают.
Использование вихревых токов
— нагрев и плавка металлов в вакууме, демпферы в электроизмерительных приборах.
Вредное действие вихревых токов
— это потери энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла.
Электромагнитное поле — Класс!ная физика
Взаимодействие токов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Сила Ампера —
Действие магнитного поля на движущийся заряд.Магнитные свойства вещества —
Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Направление индукционного тока. Правило Ленца —
ЭДС электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле —
ЭДС индукции в движущихся проводниках
—
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Вопросы к пр/работе
Любознательным
Сальто-мортале жука-щелкуна
Если пощекотать лежащего на спинке жука-щелкуна, он подпрыгивает вверх сантиметров на 25,
при этом раздается громкий щелчок. Ерунда, возможно, скажете вы.
Но, действительно, жучок без помощи ног делает толчок с начальным ускорением 400 g, а затем переворачивается
в воздухе и приземляется уже на ноги. 400 g — удивительно!
Еще более удивительно то, что мощность, развиваемая при толчке, раз в сто больше мощности,
которую может обеспечить какая-либо из мышц жучка. Как удается жучку развить такую огромную мощность?
Часто ли он способен совершать свои изумительные прыжки? Чем ограничена частота их повторения?
Оказывается…
Когда жучок лежит вверх ногами, особый выступ на передней части его тела мешает ему распрямиться,
чтобы совершить прыжок. Какое-то время он накапливает мышечное напряжение, затем, резко изогнувшись, подбрасывает себя вверх.
Прежде чем жучок снова сможет подпрыгнуть, он должен снова медленно «напрячь» мышцы.
Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер
Направление индукционного тока
При внесении в катушку магнита в ней возникает
индукционный ток. Если к катушке присоединить гальванометр, то можно заметить,
что направление тока будет зависеть от того приближаем ли мы магнит или удаляем
его.
Магнит будет взаимодействовать с катушкой либо
притягиваясь, либо отталкиваясь от нее. Это будет возникать вследствие того,
что катушка с проходящим по ней током, будет подобна магниту с двумя полюсами.
Направление индуцируемого тока будет определять, где у катушки будет находиться
какой из полюсов.
Если приближать к катушке магнит, то в ней будет
возникать индукционный ток такого направления, что катушка обязательно будет
отталкиваться от магнита. Если мы будет удалять магнит от катушки, то при этом
в катушке возникнет такой индукционный ток, что она будет притягиваться к
магниту.
Стоит отметить, что не важно каким полюсом мы
подносим или убираем магнит, всегда при подносе катушка будет отталкиваться, а
при удалении притягиваться. Различие состоит в том, что при приближении магнита
к катушке магнитный поток, который будет пронизывать катушку, увеличивается,
так как у полюса магнита кучность линий магнитной индукции увеличивается. А при
удалении магнита, магнитный поток, пронизывающий катушку, будет уменьшаться.
Узнать направление индукционного тока можно. Для
этого существует правило Ленца. Оно основано на законе сохранения.
Рассмотрим следующий опыт.
Имеется катушка с подключенным к ней
гальванометром. К одному и краев катушки начинаем подносить магнит, например,
северным полюсом. Количество линий, которые будут пронизывать поверхность
каждого витка катушки, будет увеличиваться. Следовательно, будет увеличиваться
и значение магнитного потока.
Так как должен выполняться закон сохранения,
должно возникнуть магнитное поле, которое будет препятствовать изменению
магнитного потока. В нашем случае магнитный поток увеличивался, следовательно,
ток должен течь в таком направлении, чтобы линии вектора магнитной индукции,
создаваемые катушкой, были направлены в противоположном направлении линиям
магнитной индукции, создаваемым магнитом.
То есть они должны в нашем случае быть направлены
вверх. Теперь воспользуемся правилом буравчика. Направляем большой палец правой
руки по необходимому нам направлению линий магнитной индукции, то есть — вверх.
Тогда остальные пальцы укажут, в какую сторону должен быть направлен
индукционный ток. В нашем случае, слева на право.
Аналогичный процесс происходит при удалении
магнита. Убираем магнит, магнитный поток уменьшается, следовательно, должно
возникнуть поле которое будет увеличивать магнитный поток. То есть поле линии
магнитной индукции, которого будут сонаправлены с линиями магнитной индукции,
создаваемыми постоянным магнитом. В нашем случае эти лини направлены вниз.
Опять пользуемся правилом буравчика и определяем направление индукционного
тока.
Правило Ленца.
Согласно правилу Ленца возникающий в
замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому
изменению магнитного потока, которым он вызван. Более кратко это правило можно
сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы
препятствовать причине, его вызывающей.
Применять правило Ленца для нахождения направления
индукционного тока в контуре надо так:
1. Определить
направление линий магнитной индукции вектора В внешнего
магнитного поля.
2. Выяснить,
увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность,
ограниченную контуром (ΔФ >
0), или уменьшается (ΔФ <
0).
3. Установить
направление линий магнитной индукции вектора В’ магнитного
поля индукционного тока. Эти линии должны быть согласно правилу Ленца
направлены противоположно линиям магнитной индукции вектора В’ при ΔФ > 0
и иметь одинаковое с ними направление при ΔФ <
0.
4. Зная
направление линий магнитной индукции вектора В’, найти
направление индукционного тока, пользуясь правилом буравчика.
Направление индукционного тока
определяется с помощью закона сохранения энергии. Индукционный ток во всех
случаях направлен так, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению
магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток.
Вихревое
электрическое поле.
Причина возникновения электрического тока в
неподвижном проводнике — электрическое поле.
Всякое изменение магнитного поля порождает
индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого
контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность
потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.
Индукционное электрическое поле является вихревым.Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает
с направлением индукционного тока
Индукционное электрическое поле имеет совершенно
другие свойства в отличии от электростатического поля.
электростатическое поле | индукционное электрическое поле (вихревое электрическое |
1. | 1. |
2. силовые | 2. силовые |
3. | 3. |
4. работа | 4. работа |
Вихревое электрическое поле — это электрическое поле, которое порождается переменным магнитным полем и линии напряженности которго замкнуты.
Переменное магнитное поле порождает индуцированное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуцированного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поле не связано с зарядами, как это имеет место в случае электростатического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля. Это означает, что индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.
Если неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в нем индуцируется э. д. с. Электроны приводятся в направленное движение электрическим полем, индуцированным переменным магнитном полем; возникает индуцированный электрический ток. В этом случае проводник является лишь индикатором индуцированного электрического поля. Поле приводит в движение свободные электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Теперь можно утверждать, что и без проводника это поле существует, обладая запасом энергии.
Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индуцированного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля.
Это фундаментальное положение электродинамики установлено Максвеллом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея.
В отличие от электростатического поля индуцированное электрическое поле является непотенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна э. д. с. индукции, а не нулю.
Направление вектора напряженности вихревого электрического поля устанавливается в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея и правилом Ленца. Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока.
Так как вихревое электрическое поле существует и в отсутствие проводника, то его можно применять для ускорения заряженных частиц до скоростей, соизмеримых со скоростью света. Именно на использовании этого принципа основано действие ускорителей электронов — бетатронов.
Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.
Отличие вихревого электрического поля от электростатического
1) Оно не связано с электрическими зарядами;
2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.
электростатическое поле | индукционное электрическое поле |
| 1. создается неподвижными электр. зарядами | 1. вызывается изменениями магнитного поля |
| 2. силовые линии поля разомкнуты — потенциальное поле | 2. силовые линии замкнуты — вихревое поле |
| 3. источниками поля являются электр. заряды | 3. источники поля указать нельзя |
| 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0. | 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции |
 ïåðâîì òèïå ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè ÝÄÑ âîçíèêàåò â íåïîäâèæíîì çàìêíóòîì ïðîâîäíèêå ïðè ëþáîì èçìåíåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èçâåñòíî, ÷òî âîçíèêíîâåíèå ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëû â ëþáîé öåïè ñâÿçàíî ñî ñòîðîííèìè ñèëàìè, äåéñòâóþùèìè íà çàðÿäû â ýòîé öåïè. Ïîä ñòîðîííèìè ñèëàìè èìåþòñÿ â âèäó ñèëû íåýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî õàðàêòåðà. Êàêîâà æå ïðèðîäà ýòèõ ñèë â äàííîì ñëó÷àå?
Ðåçóëüòàòû ðàçëè÷íûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè ïîêàçàëè, ÷òî ÝÄÑ èíäóêöèè íå çàâèñèò íè îò ìàòåðèàëà ïðîâîäíèêà (ìåòàëë, ýëåêòðîëèò è ò. ä.), íè îò åãî ñîñòîÿíèÿ (íàïðèìåð, âåëè÷èíû è ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû). Îòñþäà ñëåäóåò âûâîä, ÷òî ñòîðîííèå ñèëû ñâÿçàíû ñ ñàìèì ìàãíèòíûì ïîëåì.
Àíàëèç ÿâëåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè ïðèâåë Äæ. Ìàêñâåëëà ê çàêëþ÷åíèþ, ÷òî ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ ÝÄÑ èíäóêöèè ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, îòëè÷àþùååñÿ îò ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ ñëåäóþùèìè îñîáåííîñòÿìè.
1. Âîçíèêíîâåíèå ïîëÿ íèêàê íå ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì ïðîâîäíèêîâ; îíî ñóùåñòâóåò â ïðîñòðàíñòâå, îêðóæàþùåì ïåðåìåííîå ìàãíèòíîå ïîëå, íåçàâèñèìî îò íàëè÷èÿ â íåì ïðîâîäíèêîâ; ïðîâîäíèêè ÿâëÿþòñÿ ëèøü èíäèêàòîðàìè ïîëÿ (åñëè ïðîâîäíèê çàìêíóò, ïî íåìó òå÷åò òîê).
2. Ýòî ïîëå íå ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì, ïîñêîëüêó ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ âñåãäà ðàçîìêíóòû, îíè íà÷èíàþòñÿ è çàêàí÷èâàþòñÿ íà çàðÿäàõ, è íàïðÿæåíèå ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó â ýëåêòðîñòàòè÷åñêîì ïîëå ðàâíî íóëþ; ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå ïîëå íå ìîæåò ïîääåðæèâàòü äâèæåíèå çàðÿäîâ â çàìêíóòîì êîíòóðå, ò. å. ïðèâåñòè ê âîçíèêíîâåíèþ ÝÄÑ.
3.  ïðîòèâîïîëîæíîñòü ïîñëåäíåìó èíäóöèðîâàííîå ïåðåìåííûì ìàãíèòíûì ïîëåì ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ÿâëÿåòñÿ âèõðåâûì (êàê è ìàãíèòíîå ïîëå); îíî èìååò çàìêíóòûå ñèëîâûå ëèíèè, ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ÝÄÑ èíäóêöèè, ïðèâîäÿùåé â äâèæåíèå çàðÿäû ïî çàìêíóòûì ïðîâîäàì.
4.  îòëè÷èå îò ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ, ðàáîòà ñèë âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ è ýëåêòðè÷åñêîå íàïðÿæåíèå ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó íå ðàâíû íóëþ, à çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ ìåæäó äâóìÿ òî÷êàìè îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî èõ âçàèìíûì ïîëîæåíèåì, íî è ôîðìîé êîíòóðà, ñîåäèíÿþùåãî ýòè òî÷êè.
Âñå âûøåèçëîæåííîå ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, êîòîðûé âûðàæàåò ïåðâîå îñíîâíîå ïîëîæåíèå òåîðèè Ìàêñâåëëà: ëþáîå èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ âûçûâàåò ïîÿâëåíèå âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.
Íàïðàâëåíèå ñèëîâûõ ëèíèé íàïðÿæåííîñòè 
ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì èíäóêöèîííîãî òîêà. Ðàáîòà âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðè ïåðåìåùåíèè åäèíè÷íîãî ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà âäîëü çàìêíóòîãî íåïîäâèæíîãî ïðîâîäíèêà ÷èñëåííî ðàâíà ÝÄÑ èíäóêöèè â ýòîì ïðîâîäíèêå. ×åì áûñòðåå ìåíÿåòñÿ èíäóêöèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, òåì áîëüøå íàïðÿæåííîñòü èíäóöèðîâàííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.
Âèõðåâûå òîêè (òîêè Ôóêî).
 ìàññèâíîì ïðîâîäíèêå, íàõîäÿùåìñÿ â ïåðåìåííîì ìàãíèòíîì ïîëå, âèõðåâîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âûçûâàåò èíäóêöèîííûé òîê. Ïîñêîëüêó ëèíèè íàïðÿæåííîñòè çàìêíóòû, òî è ëèíèè òîêà âíóòðè ýòîãî ìàññèâíîãî ïðîâîäíèêà çàìêíóòû, ïîýòîìó îíè íàçûâàþòñÿ âèõðåâûìè òîêàìè, èëè òîêàìè Ôóêî.  1855 ã. Æ. Á. Ë. Ôóêî îáíàðóæèë íàãðåâàíèå ôåððîìàãíèòíûõ ñåðäå÷íèêîâ, à òàêæå äðóãèõ ìåòàëëè÷åñêèõ òåë â ïåðåìåííîì ìàãíèòíîì ïîëå. Îí îáúÿñíèë ýòîò ýôôåêò âîçáóæäåíèåì èíäóêöèîííûõ òîêîâ. Ôóêî ïðåäëîæèë ñïîñîá óìåíüøåíèÿ ïîòåðü ýíåðãèè çà ñ÷åò íàãðåâà — èçãîòàâëèâàòü ñåðäå÷íèêè è äðóãèå ìàãíèòîïðîâîäû â âèäå ïëàñòèí, ðàçäåëåííûõ òîíêèìè èçîëèðóþùèìè ïëåíêàìè, è îðèåíòèðîâàòü ïîâåðõíîñòè ýòèõ ïëàñòèí ïåðïåíäèêóëÿðíî âåêòîðó íàïðÿæåííîñòè âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ (ò. å. ÷òîáû îíè ïåðåñåêàëè âîçìîæíûå ëèíèè âèõðåâûõ òîêîâ).
Íàãðåâ âèõðåâûìè òîêàìè ìàññèâíûõ ïðîâîäíèêîâ èñïîëüçóåòñÿ â èíäóêöèîííûõ ïå÷àõ äëÿ ïëàâêè ìåòàëëîâ è èçãîòîâëåíèÿ ñïëàâîâ.
Раме · 3 декабря 2019
3,0 K
Дорогой, есть (были) такие устройства, которые назывались вакуумные Электронно-Лучевые Трубки — ЭЛТ. Применялись в телевизорах 1950-2000 годов выпуска (назывались кинескопами) и в осциллографах того же периода.
Содержали нагреваемый катод для эмиссии электронов в виде облака и экран с положительным потенциалом в несколько киловольт, покрытый люминофором и светящимся в… Читать далее
<<< использовались ДВА различных слова для описания процессов >>>
Что не отменяет того, что эти слова описывают… Читать дальше
Есть поле, которое называется электромагнитным. А электрическое и магнитное — это то, как оно представляется наблюдателю (измерительному прибору) — как оно повёрнуто к наблюдателю, в фас или профиль. Одно и то же поле на один прибор будет действовать как электрическое, а на другой как магнитное.
Спокойно лежащий кольцевой/подковообразный магнит имеет электрическую составляющую? Чем измерить?
Хорошо… Читать дальше
Постоянное электрическое и магнитное поля в простом понятии (без рассмотрения неинерциальных систем отсчета) — это совершенно разные поля. Если же электрическое или магнитное поле меняется во времени, то это порождает изменение магнитного и электрического поля соответственно, поэтому это поле называется электромагнитным. Переменное электрическое поле создает магнитное… Читать далее
Как можно обнаружить электрическое поле?
Люблю спорт, ненавижу тмин и пауков
Электрическое поле можно обнаружить с помощью любого заряженного тела, поскольку в электрическом поле и заряженное тело взаимодействуют друг с другом.
В быту чтобы определить электрическое поле, скрытую проводку или место короткого замыкания, нужно воспользоваться специальным электромагнитным датчиком. Работает датчик, как и большинство подобных приборов, на основании регистрирования проводникового электрического поля, которое в момент обнаружения находится под стандартным напряжением сети.
А самый простой способ обнаружить магнитное поле, это компас. Это намагниченная узкая полоска металла называемая стрелкой. Она всегда направлена в доль линий напряженности магнитного поля земли. Но если ее поднести к источнику магнитного поля скажем к работающему трансформатору или поднести к ней обыкновенный магнит то она изменит свое положение, то есть покажет, что есть более сильное внешнее поле которое и оказало на нее воздействие.
Что случится, если неподвижная частица с переменным зарядом окажется в постоянном электрическом поле?
младший научный сотрудник ФТИ им. Иоффе
Да нет, откуда бы там взяться силе Лоренца — магнитного поля нет же. Непонятно причем тут меняющийся заряд. Ну и частица с меняющимся зарядом — это на самом деле макроскопическое тело из многих заряженных частиц, которые как-то движутся и скапливаются. Электрический заряд из ниоткуда не берется
Ну хотя впринципе, если представить, что эта «частица с переменным зарядом» это направленная антена, то при излучении она будет отдавать какой-то импульс полю и соответственно испытывать силу. Но уж слишком это далеко от того что в вопросе, и постоянное поле ни при чем, и сила эта микроскопическая
Что такое магнит и магнитное поле простыми словами?
Ну, если простыми словами.
Магнит — тело, способное притягивать железные и стальные предметы.
Магнитное поле — силовое поле, невидимое для человека. Создаётся оно движущимися электрическими разрядами и проявляется на них же.
Какое влияние на живые организмы, в т. ч. на человека, оказывает электро-магнитное излучение?
Степень воздействия электромагнитных полей на человека зависит в первую очередь от интенсивности облучения. Из других факторов следует учитывать такие, как длительность воздействия и диапазон радиочастот.
На протяжении всей жизни мы каждое мгновение подвергаемся воздействию различных излучений, включая радиационное. Так было всегда, даже ещё до изобретения электричества, ведь наша планета обладает собственным ЭМ-полем.
Человеческое тело подвергается воздействию двух факторов: электрического поля, создаваемого объектами и приборами, и магнитного поля, возникающего при протекании электрического тока. Электрическое поле может существовать даже в отсутствие движения тока, в отличие от магнитного. Интенсивность полей зависит от мощности источника и от расстояния до него.
ЭМ-излучение поглощается тканями человеческого тела. При достаточно высоком уровне излучения может происходить нагрев тканей. В ходе большого числа исследований воздействия слабых ЭМ-полей на тело человека, не вызывающих нагрев тканей, не выявилось каких-либо следов отрицательного влияния на здоровье.