Явления электромагнитной индукции применение: Практическое применение явления электромагнитной индукции

Содержание

Практическое применение явления электромагнитной индукции

Радиовещание


Переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т.д. Взаимно порождая друг друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света -300000 км/с.

Магнитотерапия


В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой электрическими и магнитными полями.

Синхрофазотроны


В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц. В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их изучения. Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца.

Расходомеры — счётчики


Метод основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.

Генератор постоянного тока

В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу «правой руки». При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.

Трансформаторы


Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток (катушек) из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки — вторичными.

Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.

Электромагнитная индукция: применение индукции

 

Мы уже знаем, что электрический ток, двигаясь по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. На основе этого явления человек изобрел и широко применяет самые разнообразные электромагниты. Но возникает вопрос: если электрические заряды, двигаясь, вызывают возникновение магнитного поля, а не работает ли это и наоборот?

То есть, может ли магнитное поле явиться причиной возникновения электрического тока в проводнике? В 1831 году Майкл Фарадей установил, что в замкнутой проводящей электрической цепи при изменении магнитного поля возникает электрический ток. Такой ток назвали индукционным током, а явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего этот контур, носит название электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции

Само название «электромагнитная» состоит из двух частей: «электро» и «магнитная». Электрические и магнитные явления неразрывно связаны друг с другом. И если электрические заряды, двигаясь, изменяют магнитное поле вокруг себя, то и магнитное поле, изменяясь, поневоле заставит перемещаться электрические заряды, образуя электрический ток.

При этом именно изменяющееся магнитного поля вызывает возникновение электрического тока. Постоянное магнитное поле не вызовет движение электрических зарядов, а соответственно, и индукционный ток не образуется. Более детальное рассмотрение явления электромагнитной индукции , вывод формул и закона электромагнитной индукции относится к курсу девятого класса.

Применение электромагнитной индукции

В данной же статье мы поговорим о применении электромагнитной индукции. На использовании законов электромагнитной индукции основано действие многих двигателей и генераторов тока. Принцип их работы понять довольно просто.

Изменение магнитного поля можно вызвать, например, перемещением магнита. Поэтому, если каким-либо сторонним воздействием передвигать магнит внутри  замкнутой цепи, то в этой цепи возникнет ток. Так можно создать генератор тока.

Если же наоборот, пустить ток от стороннего источника по цепи, то находящийся внутри цепи магнит начнет двигаться под воздействием магнитного поля, образованного электрическим током. Таким образом можно собрать электродвигатель.

Описанными выше генераторами тока преобразовывают механическую энергию в электрическую на электростанциях. Механическая энергия это энергия угля, дизельного топлива, ветра, воды и так далее. Электричество поступает по проводам к потребителям и там обратным образом преобразовывается в механическую в электродвигателях.

Электродвигатели пылесосов, фенов, миксеров, кулеров, электромясорубок и прочих многочисленных приборов, используемых нами ежедневно, основаны на использовании электромагнитной индукции и магнитных сил. Об использовании в промышленности этих же явлений и говорить не приходится, понятно, что оно повсеместно.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Действие магнитного поля на проводник с током: схема простого электродвигателя
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspСвет: свойства, источники света, распространение света

Применение явления электромагнитной индукции

Явление ЭМИ нашло широкое практическое применение. Возникновение индукционного тока при относительном движении катушки и магнита лежит в основе действия генераторов переменного электрического тока на всех электростанциях земного шара.

Рамка, вращающаяся в магнитном поле, является моделью генератора переменного тока.




Модель 1. Модель генератора переменного тока



Если плоская рамка площади S равномерно вращается с частотой f оборотов в секунду в однородном магнитном поле с индукцией
то магнитный поток Φ, пронизывающий рамку, периодически изменяется во времени по гармоническому закону:



В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на концах рамки появится переменное напряжение



Амплитуда этого напряжения пропорциональна скорости вращения рамки. В компьютерной модели можно изменять индукцию магнитного поля B, частоту вращения рамки f и ее площадь S. На экране дисплея можно наблюдать периодические изменения магнитного потока Φ и ЭДС индукции инд (t). Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π/2.

В промышленных генераторах на электростанциях, как правило, вокруг неподвижных рамок вращают электромагниты. Промышленная частота составляет 50 Гц.



Рис. 1. Промышленные электромагниты

На явлении возникновения индукционного тока в одной катушке (обмотке) при изменении тока в другой катушке (обмотке) основано действие трансформаторов — приборов для преобразования напряжения переменного тока. Без использования трансформаторов передача электроэнергии на большие расстояния была бы практически невозможна.



Рис. 2. Схема действия трансформатора

Вихревые индукционные токи, возникающие в массивных проводниках, могут достигать больших значений и приводить к значительному нагреванию проводников. Эти токи называются токами Фуко; их используют для плавки металлов в индукционных печах.

Вихревые индукционные токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли. Железные сердечники трансформаторов делают не сплошными, а состоящими из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Это помогает уменьшить потери энергии на выделение теплоты вследствие возникновения токов Фуко.

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Индукционный ток

Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?

Что же служит причиной появления тока в катушке, в цепи которой нет источника тока? Ток в катушке всегда возникает при изменении магнитного поля, в котором она находится.

Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным.

Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов. 

Причины электромагнитной индукции

Явление возникновения индукционного тока в контуре называют электромагнитной индукцией.

Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

  • магнитного поля;
  • площади контура;
  • ориентации контура в магнитном поле. 

 

Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.

Индукционный ток возникает при всяких изменениях магнитного потока Ф, пронизывающего контур замкнутого проводника.

Если же магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, не меняется, то индукционный ток в контуре не возникает.

Пример:

если вращать полосовой магнит внутри катушки, замкнутой на гальванометр, вокруг его вертикальной оси, то индукционный ток не возникает, так как магнитный поток не меняется.

Развитие электротехники

Открытие электромагнитной индукции вызвало появление и бурное развитие электротехники. На основе этого явления были созданы генераторы электрической энергии. В их разработке принимали участие учёные и техники разных стран, в том числе и наши соотечественники: Э. Х. Ленц, Б. С. Якоби, М. И. Доливо-Добровольский и др.

 

 

Применение электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия индукционной плиты. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет \(20\)–\(60\) кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.

 

 

1 — посуда из ферромагнитного материала;

2 — стеклокерамическая поверхность;

3 — слой изоляции;

4 — катушка индуктивности.

8. Применение явления электромагнитной индукции:

Самостоятельное
конспектирование М.Б. §12 стр. 38 + М. стр.
411:

1) Что такое токи
Фуко и в чем причина их возникновения?

2) Где они используются?

3) Каким должен
быть сердечник трансформатора и почему?

4) Где и почему
необходимы ферритовые сердечники?

4.
Домашнее
задание:
М.Б.
§
8 -12,

упр.
2 №1 – 6; л/р №2.

М.
§5.1
– 5.4.

Урок 47/6.
ЭДС
индукции в движущемся

проводнике.

I. Эдс индукции в движущемся проводнике.

Так как при
движении проводника его заряды движутся
вместе с ним, поэтому на движущиеся
заряды в магнитном поле действует сила
Лоренца => причиной возникновения ЭДС
индукции в движущемся проводнике
является

сила Лоренца
(магнитная
природа ЭДС
).

Рассмотрим
проводник МN
движущийся в однородном магнитном поле.

пусть МN
= l
движется вдоль ND
со скоростью

в однородном магнитном

поле, тогда со
стороны магнитного поля на движущиеся
заряды в проводнике

действует сила
Лоренца.

,
которая совершает работу

т

ак
как ЭДС в проводнике

то

(в проводнике МN)

В других проводниках

так как они неподвижны =>

в контуре MNCD
не изменяется и определяется по формуле
(1).

При этом I
увеличивается, так как

уменьшается (длина проводников всего
контура => периметр уменьшается).

С другой стороны
ЭДС индукции определяется по закону
электромагнитной индукции

(2)

так как

(где β угол между

)

β=90°-α =>
cosβ=cos(90°-α)=sinα

(«-» так как S
уменьшается)

=>

(3)

(3)→(2)=(1):

Если бы двигалась
не одна сторона MN,
а весь контур в однородном магнитном
поле, сохраняя свою ориентацию, по
отношению к

,
то

(Ф не менялся бы) => по закону
электромагнитной индукции

.

II. Электродинамический микрофон.

(Основано на
явлении электромагнитной индукции).

Движение диафрагмы
(мембраны) микрофона передается катушкам,

расположенным
между полюсами магнита, так, что

при этом в катушках возникает индукционный
ток (переменный).

III. Применение явления электромагнитной индукции:

Самостоятельно
по §5.

1. Что такое токи
Фуко и в чем причина их возникновения?

2. Где они используются?

3. Каким должен
быть сердечник трансформатора и почему?

4. Где и почему
необходимы ферритовые сердечники?

Чем массивнее
проводник, тем

мало
=> индукционный ток в них велик

токи
Фуко
=>

1) индукционные
печи для плавки металлов в вакууме.

2) трансформаторы.

3) электрические
двигатели, генераторы.

Для уменьшения
потерь энергии сердечники трансформаторов
изготавливают из пластин, изолированных
между собой, их S

=> увеличивая R
электрическому току, или применяются
магнитные изоляторы – ферриты.

В радиоаппаратуре
BR
при быстром изменении магнитного поля
возникают в любой пластинке токи Фуко,
магнитное поле которого по правилу
Ленца препятствует изменению Ф в
сердечнике катушки (т.е. не возникает
εi)
=> Ф=const
=> сердечник не перемагничивается, а
в ферритах вихревые токи малы => быстрое
перемагничивание.

— магнитное поле
вокруг проводника,

а

силовая характеристика электрического
поля

Самоиндукция.

Электромагнитная индукция в современной технике

Слайд 1

Электромагнитная индукция в современной технике Выполнили ученики 11 «А» класса МОУСОШ №2 города Суворова Хныков Игорь, Худолей Андрей

Слайд 2

Содержание: Открытие электромагнитной индукции; Основные источники электромагнитного поля; Металлодетекторы.

Слайд 3

Явление электромагнитной индукции было открыто 29 августа 1831 г. Майклом Фарадеем. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Слайд 4

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Направление индукционного тока (так же, как и величина ЭДС), считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура.

Слайд 5

Опыт Фарадея постоянный магнит вставляют в катушку, замкнутую на гальванометр, или вынимают из нее. При движении магнита в контуре возникает электрический ток В течение одного месяца Фарадей опытным путём открыл все существенные особенности явления электромагнитной индукции. В настоящее время опыты Фарадея может провести каждый.

Слайд 6

Основные источники электромагнитного поля В качестве основных источников электромагнитного поля можно выделить: Линии электропередач. Электропроводка (внутри зданий и сооружений). Бытовые электроприборы. Персональные компьютеры. Теле- и радиопередающие станции. Спутниковая и сотовая связь (приборы, ретрансляторы). Электротранспорт. Радарные установки.

Слайд 7

Линии электропередач Провода работающей линии электропередач создают в прилегающем пространстве (на расстояниях порядка десятков метров от провода) электромагнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Причем напряженность поля вблизи линии может изменяться в широких пределах, в зависимости от ее электрической нагрузки. Фактически границы санитарно-защитной зоны устанавливаются по наиболее удаленной от проводов граничной линии максимальной напряженности электрического поля, равной 1 кВ/м.

Слайд 8

Электропроводка К электропроводке относятся: кабели электропитания систем жизнеобеспечения зданий, токораспределительные провода, а также разветвительные щиты, силовые ящики и трансформаторы. Электропроводка является основным источником электромагнитного поля промышленной частоты в жилых помещениях. При этом уровень напряженности электрического поля, излучаемого источником, зачастую относительно невысок (не превышает 500 В/м).

Слайд 9

Бытовые электроприборы Источниками электромагнитных полей являются все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока. При этом уровень излучения изменяется в широчайших пределах в зависимости от модели, устройства прибора и конкретного режима работы. Также уровень излучения сильно зависит от потребляемой мощности прибора – чем выше мощность, тем выше уровень электромагнитного поля при работе прибора. Напряженность электрического поля вблизи электробытовых приборов не превышает десятков В/м.

Слайд 10

Персональные компьютеры Основным источником неблагоприятного воздействия на здоровье пользователя компьютера является средство визуального отображения (СВО) монитора. Кроме монитора и системного блока персональный компьютер может также включать в себя большое количество других устройств (таких, как принтеры, сканеры, сетевые фильтры и т.п.). Все эти устройства работают с применением электрического тока, а значит, являются источниками электромагнитного поля.

Слайд 11

Электромагнитное поле персональных компьютеров имеет сложнейший волновой и спектральный состав и трудно поддается измерению и количественной оценке. Оно имеет магнитную, электростатическую и лучевую составляющие (в частности, электростатический потенциал сидящего перед монитором человека может колебаться от –3 до +5 В). Учитывая то условие, что персональные компьютеры сейчас активно используются во всех отраслях человеческой деятельности, их влияние на здоровье людей подлежит тщательнейшему изучению и контролю

Слайд 12

Теле- и радиопередающие станции На территории России в настоящее время размещается значительное количество радиотрансляционных станций и центров различной принадлежности. Передающие станции и центры размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). Каждая система включает в себя излучающую антенну и фидерную линию, подводящую транслируемый сигнал.

Слайд 13

Спутниковая связь Системы спутниковой связи состоят из передающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Передающие станции спутниковой связи излучают узконаправленный волновой пучок, плотность потока энергии в котором достигает сотен Вт/м. Системы спутниковой связи создают высокие напряженности электромагнитного поля на значительных расстояниях от антенн. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км плотность потока энергии 2,8 Вт/м2. Рассеяние энергии относительно основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе непосредственного размещения антенны.

Слайд 14

Сотовая связь Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции и мобильные радиотелефонные аппараты. Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными аппаратами, вследствие чего они являются источниками электромагнитного поля. В работе системы применяется принцип деления территории покрытия на зоны, или так называемые «соты», радиусом [0,5..10] км.

Слайд 15

Интенсивность излучения базовой станции определяется нагрузкой, то есть наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения станции, дня недели и других факторов. В ночные часы загрузка станций практически равна нулю. Интенсивность же излучения мобильных аппаратов зависит в значительной степени от состояния канала связи «мобильный радиотелефон – базовая станция» (чем больше расстояние от базовой станции, тем выше интенсивность излучения аппарата).

Слайд 16

Электротранспорт Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т. п.) является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот [0..1000]Гц. При этом в роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем).

Слайд 17

Радарные установки Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа («тарелки») и излучают узконаправленный радиолуч. Периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости излучения. Наблюдается также временная прерывистость излучения, обусловленная цикличностью работы радиолокатора на излучение. Они работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные специальные установки могут работать на частотах до 100 ГГц и более. Вследствие особого характера излучения они могут создавать на местности зоны с высокой плотностью потока энергии (100 Вт/м2 и более).

Слайд 18

Металлодетекторы Технологически, принцип действия металлодетектора основан на явлении регистрации электромагнитного поля, которое создается вокруг любого металлического предмета при помещении его в электромагнитное поле. Это вторичное электромагнитное поле различается как по напряженности (силе поля), так и по прочим параметрам. Эти параметры зависят от размера предмета и его проводимости (у золота и серебра проводимость гораздо лучше, чем, например, у свинца) и естественно — от расстояния между антенной металлодетектора и самим предметом (глубины залегания).

Слайд 19

Вышеприведенная технология обусловила состав металлодетектора: он состоит из четырех основных блоков: антенны (иногда излучающая и принимающая антенны различаются, а иногда — это одна и та же антенна), электронного обрабатывающего блока, блока вывода информации (визуальной — ЖК-дисплей или стрелочный индикатор и аудио — динамика или гнезда для наушников) и блока питания.

Слайд 20

Металлодетекторы бывают : Поисковые Досмотровые Для строительных целей

Слайд 21

Поисковые Данный металлодетектор предназначен для поиска всевозможных металлических предметов. Как правило — это самые большие по размеру, стоимости и естественно по выполняемым функциям модели. Это обусловлено тем, что иногда нужно находить предметы на глубине до нескольких метров в толще земли. Мощная антенна способна создавать большой уровень электромагнитного поля и с высокой чувствительностью обнаруживать даже малейшие токи на большой глубине. Например поисковый металлодетектор, обнаруживает металлическую монету на глубине в 2-3 метра в толще земли, которая может даже содержать железистые геологические соединения.

Слайд 22

Досмотровые Используется спецслужбами, таможенниками и сотрудниками охраны самых различных организаций для поиска металлических предметов (оружия, драгоценных металлов, проводов взрывчатых устройств и т.д.) спрятанных на теле и в одежде человека. Эти металлодетекторы отличают компактность, удобство в обращении, наличие таких режимов, как беззвучная вибрация рукоятки (чтобы обыскиваемый человек не узнал, что сотрудник, производящий поиск что-то нашел). Дальность (глубина) обнаружения рублевой монеты в таких металлодетекторах доходит до 10-15 см.

Слайд 23

Также широкое распространение получили арочные металлодетекторы, которые внешне напоминают арку и требуют прохождения человека через нее. Вдоль их вертикальных стен проложены сверхчувствительные антенны, которые обнаруживают металлические предметы на всех уровнях роста человека. Их обычно устанавливают перед местами культурно-массовых развлечений, в банках, учреждениях и т.д. Главная особенность арочных металлодетекторов — высокая чувствительность (настраиваемая) и большая скорость обработки потока людей.

Слайд 24

Для строительных целей Данный класс металлодетекторов при помощи звуковой и световой сигнализации помогает строителям отыскать металлические трубы, элементы конструкций или привода, расположенные как в толще стен, так и за перегородками и фальш-панелями. Некоторые металлодетекторы для строительных целей часто объединяют в одном приборе с детекторами деревянных конструкция, детекторами напряжения на токоведущих проводах, детекторами протечек и т. д

Московский Государственный технический Университет им. Н.Э.Баумана. Б.Е.Винтайкин ПРИМЕНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В ТЕХНИКЕ.

2.22 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

1 Лабораторная работа 2.22 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ Цель работы: исследование явления взаимной индукции двух коаксиально расположенных катушек. Задание: определить взаимную индуктивность двух

Подробнее

Изучение магнитного поля на оси соленоида

Лабораторная работа 3 Изучение магнитного поля на оси соленоида Цель работы. Исследование распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида. Приборы и оборудование. Генератор синусоидального тока,

Подробнее

Индуктивность в цепи переменного тока

Лабораторная работа 7 Индуктивность в цепи переменного тока Цель работы: исследование зависимости сопротивления соленоида от частоты синусоидального тока, определение индуктивности соленоида, а также взаимной

Подробнее

МГТУ им. Н.Э. Баумана

МГТУ им. Н.Э. Баумана 1 Л.И. Баландина, Т.В. Бородина, Ю.В. Герасимов, Н.В. Герасимов, М.Ю. Докукин ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ Методические указания к лабораторной работе Э-1Б по курсу

Подробнее

Изучение магнитного поля на оси соленоида

Лабораторная работа 3 Изучение магнитного поля на оси соленоида Цель работы: исследование распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида Приборы и оборудование: генератор синусоидального тока,

Подробнее

Конденсатор в цепи переменного тока

Лабораторная работа 6 Конденсатор в цепи переменного тока Цель работы: исследование зависимости проводимости конденсатора от частоты синусоидального тока. Определение емкости конденсатора и диэлектрической

Подробнее

Лабораторная работа 12*

Лабораторная работа 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ Цель работы найти и построить эквипотенциальные поверхности и силовые линии электрического поля между двумя электродами произвольной формы; определить

Подробнее

ВВЕДЕНИЕ. PDF created with FinePrint pdffactory trial version

ВВЕДЕНИЕ Электрические величины, такие как сила тока, напряжение, сопротивление, эдс и т.п., непосредственно наблюдателями не воспринимаются. Поэтому в электроизмерительных приборах исследуемая величина

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. 7 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МЕТОДИЧЕСКОЕ

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

509 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.6 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.6 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Минск

Подробнее

ЯВЛЕНИЕ ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТО ПО ОБРАЗОАНИЮ ГОСУДАРСТЕННОЕ ОБРАЗОАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОАНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИЕРСИТЕТ Кафедра физики ЯЛЕНИЕ ЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ МЕТОДИЧЕСКОЕ

Подробнее

Открытый банк заданий ЕГЭ

Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют

Подробнее

Отложенные задания (40)

Отложенные задания (40) На рисунках изображены постоянные магниты с указанием линий магнитной индукции полей, создаваемых ими, и магнитные стрелки. На каком из рисунков правильно изображено положение магнитной

Подробнее

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики

Ю. В. Тихомиров ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики С ЭЛЕМЕНТАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. ОПТИКА для студентов всех специальностей всех форм обучения МОСКВА — 212 ЛАБОРАТОРНАЯ

Подробнее

Контур с током в магнитном поле

Лабораторная работа 1 Контур с током в магнитном поле Цель работы: измерение момента M сил Ампера, действующих на рамку с током в магнитном поле, экспериментальная проверка формулы M = [ pmb], где p m

Подробнее

c током I, расположенным в начале

Компьютерная лабораторная работа 4. 3 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомиться с компьютерным моделированием магнитного поля от различных источников. Ознакомиться с видом линий магнитной индукции для

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ Методические

Подробнее

2.23 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА АМПЕРА

Лабораторная работа 2.23 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА АМПЕРА Цель работы: изучение поведения рамки с током в постоянном магнитном поле и определение величины индукции магнитного поля В. Задание: найти экспериментальную

Подробнее

ЭДС ИНДУКЦИИ В КАТУШКЕ

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Лабораторная работа 336 ЭДС ИНДУКЦИИ В КАТУШКЕ Буханов В.М., Мусаев Т.Ш., Николадзе Г.М, Харабадзе Д.Э., Салецкий А.М. М О

Подробнее

Тема 3.2 Переменный ток

. Вращение рамки в магнитном поле. Переменный ток 3. Трансформаторы Тема 3. Переменный ток. Вращение рамки в магнитном поле Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1.Внутри катушки, соединенной с гальванометром, находится малая катушка, подключенная к источнику постоянного тока. В каком из перечисленных опытов гальванометр

Подробнее

Можно показать также, что

Индуктивно-связанные цепи «на ладони» Магнитная связь между двумя катушками появляется, если их потоки взаимно пронизывают витки (часть витков) друг друга. Потокосцеплением называется произведение потока

Подробнее

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

3. Лабораторная работа 21 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ Цели работы: 1) экспериментально исследовать квазистационарное электрическое поле, построить картину эквипотенциальных поверхностей и линий

Подробнее

13.8: Применение электромагнитной индукции

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как жесткие диски компьютеров и графические планшеты работают с использованием магнитной индукции
  • Объясните, как гибридные / электрические транспортные средства и транскраниальная магнитная стимуляция используют магнитную индукцию в своих интересах

В современном обществе существует множество приложений закона индукции Фарадея, что мы исследуем в этой и других главах. В этот момент позвольте нам упомянуть несколько, которые включают запись информации с использованием магнитных полей.

Некоторые компьютерные жесткие диски применяют принцип магнитной индукции. Записанные данные производятся на вращающемся диске с покрытием. Исторически считывание этих данных основывалось на принципе индукции. Однако большая часть входной информации сегодня передается в цифровой, а не аналоговой форме — на вращающемся жестком диске записываются последовательности нулей или единиц. Поэтому большинство считывающих устройств с жестких дисков не работают по принципу индукции, а используют метод, известный как гигантское магнитосопротивление .Гигантское магнитосопротивление — это эффект большого изменения электрического сопротивления, вызванного приложенным магнитным полем к тонким пленкам из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Это один из первых крупных успехов нанотехнологий.

Графические планшеты

или планшетные компьютеры , в которых для рисования цифровых изображений используется перо специальной конструкции, также применяет принципы индукции. Обсуждаемые здесь планшеты обозначены как пассивные планшеты, поскольку существуют и другие конструкции, в которых для письма используются либо перо с батарейным питанием, либо оптические сигналы.Пассивные планшеты отличаются от сенсорных планшетов и телефонов, которыми многие из нас пользуются регулярно, но их все же можно найти при подписании своей подписи на кассовом аппарате. Под экраном, показанным на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), проходят крошечные провода, идущие по длине и ширине экрана. На наконечнике ручки появляется крошечное магнитное поле. Когда наконечник скользит по экрану, в проводах ощущается изменяющееся магнитное поле, которое преобразуется в наведенную ЭДС, которая преобразуется в линию, которую вы только что нарисовали.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): планшет со специально разработанным пером для письма — еще одно приложение магнитной индукции.

Еще одно применение индукции — это магнитная полоса на обратной стороне вашей личной кредитной карты , которая используется в продуктовом магазине или банкомате. Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеолента, в которой головка воспроизведения считывает личную информацию с вашей карты.

Видео

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как в фонариках может использоваться магнитная индукция.

Магнит движется вашей механической работой по проволоке. Индуцированный ток заряжает конденсатор, в котором хранится заряд, который зажигает лампочку, даже если вы не выполняете эту механическую работу.

Электрические и гибридные автомобили также используют преимущества электромагнитной индукции. Один ограничивающий фактор, препятствующий повсеместному признанию 100% электромобилей, заключается в том, что срок службы батареи не так велик, как время, которое вы можете проехать на полном баке бензина.Чтобы увеличить количество заряда аккумулятора во время движения, двигатель может работать как генератор всякий раз, когда автомобиль тормозит, используя в своих интересах создаваемую противо-ЭДС. Эта дополнительная ЭДС может быть получена заново накопленной энергией в автомобильном аккумуляторе, что продлевает срок службы аккумулятора.

Еще одна современная область исследований, в которой успешно применяется электромагнитная индукция, — это транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) . Множество расстройств, включая депрессию и галлюцинации, можно объяснить нерегулярной локальной электрической активностью в головном мозге.При транскраниальной магнитной стимуляции быстро меняющееся и очень локализованное магнитное поле помещается рядом с определенными участками, идентифицированными в головном мозге. Использование ТМС в качестве диагностического метода хорошо известно.

Видео

Посмотрите это видео на Youtube, чтобы увидеть, как рок-н-ролльные инструменты, такие как электрогитары, используют электромагнитную индукцию для получения этих сильных ударов.

Авторы и авторство

  • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

(PDF) Применение электромагнитной индукции

Применение электромагнитной индукции

Аннотация

Я выбрал приложения электромагнитной индукции, потому что существует множество применений, в которых

зависят от электромагнитной силы в повседневной жизни, и среди этих применений — связь

где электромагнитная сила используется в изобретениях, используемых в связи

, таких как радио, телефон и Интернет в дополнение к телевизионным каналам

, и это одно из видов использования, которое зависит от нее. Человечество в своей повседневной жизни не может

жить без него в дополнение к освещению, поскольку освещение и свет зависят от электрической силы

и электромагнитной энергии, в первую очередь, благодаря производству

осветительных ламп

, и даже естественный свет, исходящий от солнечной звезды, изначально состоит из

электромагнитных волн, а также медицины: интерференция Те волны 9 0003

также находятся в области медицины и используются для сканирования лучей органов тела и

костей, а также в томографии, в дополнение ко многим устройствам, которые используются в

для облегчения операций и диагностики заболеваний, таких как как рентгеновские лучи и гамма-лучи. Как

для военной области: эти волны используются в производстве радаров.

помогает вооруженным силам обнаруживать границы и легко обнаруживать вторжение любых врагов

с помощью радиолокационных изображений, Пала В дополнение к производству ракет, которые

запущены некоторыми, которые работают на электромагнитных волнах.

Введение

Электромагнитная индукция — невероятно полезное явление, имеющее широкий спектр приложений

.Индукция используется в производстве и передаче энергии, и стоит взглянуть на то, как это делается,

. Есть и другие эффекты с некоторыми интересными приложениями

, которые следует учитывать, например, вихревые токи.

Основная идея Roport

Вихревые токи

Вихревой ток — это закрученный ток, возникающий в проводнике в ответ на изменение магнитного поля

. По закону Ленца ток закручивается таким образом, чтобы создать магнитное поле

, противодействующее изменению; для этого в проводнике электроны вращаются в плоскости

, перпендикулярной магнитному полю.

Из-за тенденции к противодействию вихревых токов, вихревые токи вызывают потерю энергии до

. Точнее, вихревые токи преобразуют более полезные формы энергии, такие как

, как кинетическая энергия, в тепло, которое, как правило, гораздо менее полезно. Во многих приложениях

потеря полезной энергии не особенно желательна, но есть несколько практических приложений

. Один в тормозах некоторых поездов. Во время торможения металлические колеса

подвергаются воздействию магнитного поля от электромагнита, вызывающего вихри

Применение индукционных и электромагнитных волн

Звуковые системы, компьютерная память, сейсмограф, GFCI

Индуктивность используется в работе многих современных устройств, таких как динамики, память, сейсмографы и GRCI.

Цели обучения

Обсудить использование индуктивности в современных устройствах

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Микрофон работает за счет индукции, так как вибрирующая мембрана индуцирует ЭДС в катушке.
  • Динамик воспроизводит звук за счет индукции, поскольку различные магнитные силы перемещают диафрагму динамика, создавая движение воздуха, которое производит звук.
  • Память компьютера хранится путем наведения сигналов на головки чтения / записи.
  • GFCI индуцируют ток, чтобы противостоять внезапному увеличению тока в цепи, тем самым предотвращая возможное поражение электрическим током.
Ключевые термины
  • усилитель : Устройство или схема, которые увеличивают силу слабого электрического сигнала без изменения других характеристик сигнала.

Индукторы находят множество применений в современной электронике. В звуковой системе звук может передаваться с микрофона на динамик (показано на). Микрофон работает за счет индукции, так как вибрирующая мембрана индуцирует ЭДС в катушке. Затем этот «сигнал» передается на усилитель, а затем на динамик.Затем динамик приводится в действие модулированными электрическими токами (создаваемыми усилителем), которые проходят и намагничивают (за счет индуктивности) катушку динамика из медной проволоки, создавая магнитное поле. Таким образом, колебания электрического тока, проходящие через динамик, преобразуются в переменные магнитные силы, которые перемещают диафрагму динамика, заставляя драйвер создавать движение воздуха, подобное исходному сигналу от усилителя.

Простая современная колонка. : динамик с магнитом и катушками, который используется для воспроизведения звука.

Индуктивность в современной электронике также используется в компьютерной памяти. Магнитное хранилище использует различные шаблоны намагничивания на поверхности с магнитным покрытием для хранения информации. Различные намагниченные области на ленте (или диске) вызывают сигналы на головках «чтения-записи», с которых впоследствии осуществляется доступ к информации.

Другое приложение — сейсмограф — инструмент для обнаружения и регистрации интенсивности, направления и продолжительности движения грунта. Он содержит неподвижную катушку и магнит, подвешенный на пружине (или наоборот).Они «записывают» ток, возникающий при сотрясении Земли.

Прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI) обеспечивает дополнительную безопасность (которую не могут сделать автоматические выключатели), останавливая ток в замкнутой цепи. Это делается за счет индуктивности. Если GFCI обнаруживает утечку тока, он создает ЭДС и ток в направлении, противоположном исходному току.

Антенны

Антенна — это устройство, преобразующее электрическую энергию в радиоволны и наоборот.

Цели обучения

Описание функций и использования антенн

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Первые антенны были построены в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем.
  • Антенны — важные компоненты всего оборудования, использующего радио.
  • Антенны передают или принимают радиоволны одинаково во всех направлениях или передают их лучом в определенном направлении.
Ключевые термины
  • длина волны : длина одного цикла волны, измеряемая расстоянием между одним пиком или впадиной волны и следующим; в физике он часто обозначается как λ и соответствует скорости волны, деленной на ее частоту.
  • частота : Частное от числа n периодических явлений, происходящих за время t, в которое они происходят: f = n / t.
  • передатчик : электронное устройство, которое генерирует и усиливает несущую волну, модулирует ее значимым сигналом, полученным из речи, музыки, телевидения или других источников, и транслирует полученный сигнал от антенны.

Уравнения Максвелла предсказывают, что все световые волны имеют одинаковую структуру, независимо от длины волны и частоты.Как следствие, видимый свет и радиоволны должны иметь общие характеристики. Предсказание Максвелла 1865 года прошло важную проверку в 1888 году, когда Генрих Герц опубликовал результаты экспериментов, в которых он показал, что радиоволнами можно управлять так же, как и волнами видимого света. Чтобы помочь в своем эксперименте, Герц построил первую антенну.

Автомобильная антенна : Обычная автомобильная антенна, преобразующая электрическую энергию в воздухе в электромагнитные волны.

Антенна (или антенна) — это электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в радиоволны и наоборот.Обычно он используется с радиопередатчиком или радиоприемником. При передаче радиопередатчик подает колеблющийся электрический ток радиочастоты на выводы антенны, а антенна излучает энергию этого тока в виде электромагнитных волн (радиоволн). При приеме антенна улавливает часть мощности электромагнитной волны для создания крошечного напряжения на ее выводах. Это напряжение подается на приемник для усиления.

Антенны являются важными компонентами всех типов оборудования, в котором используется радио.К ним относятся: радиовещание, радиовещание, двусторонняя радиосвязь, приемники связи, радары, сотовые телефоны и спутниковая связь; а также другие устройства, такие как открыватели гаражных ворот, беспроводные микрофоны, устройства с поддержкой Bluetooth, беспроводные компьютерные сети, радионяни и RFID-метки на товарах.

Антенны

могут также включать в себя отражающие или направляющие элементы или поверхности, не связанные с передатчиком или приемником, такие как паразитные элементы, параболические отражатели или рупоры. Они служат для направления радиоволн в луч или другую желаемую диаграмму направленности. Антенны могут быть разработаны для передачи или приема радиоволн во всех направлениях в равной степени (всенаправленные антенны) или передачи их в виде луча в определенном направлении и приема только в этом одном направлении (направленные антенны или антенны с высоким коэффициентом усиления).

примеров электромагнитной индукции

Помимо этих основных примеров, существует множество приложений, которые используют принцип электромагнитной индукции для своего функционирования, например, передача электроэнергии, индукционные плиты, промышленные печи, медицинское оборудование, датчики электромагнитного потока, музыкальные инструменты (например, электрическая скрипка и электрогитара) и т. Д. на.Чем быстрее магнит, тем выше наведенный ток. Электрические и гибридные автомобили также используют преимущества электромагнитной индукции. Для приложений и последствий закона см. Электромагнитная индукция. Напиши что-нибудь. FAQ’s |
Майклу Фарадею приписывают открытие индукции в 1831 году, а Джеймс Клерк Максвелл математически описал это как закон индукции Фарадея. Зарегистрируйтесь онлайн на обучение по физике на Vedantu.com, чтобы набрать баллы… Готовитесь к вступительным экзаменам? Электромагнитная индукция возникает, когда цепь с протекающим через нее переменным током генерирует ток в другой цепи, просто будучи размещенной поблизости.Чем быстрее магнит, тем выше наведенный ток. Эти заметки помогут вам быстро пересмотреть концепции и получить хорошие оценки. Закон электромагнитной индукции Ленца. Многие вопросы задают на академических и конкурсных экзаменах и даже в интервью во многих известных компаниях. Электромагнитная индукция — одна из основных составляющих многих предметов, таких как физика, основы электротехники и другие. Видимые световые волны. Кажется, мы можем навести ток в петле с изменяющимся магнитным полем. Это явление известно как электромагнитная индукция.Напряженность магнитного поля 0,5 Тл, сторона петли 0,2 м. Какой магнитный поток в петле? Электромагнитные помехи (или EMI) — это нарушение, которое влияет на электрическую цепь из-за электромагнитной индукции или внешнего электромагнитного излучения. Первый закон Каждый раз, когда величина магнитного потока, связанного с замкнутой цепью, изменяется, в цепи индуцируется ЭДС. Электромагнитная индукция 1. Известно: начальные контуры (N) = 1. Объяснение на примере Генератор постоянного тока работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея.AP Physics Глава 20 Электромагнитная индукция — Примеры: останавливаются кардиостимуляторы, мигрирующие птицы теряются, GPS не работает и т. Д. Область, в которой сочетаются магнитные поля и поток жидкости, известна как магнитогидродинамика. Какая величина крутящего момента требуется на петле, чтобы она двигалась с постоянным ω? Электромагнитная индукция. — Изменяющееся во времени электрическое поле может действовать как источник магнитного поля. оценка, пожалуйста, выберите действительный
Демонстрация 1: При перемещении магнита магнитный поток через соленоид изменяется и появляется индуцированный ток (закон Фарадея). Эта наведенная ЭДС создает в нем наведенный ток. Закон индукции Фарадея — одно из четырех уравнений Максвелла, управляющих всеми электромагнитными явлениями. Согласно закону Фарадея величина наведенной ЭДС составляет. В каком направлении двигался провод, создавая индуцированный ток? Максвелл — индуцированный ток (и ЭДС) генерируется, когда: (а) мы перемещаем магнит. Если вы видите это сообщение, это означает, что у нас возникли проблемы с загрузкой внешних ресурсов на нашем веб-сайте. • Электромагнитная индукция или индукция — это процесс, в котором проводник помещается в определенное положение, и магнитное поле продолжает меняться, или магнитное поле является стационарным, а проводник движется.Политика конфиденциальности |
Политика возврата, зарегистрируйтесь и получите бесплатный доступ к учебным материалам в Интернете. Выберите действующий
Ветер толкает лопасти турбины, вращая вал, прикрепленный к магнитам. Углубленное знание электромагнитной индукции. Один из наших научных консультантов свяжется с вами в течение 1 рабочего дня. Электромагнитная индукция — это использование движения магнитов вокруг катушки с проволокой для создания электрического тока через проволоку. предмет, Электромагнитная индукция и переменный ток, Решенные примеры электромагнитной индукции и переменного тока, Медный диск диаметром 20 см вращается с угловой скоростью 60 об / с, Прямоугольная петля из N витков области A и сопротивления R вращается равномерно. угловая скорость. Из приведенного выше наблюдения мы заключаем, что величина крутящего момента, необходимого для контура, чтобы поддерживать его движение с постоянным ω, будет: Длинный соленоид длиной 1 м, площадь поперечного сечения 10 см, Структурная организация растений и животных, Французские Южные и Антарктические земли (+262), Соединенные штаты Острова Тихого океана (+1), Полный курс JEE / Продвинутый курс и серия тестов, Полный курс AIPMT / AIIMS и серия тестов.Сегодня электромагнитная индукция используется для питания многих электрических устройств. Эта ветряная турбина в устье Темзы в Великобритании является примером индукционной работы. Переменная ЭДС 200 виртуальных вольт при 50 Гц подключена к цепи с сопротивлением 1 Вт и индуктивностью 0,01 Н. Какова разность фаз между током и ЭДС в цепи. Этот тип излучения возникает из-за того, что наши глаза воспринимают как четкое наблюдаемое поле зрения. Когда диск вращается, любой из его радиусов пересекает силовые линии магнитного поля.На рисунке показано направление индуцированного тока в проводе. Магнитный поток и закон Фарадея. Оплатить сейчас |
Привязка к школе |
Явление электромагнетизма широко используется во многих электрических устройствах и машинах. Вот 10 примеров электромагнитного излучения, с которым мы сталкиваемся ежедневно, и его вредных последствий: 1. Электромагнитная индукция — это ток, возникающий из-за образования напряжения (электродвижущей силы) в результате изменения магнитного поля. Рисунок 1.концептуальный. Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью можно зажечь лампочку. Электромагнитная или магнитная индукция — это создание электродвижущей силы через электрический проводник в изменяющемся магнитном поле. Асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель переменного тока, в котором мощность передается на ротор за счет электромагнитной индукции, подобно действию трансформатора. Франчайзи |
электромагнитная индукция. Помните из 12-го года Взаимосвязь между электричеством и магнетизмом (моторный эффект) • Когда ток течет по проводу, вокруг него создается магнитное поле… И если провод скручен в спираль (чтобы сформировать соленоид).

План урока для младенцев All About Me,
Убегают броненосцы,
Курьерский журнал, цифровое издание,
Turtle Beach Elite Atlas Aero Mic Статический,
Все локации с голопланом Рыно,
Программа обучения на дому для 9 класса,
Сунил Гулати Руб,
Шанс обучения навыкам лошади Бдо,
L’oreal Primrose Oil Liss Unlimited,
Яичная скорлупа Белый против Флэт Уайт,
Оттоленги Кабачок Фриттата,

Электромагнитная индукция

В общем, магнитостатические поля создаются движением электрических зарядов с постоянной скоростью, тогда как электростатические поля создаются неподвижными зарядами. С другой стороны, электромагнитные поля — это изменяющиеся во времени поля, которые создаются изменяющимися во времени токами.

Эти поля вызывают генерацию ЭДС на основе принципа электромагнитной индукции. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей и американский ученый Джозеф Генри одновременно и независимо друг от друга обнаружили, что любое изменение магнитного поля катушки с проволокой вызывает в этой катушке эдс или напряжение.

Такое явление генерации ЭДС магнитного поля называется электромагнитной индукцией.Два известных применения этого принципа — электрический генератор или генератор переменного тока, который является источником электроэнергии, и трансформатор, который увеличивает или уменьшает ЭДС цепи переменного тока.

Что такое электромагнитная индукция?

Явление или метод создания наведенной ЭДС в проводнике путем перерезания магнитных линий проводником называется электромагнитной индукцией. Электродвижущая сила, ЭДС, не является силой, как говорится в названии, а представляет собой работу на единицу заряда, выполняемую сила.

Он имеет размеры энергии на заряд. ЭДС может генерироваться двумя способами, полученными из экспериментов Фарадея, а именно: неподвижная катушка, движущийся магнит и стационарный магнит, движущаяся катушка. Давайте вкратце разберемся с этими двумя.

Стационарная катушка и подвижный магнит

В этом методе катушка из N витков остается постоянной, а постоянный магнит, создающий магнитные линии, перемещается относительно катушки. Рассмотрим рисунок ниже, на котором катушка с N витками подключена к гальванометру, который показывает ток в цепи.

Постоянный магнит перемещается так, что меняются магнитные линии, проходящие через катушку. Таким образом, гальванометр отклоняется при движении постоянного магнита. Отклонение гальванометра будет больше, когда постоянный магнит перемещается быстрее.

Причина такого протекания тока — возникновение ЭДС движением магнитных линий относительно неподвижной катушки. Эта ЭДС управляет током, протекающим по цепи.

Стационарный магнит и подвижная катушка

Это еще одна форма получения ЭДС путем перемещения катушки в магнитном поле, создаваемом неподвижным магнитом. На приведенном ниже рисунке показана конструкция, состоящая из катушки AB, которая перемещается с помощью некоторых внешних средств и соединена с гальванометром для индикации протекания тока.

Всякий раз, когда проводник AB перемещается вверх или вниз, проводник перерезает силовые линии. Следовательно, в проводнике индуцируется ЭДС, и по цепи начинает течь ток, в результате чего гальванометр начинает отклоняться.

Направление тока определяется движением проводника в магнитном поле.Больше будет тока, если проводник перемещать быстро.

Из двух вышеупомянутых методов следует отметить, что для возникновения наведенной ЭДС должно быть изменение силовых линий магнитного потока по отношению к проводнику. Необходимыми элементами для создания этой наведенной ЭДС являются проводник или катушка, магнитное поле (электромагнит или постоянный магнит) и относительное движение между магнитным потоком и проводником.

Законы электромагнитной индукции Фарадея

Как указано выше, два ученых открыли электромагнитную индукцию, а именно Майкл Фарадей и Джозеф Генри. Поскольку Майкл Фарадей впервые опубликовал свое открытие и более подробно исследовал электромагнитную индукцию, закон, описывающий электромагнитную индукцию, назван в его честь. Он сформулировал два закона электромагнитной индукции.

Первый закон Фарадея

В нем говорится, что всякий раз, когда магнитные силовые линии (магнитный поток), связанные с замкнутой цепью, изменяются или, альтернативно, всякий раз, когда проводник разрезает или разрезается магнитным потоком, в цепи индуцируется ЭДС, что приводит к протеканию индуцированного тока через схема.Пока магнитный поток изменяется или сохраняется относительное движение между проводником и магнитным потоком, эта ЭДС индуцируется.

Второй закон Фарадея

Он утверждает, что величина ЭДС, индуцированная в цепи или катушке, прямо пропорциональна скорости изменения потоковых связей.

Рассмотрим катушку, имеющую N витков и начальную магнитную связь как Φ1. Таким образом, начальные потокосцепления, связанные с катушкой, составляют N Φ1. За время t поток, связывающийся с катушкой, изменяется от Φ1 до Φ2.Тогда конечный поток потокосцепления катушки равен N Φ2.

Следовательно, скорость изменения потокосцеплений = (N Φ2 — N Φ1) / т

Согласно закону Фарадея, ЭДС генерируется в катушке из-за изменения потоковых связей, и согласно второму закону эта ЭДС пропорциональна скорости изменения потоковых связей. т.е.

e α (N Φ2 — N Φ1) / т

e = (N Φ2 — N Φ1) / т

e = N dΦ / dt

Где dΦ / dt — скорость изменения потока

Н — количество витков катушки

Эта индуцированная ЭДС производит ток в таком направлении, что он противодействует самой причине его возникновения в соответствии с законом Ленца.Эта оппозиция математически представлена ​​отрицательным знаком как

.

e = — N dΦ / dt ………………. (1)

Индуцированная ЭДС — это скалярная величина, измеряемая в вольтах. В терминах электрического поля это можно записать как

e = ∮Ē. (DL̄) …………. (2)

Вышеприведенное уравнение представляет собой напряжение для замкнутого пути, так что при изменении любой части пути индуцированная ЭДС изменится.

Суммарный магнитный поток, проходящий через заданную область с точки зрения магнитного поля, равен

.

Φ = ∮s B̄.(ds) ̄

Где B — плотность магнитного потока

Тогда уравнение 2 принимает вид (при условии, что N = 1, т.е. однооборотная катушка)

e = — d / dt (∮sB̄. (Ds) ̄) …………… (3)

∮E ̅. (DL) ̅ = — d / dt (∮sB̄. (Ds) ̄) …………. (4)

Это называется неотъемлемой формой закона Ленца.

Рассматривая уравнение 4 и применяя теорему Строка, получаем

∮s ∇ × Ē. (Ds) ̄) = — d / dt (∮sB̄. (Ds̄)

Если схема является стационарной, производную по времени можно переместить внутрь интеграла, тогда она станет частной производной как

∮с ∇ × Ē.(ds) ̄) = — ∮ (s) (∂ / ∂t (BM. (ds) M))

Тогда приравняв интегралы

∇ × EM = ∂ / ∂t BM

Это называется дифференциальной формой закона Фарадея.

Закон Ленца

Этот закон назван в честь выведшего его немецкого физика Генриха Ленца. Этот закон гласит, что направление наведенной ЭДС, создаваемой электромагнитной индукцией, всегда таково, что она имеет тенденцию создавать ток, противодействующий причине, ответственной за его создание.

Здесь причиной является изменение магнитного потока, который вызывает ЭДС.Таким образом, индуцированная ЭДС всегда противодействует причине ее возникновения, и в математическом выражении ЭДС она представлена ​​отрицательным знаком.

e = — N dΦ / dt

Рассмотрим рисунок ниже, на котором катушка подключена к гальванометру. Пусть стержневой магнит перемещается к катушке. Это движение магнита вызывает в катушке ЭДС, в результате чего генерируется ток. Согласно закону Ленца направление индуцированного тока таково, что он противодействует движению магнита, как показано на рисунке.

Ток, индуцированный ЭДС, создает собственное магнитное поле, которое противодействует основному полю, которое вызывает появление ЭДС. Итак, положение Ленца, что ток, индуцируемый вокруг замкнутого контура, таков, что создаваемое им магнитное поле пытается противодействовать изменению магнитного потока, которое вызывает генерацию ЭДС.

На рисунке ниже ток в замкнутом контуре протекает по часовой стрелке из-за наведенной ЭДС. В соответствии с законом Ленца, если магнитное поле B увеличивается, то циркулирующий ток создает поле B ’, которое препятствует увеличению магнитного потока B через петлю.

Тогда наведенная по замкнутому контуру ЭДС становится равной

∮C EM. (Dl) M) = — d / dt (∮sBM. (Ds) M)

Где отрицательный знак представляет закон Ленца

Индуктивность

Эффект магнитной индукции в катушке, когда внутреннее магнитное поле изменяется со временем, представлен индуктивностью L. Причиной возникновения ЭДС в катушке является ток, протекающий через нее. Таким образом, любому изменению тока в катушке противодействует наведенная ЭДС в соответствии с законом Ленца.

Это свойство противодействия изменению тока называется индуктивностью. Такое изменение потока внутри катушки происходит не только из-за изменения тока в катушке, но и из-за изменения токов в соседних катушках. Следовательно, индуктивность может быть самоиндуктивностью или взаимной индуктивностью.

Собственная индуктивность

Предположим, что данная схема представляет собой катушку с одним контуром, тогда любое изменение тока изменяет магнитный поток, связанный с током. Данная катушка сама перехватывает поток, и изменение потока приведет к возникновению ЭДС в самой катушке.Эта ЭДС называется самоиндуцированной ЭДС, которая управляет индуцированным током, противоположным изменению тока.

Это означает, что при увеличении тока индуцированная ЭДС уменьшает ток и пытается сохранить исходное значение. Точно так же, если ток уменьшается, индуцированная ЭДС увеличивает ток и пытается сохранить исходное значение.

Следовательно, любое изменение тока через катушку встречает сопротивление катушки, и это свойство называется собственной индуктивностью катушки. Поскольку индуцированная ЭДС противодействует причине ее возникновения, эта ЭДС также называется обратной ЭДС или противодействующей ЭДС.

Если в цепи N одинаковых витков, то потокосцепление равно NΦ. А также, если среда, окруженная цепью, является линейной, тогда потокосцепление прямо пропорционально току. т.е.

Полный потокосцепление, λ = NΦ и

λ α NΦ

λ α I

λ = L I

Где L — постоянная, известная как индуктивность

L = λ / I

L = NΦ / I

Альтернативно

e = — N dΦ / dt

Поток можно выразить как

Φ = (Φ / I) × I

Пока среда линейна (проницаемость постоянна), отношение потока к току постоянно.

Скорость изменения потока = (Φ / I) × Скорость изменения тока

dΦ / dt = (Φ / I) × dI / dt

Подставляя в уравнение ЭДС, получаем

e = — N (Φ / I) × dI / dt

e = — (N Φ / I) × dI / dt

Где (N Φ / I) — это собственная индуктивность и обозначается как L. Она определяется как потокосцепления на ток в амперах и измеряется в Генри (H). Тогда

e = — L dI / dt

Далее этот коэффициент собственной индуктивности выражается как

L = NΦ / I

Но Φ = ммс / сопротивление

= NI / S

Тогда L = (N / I) × (NI / S)

L = (N2 / S)

Также релуктан S = л / мкА

Где l — длина пути магнитного потока, а a — площадь поперечного сечения магнитной цепи, через которую проходит магнитный поток.

Тогда L = (N2 / (л / мкА))

L = (N2 мкА / л)

L = (N2 мкО мкр a) / л Генри

Взаимная индуктивность

Явление генерации наведенной ЭДС в цепи за счет изменения тока в другой соседней цепи называется взаимной индукцией. Учтите, что две катушки расположены рядом друг с другом, как показано на рисунке. Ток через катушку A создает магнитный поток Φ1, и часть этого потока связана с катушкой B.

Это называется взаимным потоком Φ2.Если ток через катушку A изменяется, то магнитный поток Φ1 также изменяется. Поскольку этот поток связан с катушкой B, изменение взаимного потока Φ2 индуцирует ЭДС в катушке B. Эта ЭДС называется взаимно наведенной ЭДС.

Эта ЭДС дополнительно управляет током через катушку B. Следовательно, взаимная индуктивность — это свойство, благодаря которому ЭДС индуцируется в катушке из-за изменения тока в другой катушке.

ЭДС, наведенная в катушке B, составляет

e2 = — N2 dΦ2 / dt

Отрицательный знак означает, что индуцированная ЭДС создает ток, который противодействует изменению магнитного потока в катушке в соответствии с законом Ленца.

Мы можем выразить Φ2 = (Φ2 / I1) × I1

Если проницаемость среды постоянна, Φ2 пропорциональна I1 и, следовательно, отношение (Φ2 / I1) постоянно.
Скорость изменения Φ2 = (Φ2 / I1) × Скорость изменения тока I1

dΦ2 / dt = (Φ2 / I1) × dI1 / dt

Следовательно, индуцированная ЭДС равна

e2 = — N2 (Φ2 / I1) × dI1 / dt

e2 = — (N2 Φ2 / I1) × dI1 / dt

В приведенном выше уравнении (N2 Φ2 / I1) — взаимная индуктивность, обозначаемая как M.Он определяется как общее потокосцепление в катушке на изменение тока в амперах в другой катушке. И измеряется в Генри (H). Тогда наведенная ЭДС равна

e2 = — M × dI1 / dt

Далее, эта взаимная индуктивность выражается как

M = (N2 Φ2 / I1)

Где Φ2 — часть потока Φ1, создаваемого за счет I1. Учтите, что K1 — это часть Φ1, которая связана с катушкой B, то есть

Φ2 = K1 Φ1

Тогда M = (N2 K1 Φ1 / I1)

Поток Φ1 выражается как

Φ1 = ммс / сопротивление

= (N1 I1) / S)

Следовательно, M = (N2 K1 / I1) × (N1 I1) / S)

M = (K1 N1 N2) / S

Если общий поток, создаваемый катушкой A, связан с катушкой B, то K1 = 1

M = (N1 N2) / S

Но S = S = л / мкА

Тогда M = (N1 N2) / (л / мкА)

M = (N1 N2 µo µr a) / л Генри

Это взаимная индуктивность катушки B по отношению к катушке A. Математически взаимная индуктивность катушки B из-за катушки A и взаимная индуктивность катушки A из-за катушки B одинакова.

Индуктивность соленоида

Рассмотрим соленоид, имеющий N витков, как показано на рисунке. И учтите, что ток, протекающий через соленоид, равен I ампер, A — площадь поперечного сечения, а l — длина соленоида.

Напряженность поля соленоида равна

.

H = NI / л Ампер на метр

Общий поток потокосцепления = N Φ

= N B A

= N мкГн A

= мк Н А

Подставив H в уравнение выше

Суммарный потокосцепление = µ N (NI / l) A

= (µ N2 I A) / л

Следовательно, индуктивность соленоида равна

.

L = общий поток потокосцепления / общий ток

L = (мкN2 I A) / л) / I

L = µ N2 A) / л Генри

Индуктивность тороида

Рассмотрим тороидное кольцо радиуса R с витками N, показанное на рисунке ниже.Пусть ток через кольцо равен амперам.

Плотность магнитного потока внутри тороидального кольца равна

.

B = (µ NI) / (2πR)

Суммарное количество потокосцеплений в тороидальном кольце с N витками равно

Общий поток потокосцепления = N Φ

= N B A (поскольку Φ = B A)

= N ((µ NI) / (2πR)) A

= (µ N2 I A) / (2πR)

Следовательно, индуктивность тороида

L = общий поток потокосцепления / общий ток

= (µ N2 I A) / (2πR) (I)

L = (µ N2 A) / (2πR)

Где A — площадь поперечного сечения тороида, равная πr2 метров

Для тороида с внутренним радиусом r1 и внешним радиусом r1, высотой h с общим числом витков N индуктивность задается как

L = ((µ N2 h) / (2π)) ln (r2 / r1)

Примеры применения электромагнитной индукции

Электрогенераторы

Электрический генератор вырабатывает электрическую энергию в результате механической работы (функция, противоположная двигателю, который преобразует механическую энергию в электрическую).

Вал электрогенератора вращается с помощью некоторых механических средств, таких как турбина или двигатель, таким образом, ЭДС индуцируется в обмотках катушки в соответствии с законами электромагнитной индукции Фарадея.

Принцип работы электрического генератора поясняется катушкой из проволоки, которая вращается под действием однородного магнитного поля, как показано на рисунке выше. Но в практическом генераторе провод обычно наматывается на железный сердечник.

Каждый провод выполнен в виде катушки, и концы катушек подключены к внешней цепи с помощью контактных колец, которые вращаются вместе с катушкой.

Внешняя цепь подключена к неподвижным щеткам, которые контактируют с контактными кольцами, когда каждое кольцо скользит. В генераторах магнитный поток может быть как подвижным, так и неподвижным, в зависимости от неподвижного или подвижного проводника.

На приведенном выше рисунке постоянный магнитный поток создается постоянными магнитами, а проводник или катушка движется относительно постоянного магнитного потока. Из-за относительного движения между проводником и магнитным потоком в катушке или проводнике будет индуцироваться ЭДС.

Эта ЭДС направляет ток во внешнюю цепь нагрузки. Когда плоскость движения проводника параллельна плоскости потока, индуцированная ЭДС равна нулю, а когда она перпендикулярна, то индуцированная ЭДС будет максимальной. Эту ЭДС также называют динамически индуцированной ЭДС.

Трансформатор

Трансформатор состоит из двух или более обмоток на замкнутом железном сердечнике. Используя трансформатор, мощность может быть преобразована из одной цепи переменного тока в другую с желаемым изменением уровней напряжения и тока.Трансформатор работает по принципу взаимной индукции между двумя катушками.

Когда напряжение подается на первичную обмотку, через нее проходит ток и создается магнитный поток в сердечнике. Этот поток вызывает в первичной обмотке ЭДС, которая должна быть точно равна приложенному напряжению и противоположна ему. Такой же поток связан и со вторичной обмоткой на другом конце сердечника.

Таким образом, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС по принципу электромагнитной индукции.ЭДС, связанная с соответствующими обмотками, зависит от количества витков в каждой обмотке. Следовательно, без электрической связи между цепями трансформатор передает мощность от одной цепи.

Требуемое соотношение напряжений между первичной обмоткой и вторичной обмоткой достигается правильным выбором соотношения витков от вторичной к первичной.

Помимо этих основных примеров, существует множество приложений, которые используют принцип электромагнитной индукции для своего функционирования, например, передача электроэнергии, индукционные плиты, промышленные печи, медицинское оборудование, датчики электромагнитного потока, музыкальные инструменты (например, электрическая скрипка и электрогитара) и т. Д. на.

Электромагнитная индукция | Инжиниринг | Фэндом

Электромагнитная индукция не следует путать с «Магнитной индукцией», которая обычно относится к Магнитному полю.

Электромагнитная индукция — это создание разности электрических потенциалов (или напряжения) на проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном потоке.

Майклу Фарадею [1] обычно приписывают открытие явления индукции в 1831 году, хотя, возможно, его предвосхитили работы Франческо Зантедески [2] в 1829 году.

Фарадей обнаружил, что электродвижущая сила (ЭДС), создаваемая вокруг замкнутого пути, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через любую поверхность, ограниченную этим путем.

На практике это означает, что электрический ток будет индуцироваться в любой замкнутой цепи при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводником. Это применимо независимо от того, изменяется ли само поле по силе или через него перемещается проводник.

Электромагнитная индукция лежит в основе работы генераторов, асинхронных двигателей, трансформаторов и большинства других электрических машин.

Закон электромагнитной индукции Фарадея гласит:

,

где

— электродвижущая сила (ЭДС) в вольтах
Φ B — магнитный поток в сетках

Для обычного, но особого случая катушки с проволокой, состоящей из N петель с одинаковой площадью, закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что

где

— электродвижущая сила (ЭДС) в вольтах
N — количество витков провода
Φ B — магнитный поток в полотнах через одну петлю.

Далее, закон Ленца дает направление наведенной ЭДС, таким образом:

ЭДС, индуцированная в электрической цепи, всегда действует в таком направлении, что ток, который она возбуждает по цепи, противодействует изменению магнитного потока, которое создает ЭДС.

Таким образом, за знак минус в приведенном выше уравнении отвечает закон Ленца.

Принципы электромагнитной индукции применяются во многих устройствах и системах, в том числе:

  • цитировать книгу | автор = Дэвид Дж.Гриффитс | title = Введение в электродинамику (3-е изд.) | издатель = Prentice Hall | год = 1998 | id = ISBN 013805326X
  • цитировать книгу | автор = Пол Типлер | title = Физика для ученых и инженеров: электричество, магнетизм, свет и элементарная современная физика (5-е изд.) | издатель = W. Х. Фриман | год = 2004 | id = ISBN 0716708108
  • J.S. Ковач и П. Сигнелл, Магнитная индукция (2001), документ проекта PHYSNET MISN-0-145.

Приложения электромагнитной индукции — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как жесткие диски компьютеров и графические планшеты работают с использованием магнитной индукции
  • Объясните, как гибридные / электрические транспортные средства и транскраниальная магнитная стимуляция используют магнитную индукцию в своих интересах

В современном обществе существует множество приложений закона индукции Фарадея, что мы исследуем в этой и других главах.В этот момент позвольте нам упомянуть несколько, которые включают запись информации с использованием магнитных полей.

В некоторых компьютерных жестких дисках применяется принцип магнитной индукции. Записанные данные производятся на вращающемся диске с покрытием. Исторически считывание этих данных основывалось на принципе индукции. Однако большая часть входной информации сегодня передается в цифровой, а не аналоговой форме — на вращающемся жестком диске записываются последовательности нулей или единиц. Поэтому большинство считывающих устройств с жестких дисков не работают по принципу индукции, а используют технологию, известную как гигантское магнитосопротивление.Гигантское магнитосопротивление — это эффект большого изменения электрического сопротивления, вызванного приложенным магнитным полем к тонким пленкам из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Это один из первых крупных успехов нанотехнологий.

Графические планшеты или планшетные компьютеры, на которых для рисования цифровых изображений используется перо специальной конструкции, также применяют принципы индукции. Обсуждаемые здесь планшеты обозначены как пассивные планшеты, поскольку существуют и другие конструкции, в которых для письма используются либо перо с батарейным питанием, либо оптические сигналы.Пассивные планшеты отличаются от сенсорных планшетов и телефонов, которыми многие из нас пользуются регулярно, но их все же можно найти при подписании своей подписи на кассовом аппарате. Под экраном, показанным на (Рисунок), проходят крошечные провода, проходящие по длине и ширине экрана. На наконечнике ручки появляется крошечное магнитное поле. Когда наконечник скользит по экрану, в проводах ощущается изменяющееся магнитное поле, которое преобразуется в наведенную ЭДС, которая преобразуется в линию, которую вы только что нарисовали.

Планшет со специальной ручкой для письма — еще одно применение магнитной индукции.(кредит: Джейн Уитни)

Еще одно применение индукции — это магнитная полоса на обратной стороне вашей личной кредитной карты, которая используется в продуктовом магазине или в банкомате. Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеолента, в которой головка воспроизведения считывает личную информацию с вашей карты.

Электрические и гибридные транспортные средства также используют преимущества электромагнитной индукции. Один ограничивающий фактор, препятствующий повсеместному признанию 100% электромобилей, заключается в том, что срок службы батареи не так велик, как время, которое вы можете проехать на полном баке бензина. Чтобы увеличить количество заряда аккумулятора во время движения, двигатель может работать как генератор всякий раз, когда автомобиль тормозит, используя в своих интересах создаваемую противо-ЭДС. Эта дополнительная ЭДС может быть получена заново накопленной энергией в автомобильном аккумуляторе, что продлевает срок службы аккумулятора.

Еще одно современное направление исследований, в котором успешно применяется электромагнитная индукция, — это транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Множество расстройств, включая депрессию и галлюцинации, можно объяснить нерегулярной локальной электрической активностью в головном мозге.При транскраниальной магнитной стимуляции быстро меняющееся и очень локализованное магнитное поле помещается рядом с определенными участками, идентифицированными в головном мозге. Использование ТМС в качестве диагностического метода хорошо известно.

Резюме

  • Жесткие диски используют магнитную индукцию для чтения / записи информации.
  • Другие применения магнитной индукции можно найти в графических планшетах, электрических и гибридных транспортных средствах, а также в транскраниальной магнитной стимуляции.

Дополнительные проблемы

На следующем рисунке показан длинный прямой провод и прямоугольная петля с одним витком, которые лежат в плоскости страницы.Проволока параллельна длинным сторонам петли и находится на расстоянии 0,50 м от ближайшей стороны. Какова скорость изменения тока в проводе в момент, когда наведенная в контуре ЭДС составляет 2,0 В?

Металлический стержень массой 500 г скользит наружу с постоянной скоростью 1,5 см / с по двум параллельным рельсам, разделенным расстоянием 30 см, которые являются частью U-образного проводника. Существует однородное магнитное поле величиной 2 Тл, направленное из страницы по всей площади.Перила и металлический стержень имеют эквивалентное сопротивление: (а) Определите наведенный ток, как по величине, так и по направлению. (b) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы. (c) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы, а полоса перемещается внутрь.

Ток индуцируется в круговой петле радиусом 1,5 см между двумя полюсами подковообразного электромагнита, когда ток в электромагните изменяется.Магнитное поле в области петли перпендикулярно области и имеет однородную величину. Если скорость изменения магнитного поля составляет 10 Тл / с, найдите величину и направление индуцированного тока, если сопротивление контура равно.

, направление увеличения магнитного поля следующее:

Металлический стержень длиной 25 см помещают перпендикулярно однородному магнитному полю с напряженностью 3 Тл. (A) Определите наведенную ЭДС между концами стержня, когда он не движется.(b) Определите ЭДС, когда стержень движется перпендикулярно своей длине и магнитному полю со скоростью 50 см / с.

Катушка с 50 витками и площадью 10 ориентирована плоскостью, перпендикулярной магнитному полю 0,75 Тл. Если катушка перевернута (повернута) за 0,20 с, какова средняя ЭДС, наведенная в ней?

Проводящий стержень, показанный на прилагаемом рисунке, перемещается по параллельным металлическим рельсам на расстоянии 25 см друг от друга. Система находится в однородном магнитном поле напряженностью 0.75 Тл, который направлен на страницу. Сопротивления стержня и рельсов незначительны, но сечение PQ имеет сопротивление. (а) Какая ЭДС (включая ее значение) индуцируется в стержне, когда он движется вправо со скоростью 5,0 м / с? б) Какая сила требуется, чтобы стержень двигался с такой скоростью? в) С какой скоростью эта сила выполняет работу? (d) Какая мощность рассеивается в резисторе?

а. 0,94 В; б. 0,70 Н; c. 3,52 Дж / с; d. 3,52 Вт

Круглая петля из проволоки радиусом 10 см установлена ​​на вертикальном валу и вращается с частотой 5 циклов в секунду в области однородного магнитного поля силой 2 Гаусса, перпендикулярного оси вращения.(а) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо. (b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если оно имеет сопротивление 10

Магнитное поле между полюсами подковообразного электромагнита однородно и имеет цилиндрическую симметрию относительно оси от середины Южного полюса до середины Северного полюса. Величина магнитного поля изменяется со скоростью дБ / dt из-за изменения тока через электромагнит.Определите электрическое поле на расстоянии r от центра.

Электродвигатель постоянного тока на 120 В потребляет 0,50 А от источника питания при работе на полной скорости и 2,0 А. при запуске. Сопротивление катушек якоря составляет. а) Какое сопротивление катушек возбуждения? б) Какова противо-ЭДС двигателя, когда он работает на полной скорости? (c) Двигатель работает с другой скоростью и потребляет 1,0 А от источника. Какая в этом случае обратная ЭДС?

Якорь и обмотки возбуждения двигателя с последовательной обмоткой имеют полное сопротивление. При подключении к источнику 120 В и работе на нормальной скорости двигатель потребляет 4,0 А. а) Насколько велика обратная ЭДС? (б) Какой ток будет потреблять двигатель сразу после включения? Можете ли вы предложить способ избежать этого большого начального тока?

Задачи вызова

Медный провод длиной L выполнен в виде круглой катушки с N витками. Когда магнитное поле через катушку изменяется со временем, для какого значения Н наведенная ЭДС является максимальной?

N — максимально допустимое количество оборотов.

Медный лист весом 0,50 кг падает через однородное горизонтальное магнитное поле 1,5 Тл и достигает конечной скорости 2,0 м / с. а) Какова чистая магнитная сила на листе после того, как он достигнет конечной скорости? (b) Опишите механизм, ответственный за эту силу. (c) Сколько мощности рассеивается при Джоулева нагревании, когда лист движется с конечной скоростью?

Круглый медный диск радиусом 7,5 см вращается со скоростью 2400 об / мин вокруг оси через его центр и перпендикулярно своей грани. Диск находится в однородном магнитном поле напряженностью 1,2 Тл, направленном вдоль оси. Какая разница потенциалов между ободом и осью диска?

Короткий стержень длиной a движется со своей скоростью параллельно бесконечному проводу, по которому течет ток I (см. Ниже). Если конец стержня, находящийся ближе к проволоке, находится на расстоянии b от проволоки, какая ЭДС индуцируется в стержне?

Прямоугольная цепь, содержащая сопротивление R , тянется с постоянной скоростью от длинного прямого провода, по которому проходит ток (см. Ниже).Выведите уравнение, которое дает ток, индуцированный в цепи, как функцию расстояния x между ближней стороной цепи и проводом.

Два бесконечных соленоида пересекают плоскость цепи, как показано ниже. Радиусы соленоидов равны 0,10 и 0,20 м соответственно, и ток в каждом соленоиде меняется так, что каковы токи в резисторах цепи?

а. ; б. ; c. 0 В

Ниже показана длинная прямоугольная петля шириной w , длиной l , массой м и сопротивлением R .Петля начинается с состояния покоя на границе однородного магнитного поля и толкается в поле постоянной силой. Вычислите скорость петли как функцию времени.

а. б. ; c. ; d. ток изменит направление, но стержень будет скользить с той же скоростью

На прилагаемом рисунке показан металлический диск внутреннего радиуса и другого радиуса, вращающийся с угловой скоростью в однородном магнитном поле, направленном параллельно оси вращения.Щеточные выводы вольтметра подключаются к внутренней и внешней поверхностям темноты, как показано. Какое показание вольтметра?

Длинный соленоид с 10 витками на сантиметр помещен внутри медного кольца так, чтобы оба объекта имели одну и ту же центральную ось. Радиус кольца 10,0 см, радиус соленоида 5,0 см. (a) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда ток I через соленоид равен 5,0 А и изменяется со скоростью 100 А / с? (б) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда и (в) Каково электрическое поле внутри кольца для этих двух случаев? (d) Предположим, что кольцо перемещается так, что его центральная ось и центральная ось соленоида все еще параллельны, но больше не совпадают.(Вы должны предположить, что соленоид все еще находится внутри кольца.) Какая ЭДС индуцируется в кольце? (e) Можете ли вы рассчитать электрическое поле в кольце, как в части (c)?

а.

 *** QuickLaTeX не может составить формулу:
\ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu} _ {0} nI \ text {,} \ phantom {\ rule {0.5em} {0ex}} {\ text {Φ}} _ {\ text {m}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill \ epsilon \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} = & 9.9 \ фантом {\ rule {0.2em} {0ex}} × \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} {10} ^ {- 4} \ phantom {\ rule {0. 2em} {0ex}} \ text {V;} \ hfill \ end {массив}

*** Сообщение об ошибке:
В преамбуле выравнивания отсутствует #.
начальный текст: $ \ begin {array} {}
Вкладка «Дополнительное выравнивание» изменена на \ cr.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = &
Отсутствует $ вставлен.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu
Extra}, или забытый $.
начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill B = & {\ mu}
Ошибка пакета inputenc: символ Юникода Φ (U + 03A6)
ведущий текст: ...ext {,} \ phantom {\ rule {0.5em} {0ex}} {\ text {Φ}
Отсутствует} вставлено.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Extra}, или забытый $.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Отсутствует} вставлено.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill
Extra}, или забытый $.
начальный текст: ...}} = BA = {\ mu} _ {0} nIA \ text {,} \ hfill \\ \ hfill

 

г. ;
г. ; d. ;
e. нет, так как цилиндрическая симметрия отсутствует

Катушка на 500 витков с площадью вращается в магнитном поле Земли, создавая 12.Максимальная ЭДС 0 кВ. (а) С какой угловой скоростью нужно вращать катушку? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

а. ; б. Эта угловая скорость неоправданно высока, выше, чем можно получить для любой механической системы. c. Предположение о том, что может быть получено напряжение до 12,0 кВ, является необоснованным.

Круглая петля из проволоки радиусом 10 см установлена ​​на вертикальном валу и вращается с частотой 5 циклов в секунду в области однородного магнитного поля, перпендикулярного оси вращения.(a) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо. (b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если его сопротивление составляет.

Зависящее от времени однородное магнитное поле величиной B ( t ) заключено в цилиндрическую область радиусом R .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *