Algoritme for å bruke latskapsregelen. Fenomenet elektromagnetisk induksjon

Induksjon elektrisitet i en leder, som oppstår når den magnetiske fluksen endres, er rettet på en slik måte at dens magnetiske felt motvirker endringen i den magnetiske fluksen.

I 1831 oppdaget den engelske fysikeren Michael Faraday det som nå kalles Faradays lov om elektromagnetisk induksjon, ifølge hvilken en endring i magnetisk fluks i en ledende krets eksiterer en elektrisk strøm i den kretsen selv når det ikke er noen strømkilde i kretsen. Forlatt av Faraday åpent spørsmål Retningen til induksjonsstrømmen ble snart bestemt av den russiske fysikeren Emilius Christianovich Lenz.

Se for deg en lukket sirkulær strømførende krets uten tilkoblet batteri eller annen strømkilde, hvor en magnet begynner å bli satt inn med nordpolen. Dette vil øke den magnetiske fluksen som passerer gjennom sløyfen, og i henhold til Faradays lov vil en indusert strøm vises i sløyfen. Denne strømmen vil i sin tur, i henhold til Biot-Savart-loven, generere et magnetfelt, hvis egenskaper ikke er forskjellige fra egenskapene til feltet til en vanlig magnet med nord- og sørpoler. Lenz klarte akkurat å finne ut at den induserte strømmen vil bli rettet på en slik måte at nordpolen til den genererte strømmen magnetfelt vil være orientert til siden Nordpolen innstikksmagnet. Siden gjensidige frastøtende krefter virker mellom de to nordpolene til magnetene, vil induksjonsstrømmen som induseres i kretsen flyte i nøyaktig den retningen som vil motvirke innføringen av magneten i kretsen. Og dette er bare et spesielt tilfelle, men i en generalisert formulering sier Lenz sin regel at den induserte strømmen alltid er rettet på en slik måte at den motvirker grunnårsaken som forårsaket den.

I dag prøver de å bruke Lenz’ regel i intercity persontransport. Prototyper av tog på den såkalte magnetiske levitasjonen er allerede bygget og testes ut. Kraftige magneter er montert under bunnen av bilen på et slikt tog, plassert noen få centimeter fra stålplaten. Når toget beveger seg, endres den magnetiske fluksen som passerer gjennom sporets kontur hele tiden, og det oppstår sterke induksjonsstrømmer i det, som skaper et kraftig magnetfelt som frastøter togets magnetiske oppheng (ligner på hvordan frastøtende krefter oppstår mellom konturen) og magneten i eksperimentet beskrevet ovenfor). Denne kraften er så stor at toget, etter å ha fått litt fart, bokstavelig talt løfter seg av sporet med 10-15 centimeter og faktisk flyr gjennom luften. Magnetiske levitasjonstog kan nå hastigheter på over 500 km/t, noe som gjør dem ideelle for mellomdistanse intercity-transport.

Se også:

Leksjon om emnet «Lenz regel. Fenomenet selvinduksjon. Magnetisk feltenergi".

Hensikten med leksjonen : lær å bestemme retningen til induksjonsstrømmen; Ved å bruke eksemplet med Lenz regel, formuler en idé om ESAs grunnleggende natur; forklare essensen av fenomenet selvinduksjon; utlede en formel for å beregne energien til magnetfeltet, finn ut den fysiske betydningen av denne formelen.

Timeplan:

Undersøkelse hjemmelekser.

Presentasjon av nytt materiale.

Konsolidering.

Hjemmelekser.

Sjekker lekser.

Plan for presentasjon av nytt materiale:

1. Retning av induksjonsstrøm.
2. Lenz regel og ZSE.
3. Fenomenet selvinduksjon.
4. EMF av selvinduksjon.
5. Induktans.
6. Anvendelse og regnskapsføring av selvinduksjon i teknologi.
7. Energi til magnetfeltet til strøm.

Retning av induksjonsstrøm.

Spørsmål for studenter for å oppdatere forkunnskaper:

Nevn to serier av eksperimenter av Faraday for å studere fenomenet elektromagnetisk induksjon (forekomsten av en induksjonsstrøm i en spole når en magnet eller spole med strøm beveges inn og ut; forekomsten av en induksjonsstrøm i en spole når strømmen endres i en annen ved å lukke eller åpne en krets eller bruke en reostat).

Avhenger avbøyningsretningen til galvanometernålen av magnetens bevegelsesretning i forhold til spolen? (avhenger: når magneten nærmer seg spolen, avviker pilen i den ene retningen, når magneten fjernes, i den andre).

Hvordan skiller den induserte strømmen som oppstår i spolen når magneten nærmer seg (ut fra avlesningene til galvanometeret å dømme) seg fra strømmen som oppstår når magneten beveger seg bort (med samme hastighet som magneten)? (strømmen har forskjellig retning).

Således, når magneten beveger seg i forhold til spolen, kan avbøyningsretningen til galvanometernålen (og derfor retningen til strømmen) være forskjellig (slide 5).

Ved å bruke Lenz sitt eksperiment, la oss formulere regelen for å finne retningen til induksjonsstrømmen (video "Demonstrasjon av fenomenet elektromagnetisk induksjon"). Forklaring av Lenz sitt eksperiment (lysbilde 6): Hvis du bringer en magnet nærmere en ledende ring, vil den begynne å bli frastøtt fra magneten. Denne frastøtingen kan bare forklares av det faktum at det oppstår en indusert strøm i ringen, forårsaket av en økning i den magnetiske fluksen gjennom ringen, og ringen med strømmen samhandler med magneten.

Lenz' regel og loven om bevaring av energi (lysbilde 7).

Hvis den magnetiske fluksen gjennom kretsen øker, er retningen til den induserte strømmen i kretsen slik at den magnetiske induksjonsvektoren til feltet som skapes av denne strømmen er rettet motsatt av den magnetiske induksjonsvektoren til det eksterne magnetfeltet.

Hvis den magnetiske fluksen gjennom kretsen avtar, er retningen til den induserte strømmen slik at vektoren for den magnetiske induksjonen av feltet skapt av denne strømmen er kodireksjonell til vektoren for den magnetiske induksjonen av det eksterne feltet.

Formulering av Lenz sin regel (lysbilde 8): den induserte strømmen har en slik retning at den magnetiske fluksen som skapes av den alltid har en tendens til å kompensere for endringen i magnetisk fluks som forårsaket denne strømmen.

Lenz regel er en konsekvens av loven om bevaring av energi.

La oss se på et eksempel på manifestasjonen av Lenz' regel i livet (lysbilde 9) - en magnet som svever over en superledende bolle. Du kan kort forklare hva som skjer slik: magneten faller; et vekslende magnetfelt oppstår; et elektrisk virvelfelt oppstår; udempede ringstrømmer oppstår i superlederen; i henhold til Lenz sin regel er retningen til disse strømmene slik at magneten frastøtes fra superlederen; magneten "svever" over bollen.

Fenomenet selvinduksjon.

Før vi vurderer selvinduksjonsfenomenet, la oss huske hva essensen av fenomenet elektromagnetisk induksjon er - forekomsten av en indusert strøm i en lukket krets når den magnetiske fluksen som passerer gjennom denne kretsen endres. La oss vurdere en av variantene av Faradays eksperimenter (lysbilde 10): Hvis strømstyrken endres i en krets som inneholder en lukket krets (spole), vil det også oppstå en indusert strøm i selve kretsen. Denne strømmen vil også adlyde Lenz regel.

La oss vurdere et eksperiment for å lukke en krets som inneholder en spole (lysbilde 11). Når kretsen med spolen er lukket, etableres en viss strømverdi først etter en stund.

Definisjon av selvinduksjon (lysbilde 12): SELVINDUKSJON – utseendet til et elektrisk virvelfelt i en ledende krets når strømstyrken i den endres; et spesielt tilfelle av elektromagnetisk induksjon.
På grunn av selvinduksjon har en lukket krets "treghet": strømstyrken i kretsen som inneholder spolen kan ikke endres umiddelbart.

Selvinduksjon EMF (lysbilde 13). Hva er formelen for loven om elektromagnetisk induksjon?

(ℰ Jeg= -). Hvis magnetfeltet skapes av en strøm, kan det argumenteres for at Ф ~ В ~Jeg, dvs. F~ Jeg eller Ф= LI, Hvor L– kretsinduktans (eller selvinduktans koeffisient). Da vil loven om elektromagnetisk induksjon i tilfelle av selvinduksjon ta formen:ℰ si= - = - eller ℰ si = - L(formel for beregning av selvinduksjons-emf).

Induktans (slide 14).

Hvis vi fra formelen for beregning av selvinduksjons-emf uttrykker proporsjonalitetskoeffisientenL, vi får: L= ℰ si/ . Deretter tilsvarer vi verdiene av mengder som vi kan sette direkte - endringshastigheten for strømstyrken er 1 ampere per sekund. Vi får en formel som gjenspeiler den fysiske betydningen av koeffisienten for selvinduksjon (induktans): induktansen til kretsen er numerisk lik EMF for selvinduksjon som oppstår når strømmen endres med 1 A på 1 s.

SI-enheter for induktans: = 1 = 1 H (henry).

Anvendelse og regnskapsføring av selvinduksjon i teknologi (lysbilde 15).

På grunn av selvinduksjonsfenomenet, når kretser som inneholder spoler med stålkjerner (elektromagneter, motorer, transformatorer) åpnes, dannes en betydelig selvinduksjons-emf og gnister eller til og med en lysbueutladning kan oppstå. Som lekser foreslår jeg (om ønskelig) å forberede en presentasjon om emnet "Hvordan eliminere uønsket selvinduksjon når du åpner en krets?"

Magnetisk feltenergi (lysbilde 16):

La oss huske eksperimentet som bekrefter eksistensen av selvinduksjonsfenomenet: når kretsen ble lukket, blinket ikke lyspæren umiddelbart, men når kretsen med spolen ble åpnet, blinket lyspæren i stedet for å gå ut. for en kort tid. Det er klart at det krever energi å blinke en lyspære. Og denne energien er lagret i spolen i form av magnetfeltenergi. For å utlede energien til magnetfeltet bruker vi en analogi mellom etableringen av en elektrisk strøm i en krets av størrelsesorden I og prosessen med at kroppen får hastighet V.

1. Etableringen av strøm I i kretsen skjer gradvis.

1. Kroppen når hastighet V gradvis.

2. For å oppnå strømstyrke I må det jobbes.

2. For å oppnå hastighet V må det jobbes.

3. Jo større L, jo saktere vokser jeg.

3. Jo større m, jo ​​langsommere vokser V.

4. W m =

4. E til =

Konsolidering (lysbilde 17) - spørsmål 1 - 8 på side 113 i læreboken.

Lekser (lysbilde 18) - § 15

Elektromagnetisk induksjon er et fysisk fenomen som består av utseendet til en elektrisk strøm i en lukket krets når fluksen av magnetisk induksjon endres gjennom overflaten begrenset av denne kretsen.

2. En endring i hvilke fysiske størrelser kan føre til en endring i magnetisk fluks?

En endring i magnetisk fluks kan skyldes en endring over tid i overflatearealet som er begrenset av konturen; magnetisk induksjon vektor modul; vinkelen som dannes av induksjonsvektoren med arealvektoren til denne overflaten.

3. I hvilket tilfelle anses retningen til induksjonsstrømmen som positiv, og i hvilket - negativ?

Hvis den valgte retningen for å omgå kretsen faller sammen med retningen til induksjonsstrømmen, anses den som positiv. Hvis den valgte retningen for å omgå kretsen er motsatt av retningen til induksjonsstrømmen, anses den som negativ.

4. Formuler loven om elektromagnetisk induksjon. Skriv ned dets matematiske uttrykk.

EMF for elektromagnetisk induksjon i en lukket krets er lik i størrelse og motsatt i fortegn til endringshastigheten for magnetisk fluks gjennom overflaten, som er begrenset av denne kretsen.

5. Formuler Lenz sin regel. Gi eksempler på bruken

Den induserte strømmen som oppstår i kretsen, med dets magnetiske felt, motvirker endringen i den magnetiske fluksen som forårsaket denne strømmen. For eksempel, når den magnetiske fluksen gjennom kretsen øker, vil den magnetiske fluksen til den induserte strømmen være negativ, og den resulterende fluksen, lik summen deres, vil avta. Og når den magnetiske fluksen gjennom kretsen avtar, vil den magnetiske fluksen til den induserte strømmen støtte den resulterende fluksen, og forhindre at den avtar kraftig.

Lenz sin regel bestemmer retningen til den induserte strømmen som følge av elektromagnetisk induksjon

Animasjon

Beskrivelse

"Hvis en metallleder beveger seg nær en galvanisk strøm eller i nærheten av en magnet, blir en galvanisk strøm eksitert i den i en retning som vil få den stasjonære ledningen til å bevege seg i rett retning motsatt retning bevegelse pålagt her på ledningen fra utsiden, under forutsetning av at en ledning i ro bare kan bevege seg i retning av denne siste bevegelsen eller direkte motsatt." Professor ved St. Petersburg University E.H. Lenz, 1833.

Lenz sin regel er basert på en generalisering av eksperimenter på elektromagnetisk induksjon.

I en kondensert form kan Lenz sin regel formuleres som følger:

den induserte strømmen som oppstår i en lukket leder har en slik retning at den forhindrer endringen i fluksen av magnetisk induksjon som forårsaker den.

Det vil si at den induserte strømmen skaper, gjennom området begrenset av konturen, sin egen fluks av magnetisk induksjon, som kompenserer for endringen i fluksen av magnetisk induksjon som forårsaker den:

dФ = (B, d S) Yu dФ = B Х dS Х cos a,

hvor a er vinkelen mellom den magnetiske induksjonsvektoren til det ytre feltet og normalen til planet til solenoidsvingene.

La oss se på noen eksempler.

1. Ta en solenoid (spole) C, lukket gjennom et galvanometer G (fig. 1).

Utseendet til en induksjonsstrøm i en solenoid når en permanent magnet nærmer seg den

Ris. 1

Vi vil bringe en permanent magnet nærmere en av endene, for eksempel med nordpolen. En elektrisk strøm vil oppstå i solenoiden, som vil bli oppdaget av avbøyningen av galvanometernålen. Induksjonsstrømmen rettes mot klokken når man ser på solenoiden fra magnetsiden.

Når magneten nærmer seg solenoiden, øker fluksen til den magnetiske induksjonsvektoren som penetrerer svingene til solenoiden, ettersom den magnetiske induksjonen av magnetens felt øker. Magnetfeltet til den induserte strømmen i solenoiden er rettet utover fra solenoiden (gimlet-regelen), det vil si at den kompenserer for økningen i magnetfeltet. Tilsvarer Lenz sin regel.

2. Ta en solenoid C, lukket gjennom et galvanometer G. Vi vil fjerne en permanent magnet fra en av endene (fig. 2).

Utseendet til en induksjonsstrøm i en solenoid når en permanent magnet beveger seg bort fra den

Ris. 2.

Når magneten beveger seg bort fra solenoiden, avtar fluksen til den magnetiske induksjonsvektoren som penetrerer svingene til solenoiden, siden den magnetiske induksjonen av magnetens felt avtar. Magnetfeltet til den induserte strømmen i solenoiden er rettet inne i solenoiden (gimlet-regelen), det vil si at den kompenserer for reduksjonen i magnetfeltet. Tilsvarer Lenz sin regel.

Det er klart at resultatet av eksperimentene ikke endres hvis magneten står stille og solenoiden beveger seg.

Ved å analysere resultatene av disse to eksperimentene, kan det trekkes en konklusjon til: når nordpolen til magneten nærmer seg solenoiden, skaper induksjonsstrømmen et magnetfelt, hvis induksjon er rettet mot induksjonen av magnetfeltet til magneten , og derfor frastøter magneten og solenoiden, det vil si at det oppstår en motkraft mellom dem bevegelsen av en magnet, som forårsaker forekomsten av en induksjonsstrøm. Når magneten fjernes, tiltrekkes magneten og solenoiden, det vil si at det igjen oppstår en kraft mellom dem som motvirker magnetens bevegelse.

Lenz regel er en konsekvens av loven om bevaring av energi. Faktisk, induksjonsstrømmer, som alle andre elektriske strømmer, gjør noe arbeid. Dette betyr at når en lukket leder (solenoid) beveger seg i et magnetfelt, ekstra arbeid eksterne krefter. Dette er arbeidet som oppstår på grunn av kreftene som hindrer magnetens bevegelse.

En endring i fluksen gjennom svingene til solenoid C observeres også når man vurderer den relative bevegelsen av magneten med sørpolen til solenoiden C, utskifting av magneten med en solenoid eller sving med strøm, lukking og åpning av magneten. krets av en slik solenoid (eller sving), samt de gjensidige rotasjonene til solenoiden C og elementet som skaper magnetfeltet .

Timing egenskaper

Starttid (logg til -10 til 2);

Levetid (logg tc fra 15 til 15);

Nøkkelord

• magnetisk induksjon
• elektromagnetisk induksjon
• magnetisk fluks
• magnetisk induksjonsvektorfluks
• lukket krets
• lukket leder
• magnet
• et magnetfelt
• elektrisitet
• indusert strøm
• solenoid
• sving
• Lenz sin regel
• Lenz lov
• Spole

Seksjoner for naturvitenskap:

Den induserte strømmen som oppstår i en lukket krets med dets magnetiske felt motvirker endringen i den magnetiske fluksen som forårsaker den.

Anvendelse av Lenz sin regel

1. vis retningen til vektor B til det eksterne magnetfeltet; 2. bestemme om den magnetiske fluksen gjennom kretsen øker eller avtar; 3. vis retningen til vektoren Bi av magnetfeltet til induksjonsstrømmen (når den magnetiske fluksen til vektoren B til det eksterne m.feltet og Bi av magnetfeltet til induksjonsstrømmen avtar, bør de rettes i samme måte, og når den magnetiske fluksen øker, bør B og Bi rettes i motsatt retning); 4. Bruk gimlet-regelen til å bestemme retningen til induksjonsstrømmen i kretsen.

LOV OM ELEKTROMAGNETISK INDUKSJON

E-post strøm i en krets er mulig hvis eksterne krefter virker på de frie ladningene til lederen. Arbeidet som utføres av disse kreftene for å flytte en enkelt positiv ladning langs en lukket sløyfe kalles emf. Når den magnetiske fluksen endres gjennom en overflate avgrenset av en kontur, oppstår fremmede krefter i kretsen, hvis handling er preget av indusert emf. Med tanke på retningen til induksjonsstrømmen, i henhold til Lenz sin regel:

Den induserte emk i en lukket sløyfe er lik endringshastigheten til den magnetiske fluksen gjennom overflaten avgrenset av sløyfen, tatt med motsatt fortegn.

Hvorfor "-" ? - fordi den induserte strømmen motvirker endringen i den magnetiske fluksen, den induserte emk og endringshastigheten til den magnetiske fluksen har forskjellige fortegn.

Hvis vi ikke vurderer en enkelt krets, men en spole, der N er antall omdreininger i spolen:

Hvor R er ledermotstanden.

SELVINDUKSJON

Hver leder som elektrisk strøm flyter gjennom er i sitt eget magnetfelt.

Når strømstyrken endres i lederen, endres m.feltet, d.v.s. den magnetiske fluksen skapt av denne strømmen endres. En endring i magnetisk fluks fører til fremveksten av et elektrisk virvelfelt og en indusert emk vises i kretsen. Dette fenomenet kalles selvinduksjon. Selvinduksjon er fenomenet med forekomsten av indusert emk i en elektrisk krets som et resultat av en endring i strømstyrken. Den resulterende emk kalles selvindusert emk

Manifestasjon av fenomenet selvinduksjon

Kretslukking Når det er kortslutning i den elektriske kretsen, øker strømmen, noe som forårsaker en økning i den magnetiske fluksen i spolen, og det oppstår et elektrisk virvelfelt, rettet mot strømmen, d.v.s. En selvinduksjons-emf oppstår i spolen, og forhindrer økningen i strømmen i kretsen (virvelfeltet hemmer elektronene). Som et resultat L1 lyser senere, enn L2.

Åpen krets Når den elektriske kretsen åpnes, avtar strømmen, det oppstår en reduksjon i fluksen i spolen, og et elektrisk virvelfelt vises, rettet som en strøm (forsøker å opprettholde samme strømstyrke), dvs. En selvindusert emf oppstår i spolen, og opprettholder strømmen i kretsen. Som et resultat, L når den er slått av blinker sterkt. Konklusjon i elektroteknikk manifesterer selvinduksjonsfenomenet seg når kretsen er lukket (den elektriske strømmen øker gradvis) og når kretsen åpnes (den elektriske strømmen forsvinner ikke umiddelbart).

INDUKTANS

Hva er selvindusert emf avhengig av? Elektrisk strøm skaper sitt eget magnetfelt. Den magnetiske fluksen gjennom kretsen er proporsjonal med magnetfeltinduksjonen (Ф ~ B), induksjonen er proporsjonal med strømstyrken i lederen (B ~ I), derfor er den magnetiske fluksen proporsjonal med strømstyrken (Ф ~ I). ). Selvinduksjons-emf avhenger av endringshastigheten til strømmen i den elektriske kretsen, av egenskapene til lederen (størrelse og form) og av den relative magnetiske permeabiliteten til mediet der lederen er plassert. En fysisk størrelse som viser avhengigheten av selvinduksjons-emf av størrelsen og formen til lederen og av miljøet der lederen befinner seg, kalles selvinduksjonskoeffisienten eller induktansen. Induktans - fysisk. en verdi numerisk lik den selvinduktive emk som oppstår i kretsen når strømmen endres med 1 Ampere på 1 sekund. Induktans kan også beregnes ved å bruke formelen:

der Ф er den magnetiske fluksen gjennom kretsen, I er strømstyrken i kretsen.

SI-enheter for induktans:

Induktansen til spolen avhenger av: antall vindinger, størrelsen og formen på spolen og den relative magnetiske permeabiliteten til mediet (eventuelt en kjerne).

SELVINDUKSJON EMF

Den selvinduktive emf hindrer at strømmen øker når kretsen slås på og at strømmen avtar når kretsen åpnes.

Ferromagneter- stoffer (vanligvis i fast krystallinsk eller amorf tilstand) der det, under en viss kritisk temperatur (Curie-punkt), etableres en lang rekkevidde ferromagnetisk orden i de magnetiske momentene til atomer eller ioner (i ikke-metalliske krystaller) eller øyeblikk av omreisende elektroner (i metalliske krystaller). Med andre ord er en ferromagnet et stoff som ved en temperatur under Curie-punktet er i stand til å magnetisere i fravær av et eksternt magnetfelt.

Blant kjemiske elementer har ferromagnetiske egenskaper overgangselementer Fe, Co og Ni (3 d-metaller) og sjeldne jordmetaller Gd, Tb, Dy, Ho, Er

Magnetisk hysterese- fenomenet avhengighet av magnetiseringsvektoren og magnetfeltstyrkevektoren i et stoff, ikke bare på det påførte ytre feltet, men også på forhistorien til en gitt prøve. Magnetisk hysterese manifesterer seg vanligvis i ferromagneter - Fe, Co, Ni og legeringer basert på dem. Det er magnetisk hysterese som forklarer eksistensen av permanente magneter.

Oscillerende krets- en oscillator, som er en elektrisk krets som inneholder en tilkoblet induktor og kondensator. I en slik krets kan strøm- (og spennings-) svingninger eksiteres.

Oscillerende krets - enkleste systemet, der frie elektromagnetiske oscillasjoner kan forekomme

Resonansfrekvensen til kretsen bestemmes av den såkalte Thomson-formelen:

ELEKTROMAGNETISKE BØLGER

Dette er et elektromagnetisk felt som forplanter seg i rommet med en begrenset hastighet, avhengig av mediets egenskaper.

Egenskaper til elektromagnetiske bølger: - forplanter seg ikke bare i materie, men også i vakuum; - forplante seg i vakuum med lysets hastighet (C = 300 000 km/s); - dette er tverrgående bølger; - disse er vandrebølger (overføringsenergi).

Kilden til elektromagnetiske bølger er akselerert bevegelige elektriske ladninger. Svingninger elektriske ladninger er ledsaget av elektromagnetisk stråling med en frekvens som er lik frekvensen av ladningssvingninger.

Induksjon emf. Retning av induksjonsstrøm

Årsaken til den elektromotoriske kraften kan være en endring i magnetfeltet i det omkringliggende rommet. Dette fenomenet kalles elektromagnetisk induksjon. Størrelsen på den induserte emk i kretsen bestemmes av uttrykket

hvor er magnetfeltfluksen gjennom en lukket overflate avgrenset av en kontur. "−"-tegnet før uttrykket viser at den induserte strømmen skapt av den induserte emk forhindrer en endring i den magnetiske fluksen i kretsen

Induksjonsstrøm- elektrisk strøm som oppstår i en lukket ledende krets når fluksen av magnetisk induksjon som går gjennom denne kretsen endres. Størrelsen og retningen til induksjonsstrømmen bestemmes av loven om elektromagnetisk induksjon og Lenz sin regel.

Lenz sin regel bestemmer retningen til induksjonsstrømmen og sier:

Den induserte strømmen har alltid en slik retning at den svekker effekten av årsaken som eksiterer denne strømmen.

Regelen ble formulert i 1833 av E. H. Lenz. Senere ble det generalisert til alle fysiske fenomener i verkene til Le Chatelier (1884) og Brown (1887), er denne generaliseringen kjent som Le Chatelier-Brown-prinsippet.

En spektakulær demonstrasjon av Lenz' styre er eksperimentet til Elihu Thomson.

Den fysiske essensen av regelen

I følge Faradays lov om elektromagnetisk induksjon, når den magnetiske fluksen som passerer gjennom en elektrisk krets endres, blir en strøm kalt induksjon begeistret i den. Størrelsen på den elektromotoriske kraften som er ansvarlig for denne strømmen bestemmes av ligningen:

hvor minustegnet betyr at den induserte emk virker på en slik måte at den induserte strømmen hindrer en endring i fluks. Dette faktum gjenspeiles i Lenz regel.

Lenz sin regel er generell og er gyldig i forskjellige fysiske situasjoner, som kan variere i den spesifikke fysiske mekanismen for eksitasjon av induksjonsstrømmen. Så hvis en endring i magnetisk fluks er forårsaket av en endring i området til kretsen (for eksempel på grunn av bevegelsen til en av sidene av en rektangulær krets), blir den induserte strømmen begeistret av Lorentz-kraften som virker på elektronene til en bevegelig leder i et konstant magnetfelt. Hvis endringen i magnetisk fluks er assosiert med en endring i størrelsen på det eksterne magnetfeltet, blir induksjonsstrømmen eksitert av en virvel elektrisk felt, som vises når magnetfeltet endres. I begge tilfeller blir imidlertid den induserte strømmen rettet for å kompensere for endringen i magnetfeltfluksen gjennom kretsen.

Hvis et eksternt magnetfelt som trenger inn i en stasjonær elektrisk krets skapes av en strøm som flyter i en annen krets, kan den induserte strømmen rettes enten i samme retning som den eksterne eller i motsatt retning: dette avhenger av om den eksterne strømmen avtar eller øker. Hvis den eksterne strømmen øker, øker magnetfeltet den skaper og fluksen, noe som fører til utseendet til en induksjonsstrøm som reduserer denne økningen. I dette tilfellet er induksjonsstrømmen rettet i motsatt retning av den viktigste. I motsatt tilfelle, når den eksterne strømmen avtar med tiden, fører reduksjonen i magnetisk fluks til eksitering av en indusert strøm, som har en tendens til å øke fluksen, og denne strømmen rettes i samme retning som den eksterne strømmen.

Lenz sin regel er:

Lenz sin regel bestemmer retningen til induksjonsstrømmer, dvs. strømmer som oppstår som et resultat av elektromagnetisk induksjon (se elektromagnetisk induksjon) ; er en konsekvens av loven om bevaring av energi. LP ble etablert i 1833 av E. H. Lenz. I følge magnetisk induksjon er den induserte strømmen som oppstår i en lukket krets rettet på en slik måte at den magnetiske induksjonsfluksen den skaper gjennom området begrenset av kretsen har en tendens til å forhindre endringen i fluksen som strømmen forårsaker. Så for eksempel den induserte strømmen i en spole plassert i et magnetfelt B, som er rettet vinkelrett på spolens plan ( ris .) fra observatøren (dvs. utenfor tegneplanet), rettet mot klokken hvis feltet øker med tiden (a), og med klokken hvis feltet avtar (b).

Stor sovjetisk leksikon. - M.: Sovjetisk leksikon. 1969-1978.

For å finne retningen til den induserte strømmen i en krets med en kjent retning av magnetfeltet, bruk

a) høyrehåndsregel
b) Lenz sin regel
c) gimlet-regel

INDUKSJONSRETNING STRØM
1. Rett leder

Retningen til induksjonsstrømmen bestemmes av høyreregelen:
Hvis du plasserer høyre hånd slik at den magnetiske induksjonsvektoren kommer inn i håndflaten, viser tommelen satt til 90 grader retningen til hastighetsvektoren, så vil utrettede 4 fingre vise retningen til induksjonsstrømmen i lederen.
2. Lukket sløyfe
Retningen til induksjonsstrømmen i en lukket sløyfe bestemmes av Lenz sin regel.

Lenz sin regel:
Den induserte strømmen som oppstår i en lukket krets med dets magnetiske felt motvirker endringen i den magnetiske fluksen som forårsaker den.
Anvendelse av Lenz sin regel:
vis retningen til vektor B til det eksterne magnetfeltet;
bestemme om den magnetiske fluksen gjennom kretsen øker eller avtar;
vis retningen til vektoren Bi av magnetfeltet til induksjonsstrømmen;
(med en reduksjon i den magnetiske fluksen til vektoren B til det eksterne m. feltet og Bi av magnetfeltet til induksjonsstrømmen bør rettes likt, og med en økning i magnetisk fluks bør B og Bi rettes i motsatt retning retning);
Bruk gimlet-regelen for å bestemme retningen til induksjonsstrømmen i kretsen.