Принцип электромагнитной индукции: суть явления, закон Фарадея, формулы

суть явления, закон Фарадея, формулы

Электромагнитная индукция – это очень важное физическое явление, используемое в работе многих устройств, таких как трансформатор, генератор переменного напряжения, индукционная плита. Оно также имело большое теоретическое значение – привело к открытию электромагнитной волны.

Фарадея, первооткрывателя явления электромагнитной индукции, посетил в своей лаборатории министр финансов Великобритании и спросил:

• ” Какую пользу человечество получит от вашего исследования? “

Фарадей ответил:

• ” Трудно судить, но я уверен, что вы будете собирать с этого налоги. “

Он не ошибся – НДС в той же Великобритании добавляется к цене электроэнергии, поставляемой в дом.

Приведенный выше список применений, хотя и неполный, впечатляет. Они, безусловно, присутствуют в нашей жизни и являются инженерными разработками явления электромагнитной индукции.

В чем заключается явление электромагнитной индукции?

В общем смысле явление электромагнитное индукции заключается в генерации электрического тока с помощью магнитного поля.

Скажем точнее, явление электромагнитной индукции заключается в образовании электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике в результате изменения потока магнитного поля, пронизывающего поверхность, охватывающую проводник. В замкнутой цепи электродвижущая сила (ЭДС) вызывает протекание электрического тока.

В приведенном выше определении явления могут быть неясными два понятия – ЭДС индукции и магнитный поток.

ЭДС индукции.

Абсолютная величина электродвижущей силы ( ЭДС индукции с символом ε_инд ) есть работа внешней силы A_z, которая вызывает перемещение единичного заряда по цепи. Следовательно: | ε_инд | = A_z / q .

Как видите, в определении мы использовали абсолютное значение ЭДС индукции. Это потому, что оно может быть отрицательным, при определенных ситуациях. С другой стороны, работа внешних сил, согласно принципу сохранения энергии, всегда, при генерации электрического тока, должна быть положительной.

Определение потока магнитной индукции.

Поток магнитной индукции B через поверхность S называется скалярным произведением векторов B и S: dФ = B * S * cos α , где α – угол между двумя векторами, а S – вектор, перпендикулярный поверхности S с величиной, равной площади этой поверхности.

Магнитный поток будет меняться при изменении любой величины, входящей в формулу – площади поверхности, значения магнитной индукции, угла между площадью поверхности и вектором индукции – при сохранении постоянства остальных переменных. Конечно, все эти величины могут изменяться одновременно, но таким образом, что их произведение не остается постоянным.

О том, что электрический ток является источником магнитного поля, было известно с 1820 года (работа Орстеда). Фарадей задался вопросом, не верно ли и обратное – не может ли магнитное поле быть источником (причиной) электрического тока. Однако дело оказалось не таким простым. Только в 1831 году ученый наблюдал это явление при определенных особых обстоятельствах. Оказалось, что при стабильных условиях электрический ток не возникает.

Почему это происходит? Даже в очень сильном, но постоянном во времени магнитном поле электрический ток не будет течь в замкнутой цепи “сам по себе”. Он течет только тогда, когда мы соответствующим образом перемещаем контур или изменяем магнитное поле, в котором находится контур.

Когда Фарадей обратил внимание на условия, при которых в присутствии магнитного поля возникает электрический ток, он провел десятки экспериментов, которые обобщил и из которых сделал количественные выводы в виде закона электромагнитной индукции. Мы не будем здесь говорить об этом законе, а сосредоточимся только на сути явления электромагнитной индукции. Мы попытаемся увидеть двойственность этого явления, т.е. то, что оно имеет две разновидности, и ответить на вопрос, почему электрический ток течет при определенных условиях.

Мы рассмотрим, какие силы вызывают индукционный ток, т.е. какие силы действуют на свободные заряды в проводнике, заставляя их двигаться.

Эксперимент Фарадея 1831 года, демонстрирующий электромагнитную индукцию между двумя катушками (см. рисунок 1).

Справа находится аккумулятор, питающий меньшую из двух катушек (A), которая создает магнитное поле. Когда эта катушка находится в состоянии покоя, индукционный ток не наблюдается. Однако если переместить его внутрь большей катушки (B), переменный магнитный поток индуцирует в ней ток. Мы обнаруживаем это, наблюдая за колебаниями стрелки гальванометра (G) слева.

Рис. 1. Эксперимент Фарадея 1831 года, демонстрирующий электромагнитную индукцию между двумя катушками (см. рисунок 1). Источник: J. Lambert [Public domain], Wikimedia Commons)

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Явление электромагнитной индукции описывается законом Фарадея, первооткрывателя и исследователя этого явления.

Представьте себе простейший контур с подвижной стороной, помещенный в магнитное поле так, чтобы поверхность контура была перпендикулярна линиям магнитного поля (рис. 2.).

Рис. 2. Контур с подвижной стороной (перекладиной)

Мы перемещаем контур со скоростью v вправо. Это изменяет поток магнитной индукции, пронизывающий поверхность, охватываемую контуром, обозначенным на рисунке более темным цветом.

Вспоминая определение магнитного потока индукции, мы можем понять, почему изменяется поток Ф_B (рис. 2) – потому что, значение площади S поверхности увеличивается .

Вследствие изменения потока магнитной индукции в рассматриваемой цепи возникнет электродвижущая сила индукции и, следовательно, потечет электрический ток.

Рис. 3. Внешняя сила F_z уравновешивает электродинамическую силу F_ed , действующую на контур, движущийся с постоянной скоростью v

В рассматриваемом нами случае легко вычислить работу внешней силы, предполагая постоянную скорость движения контура. Внешняя сила F_z действует в соответствии со смещением контура (и вектором скорости) и в любой момент уравновешивает электродинамическую силу (силу Ампера) F_ed, действующую в противоположном направлении (рис. 3.). Согласно определению работы A_z = F * Δx где Δx – смещение контура во времени Δt.

Величина силы F_z равна величине электродинамической силы (силе Ампера) F_ed, действующей на контур. Поэтому A_z = I * L * B * Δx, где – I сила индукционного тока, протекающего в цепи (и в контуре), L – длина контура (той части, где протекает электрический ток), B – величина магнитной индукции. Давайте введем наше выражение в определение ЭДС индукции. Зная, что q = I * Δt, получаем:

| ε_инд | = A_z / q = I * L * B * Δx / I * Δt = B * L * Δx / Δt = B * ΔS / Δt = dФ_B / dt.

Мы получили интересный результат. Абсолютное значение ЭДС индукции равно скорости изменения потока магнитной индукции.

В рассматриваемом здесь случае поток магнитной индукции изменяется равномерно во времени. В общем случае это совсем не обязательно. Вот почему мы пишем: ε_инд = ΔФ_B / Δt , где Δt → 0, который в сокращенном виде записывается как dФ_B / dt . Это производная магнитного потока по времени.

Хотя наш вывод формулы относится к одному примеру, оказывается, что выведенное отношение является общим. Необходимо сделать лишь небольшую поправку. Это знак минус, который связан с определенной условностью и принципом сохранения энергии.

Таким образом, закон электромагнитной индукции Фарадея записывается следующим образом: ε_инд = – dФ_B / dt и формулируется так:

Для любого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус.

Википедия

Знак “минус” означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт отражён в правиле Ленца.

Этот закон верен независимо от того, как изменяется поток магнитного поля; когда изменение вызвано относительным движением источника магнитного поля и контура, или когда движения вообще нет, но значение магнитной индукции меняется.

Закон Фарадея – это универсальный, всеобъемлющий и полный математический отчет о явлении электромагнитной индукции.

Вернемся на мгновение к нашему примеру и отметим, что скорость изменения потока, а значит и абсолютное значение ЭДС индукции, в данном случае равна произведению B*L*v. Это следует из ранее написанных соотношений, а именно:

| ε_инд | = A_z / q = I * L * B * Δx / I * Δt = B * L * Δx / Δt = B * L * ( Δx / Δt ) = B * L * v .

Правило Ленца.

Правило Ленца позволяет быстро и легко определить направление индукционного тока. Это действительно одна из форм принципа сохранения энергии. Правило гласит, что индукционный ток, наведенный в проводнике под действием переменного потока магнитной индукции, всегда имеет такое направление, что магнитное поле, создаваемое этим индукционным током, противодействует причине (т.е. изменению потока магнитного поля), которая его вызвала.

Пример задачи

Дано:

Контур в форме квадрата со стороной d = 0,5 м “втягивается” с постоянной скоростью v = 4 м/с в область однородного магнитного поля, величина индукции которого B = 1 Тл (см. рис. 4). Электрическое сопротивление цепи равно R = 2 Ом.

Рис. 4. Пример задачи по электростатической индукции

Нам нужно найти ответы на следующие вопросы:

a) Когда (в какой момент/моменты) в рамке будет протекать электрический ток?

б) Определите направление этого электрического тока.

(в) Вычислите значение силы, действующей на рамку при ее перемещении в соответствии с направлением вектора скорости. Предположите отсутствие механического сопротивления движению.

Решение.

(a) Индукционный ток протекает при изменении потока магнитной индукции через поверхность, охваченную контуром. В ситуации, показанной на рисунке 4, магнитный поток равен нулю и будет оставаться таковым до тех пор, пока правый край контура не коснется границы области магнитного поля. Затем, по мере движения контура, он будет все больше и больше заполняться магнитным полем – магнитный поток будет увеличиваться. Поэтому выполняется условие электромагнитной индукции, т. е. начинает протекать индукционный ток. Как долго? Это легко вычислить, поскольку движение рамы равномерно:

t = d / v = 0,5 / 2 = 0,25 секунд

Ток будет течь до тех пор, пока весь квадрат не войдет в магнитное поле. Тогда поток будет ненулевым, но больше не будет меняться.

б) Воспользуемся правилом Ленца. Мы уже заметили, что поток магнитной индукции при “втягивании” контура в магнитное поле увеличивается. Поэтому индукционный ток будет протекать в таком направлении, чтобы противодействовать увеличению потока.

Магнитное поле, создаваемое индукционным током с вектором индукции B_инд, будет противоположно вектору B.

Таким образом, вектор B_инд направлен в нашу сторону. Если расположить таким образом большой палец правой руки, остальные согнутые пальцы покажут направление индукционного тока. Ток будет течь против часовой стрелки.

(в) Снова воспользуемся равномерностью движения рамы. Обратите внимание, что сила, которая действует на рамку при ее перемещении по вектору скорости (например, сила моей руки), не может быть единственной силой, действующей на квадрат. Если бы это было так, он бы двигался с ускорением. Поскольку движение равномерное, это означает, что в каждый момент времени существует сила, которая уравновешивает силу моей руки. Это и есть электродинамическая сила. Ведь теперь в рамке течет ток, и часть его протекает в магнитном поле (см. рис. 5).

Рис. 5

Красная стрелка показывает направление электрического тока. Электродинамическая сила (сила Ампера) действует слева (я определил ее с помощью правила трех пальцев). На верхнюю часть рамки и нижнюю часть также действуют электродинамические силы, но они аннулируют друг друга.

Подведем итог: электродинамическая сила уравновешивает силу моей руки. Таким образом, я могу сравнить значения обеих сил, то есть F = F_ed = B * I * d, где I – сила индукционного тока. Теперь достаточно рассчитать значение силы этого тока. Мы будем использовать закон Фарадея и закон Ома для участка цепи. Давайте начнем с последнего: поскольку нас интересует только значение I, мы напишем

I = ε_инд / R .

| ε_инд | = ΔФ_B / Δt = Δx * d * B / Δt = ( Δx / Δt ) * d * B = v * d * B .

После подстановки в I получаем: I = ε_инд / R = v * d * B / R .

В конечном итоге искомое значение силы будет выражено через: F_ed = B * I * d = ( B * d * v * d * B ) / R = ( B² * d² * v ) / R .

Подставляя численные значения получим: F_ed = F = ( 1² * 0,5² * 4 ) / 2 = 0,5 Н .

Список использованной литературы

1. Миллер М. А., Пермитин Г. В. Электромагнитная индукция // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1999. — Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 537—538. — 692 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-101-7.
2. М. Лившиц. Закон электромагнитной индукции или «правило потока»? // Квант. — 1998. — № 3. — С. 37—38.
3. Физика, базовый уровень, 11 класс, учебник – Пурышева Н.С., Важеевская Н. Е., Исаев Д.А., Чаругин В.М

Электромагнитная индукция – white-santa.ru

 

   Работа всех электрических машин основывается на явлении электромагнитной индукции. Иногда трудно себе представить, как такие машины способны работать.. Например, трансформатор – преобразует электрическую энергию одной величины в другую, при этом его обмотки не связаны друг с другом, фактически по воздуху.

   Асинхронные двигателя, их принцип действия также объясняет явление электромагнитной индукции. Какой силой обладает вращающийся ротор, какие механизмы он способен приводить в действие. Напомню, ротор так же ни с чем не связан, он свободно вращается на подшипниках вокруг своей оси.
Но от куда берется эта сила? Давайте копнем глубже и рассмотрим детально явление электромагнитной индукции.

Опыт Фарадея и электромагнитная индукция

   Для более глубокого понимания явления электромагнитной индукции давайте рассмотрим следующий опыт:

Между двух полюсов постоянного магнита расположим некий проводник. К концам этого проводника будет подключен гальванометр (чувствительный измерительный прибор).

   Обратим внимание. Когда проводник между полюсов магнита находится в состоянии покоя, стрелка прибора находится в среднем положении.

Стоит только переместить проводник, как стрелка тут же отклонится, при прекращении движения проводника стрелка проводника возвратится в среднее положение. Если проводник перемещать в обратном направлении, то стрелка прибора так же отклонится на время движения проводника, при этом направление отклонение стрелки гальванометра будит противоположным.

   Изменение положения стрелки гальванометра, в момент движения проводника в магнитном поле указывает на то, что в этом проводнике наводится некая электродвижущая сила (сокращенно э.д.с).
Появление этой силы, можно объяснить тем, что под действием магнитного поля, свободные электроны, находящиеся в проводнике, начинают упорядоченно двигаться по проводнику.

   Так как к нашему проводнику подключен измерительный прибор, то эта система из перемещаемого проводника и гальванометра с соединительными проводами представляет собой замкнутую цепь, а в этом случаи по цепи протекает электрический ток. На это и указывает стрелка гальванометра.

   Обратим внимание, что электрический ток, а ему предшествует наведение электродвижущей силы возникает лишь в момент движения проводника в магнитном поле постоянного магнита. А величина наведенной электродвижущей силы зависит от скорости перемещения проводника.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

   Мы знаем, что величина наведенной электродвижущей силы в проводнике, движущемся в некотором магнитном поле, с определенной скоростью,  зависит от скорости передвижения проводника. Но это еще не все. Электродвижущая сила так же зависит от длины проводника, важна именно длина, которая находится под действием магнитного поля магнита. Еще зависит от индукции магнитного поля и от направления передвижения самого проводника.

М. Фарадей сформулировал закон электромагнитной индукции следующим образом:

«Индуцируемая электродвижущая сила прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника l и скорости его перемещения v в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля. »

   Этот закон можно выразить формулой:

где электродвижущая сила обозначается буквой e:

Когда проводник движется не под прямым углом по отношению к магнитному полю  формула имеет следующий вид:

Где:
e – электродвижущая сила;

B – индукция магнитного поля;

l – длина проводника;

v – скорость перемещения проводника в магнитном поле;
Sin ϕ – синус угла под которым производится перемещение относительно магнитного поля.

   Индуцирование электродвижущей силы в проводнике происходит, когда он перемещается в магнитном поле. То есть пересечение магнитными силовыми линиями не должно быть постоянным, а всегда изменятся.
Электродвижущая сила в этом проводнике будит индуцироваться не зависимо от того, замкнута цепь проводника или нет.

   Для протекания электрического тока, основное условие — наличие замкнутой цепи, а для электродвижущей силы, главное условие ее наведения – это изменение силовых магнитных линий, пересекающих проводник.
   Заметьте, что движение проводника в магнитном поле не является основополагающим фактором индуцирования электродвижущей силы. Допускается и то, что проводник неподвижен, а перемещается лишь магнитное поле, в котором находится этот проводник.

Правило правой руки

Вы, наверное, обратили внимание, что при изменении направления перемещения проводника в магнитном поле изменяется и направление отклонения стрелочки гальванометра. Следовательно, и индуцируемая электродвижущая сила изменила свое направление.
Существует правило, благодаря которому можно определить направление индуцируемой электродвижущей силы. Это правило называется «Правило правой руки».

«Если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец совместить с направлением движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной электродвижущей силы»

Применение электромагнитной индукции

   Работа всех электрических машин переменного тока основывается на явлении электромагнитной индукции.

   Электромагнитная индукция  — серьёзное основание (база), понимание и овладение которым, открывает большинство дверей в мире электрических машин.
К таким машинам относят всем давно известные трансформаторы, электрические двигатели и  генераторы.
   Многие, наверное, слышали о индукционных печах, индукционный способ плавки, а индукционные счетчики электрической энергии уже устаревшие.
Принцип работы многих электрических аппаратов основывается на явлении магнитной индукции, это такие как магнитные пускатели, контакторы, различные типы реле и современные датчики положения.
   В современной технике данное явление применяется в беспроводных зарядках для телефонов, в микроволновых печах и так далее.

   Но существует и обратная сторона медали. Из-за явления электромагнитной индукции в электроэнергетике существуют колоссальные потери. На всем известные вихревые токи, которые наводятся практически везде. Хотя с этим видом потерь активно борются и находят те или иные способы уменьшения таких потерь,  все же они вещественны и ощутимы.

Принципы и законы электромагнитной индукции

Трудно представить мир без электричества. В нашем современном обществе электричество стало основой нашего комфорта, обеспечивая нас светом, охлаждая нас, предлагая развлечения и многое другое. Знаете ли вы, что электромагнитная индукция используется для питания многих электрических устройств? Можно использовать практически любой источник механической энергии, такой как текущая вода и ветер, для выработки электрического тока, если его можно подключить к электрическому генератору.

Закон электромагнитной индукции был открыт Майклом Фарадеем. Сегодня он используется при проектировании электрических генераторов и трансформаторов. Электромагнитная индукция — это производство напряжения, когда электрический проводник пересекает стационарные силовые линии магнитного поля или изменяющееся магнитное поле. Возникающее напряжение называется индуцированной электродвижущей силой (ЭДС индуцирования). Читайте дальше, чтобы узнать больше о принципах электромагнитной индукции!

Принципы электромагнитной индукции
Явление электромагнитной индукции показывает, что когда проводник, такой как провод, проходит через магнитное поле и пересекает силовые линии, он индуцирует ток в проводе.

Например, соедините два конца катушки с гальванометром (измерителем тока) и поместите рядом с ним магнит. Показания гальванометра при неподвижном магните будут равны нулю. Вы заметите, что гальванометр будет указывать вправо, когда северный полюс магнита перемещается по направлению к катушке. Он указывает обратно на ноль, когда движение магнита прекращается. Если магнит отодвинуть от катушки, ток течет в противоположном направлении. Таким образом, гальванометр указывает налево.

Этот эксперимент показывает, что:

Относительное движение между магнитом и катушкой отвечает за производство тока в катушке.
Направление, которое указывает гальванометр, меняется на противоположное, если направление движения меняется на противоположное.

На основе эксперимента мы можем прийти к двум законам электромагнитной индукции.

Закон Фарадея
При изменении магнитного потока, связывающего катушку из металлической проволоки, возникает Э. Д.С. индуцируется. Закон индукции Фарадея гласит, что величина ЭДС индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Другими словами, чем быстрее меняется магнитное поле, тем больше ЭДС индукции. будет.

Закон Ленца
Закон Ленца гласит, что направление ЭДС индукции а индуцированный ток в замкнутой цепи всегда противодействует изменению вызывающего его магнитного потока.

Электромагнитная индукция в генераторе переменного тока
В то время как электродвигатель представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую, электрический генератор делает обратное. Он использует механическую энергию для выработки электричества с помощью электромагнитной индукции. Генератор переменного тока применяет закон электромагнитной индукции Фарадея, вращая катушку в магнитном поле, чтобы индуцировать ЭДС. между концами катушки.

Напряжение в проводе можно увеличить, перемещая провод быстрее, используя большую катушку или увеличивая силу магнитного поля. Увеличение числа витков катушки также создает больший ток в катушке.

Правило правой руки Флеминга можно использовать для определения направления индуцированного тока, протекающего по проводу. Согласно этому правилу, покажите большой, указательный и средний пальцы так, чтобы все 3 пальца были перпендикулярны друг другу. Учитывая, что ваш указательный палец указывает направление магнитного поля с севера на юг, большой палец будет указывать в направлении движения проводника, средний палец выровняется по направлению индуцированного тока.

Электронно-лучевой осциллограф
Электронно-лучевой осциллограф — это электронный дисплей, используемый для преобразования электрических сигналов в визуальные. Они используются в таких приложениях, как радиостанции, для наблюдения за передачей и приемом сигналов. Такие свойства, как напряжение, ток, частота и сопротивление, можно рассчитать с помощью измерений с помощью электронно-лучевого осциллографа.

Электронно-лучевой осциллограф обеспечивает точное измерение времени и амплитуды сигналов напряжения в широком диапазоне частот. Когда электронно-лучевой осциллограф подключен к генератору переменного тока, на экране можно увидеть волну. При увеличении скорости вращения генератора вдвое количество пиков на экране и амплитуда волны увеличатся вдвое.

Заключение
Теперь, когда вы лучше понимаете принципы электромагнитной индукции, вы можете исследовать другие интересные темы физики! Если вы ищете обучение по физике уровня O, чтобы преуспеть в своем классе, у нас есть лучшие преподаватели, готовые помочь вам! Запишитесь на уроки физики прямо сейчас!

Электромагнитная индукция – обзор, принцип, уравнение и часто задаваемые вопросы

Магнетизм сам по себе обладает магическим очарованием. Его способность воздействовать на такие металлы, как железо, кобальт и никель, при прикосновении к ним захватывает детское воображение. Наблюдая за формой магнитного поля, образованного железной начинкой, окружающей стержневой магнит, мы можем узнать об отталкивании и притяжении между магнитными полюсами. Силы, управляющие как магнетизмом, так и электричеством, намного сильнее, чем гравитация, согласно физикам в отношении электромагнетизма. Прекрасным примером этой силы является подвеска поезда на магнитной подвеске над путями.

Электромагнитная индукция представляет собой фундаментальное бесконтактное явление, при котором электрическая цепь вызывает изменение магнитного потока (т. е. изменение числа силовых линий магнитного поля) через вторую цепь, помещенную в магнитное поле. В результате этого изменения во второй цепи протекает ток.

Электромагнитная индукция является наиболее распространенным способом получения электричества, особенно при вращении магнита вокруг неподвижного проводника. Наведенный электрический ток, возникающий при воздействии переменного электрического поля на проводник, по которому течет электрический ток, называется током магнитной индукции.

Электромагнитная индукция – это создание электродвижущей силы, также известной как напряжение на электрическом проводнике, где изменяется магнитное поле. За открытие индукции Майкл Фарадей был удостоен этой награды в 1831 году. Здесь закон индукции Фарадея был описан Максвеллом в математических терминах. Возьмите, например, любой проводник и поместите его в определенное положение. Здесь процесс электромагнитной индукции позволит проводнику изменяться, сохраняя магнитное поле постоянным.

Теперь можно задать простой вопрос. Не касаясь другой цепи, как ток индуцируется другой цепью? Кроме того, какое отношение все это имеет к магнетизму? Прежде чем узнать об этом, нам нужно рассмотреть несколько принципов, связывающих электричество и магнетизм:

1. Магнитное поле окружает каждый электрический ток.

2. Пульсирующие магнитные поля, создаваемые вокруг переменного тока.

3. Закон Фарадея гласит, что магнитное поле вызывает протекание тока в проводниках, расположенных внутри них.

Принцип электромагнитной индукции

Принцип электромагнитной индукции гласит, что ЭДС, индуцированная в петле из-за изменяющегося магнитного потока, равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего петлю.

Когда дело доходит до принципа электромагнитной индукции, он позволит трансформаторам, двигателям, электрическим генераторам и другим перезаряжаемым устройствам, таким как устройства беспроводной связи или электрические зубные щетки, использовать этот принцип. Кроме того, ваша рисоварка работает на индукции. Теперь давайте узнаем, как индукционные варочные панели нагреваются с помощью индукционного тока.

(Изображение скоро будет загружено)

Закон Фарадея — это уравнение, которое математически описывает электромагнитную индукцию. В нем говорится, что напряжение (ЭДС) будет индуцироваться при изменении магнитной среды скрученного провода. Для этого Фарадей открыл множество способов. Например: путем изменения напряженности магнитного поля путем перемещения магнита по катушке с проводом или путем перемещения катушки с проводом через магнитное поле и т. д. Генерируемое напряжение (ЭДС) можно объяснить с помощью следующего уравнения: 

\[ЭДС=-N\frac{\Delta (BA)}{\Delta t}\]

Где:

N — количество витков в проводе.

Δ(BA) – разница в магнитном потоке.

Δt — разница во времени.

Методы Фарадея нашли изменение потока и могут быть выражены с помощью этого уравнения. Но из-за закона Ленца это уравнение отрицательное, так как оно требует, чтобы изменение магнитного потока воспроизводилось проводом с одинаковой силой и в противоположном направлении.

Для многих электромагнитных приложений по всему миру, включая автомобили, важен закон Фарадея. Например, в автомобиле система зажигания двигателя внутреннего сгорания берет от аккумулятора всего 12 вольт и разгоняет его до 40000 вольт.

Использование магнитного потока через провод определяется законом электромагнитной индукции Фарадея. Магнитный поток определяется как:

\[\phi_{B} = \int B.dA\]

Здесь ΦB – магнитный поток

dA – поверхность элемента

B — магнитное поле.

Согласно закону индукции Фарадея, при изменении потока через поверхность проволочная катушка приобретает электромагнитную силу. Скорость изменения магнитного потока, который окружает контур, равна индуцированной электродвижущей силе в замкнутом контуре по Закону.

\[\epsilon=-\frac{d\phi B}{dt}\]

Здесь \[\epsilon\] – ЭДС 

\[\phi _{B}\] – магнитный поток и t это время.

С помощью закона Ленца задается направление электродвижущей силы. В нем говорится, что когда электрический ток индуцируется изменением магнитного поля источника, он всегда будет создавать противодействующую силу, противостоящую индуцируемой в нем силе.

Закон объясняет такие явления, как диамагнетизм и электрические свойства катушек индуктивности.

\[\epsilon=-N\frac{d\phi B}{dt}\]

С помощью изменения магнитного потока через поверхность проволочной петли можно создать ЭДС.

• Изменения магнитного поля B.

• Проволочная петля деформирована, поверхность Σ изменена.

• Выравнивание поверхности dA изменяется

Проницаемость определяется: Законом Фарадея

В Законе Фарадея B — магнитное поле, а μ — проницаемость материала. Проницаемость любого материала покажет вам, насколько легко материал пропускает электрическое поле. Электроны в металле не могут проходить через металл, потому что их металлические электроны блокируют эффект, процесс, известный как электрическое сопротивление.