Формулировка закона электромагнитной индукции. - раздел Физика, Магнитный поток Фарадей, Открывший В 1831 Году Явления Электромагнитной Индукции, В Xxviii Се...
Фарадей, открывший в 1831 году явления электромагнитной индукции, в XXVIII серии своих „Опытных Исследований по Электричеству" в § 3115 устанавливает следующее основное положение:
„... количество электричества, протекшее по цепи (индуктированного) тока, прямо пропорционально числу перерезанных (этой цепью) магнитных линий.
Еще в I серии своих „Исследований" Фарадей в § 213 устанавливает зависимость силы индуктированного тока от сопротивления проводника:
„Эти результаты показывают, что токи, производимые в телах при помощи магнито-электрической индукции, пропорциональны ихпроводимости. Что они в точности пропорциональны проводимости и всецело зависят от нее, доказывается, я полагаю..." (далее следует ссылка на ряд опытов с различными проводящими материалами).
Таким образом, мы можем в следующем виде представить основной закон электромагнитной индукции:
q=-N/r. (6)
Здесь q — количество электричества, протекшее в течение некоторого промежутка времени через любое поперечное сечение контура, проводящего индуктированный ток, N—число магнитных линий, перерезанных контуром в это вpeмя, и r—электрическое сопротивление контура. Знак минус (-) мы вводим в соответствии с данными непосредственного опыта, в целях соблюдения правила, связывающего положительное направление тока в контуре с положительным направлением магнитного потока, пронизывающего контур (правило штопора). При этом числу N будем приписывать положительные значения в случае, когда процесс перерезывания магнитных линий влечет за собою увеличение магнитного потока, сцепляющегося с контуром проводника, и отрицательные значения в противном случае.
Пользуясь соотношением (6), легко можно найти выражение для индуктированной ЭДС. Действительно, беря производные от обеих частей равенства (6) по времени, имеем:
Так как;
где i—сила тока, то получаем:
ri=dN/dt.
Но ri представляет собою не что .иное, как ЭДС, расходуемую в данном случае на преодоление сопротивления цепи, именно:
ri=e.
На основании этого окончательно можем написать:
e=-dN/dt, (7)
т. е. электродвижущая сила, индуктируемая в некотором контуре, не зависит от вещества, формы и размеров проводника, из которого контур состоит. Эта ЭДС зависит исключительно от скорости перерезывания магнитных линий контуром.
Так как настоящая формулировка закона электромагнитной индукции является лишь простой перефразировкой основных положений, установленных Фарадеем, и в полной мере соответствует его представлению о пересечении магнитных линий проводником, как о первопричине индукции тока, в дальнейшем мы будем соотношение
E=-dN/dt
называть фарадеевской формулировкой закона электромагнитной индукции.
Вскоре после открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции Ф. Нейман сделал попытку обосновать математическую теорию этого явления, исходя из закона Ленца. Вслед за тем Гельмгольц и В. Томсон (Кельвин) показали, что электромагнитная индукция может быть рассматриваема как следствие закона сохранения энергии. Во всех этих работах авторы пришли к выражению индуктированной электродвижущей силы в виде производной повремени от некоторой величины, физический смысл которой не был, однако, достаточно ясно вскрыт. Максвелл, основываясь на опытах Фарадея и принимая во внимание установленный Фарадеем же принцип непрерывности магнитного потока, показал, что здесь речь идет о магнитном потоке, охватываемом данным контуром (сцепляющимся с данным контуром). Таким образом, предложенная Максвеллом формулировка закона электромагнитной индукции гласит:
e=-iФ/dt,(8)
где е — индуктированная в данном контуре ЭДС, а Ф — полный магнитный поток, сцепляющийся с контуром.
С математической точки зрения преобразование первой формулировки (фарадеевской) во вторую (максвелловскую) представляет собою не что иное, как преобразование линейного интеграла, распространенного по замкнутому контуру, в поверхностный интеграл, распространенный по площади, ограниченной контуром. При этом следует иметь в виду, что такое преобразование одного интеграла в другой имеет смысл и возможно только при условии, что рассматриваемый контур не претерпевает никаких изменений,
нарушающих его непрерывность, как строго определенного контура. Только в этом случае обязательно всегда будет:
dN=dФ,
имы можем написать:
e=-dN/dt=-dФ/dt.
Если же условие о непрерывности и неизменности контура электрической цепи не выполняется, то соотношение
- dN/dt=-dФ/dt может и не иметь места.
1) Faraday, Exp. Res., Vol. I, § 213: „These results tend to prove that the currents produced by magneto-electric induction in bodies are proportional to their conducting power. That they are exactly proportional to and altogether dependent upon the conducting power, is, I think, proved by. .."
На сайте allrefs.net читайте: "ГЛАВА I - Магнитный поток"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Формулировка закона электромагнитной индукции.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Общая характеристика магнитного поля.
Фарадей, один из творцов современного учения об электрических и магнитных явлениях, своими открытиями и опытными исследованиями, а также глубоким анализом этих явлений вложил
физическое с
Основные определения и соотношения.
В настоящем параграфе мы даем сводку определений и соотношений, которыми обычно пользуются при количественном описании различных свойств магнитного поля или, иными словами, магнитного потока. Так
Магнитный поток.
Представим себе произвольный замкнутый контур и некоторую поверхность s, ограничиваемую этим контуром. Полная магнитная индукция сквозь рассматриваемую поверхность s, т. е. поверхност
Принцип непрерывности магнитного потока. Опыты Фарадея.
Фарадею принадлежит заслуга установления очень важного принципа, соблюдающегося во всех случаях существования магнитного потока. Это — принцип замкнутости или непрерывности магнитных линий
Анализ опытов Фарадея.
Выше мы указали, что во время своих опытов по установлению принципа непрерывности магнитного потока Фарадей пришел к заключению, что, при вращении магнита вокруг его геометрической оси, магнитный
Случай изменяемого контура.
В качестве еще одного примера приведем опыт, проделанный автором настоящей книги в 1901 году с целью уяснения основного закона электромагнитной индукции.
Было взято железное кольцо А
Индукции.
Итак, чрезвычайно важно помнить, что две рассматриваемые формулировки (7) и (8) тождественны лишь при условии непрерывности и определенности проводящего контура. В случае каких-либо переключений в
О преобразованиях магнитного потока.
Во всех без исключения электромагнитных механизмах (динамомашинах, электродвигателях и т. п.) всегда вообще, когда мы имеем дело с преобразованием механической энергии в энергию электрического тока
Механизм перерезывания магнитных линий проводником.
Основываясь на данном в § 11 общем анализе основных случаев преобразования магнитного потока, мы обратимся теперь к вопросу о механизме электромагнитной индукции тока и покажем, как надлежит предс
Преобразования магнитного потока в трансформаторе.
Рассмотрим теперь явления, происходящие в трансформаторе. Здесь мы имеемдве обмотки, электрически между собой не связанные, намотанные на один общий железный сердечник. Ради упрощения схем
Роль магнитных экранов.
Рассмотрим теперь некоторые примеры магнитного экранирования. Принцип непрерывности магнитных линий помогает нам разобраться в сущности явлений, происходящих в этихслучаях.
Проблема бесколлекторной машины постоянного тока.
В заключение наших рассуждений о различных случаях электромагнитной индукции тока займемся вопросом о возможности осуществления бесколлекторной машины постоянного тока.
Магнитная цепь.
Из изложенного в предыдущих параграфах мы знаем, что магнитный поток всегда проходит по некоторой замкнутой цепи. Такая „магнитная цепь", или „магнитопровод", имеется во всяком электром
Линейный интеграл магнитной силы.
Закон магнитодвижущей силы. Представим себе некоторую точку A1 расположенную в магнитном поле (рис. 48).
Приближенное выражение закона магнитной цепи.
Необходимо еще раз подчеркнуть, что соотношение, выражаемое формулами (11) и (12), является совершенно точным, столь же точным, как и аналогичный ему закон Ома. Иногда приходится встречать указан
Энергия магнитного потока.
Понятие о присущей магнитному потоку энергии является важным в учении о природе магнитных явлений. В начальный период развития науки о магнитных явлениях совершенно не уделялось внимания той среде,
Индукции).
В начале настоящего курса говорилось, что мы мыслим магнитный поток состоящим из магнитных линий, т. е. из ряда элементарных (единичных) трубок магнитной индукции. Отсюда следует, что н полную эн
Подъемная сила магнита.
Разберем несколько примеров, где полученные нами формулы находят себе практическое применение.
Рассчитаем в виде первого примера подъемную силу электромагнита. Имеем магнитный полюс N
Отрывной пермеаметр.
Выведенные соотношения находят, между прочим, применение в теории отрывных пермеаметров, т. е. приборов, служащих для исследования магнитных свойств железа, Исследование сводится к построению крив
Природа электромагнитной силы.
Объяснение механических действий магнитного поля тяжением магнитных линий предоставляет возможность дать весьма простое физическое толкование причин возникновения электромагнитной силы, т. е. силы
Боковой распор магнитных линий.
Чтобы покончить с вопросом о механических свойствах магнитного потока, остановимся еще на одном явлении, сопутствующем тяжению магнитных линий. Из рисунка 59 ясно, что если придерживаться представ
Преломление магнитных линий.
Остановимся теперь на явлениях, имеющих место при переходе магнитного потока из одной среды в другую, обладающую иными магнитными свойствами (m1¹m2).
Когд
Принцип инерции магнитного потока.
Общие аналогии. В заключение главы о свойствах магнитного потока вкратце остановимся на некоторых общих соображениях и механических аналогиях, позволяющих взглянуть на магнитный поток с ново
Потока. Флюксметр.
Как известно, между проводником с током, помещенным во внешнее магнитное поле, и полем наблюдается сила механического взаимодействия, так называемая электромагнитная сила, величина которой определя
Роль вещества в магнитном процессе.
Как известно, на явления, в магнитном поле наблюдаемые, влияют особые качества вещества, заполняющего пространство, в котором существует поле. Вещество так или иначе участвует во всех магнитных пр
Фиктивность „магнитных масс".
Внешним признаком участия вещества в магнитных явлениях принято считать так называемые „магнитные массы", которые мы обычно приписываем тем частям поверхности тела (полюсам), через которые маг
Общая характеристика магнитных материалов.
В предыдущем параграфе было в достаточной степени выяснено, что участие вещества в тех процессах, которые имеют место в магнитном поле, выражается не в том, что отдельные элементы вещества облада
Магнитный цикл.
Рассмотрим процесс переменного намагничения какого-либо ферромагнитного материала. Методы осуществления переменного намагничения весьма разнообразны. Наиболее простым в смысле условий намагничени
Материала.
Форма гистерезисной петли весьма характерна для каждого данного материала. Как видно из сказанного выше, площадь, охватываемая кривой, зависит от величины остаточной магнитной индукции Br
Расчет потерь на гистерезис и формула Штейнметца.
Вопрос о потерях на гистерезис в случае перемагничивания железа, стали, чугуна и т п. очень важен для электротехники, так как эти материалы играют существенную роль в магнитных цепях электромагнит
Гипотеза вращающихся элементарных магнитов.
Рассмотренные выше явления гистерезиса, а также многие иные особенности поведения ферромагнитных материалов в случае их намагничения можно с большим правдоподобием объяснить изменениями в ориентир
Магнитное насыщение.
Итак, мы имеем достаточно данных признать, что гипотеза вращающихся элементарных магнитов вместе с вытекающей из нее юинговской моделью магнитного вещества может быть положена нами в основу наших п
Влияние сотрясений на магнитные свойства.
Попытаемся теперь при помощи гипотезы элементарных магнитов объяснить влияние на магнитные свойства материалов некоторых внешних факторов, например, механических сотрясений, нагрева и т. д.
Влияние температурных условий на магнитные свойства вещества.
Еще со времен Гильберта было известно, что железо и сталь теряют свои магнитные свойства, будучи нагреты до светло-красного каления. Они при этом перестают намагничиваться и не притягиваются магнит
Магнитная вязкость.
С точки зрения гипотезы Ампера-Юинга мы рассматриваем всякий магнитный материал как совокупность элементарных магнитов. Процесс намагничения мы понимаем как изменение направления осей этих элемен
Изменение размеров тел при намагничении.
Заранее можно предвидеть, что перегруппировки элементарных: магнитов при намагничении могут вызвать некоторые изменения. в размерах намагничиваемого тела. Опыт показывает, что подобное изменение ра
Гистерезис вращения.
Опыт показывает, что величина потерь на гистерезис, вообще говоря, зависит от того, каким, именно, образом происходит перемагничивание. Это явление довольно просто объясняется с точки зрения гипот
Некоторые магнитные свойства железа и его сплавов.
В заключение мы остановимся на некоторых магнитных свойствах железа и его сплавов. Вообще говоря, в обычной практике мы пока еще редко пользуемся железом в чистом виде, а применяем его соед
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов