Сформулируйте закон ленца: Сформулируйте правило Ленца. ПРОШУ, СРОЧНО!

      Комментариев к записи Сформулируйте закон ленца: Сформулируйте правило Ленца. ПРОШУ, СРОЧНО! нет

Содержание

Направление индукционного тока. Правило Ленца — урок. Физика, 9 класс.

Направление индукционного тока в контуре зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток через этот контур.

Убедимся в этом на опыте с помощью прибора, изображённого на рисунке \(1\).

 

 

Рис. \(1\). Опыт № \(1\)

 

Узкая алюминиевая пластинка с двумя алюминиевыми кольцами на концах (одно — сплошное, другое — с разрезом) находится на стойке и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Попытаемся внести полосовой магнит северным полюсом в сплошное кольцо (рис. \(1\)). Оно уходит от магнита, как будто отталкивается от него, поворачивая при этом всю пластинку. Повторим эксперимент, будем подносить магнит к кольцу южным полюсом. Результат будет точно таким же. Кольцо оттолкнется. Если подносить магнит к кольцу с прорезью, то ничего не произойдет. Замена полюса магнита изменений тоже не вносит.

Данное явление можно объяснить следующим образом:

при приближении магнита к кольцу без прорези возрастает магнитный поток сквозь площадь кольца. Так как кольцо замкнуто, то в нем возникает индукционный ток.

В кольце с разрезом ток циркулировать не может.

Ток в сплошном кольце создаёт магнитное поле, поэтому кольцо приобретает свойства магнита. Кольцо отталкивается от магнита. Значит, кольцо и магнит обращены друг к другу одноименными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в противоположные стороны (рис. \(2\)).

 

 

Рис. \(2\). Опыт № \(2\)

 

Магнитное поле индукционного тока противодействует увеличению внешнего магнитного потока через кольцо.

Внося полосовой магнит, мы увеличиваем интенсивность магнитного поля, действующего со стороны магнита на кольцо. В кольце возникает магнитное поле, которое ослабляет поле полосового магнита, то есть направлено противоположно внешнему. Значит, ток в кольце будет направлен против часовой стрелки.

Направление индукционного тока в кольце определяется правилом правой руки.

Поменяем направление полосового магнита. Из кольца будем удалять магнит (рис. \(3\)). Кольцо будет двигаться за магнитом. Получается, что кольцо притягивается к магниту.

Объяснение: притяжение возможно только в том случае, если кольцо и магнит обращены друг к другу разноименными полюсами. В этом случае направление векторов магнитной индукции магнитных полей кольца и магнита совпадают.

 

 

Рис. \(3\). Опыт № \(3\)

 

Магнитное поле, создаваемое индукционным током, поддерживает уменьшающийся магнитный поток через площадь кольца.

Убирая полосовой магнит из кольца, мы уменьшаем интенсивность магнитного поля, действующего со стороны магнита на кольцо. Магнитное поле кольца будет поддерживать поле полосового магнита, значит, сонаправлено внешнему магнитному полю. Поэтому, ток в кольце будет направлен по часовой стрелке.

Общее правило впервые сформулировал российский ученый Эмилий Христианович Ленц в \(1834\) году:

правило Ленца
Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре принимает такое направление, что он ослабляет первопричину своего возникновения.

Источники:

Рис. 1. Опыт № 1. © ЯКласс.

Рис. 2. Опыт № 2. © ЯКласс.

Рис. 3. Опыт № 3. © ЯКласс.

Лестницы. Входная группа. Материалы. Двери. Замки. Дизайн

Правило ленца позволяет определить направление. Правило Ленца. Определение, пример опыта

Правило Ленца необходимо для определения направления тока, который возникает в результате электромагнитной индукции. И звучит оно так: ток, который возникает в замкнутом проводнике под действием электромагнитной индукции, имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции компенсирует тот поток, который его вызвал.

Проще говоря, индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы препятствовать потоку его вызвавшему.

Проведем такой эксперимент. Возьмем замкнутый контур, состоящий из проводника. В этот контур не будет включен никакой источник тока, и он будет иметь форму соленоида. К этому соленоиду будет подключён гальванометр. Далее в этот соленоид будем вводить постоянный магнит, повернутый северным полюсом. Вследствие этого начнет, увеличивается магнитный поток пронизывающий соленоид и, следовательно, в нем возникнет индуцированный ток. Направление этого тока укажет стрелка гальванометра.

Рисунок 1 — Введение постоянного магнита в солиноид

Этот самый индуцированный ток вызовет появление магнитного поля вокруг соленоида. Поле будет сходно с полем постоянного магнита. Но направлено оно будет навстречу вводимому магниту. То есть северный полюс индуцированного поля будет направлен в сторону северного полюса постоянного магнита.

Рисунок 2 — Возникновение индуцированного поля

Исходя из того что поля направлены встречно то есть между ними возникнут силы отталкивания то ток наведенный в контуре соленоида будет иметь такое направление чтобы противодействовать введению постоянного магнита в контур.
Теперь начнем удалять постоянный магнит от контура. Стрелка гальванометра повернется в другую сторону. Таким образом, станет понятно, что ток в контуре изменил свое направление. И поле, порожденное индуцированным током, будет стремиться сохранить убывающий магнитный поток.

Рисунок 3 — Удаление постоянного магнита от солиноида

В данном опыте не обязательно перемещать магнит. Его можно вращать относительно оси, которая разделяет магнитные полюса. Также можно перемещать либо вращать соленоид. В качестве постоянного магнита можно использовать другой соленоид, к которому подключён источник тока.

В 1834 году русский академик Э. Х. Ленц, известный своими многочисленными исследованиями в области электромагнитных явлений, дал универсальное правило для определения направления индуктированной электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. Это правило, известное как , может быть сформулировано так:

Направление индуктированной ЭДС всегда таково, что вызванный ею ток и его имеют такое направление, что стремятся препятствовать причине, порождающей эту индуктированную ЭДС.

Справедливость формулировки правила Ленца подтверждается следующими опытами:

Рисунок 1. Противодействие проводника с индуктированным током своему движению

1. Если расположить так, как показано на рисунке 1, то при движении вниз проводник будет пересекать это магнитное поле. Тогда в проводнике индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по . В нашем случае направление индуктированной ЭДС, а стало быть и тока будет «к нам». Посмотрим теперь, как будет вести себя наш проводник с током в магнитном поле. Из предыдущих статей нам известно, что проводник с током из магнитного поля будет выталкиваться. Направление выталкивания определяется по правилу левой руки. В нашем случае сила выталкивания направлена вверх. Таким образом, индуктированный ток, взаимодействуя с магнитным полем, мешает движению проводника, то есть противодействует причине, которая его вызвала.

2. Для опыта соберем цепь, показанную на рисунке 2. Опуская в катушку (северным полюсом вниз), заметим отклонение стрелки гальванометра. Опыт показывает, что направление индуктированного тока в катушке будет такое, как показано стрелками на рисунке 2,

а . Пусть ему соответствует отклонение стрелки влево от среднего нулевого положения. Следовательно, катушка как бы превратилась в и указанное направление тока создает наверху ее северный полюс, а внизу — южный. Так как одноименные полюса магнита и соленоида будут отталкиваться, то индуктированный ток в катушке будет мешать движению постоянного магнита, то есть будет противодействовать причине, которая его вызвала.


Рисунок 2. Противодействие соленоида движению магнита:
а — вниз, б

— вверх

Если мы будем вынимать постоянный магнит из катушки, то стрелка гальванометра отклонится вправо (рисунок 2, б ). Этому отклонению стрелки гальванометра, как показывает опыт, соответствует направление индуктированного тока, показанное стрелками на рисунке 2, б , и противоположное направлению тока на рисунке 2, а .

Определяя полюса катушки по «правилу буравчика», найдем, что южный полюс будет теперь наверху катушки, а северный внизу. Разноименные полюса магнита и соленоида, притягиваясь, будут тормозить движение магнита. Значит, индуктированный ток опять будет противодействовать причине, которая его вызвала.

Рисунок 3. Возникновение индуктированного тока II :
а — в момент замыкания цепи I , б — в момент размыкания цепи

3. Замыкая цепь I (рисунок 3, а ), пропустим ток по проводнику АБ . Направление тока показано на рисунке стрелками. Магнитное поле проводника АБ , созданное появившимся током, распространяясь во все стороны, будет пересекать проводник ВГ , и в цепи II возникает индуктированная ЭДС. Поскольку цепь II замкнута на гальванометр, в ней появится ток. Гальванометр в этом случае включен также, как и в предыдущем опыте.

Стрелка гальванометра, отклонившись влево, покажет, что ток через прибор идет сверху вниз. Сравнивая направление токов в проводниках АБ и ВГ, мы видим, что токи их направлены в разные стороны.

Как мы уже знаем, проводники, токи в которых направлены в разные стороны, один от другого. Поэтому проводник ВГ с индуктированным током будет стремиться оттолкнуться от проводника АБ (так же, как и проводник АБ от ВГ ), устранить влияние поля проводника АБ и тем самым препятствовать причине, вызвавшей индуктированный ток.

Индуктированный ток в цепи II будет проходить непродолжительное время. Как только проводника АБ установится, прекратится пересечение проводника ВГ магнитным полем проводника

АБ , ток в цепи II пропадет.

При размыкании цепи I исчезающий ток вызовет уменьшение магнитного поля, индукционные линии которого, пересекая проводник ВГ , создадут в нем индуктированный ток того же направления, что и в проводнике АБ (рисунок 3, б ).

Нам известно, что проводники, в которых ток идет в одном направлении, один к другому. Поэтому проводник ВГ будет стремиться протянуться к проводнику АБ , чтобы поддержать его убывающее магнитное поле.

4. Для следующего примера возьмем катушку, имеющую круглый сердечник, набранный из нарубленной стальной проволоки, на который свободно надето легкое алюминиевое кольцо (рисунок 4). В момент замыкания цепи по обмотке катушки начинает проходить , создающий магнитное поле, индукционные линии которого, пересекая алюминиевое кольцо, индуктируют в нем ток. В момент включения катушки в алюминиевом кольце возникает индуктированный ток, направленный обратно току в витках катушки. Проводники имеющие разное направление индукционного тока отталкиваются. Поэтому в момент включения катушки алюминиевое кольцо подскакивает вверх.

Нам теперь известно, что при всяком изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур, в нем появляется индуктированная ЭДС, определяемая равенством:

Выражение в данной формуле представляет собою среднюю скорость изменения магнитного потока по времени. Чем меньше промежуток времени Δ

t , тем меньше вышеуказанная ЭДС отличается от ее действительного значения в данный момент времени. Знак минус, стоящий перед выражением , показывает направление индуктированной ЭДС, то есть учитывает правило Ленца.

При увеличении магнитного потока выражение будет положительным, а ЭДС — отрицательной. В этом и заключается правило Ленца: ЭДС и созданный ею ток противодействуют причине, которая их вызвала .

При равномерном изменении во времени магнитного потока выражение будет постоянно. Тогда абсолютное значение ЭДС в проводнике будет равно:

Размерность магнитного потока будет:

[Ф] = [e × t ] = В × сек или вебер.

Если мы имеем не один проводник, а катушку, состоящую из

w витков, то величина индуктированной ЭДС будет:

Произведение числа витков катушки на сцепленный с ними магнитный поток называется потокосцеплением катушки и обозначается буквой ψ. Поэтому закон можно записать и в другой форме:

Электромагнитная индукция — это физическое явление, состоящее в возникновении в замкнутом контуре электрического тока при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

2. Изменение каких физических величин может привести к изменению магнитного потока?

К изменению магнитного потока может привести изменение с течением времени площади поверхности, которая ограничена контуром; модуля вектора магнитной индукции; угла, который образуют вектор индукции с вектором площади этой поверхности.

3. В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком — отрицательным?

Если выбранное направление обхода контура совпадает с направлением индукционного тока, то оно считается положительным. Если выбранное направление обхода контура противоположно направлению индукционного тока, то оно считается отрицательным.

4. Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Запишите его математическое выражение.

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре равна по модулю и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, которая ограничена этим контуром.

5. Сформулируйте правило Ленца. Приведите примеры его применения

Индукционный ток, возникающий в контуре, своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. Например, при увеличении магнитного потока через контур магнитный поток индукционного тока будет отрицательным, а результирующий поток, равный их сумме, уменьшится. А при уменьшении магнитного потока через контур магнитный поток индукционного тока будет поддерживать результирующий поток, не давая ему резко убывать.

Правило или закон Ленца получил своё имя в честь физика немецкого происхождения, жившего и преподававшего в России, Эмилия Ленца. Его правило подчиняется третьему закону Ньютона (на каждое действие существует равное противодействие) и закону сохранения энергии (в замкнутой системе энергия не может ни возникать, ни исчезать, поэтому сумма всех энергий в ней остаётся постоянной величиной).

В основании правила Ленца лежит выведенный Фарадеем закон электромагнитной индукции. Необходимо вспомнить, что по нему воздействующее на катушку стороннее переменное магнитное поле, вызывает в ней ЭДС.

Перемещение постоянного магнита к катушке или удаление его от неё изменяет магнитный поток, пронизывающий контур катушки. Величина ЭДС, наведённой в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

В ситуациях а) и с), когда магнит приближают к катушке или удаляют от неё, в катушке начинают направленное движение электроны (индуцируется ток). В ситуации b) магнит неподвижен, следовательно, можно говорить, что магнитное поле постоянно и в катушке отсутствует ток.

Как узнать, куда направлен индуцированный ток?

Эмилий Ленц сформулировал простое правило (закон), которое объясняет направление индуцированного в катушке тока:

Индукционный ток протекает так, чтобы противодействовать своим магнитным полем изменяющемуся потоку внешнего магнитного поля, которым он вызван.

Объяснение правила Ленца

Для понимания закона Ленца, обратим внимание на две экспериментальных ситуации.

Магнит приближается к катушке


Северный полюс магнита стремятся приблизить к катушке. Магнитный поток, пронизывающий витки катушки, возрастает. Ток, появляющийся в катушке, создаёт вокруг неё магнитное поле. Оно по правилу Ленца выступает против увеличения магнитного потока через катушку. Такая ситуация возможна лишь тогда, когда ближайшая к магниту сторона катушки приобретает полярность северного полюса. Зная полярность, можно легко определить направление индукционного тока, применяя правило правой руки. Ток течёт в направлении против часовой стрелки.

Магнит удаляется от катушки


Когда северный полюс магнита удаляется от катушки, магнитный поток, пронизывающий катушку, уменьшается. В катушке возникает ток по закону Фарадея. Этот ток создаёт собственное магнитное поле. По правилу Ленца, это магнитное поле будет противодействовать уменьшению магнитного потока через катушку. Это возможно лишь в том случае, если на ближайшей к магниту стороне катушки существует южный магнитный полюс. Противоположные полюса притягиваются. Нам известна полярность катушки. Применим правило правой руки и определим направление тока в катушке. В этой ситуации он течёт по часовой стрелке.

2. Объясните сущность явления эл.-магн. Индукции. Сформулируйте правила Ленца. Пользуясь законом сохранения энергии, выведите основной закон эл.Магн. Индукции.

Явление эл.магн. индукции заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магн. индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток. Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магн. поле препятствует изменению магн. поля, вызвавшего этот индукционный ток. По закону сохранения энергии: , где- работа источника тока,- теплота, выделявшая на сопротивление,- работа по перемещению проводника в эл.поле =>, где.

Билет №33

1. Дайте определение эл.Тока. Каковы условия существования тока? Запишите формулы для силы и плотности тока.

Электрическим током наз-ся любое упорядоченное движение эл. зарядов. Сила тока I (коллич-ая мера эл.тока) – скалярная физ-ая вел-на, определяемая эл.зарядом, проходящим ч/з поперечное сечение проводника единицу времени. ,. Плотность тока – физ. вел-на, определяемая силой тока, проходящего ч/з единицу площадки поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока.. Условия наличия тока: 1) Наличие свободных носителей тока. 2) Наличие эл. поля. 3) наличие сторонних сил. Чтобы поддерживать Эл. Поле необх. Осущ-ть круговорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути.

Перенос полож. зарядов в направление возрастания φ. Данный перенос должен осущ-ся против сил Эл.-ст. поля. Значит силы, кот. Его осущ-ют должны иметь только неэл. Природу, они наз-ся сторонними. Эл.движущая сила – вел-на равная работе сторонних сил над единичным полож. зарядом. Действующая в замкнутой цепи ЭДС = циркуляции вектора напряженности сторонних сил. ,,,.

2. Запишите систему уравнений Максвелла в интегральной и дифф. Формах. Раскройте их физический смысл.

В интегральной форме: ,,,,- объёмная плотность заряда. В дифференциальной форме:,,,. Из уравнений Максвелла вытекает, что источниками электрического поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо электрическими зарядами, либо переменными электрическими полями. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрических и магнитных полей. Это связано с тем, что в природе сущ-ют электрические заряды. Электрические и магнитные поля неразрывно связаны друг с другом.

Билет №34

1. Докажите, что на границе двух диэлектриков тангенциальная составляющая вектора и нормальная составляющая не претерпевают разрывов.

— напряжённость электрического поля. ,-направлен по касательным и силовым линиям.-вектор электрического смещения.. Построим вблизи границы раздела двух диэлектриков небольшой замкнутый прямоугольный контур.

По теореме о циркуляции вектора ,. Интегралы по участкамDA и BC ничтожно малы. =>. Таким образом тангенциальная составляющаяне претерпевает разрыв. На границе раздела двух диэлектриков построим прямой цилиндр, высота которого ничтожно мала. Основания настолько малы, что в пределах каждого из ниходинаков. По теореме Гаусса:,=>. Таким образом нормальная составляющаяне претерпевает разрыв.

2. Чему равна циркуляция вектора магн. индукции (вывести формулу) по произвольному замкнутому контуру? Чему равен поток вектора магн. индукции ч/з произвольную замкнутую повер-ть? Каков хар-р магн. поля?

Поток вектора магн. индукции ч/з площадку dS наз-ся скалярная физ-ая вел-на равная. , где- проекция векторана направление нормали к площадкеdS. — вектор, модуль кот. равенdS, а направление совпадает с направлением нормали к площадке. Поток вектора магн. инд. ч/з пов-ть S. ,. 1Вб- магнитный поток, проходящий ч/з плоскую поверхность площадью 1располрженную перепендикулярно однородному магн. полю, индукция кот. = 1Тл.

Циркуляцией вектора по замкнутому контуру наз-ся интеграл. Закон полного тока:

В каждой точке этого контура одинаков.по модулю и направлен по касательной к окр-ти.. По закону полного тока,- получили выражение для магн. индукции поля прямого тока, значит закон верен. Таким образом вихревой хар-р.

Билет №35

1. Дайте определение напряжённости и потенциала электрического поля. Чему равен потенциал поля точечного заряда? Приведите формулу потенциальному энергии заряда, находящегося в поле системы точечных зарядов. Какая поверхность наз-ся эквипотенциальной? Докажите, что эквипотенциальные поверхности ортоганальны линиям напряжённости.

Напряжённость электрического поля в данной точке – это векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещённый в эту точку поля. .направлен по касательной и линиям напряжённости.-силовая характеристика поля. Потенциалв какой – либо точке электростатического поля – физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в эту точку.,,, что вытекает из связи силы с.,,. Из этой связи вытекает, что. Таким образом равенствов данной точке не означает, что потенциал в ней = 0, т.к. по значениюможно судить только о разности потенциалов.

Разность потенциалов двух точек 1 и 2 в электростатическом поле определяется работой, совершаемой силами поля, при перемещении единичного положительного заряда из т. 1 в т.2. ,. Знак минус определяется тем, что вектор напряжённости направлен в сторону убывания потенциала.

Для двух неподвижных точечных зарядов. Рассмотрим энергию каждого заряда в поле другого. ,,,,. Добавляя к системе из двух зарядов другие получим:.

1. Фотометрия.

%PDF-1.6 % 1 0 obj > /Metadata 4 0 R /OCProperties > > > ] /ON [ 5 0 R ] /Order [ ] /RBGroups [ ] >> /OCGs [ 5 0 R ] >> /Pages 7 0 R /StructTreeRoot 35 0 R /Type /Catalog >> endobj 2 0 obj /CreationDate (D:20130710112635+03’00’) /Creator (Microsoft Word 2013) /ModDate (D:20130710112708+03’00’) /Producer (Microsoft Word 2013) /Title >> endobj 3 0 obj > /Font > >> /Fields 123 0 R >> endobj 4 0 obj > stream application/pdf

  • Юра
  • 1. Фотометрия.
    • 2013-07-10T11:26:35+03:00Microsoft® Word 20132013-07-10T11:27:08+03:002013-07-10T11:27:08+03:00Microsoft® Word 2013uuid:60cd9521-8d4c-46e7-9d46-56174660466auuid:54d019a3-33c0-4b88-a72b-8f6fde995ecb endstream endobj 5 0 obj > /PageElement > /Print > /View > >> >> endobj 6 0 obj > stream x͚n6|9_`m($(P, W(R ?»tX dDbdQ|SR>HCUW)&xŁAYc妨KQINܤ2ʅu

    %S{

    #EAEUJbykQҿQȉKrE_>~TMYK^Qsy`!r’&BʽPr/{^(Bʽps/{W\kUs]ݫlڛZҜnڅj]-Ojq[ڛ叾#~Z|}

    Экскурсия школьников: урок физики во время осенних каникул

    31 октября 2016 года наш университет посетили ученики выпускного класса школы №26 во главе со своими учителями физики Морковцевым Николаем Петровичем и Чайка Натальей Анатольевной. Экскурсия началась с посещения «Энергокласса» — новой учебной лаборатории кафедры физики. Для школьников был организован интерактивный урок с элементами демонстрации некоторых физических явлений из раздела школьного курса физики «Электродинамика». Данный раздел школьники изучили в течение первой четверти, и было решено продемонстрировать некоторые наиболее сложные для понимания электромагнитные явления, а также проверить остаточные знания.

    Под руководством Заведующего кафедрой физики Махро Ирины Геннадьевны с привлечением наиболее активных учеников была выполнена лабораторная работа по определению силы Ампера, действующей на медный стержень с током. Стержень был подвешен в горизонтальном положении на паре вертикальных проводов (подобно качелям) и помещен в магнитное поле между двумя постоянными магнитами. При включении тока «качели» отклонялись от вертикального положения, и силу Ампера можно было рассчитать по углу отклонения.

    Пока одни ученики выполняли лабораторную работу и производили вычисления, остальным задавались вопросы: «Что является источниками магнитного поля?», «По какому правилу и как определяют направление силы Ампера, действующей на проводник с током?», «Что называется явлением электромагнитной индукции?», «Сформулируйте закон электромагнитной индукции, правило Ленца» и «Почему английского физика Майкла Фарадея называют «отцом» радиотехники?».

    Школьники не смогли внятно ответить на вопросы, которые касались явления электромагнитной индукции. Это явление было продемонстрировано с помощью трубки свободного падения с индукционными катушками, соединенных последовательно друг с другом. При падении в трубке стержневого магнита, в каждой из катушек по очереди наводилось напряжение, т.е. возникал кратковременный электрический ток, названный Фарадеем индукционным. Поскольку скорость магнита увеличивалась при свободном падении, амплитуды пиков напряжения со временем возрастали.

    Школьникам было предложено поучаствовать в роли экспериментатора, проверить на опыте в чем суть явления электромагнитной индукции. Используя прибор 3BNETlogв качестве интерфейса, связывающего катушки с компьютером,  на котором установлена программа 3BNETlab, импульсы наведенного напряжения можно было непосредственно наблюдать на экране монитора. Школьники по очереди подходили к установке с трубкой свободного падения, опускали магнит и наблюдали на большом экране интерактивного дисплея TeachTach 82 появление импульсов наведенного напряжения.

    В конце урока были сделаны соответствующие выводы: электрические и магнитные явления взаимосвязаны, в природе существует единое электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью света, в быту основные источники электромагнитного излучения – электрические приборы, один из которых мы постоянно носим с собой – это мобильный телефон.

    После завершения урока физики в «Энергоклассе» школьники продолжили экскурсию, посетив инновационные лаборатории факультета энергетики и автоматики.

     

    Заведующий кафедрой физики

    Махро Ирина Геннадьевна

    Закон ленца кратко. Тепловой закон джоуля-ленца

    Физический закон, оценивающий тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца открыт в 1841 году Джеймсом Джоулем и в 1842 году, совершенно независимо Эмилием Ленцем.


    как мы уже знаем, при движении свободных электронов по проводнику, должен преодолеть сопротивление материала. Во время этого движения зарядов происходят постоянные столкновения атомов и молекул вещества. При этом энергия движения и сопротивления превращается в тепловую. Ее зависимость от тока была впервые описана двумя независимыми учеными Джеймсом Джоулем и Эмилем Ленцем. Поэтому закон и получил двойное название.

    Определение , количество теплоты, выделившееся за единицу времени на конкретном участке электрической цепи прямо пропорционально произведению квадрата силы тока на данном участке и его сопротивлению.

    Математически, формулу можно записать так:

    Q = а×I 2 ×R×t

    где Q – количество вырабатываемой теплоты, а – коэффициент тепла (обычно он берется равным 1 и не учитывается), I – сила тока, R – сопротивление материала, t – время протекания тока по проводнику. Если коэффициент теплоты а = 1 , то Q измеряться в джоулях. Если же а = 0,24 , то Q измеряется в малых калориях.

    Любой проводник всегда нагревается, если через него течет ток. Но перегрев проводников очень опасен, т.к может повредите не только электронную аппаратуру, но и стать причиной пожара. Так например, в случае короткого замыкания перегрев материала проводника огромен. Поэтому для защиты от коротких замыканий и больших перегревов в электронные схемы добавляются специальные радиокомпоненты — плавкие предохранители . Для их изготовления используется материала, который быстро плавятся и обесточивают питающую цепь при достижении током максимальных значений. Плавкие предохранители необходимо выбирать в зависимости от площади сечения проводника.

    Закон Джоуля-Ленца актуален как для постоянного, так и для переменного тока. Согласно нему работает множество различных нагревательных устройств. Ведь, чем тоньше проводник, тем больший ток по нему проходит за более большой промежуток времени, тем больше количество тепла выделиться в результате этого.

    Я надеюсь вы помните помнить, что сила тока зависит от напряжения. Появляется вопрос, почему ноутбук не нагревается так сильно как утюг? Потому, что в основании имеется спиральная проволока изготовленная из стали, которая отличается низкой сопротивляемостью. Плюс стальная подошва, поэтому утюг разогревается до высоких температур, и мы можем им гладить.

    А имеет стабилизатор напряжения, который понижает 220 вольт до 19 вольт. Плюс сопротивление всех схем и компонентов достаточно высокое. Дополнительно для охлаждение имеется кулер и медные тепловые радиаторы.

    Работа закона Джоуля-Ленца хорошо просматривается на практике. Самый известный пример его применения – обыкновенная лампа накаливания или , в которой свечение нити осуществляется благодаря прохождению по ней тока под высоким напряжением.

    На основании закона Джоуля-Ленца работает и , где создание сварного соединения совершается путем нагрева металла, за счет проходящего через него тока и деформации свариваемых частей путем сжатия.

    Электродуговая сварка, также работает на физических принципах закон Джоуля-Ленца. Для совершения сварочных работ электроды разогревают до такого состояния, чтобы между ними возникла сварочная дуга. Эффект вольтовой дуги открыл русский ученый В.В. Петров, используя принципы закрна Джоуля-Ленца.

    Кроме математической формулы, этот закон имеет и дифференциальную форму. Предположим, что по неподвижному проводнику течет ток и вся его работа тратится только на нагревание. Тогда, согласно закону сохранения энергии, получаем следующее математическое выражение.

    Энергия направленного движения заряженных частиц расходуется на нагрев кристаллической решетки проводника.

    2. Чему равно количество теплоты, получаемое кристаллической решеткой проводника от направленно движущихся заряженных частиц?

    Количество теплоты, которое получила кристаллическая решетка, равно работе электрического тока.

    3. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. Запишите его математическое выражение.

    Количество теплоты, которое выделилось в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и

    времени прохождения тока по проводнику.

    4. Дайте определение мощности электрического тока. Приведите формулу для расчета этой мощности.

    Мощность электрического тока — работа электрического поля, совершаемая при упорядоченном движении заряженных частиц по проводнику, отнесенная ко времени, за которое эта работа совершается.

    5. Как зависит мощность, выделяемая в проводниках с током, от типа их соединения?

    Если проводники соединены последовательно, то мощность прямо пропорциональна их сопротивлению. Если параллельно — то мощность обратно пропорциональны их сопротивлению.

    Энциклопедичный YouTube

      1 / 3

      Урок 254. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

      Закон Джоуля-Ленца. Часть 1

      Урок 255. Задачи на работу и мощность электрического тока

      Субтитры

    Определения

    В словесной формулировке звучит следующим образом

    Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании постоянного электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля

    Математически может быть выражен в следующей форме:

    w = j → ⋅ E → = σ E 2 {\displaystyle w={\vec {j}}\cdot {\vec {E}}=\sigma E^{2}}

    где w {\displaystyle w} — мощность выделения тепла в единице объёма, j → {\displaystyle {\vec {j}}} — плотность электрического тока , E → {\displaystyle {\vec {E}}} — напряжённость электрического поля , σ — проводимость среды, а точкой обозначено скалярное произведение.{2}} является константой, то тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе. Повышая напряжение мы снижаем тепловые потери в проводах. Это, однако, снижает электробезопасность линий электропередачи .

    Выбор проводов для цепей

    Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при выборе проводов, предназначенных для сборки электрических цепей, достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют выбор сечения проводников.

    Электронагревательные приборы

    Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.

    За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы . В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким сопротивлением. Повышение сопротивления достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром , константан), увеличением длины проводника и уменьшением его поперечного сечения. Подводящие провода имеют обычное низкое сопротивление и поэтому их нагрев, как правило, незаметен.

    Плавкие предохранители

    Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.

    Содержание:

    Знаменитый русский физик Ленц и английский физик Джоуль, проводя опыты по изучению тепловых действий электрического тока, независимо друг от друга вывели закон Джоуля-Ленца. Данный закон отражает взаимосвязь количества теплоты, выделяемого в проводнике, и электрического тока, проходящего по этому проводнику в течение определенного периода времени.

    Свойства электрического тока

    Когда электрический ток проходит через металлический проводник, его электроны постоянно сталкиваются с различными посторонними частицами. Это могут быть обычные нейтральные молекулы или молекулы, потерявшие электроны. Электрон в процессе движения может отщепить от нейтральной молекулы еще один электрон. В результате, его кинетическая энергия теряется, а вместо молекулы происходит образование положительного иона. В других случаях электрон, наоборот, соединиться с положительным ионом и образовать нейтральную молекулу.

    В процессе столкновений электронов и молекул происходит расход энергии, в дальнейшем превращающейся в тепло. Затраты определенного количества энергии связаны со всеми движениями, во время которых приходится преодолевать сопротивление. В это время происходит превращение работы, затраченной на преодоление сопротивления трения, в тепловую энергию.

    Закон джоуля Ленца формула и определение

    Согласно закону джоуля Ленца, электрический ток, проходящий по проводнику, сопровождается количеством теплоты, прямо пропорциональным квадрату тока и сопротивлению, а также времени течения этого тока по проводнику.

    В виде формулы закон Джоуля-Ленца выражается следующим образом: Q = I 2 Rt, в которой Q отображает количество выделенной теплоты, I — , R — сопротивление проводника, t — период времени. Величина «к» представляет собой тепловой эквивалент работы и применяется в тех случаях, когда количество теплоты измеряется в калориях, сила тока — , сопротивление — в Омах, а время — в секундах. Численное значение величины к составляет 0,24, что соответствует току в 1 ампер, который при сопротивлении проводника в 1 Ом, выделяет в течение 1 секунды количество теплоты, равное 0,24 ккал. Поэтому для расчетов количества выделенной теплоты в калориях применяется формула Q = 0,24I 2 Rt.

    При использовании системы единиц СИ измерение количества теплоты производится в джоулях, поэтому величина «к», применительно к закону Джоуля-Ленца, будет равна 1, а формула будет выглядеть: Q = I 2 Rt. В соответствии с I = U/R. Если это значение силы тока подставить в основную формулу, она приобретет следующий вид: Q = (U 2 /R)t.

    Основная формула Q = I 2 Rt очень удобна для использования при расчетах количества теплоты, которое выделяется в случае последовательного соединения. Сила тока во всех проводниках будет одинаковая. При последовательном соединении сразу нескольких проводников, каждый из них выделит столько теплоты, которое будет пропорционально сопротивлению проводника. Если последовательно соединить три одинаковые проволочки из меди, железа и никелина, то максимальное количество теплоты будет выделено последней. Это связано с наибольшим удельным сопротивлением никелина и более сильным нагревом этой проволочки.

    При параллельном соединении этих же проводников, значение электрического тока в каждом из них будет различным, а напряжение на концах — одинаковым. В этом случае для расчетов больше подойдет формула Q = (U 2 /R)t. Количество теплоты, выделяемое проводником, будет обратно пропорционально его проводимости. Таким образом, закон Джоуля — Ленца широко используется для расчетов установок электрического освещения, различных отопительных и нагревательных приборов, а также других устройств, связанных с преобразованием электрической энергии в тепловую.

    Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

    Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

    Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:

    Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.

    — Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

    Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.

    В формуле мы использовали:

    Количество теплоты

    Работа тока

    Напряжение в проводнике

    Сила тока в проводнике

    Промежуток времени

    Рекомендуем также

    Электромагнитная индукция. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

    Электромагнитная индукция

    1831 г. — М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. (Индукция, в данном случае, — появление, возникновение).

    Индукционный ток в катушке возникает при

    перемещении постоянного магнита относительно катушки;

    при перемещении электромагнита относительно катушки;

    при перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;

    при регулировании тока в цепи электромагнита;

    при замыкании и размыкании цепи

    Появление тока в замкнутом контуре при изменении магнит­ного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил (или о возникно­вении ЭДС индукции).

    Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля (потока), пронизывающего контур, назы­вается электромагнитной индукцией.

    Или: явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля (потока), называется электромагнитной индукцией.

    Закон электромагнитной индукции

    При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. I зависит от свойств контура (сопротивление):  .  e не зависит от свойств контура: .

    ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.

    Основные применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамомашины), трансформаторы.

     

    Возникновение индукционного тока — следствие закона сохранения энергии!

    В случае 1: При приближении магнита, увеличении тока, замыкании цепи: ; Магнитный поток Ф­ → ΔФ>0.Чтобы компенсировать это изменение (увеличение) внешнего поля, необходимо магнитное поле, направленное в сторону, противоположную внешнему полю: , где  — т.н. индукционное магнитное поле.

    В случае 2: при удалении магнита, уменьшении тока, размыкании цепи: . Магнитный поток Ф  → ΔФ<0. Чтобы компенсировать это изменение (уменьшение), необходимо магнитное поле, сонаправленное с внешним полем: .

    Источником магнитного поля является ток. Поэтому:

    Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсиро­вать то изменение потока магнитной индукции, которое вызывает данный ток (правило Ленца).

     

    Ток в контуре имеет отрицательное направление (),еслипротивоположно (т.е. ΔΦ>0). Ток в контуре имеет положительное направление (), если  совпа­дает с ,   (т.е. ΔΦ<0).

    Поэтому с учетом правила Ленца (знака) выражение для закона электромагнитной индукции записывается: .

    Данная формула справедлива для СИ (коэффициент пропорциональности равен 1). В других системах единиц коэффициент другой.

    Если контур (например, катушка) состоит из нескольких витков, то ,

    где n – количество витков. Все предыдущие формулы справедливы в случае линейного (равномерного) изменения магнитного потока. В произвольном случае закон записывается через производную: , где e – мгновенное значение ЭДС индукции.

    Закон Ленца — объяснение с уравнениями, примерами и задачами

    Генрих Фридрих Эмиль Ленц был российским физиком, работал в Санкт-Петербургском университете, Россия. Он сформулировал закон Ленца в 1834 году. Этот закон предсказывает направление тока и индуцированное напряжение в катушке, находящейся в магнитном поле.

    Закон Ленца — Заявление

    Направление наведенной э.д.с. всегда таков, что он имеет тенденцию создавать ток, противодействующий движению или изменению потока, ответственному за возникновение этого e.м.ф.

    ЭДС индуцируется в катушке, когда есть относительное движение между катушкой и магнитным полем. Итак, согласно этому закону, направление наведенной ЭДС или тока всегда таково, что оно противодействует изменению магнитного поля . Поначалу это может быть немного сложно понять.

    Пояснение

    Предположим, что у нас есть катушка и постоянный магнит. Здесь вы должны помнить следующие моменты.

    • Изменение магнитного поля ( field-1 ) в замкнутом контуре вызывает протекание электрического тока.
    • Как известно, ток в катушке создает магнитный перпендикуляр к проводнику. Следовательно, индуцированный ток создает собственное магнитное поле ( field-2 ).

    Закон Ленца гласит, что направление индуцированного тока будет таким, что создаваемое им поле поле-2 противостоит полю поле-1.

    Как вы заметили на иллюстрации выше, когда постоянный магнит (Поле-1) перемещается к катушке, в нем индуцируется ЭДС, которая производит ток (I).Полярность ЭДС будет такой, что магнитное поле (Поле-2) , создаваемое током (I), противодействует дальнейшему движению Поля-1 к нему.

    Аналогично, когда постоянный магнит перемещается от катушки, полярность наведенной ЭДС будет такой, что Поле-2 противодействует движению Поле-1 от него.

    Здесь « движение постоянного магнита» — это причина , и направление индуцированного тока создает магнитное поле, которое противодействует движению постоянного магнита.

    Закон Ленца можно рассматривать как магнитное следствие третьего закона Ньютона (каждое действие имеет равную и противоположную реакцию) и закона сохранения энергии. Изменение магнитного поля — это действие, а направление индуцированного тока — это реакция.

    Уравнение закона Ленца

    Закон Ленца основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. Комбинированное уравнение для этих двух законов:

    Где, N — количество витков катушки, ΔΦ — изменение магнитного потока, проходящего через катушку во времени Δt.Знак минус указывает на противодействие изменению магнитного поля.

    Эксперимент, объясняющий закон Ленца

    В приведенном выше эксперименте показаны два алюминиевых кольца, подвешенных на шарнире так, что они могут свободно перемещаться в горизонтальной плоскости. Одно из колец имеет отверстие и не образует замкнутого круга. Когда стержневой магнит приближается к замкнутому кольцу, он отталкивается магнитом. В этом случае индуцированный ток сопротивляется дальнейшему изменению увеличения магнитного потока.Когда магнит оттянут, кольцо притягивается им. В этом случае индуцированный ток сопротивляется уменьшению магнитного потока.

    Это явление отсутствует, когда стержневой магнит перемещается по направлению к незамкнутому кольцу или от него, поскольку индуцированный ток не может охватить магнит.

    Закон Ленца — определение, формула и пример

    Что такое закон Ленца?

    Закон Ленца, названный в честь физика Эмиля Ленца, был сформулирован в 1834 году. Он гласит, что направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем, таково, что магнитное поле, создаваемое индуцированным током, противодействует начальному изменяющемуся магнитному полю.

    Когда ток индуцируется магнитным полем, то магнитное поле, создаваемое индуцированным током, создает свое магнитное поле. Таким образом, этому магнитному полю будет противостоять создавшее его магнитное поле.

    Закон Ленца основан на законе индукции Фарадея, который гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в проводнике, тогда как закон Ленца сообщает нам направление индуцированного тока, которое противодействует начальному изменяющемуся магнитному полю, создавшему его. Следовательно, это обозначено в формуле закона Фарадея отрицательным знаком.

    \ [\ epsilon = — \ frac {d \ Phi_ {B}} {dt} \]

    Магнитное поле можно изменить, изменив его силу, либо перемещая магнит к катушке или от нее, либо перемещая катушка находится в магнитном поле или вне его.

    Следовательно, мы можем сказать, что величина электромагнитного поля, индуцированного в цепи, пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

    \ [\ varepsilon \ propto \ frac {d \ Phi} {dt} \].

    Формула закона Ленца:

    Согласно закону Ленца, когда электромагнитное поле генерируется изменением магнитного потока, полярность индуцированного электромагнитного поля создает индуцированный ток, магнитное поле которого противодействует начальному изменяющемуся магнитному полю, создавшему его.

    Формула закона Ленца показана ниже:

    \ [\ epsilon = — N \ frac {\ partial \ Phi_ {B}} {\ partial t} \]

    Где,

    ε = индуцированная ЭДС

    δΦB = изменение магнитного потока

    N = количество витков в катушке

    Применения закона Ленца:

    Применения закона Ленца включают:

    1. Когда источник электромагнитного поля подключается к катушке индуктивности, ток начинает течь через него. Обратное электромагнитное поле будет противодействовать этому увеличению тока через катушку индуктивности.Чтобы установить ток, внешний источник электромагнитного поля должен проделать некоторую работу для преодоления этого противостояния.

    2. Закон Ленца используется в электромагнитных тормозах и индукционных варочных панелях.

    3. Применяется также для электрогенераторов, генераторов переменного тока.

    4. Вихретоковые весы

    5. Металлодетекторы

    6. Вихретоковые динамометры

    7. Тормозные системы на поезде

    8. Картридеры

    9. Микрофоны

      Len91z

      Experts Чтобы найти направление наведенной электродвижущей силы и тока, воспользуемся законом Ленца.Ниже приведены некоторые эксперименты.

      (изображение будет скоро загружено)

      Первый эксперимент:

      В первом эксперименте, когда ток в катушке протекает в цепи, возникают силовые линии магнитного поля. По мере того, как ток, протекающий через катушку, увеличивается, магнитный поток увеличивается. Направление потока индуцированного тока должно быть таким, чтобы оно было противоположным при увеличении магнитного потока.

      Второй эксперимент:

      Во втором эксперименте, когда катушка с током намотана на железный стержень, левый конец которого ведет себя как N-полюс, и перемещается к катушке S, возникает индуцированный ток.

      Третий эксперимент:

      В третьем эксперименте катушка притягивается к магнитному потоку, связанная катушка продолжает уменьшаться, что означает, что площадь катушки внутри магнитного поля уменьшается.

      Согласно закону Ленца, катушка движется противоположно, когда индуцированный ток прикладывается в том же направлении.

      Чтобы произвести ток, магнит в петле прикладывает силу. Чтобы противодействовать изменению, сила тока на магните должна быть приложена.

      Закон Фарадея, закон Ампера, закон Ленца и сила Лоренца

      Работа электродвигателей регулируется различными законами электричества и магнетизма, включая закон индукции Фарадея, закон Ампера, закон Ленца и силу Лоренца. . Первые два — закон Фарадея и закон Ампера — включены в уравнения Максвелла. Вместе с законом Ленца и силой Лоренца эти принципы составляют основу электромагнетизма.

      Закон индукции Фарадея

      Закон индукции Фарадея — это основной закон, по которому работают электродвигатели.Майкл Фарадей приписывают открытие индукции в 1831 году, но Джеймс Клерк Максвелл описал ее математически и использовал в качестве основы своей количественной электромагнитной теории в 1860-х годах.

      Индуктивность — это свойство устройства, которое показывает, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве (или на самом себе).

      Закон Фарадея обычно гласит, что в замкнутой катушке (петле) из проволоки изменение магнитной среды катушки вызывает в катушке напряжение или ЭДС (электродвижущую силу).

      Изменение магнитной среды может быть вызвано изменением напряженности магнитного поля, перемещением магнита по направлению к катушке или от нее, перемещением катушки в магнитное поле или из него или вращением катушки в поле.

      Индуцированная ЭДС равна отрицательной скорости изменения магнитного потока, умноженной на количество витков в катушке:

      Где:

      E = ЭДС (В)

      N = количество витков в катушке

      Φ = магнитный поток (Вебер, Вт)

      t = время (с)

      Обратите внимание, что магнитный поток равен среднему магнитному полю, B, (тесла, или Вт / м 2 ), умноженному на площадь перпендикуляра катушки, которая проникает в магнитное поле, A (м 2 ).

      Закон Ленца

      Закон Ленца демонстрирует причину отрицательного знака в законе индукции Фарадея. Другими словами, закон Ленца объясняет, почему ЭДС, генерируемая в соответствии с законом Фарадея, отрицательна.

      Обычный способ сформулировать закон Ленца: «Когда ЭДС генерируется изменением магнитного потока, полярность индуцированной ЭДС такова, что она генерирует ток, магнитное поле которого направлено в направлении, противоположном изменению, которое его вызвало. (исходное магнитное поле).То есть индуцированное магнитное поле всегда поддерживает постоянный магнитный поток.

      Когда магнитный поток изменяется (ΔB), магнитное поле наведенной ЭДС (B Induced ) работает, чтобы противодействовать изменению.
      Изображение предоставлено: К. Р. Нейв, Государственный университет Джорджии

      Закон Ленца аналогичен третьему закону Ньютона в механике, который гласит, что для каждого действия существует равное и противоположное противодействие.

      Сила Лоренца

      Существуют разногласия по поводу того, была ли сила Лоренца первоначально получена Джеймсом Клерком Максвеллом или Оливером Хевисайдом, но, как правило, это Хевисайд.Хендрик Лоренц вывел современную форму уравнения в 1891 году.

      Сила Лоренца — это сила, которую частица испытывает из-за электрического и магнитного полей. Электрические поля действуют на частицу независимо от того, движется она или нет, в то время как магнитные поля действуют только тогда, когда частица находится в движении. Комбинация сил электрического и магнитного полей определяется как:

      Что упрощается до:

      Где:

      F = усилие (Н)

      q = частица заряда (кулон, Кл)

      E = электрическое поле (N / C)

      v = скорость перпендикулярно магнитному полю (м / с)

      B = магнитное поле (тесла, Тл)

      Поскольку ток — это, по сути, поток движущихся заряженных частиц, он также испытывает силу, обусловленную магнитным полем.В случае тока в магнитном поле уравнение силы Лоренца принимает вид:

      Где:

      I = ток (A)

      l = длина провода через поле (м)

      Направление силы Лоренца определяется с использованием правила правой руки: направьте большой палец в направлении тока, первый палец — в направлении магнитного поля, а второй (средний) палец — в направлении тока. сила.

      Окружной закон Ампера

      Несмотря на свое название, круговой закон Ампера был выведен не Андре-Мари Ампера, а Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860 году и является одним из уравнений Максвелла электромагнетизма. (Ампер сформулировал закон силы Ампера, который описывает силу притяжения или отталкивания между двумя токоведущими проводами.)

      Магнитное поле действует на прямой провод, по которому течет ток. По закону движения Ампера напряженность магнитного поля может быть определена по формуле:

      Где:

      B = магнитное поле (Тл)

      μ 0 = магнитная проницаемость воздуха, Т-м / А

      I = ток (A)

      r = расстояние от провода (м)

      Когда провод представляет собой петлю, магнитное поле вызывает силу в одном направлении на одной стороне петли и в противоположном направлении на другой стороне петли.Это создает крутящий момент, который заставляет катушку вращаться. Обратите внимание, что при подаче постоянного тока катушка будет колебаться вперед и назад, но не будет совершать полных оборотов — это причина, по которой в двигателях постоянного тока используются коммутаторы. Двигатели, работающие на переменном токе (двигатели переменного тока), не имеют этой проблемы.

      Изображение предоставлено: TutorVista.com

      Закон Фарадея и закон электромагнитной индукции Ленца

      В 1831 году Майкл Фарадей сформулировал два важных закона на основе определенных экспериментов, которые показывают взаимосвязь между электрической цепью и магнитным полем.Эти законы называются законами Фарадея электромагнитной индукции.

      Первый закон Фарадея

      Согласно первому закону Фарадея , всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле, через проводник индуцируется ЭДС (которая называется наведенной ЭДС). Если проводник выполнен в виде замкнутой цепи, то через проводник течет индуцированный ток.

      Существуют различные методы, которые используются для изменения магнитного поля, например

      1.Путем перемещения катушки
      2. Путем перемещения магнита
      3. Путем вращения катушки относительно магнитного поля

      Второй закон Фарадея

      Согласно второму закону Фарадея , величина наведенной ЭДС в проводнике равна скорости изменения магнитных связей с катушкой. Потоковые связи являются продуктом количества витков и магнитного потока, связанного с катушкой.

      Формула закона Фарадея

      Рассмотрим проводник, движущийся в магнитном поле, тогда

      потокосцепление с катушкой в ​​исходном положении проводника = NΦ1 Wb
      (N — скорость двигателя, Φ — поток)

      потокосцепление с катушкой в ​​конечном положении проводника = NΦ2 Wb

      , то изменение потокосцепления с начального на конечное = N (Φ1 — Φ2)

      пусть Φ1 — Φ2 = Φ

      , следовательно, изменение потокосцепления = NΦ

      и скорость изменения потокосцепления = NΦ / t

      , взяв производную от RHS

      скорость изменения потокосцеплений = N (dΦ / dt)

      Согласно второму закону Фарадея, скорость изменения потоковых связей равна наведенной ЭДС

      Итак, E = N (dΦ / dt) (вольт)

      Феномен взаимной индукции

      Когда в катушке протекает переменный ток, вокруг нее создается магнитное поле.Когда две или более катушек магнитно связаны друг с другом, тогда переменный ток, протекающий через одну катушку, вызывает ЭДС, индуцированную на других связанных катушках. Это явление известно как взаимная индукция.

      Теперь обсудим закон Ленца.

      Закон Ленца

      Закон электромагнитной индукции Ленца гласит, что, когда ЭДС индуцируется согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, полярность этой индуцированной ЭДС такова, что она противодействует причине ее возникновения.

      Таким образом, закон Ленца дает

      E = -N (dΦ / dt) (вольт)

      Отрицательный знак в приведенной выше формуле показывает, что направление наведенной ЭДС и направление изменения магнитных полей имеют противоположные знаки.

      Как работает закон Ленца в цепи

      Результаты листинга Как работает закон Ленца в цепи Самая низкая цена

      Закон Ленца Isaac Physics

      6 часов назад Закон Ленца позволяет нам предсказать направление электронной .м.ф. индуцируется изменением магнитного поля через петлю или катушку провода (см. Закон Фарадея ). будет направлен так, что если бы он заставил ток течь в проводнике во внешней цепи , то этот ток генерировал бы дополнительное магнитное поле в направлении, которое препятствовало бы изменению исходного магнитного поля.

      действие закона Ленца

      Если протекает индуцированный ток, его направление всегда таково, что он будет противодействовать вызвавшему его изменению.

      Магнит опускается по проводящей медной трубе и создает силу, противодействующую его движению вниз по трубе. Падающий магнит индуцирует ток в медной трубе, согласно закону Ленца, ток создает магнитное поле, которое противодействует изменяющемуся полю падающего магнита.Таким образом, магнит «отталкивается» и падает медленнее

      Какова взаимосвязь между толщиной алюминиевой трубы и скоростью, с которой магнит падает через нее?

      Купите алюминиевую фольгу разной длины, как показано справа.

      Измерьте толщину алюминиевой фольги, обернутой вокруг картонной трубки.

      Почему необходимо следить за тем, чтобы внутренний диаметр картонной гильзы был одинаковым?
      Сформулируйте гипотезу?

      Время, за которое магнит проходит через каждую трубу.

      Толщина (мм) Время (секунды)
      1) Постройте график результатов на соответствующем наборе осей.Распечатайте эту страницу и используйте миллиметровую бумагу, указанную выше.
      2) Подтверждают ли ваши результаты вашу гипотезу? Объясните
      3) Какая независимая переменная в вашем исследовании?
      4) Какая зависимая переменная используется в вашем исследовании?
      5) Какие еще переменные, помимо диаметра картонной трубки, должны оставаться постоянными?