Магнитный поток внутри катушки с числом витков: Магнитный поток внутри катушки с числом витков 400 за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб.ЭДС — БилдоМан

Содержание

Магнитный поток внутри катушки с числом витков 400 за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб.ЭДС

дам 25 балів срочно!!!!!!!!!!!

Позитрон движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. По какой траектории будет двигаться частица?

Під наглядом дорослих заппліть сівічку та дослідіть напрямок конвекційних потоків уздовж відчмнених дверей.

Розрахуйте електричне коло зображене на схемі. Якщо задано усі опори і струм в одному елементі R1= 15R2= 10R3= 10 R4= 40R5= 40 R6= 40 I6= 1Потрібно зн … айти I1,I2,I3,I4,I5,I6,I загальне, U1,U2,U3,U4,U5,U6,U загальне

Пружинный маятник с нагрузкой 0,81 кг был выведен из равновесия. Какова жесткость пружины, если ее смещение составляет половину амплитуды колебаний вп … ервые после 0,314 с?

На абсолютно гладком столе находятся два бруска массами m1 = 500 г и m2 = 300 г, связанные невесомым резиновым жгутом. В некоторый момент бруски движу … тся относительно друг друга с ускорением a = 8 м/с2 .

Чему равно в этот момент ускорение каждого бруска относительно стола?

Отвечаем на вопросы теста : Вопрос 1 Скорость точки в данный момент времени (или в данной точке траектории). Варианты ответов • Мгновенная скорость • … Средняя скорость • Средняя путевая скорость • Среди ответов нет правильного Вопрос 2 Сопоставьте формулы и их описание. Варианты ответов • Мгновенная скорость • Средняя скорость перемещения • Средняя путевая скорость Вопрос 3 Средняя скорость перемещения — это Варианты ответов • такая скорость равномерно переменного движения , с которой должна была бы двигаться точка, чтобы попасть из начального положения в конечное за Δt. • векторная величина, равная пределу отношения перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло (при Δt → 0). • показывает, какой путь в среднем проходило тело за единицу времени. Вопрос 4 Перемещение точки относительно неподвижной системы отсчёта равно векторной сумме её перемещения относительно движущейся системы и перемещения движущейся системы отсчёта относительно неподвижной.

Это формулировка какого принципа? Вопрос 5 Сформулируйте принцип сложения скоростей Галилея. Варианты ответов • скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта • равна векторной сумме его • скорость тела относительно подвижной системы отсчёта • скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной Вопрос 6 Два тела движутся в перпендикулярных направлениях со скоростями 6 м/с и 8 м/с. Каков модуль скорости (в м/с) второго тела относительно первого? В ответ запишите число, округлённое до сотых. Вопрос 7 Эскалатор метро спускает идущего по нему вниз человека за 1,5 мин. Если человек будет идти вдвое быстрее, то он спустится за 60 с. За какое время эскалатор спустит стоящего человека? Варианты ответов • 180 с • 3 мин • 220 с • 3,5 мин • 96 с • 120 с • 2 мин Вопрос 8 Определите среднюю путевую скорость (в м/с) движения точки, если первую половину пути она преодолела со скоростью 15 м/с, а вторую — со скоростью 25 м/с. В ответ запишите только число.

Срочно помогите, 10 класс

Помогите с решением . ……………………………………………………………..

ЛЕГКИЙ ВОПРОС ПО ФИЗИКЕ !

Задачи 11 класс. Электромагнитная индукция

Методика решения задач на применение закона электромагнитной индукции
будет полезна как учащимся, так и абитуриентам

—————————————————————————————————-

Решая задачи на закон электромагнитной индукции, удобно пользоваться следующими рекомендациями.

Анализируя условия задачи, необходимо прежде, всего установить причины изменения магнитного потока, связанного с контуром, и определить, какая из величин В, S или α, входящих в выражение для магнитного потока Ф, изменяется с течением времени. После этого нужно записать закон электромагнитной индукции Фарадея для одного витка или для нескольких витков
.
Если в задаче речь идет о поступательном движении прямого проводника, то э.д.с. индукции определяют по формуле
,
вытекающей из закона электромагнитной индукции.
Затем выражение для Ф надо представить в развернутом виде. Для этого выбирают два момента времени t₁ и t₂ и для каждого из них определяют потоки Ф₁ и Ф₂, связанные с данным контуром. Изменение магнитного потока за время Δt = t₂ − t₁ в зависимости от условия задачи, будет равно или

если изменяется магнитная индукция поля, в котором находится контур, или

если изменяется положение рамки в поле, или, наконец,

где ΔS — площадь, описанная в пространстве движущимся проводником.
Далее надо подставить выражение для ΔФ в исходную формулу закона электромагнитной индукции и, записав дополнительные условия, решить полученные уравнения совместно относительно искомой величины.

Наибольшие затруднения возникают обычно при расчете электрических цепей, содержащих аккумуляторы, когда на одном из участков цепи возникает э.д.с. индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле.
Решение в этом случае нужно начинать с определения величины и направления этой э.д.с, после чего задача сведется к расчету обычной цепи постоянного тока с несколькими источниками э.д.с. (см. п.3е в методике решения задач электродинамики) , соединенными между собой последовательно или параллельно.

————————————————————————————————— Решая приведенные ниже задачи, Вы сможете повторить основы электромагнетизма.

—————————————————————————————————-
Для решения задач Вам могут потребоваться таблицы
физических постоянных или кратных и дольных приставок к единицам физических величин

Закон ЭМ индукции Фарадея.

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Определить ЭДС, индуцируемую в катушке.

2. Определить магнитный поток, проходящий через прямоугольную площадку со сторонами 20х40 см, если она помещена в однородное магнитное поле с индукцией в 5 Тл под углом 60° к линиям магнитной индукции поля.

3. Сколько витков должна иметь катушка, чтобы при изменении магнитного потока внутри нее от 0,024 до 0,056 Вб за 0,32 с в ней создавалась средняя э.д.с. 10 В?

ЭДС индукции в движущихся проводниках.

1. Определить ЭДС индукции на концах крыльев самолета Ан-2, имеющих длину 12,4 м, если скорость самолёта при горизонтальном полёте 180 км/ч, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 0,5·10^-4 Тл.

2. Найти ЭДС индукции на крыльях самолета Ту-204, имеющих длину 42 м, летящего горизонтально со скоростью 850 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 5·10^-5 Тл.

ЭДС самоиндукции

1. В катушке возникает магнитный поток 0,015 Вб, когда по ее виткам проходит ток 5,0 А. Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность 60 мГ?

2. Во сколько раз изменится индуктивность катушки без сердечника, если число витков в ней увеличить в два раза?

3. Какая э.д.с. самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГ, если ток 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?

4. Определить индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции 14 В.

5. За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГ происходит нарастание тока от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя э.д.с. самоиндукции 30 В?

Энергия электромагнитного поля

1. По катушке с индуктивностью 0,6 Гн течет ток силой 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится эта энергия при возпастании силы тока в 2 раза? в 3 раза?

2. Какой силы ток нужно пропускать по обмотке дросселя с индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 100 Дж?

3. Энергия магнитного поля какой катушки больше и во сколько раз, если первая имеет характеристики: I₁=10A, L₁=20 Гн, вторая: I₂=20A, L₂=10 Гн?

4. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3·10

-3 Вб. Число витков в катушке 120.

5. Определить индуктивность катушки, если при токе 6,2 А ее магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.

6. Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГ обладает энергией 0,19 Дж. Чему равна сила токав катушке?

источники:

Балаш В.А. «Задачи по физике и методы их решения». Пособие для учителей. М., «Просвещение», 1974.
Мартынов И.М., Хозяинова Э.М. «Дидактический материал по физике 9 кл. » М., «Просвещение», 1978.
Марон А.Е., Мякишев Г.Я. «Физика». Учебное пособие для 11 кл. вечерней (заоч.) средн. шк. и самообразования. М., «Просвещение», 1992.
Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. «Сборник задач и вопросов по физике» для сред. спец. уч. заведений М., «Наука», 1975.

Напряженность магнитного поля, магнитная индукция и магнитный поток

Сила, с которой магнитное поле притягивает железные тела, пропорциональна значению протекающего по проводнику тока. Если провод уложен в виде катушки, то эта сила тем больше, чем больше витков имеет катушка. Произведение силы тока I на число витков w катушки называют ампер-витками. Оно равно магнитодвижущей силе (м. д. с.) катушки, измеряемой в амперах (А). Ампер-витки Iw, приходящиеся на единицу длины L катушки, называют напряженностью магнитного поля H:

. I_w

H=——

. l

Единица измерения напряженности магнитного поля

. ампер • виток

1 ———————— = 1 А/м.

. метр

Напряженность, рассчитанная по формуле (4.1), соответствует напряженности внутри цилиндрической катушки. Если катушку замкнуть в виде кольца, то силовые линии замкнутся по кругу без рассеивания, и тогда формула (4.1) будет верна для любой точки такой катушки (тороида).

Магнитная индукция В_о, или интенсивность магнитного поля, в катушке без сердечника В_о=µ_оН, (4.2)

где µ_о = 4∏10^-7 Г/м = 1,256•10^-7 Г/м — магнитная постоянная (магнитная проницаемость свободного пространства или вакуума).

Если внутрь катушки ввести железный сердечник, то при тех же витках и силе тока магнитная индукция, или интенсивность магнитного поля, возрастает в значительной мере. Причина этого явления заключается в том, что молекулярные токи в железе под действием магнитного поля ориентируются относительно этого поля. Молекулярные магнитные поля при этом совпадают с внешним магнитным полем и усиливают его. Способность к увеличению интенсивности магнитного поля зависит от свойств материала сердечника, характеризуется относительной магнитной проницаемостью µ:

. Интенсивность магнитного поля в катушке с сердечником В

µ= —————————————————————————————— = — . (4.3)

. Интенсивность магнитного поля в катушке без сердечника В_о

Это безразмерная величина. Для воздуха значение µ принимают равным 1.

Произведение µ_оµ = µ_а называется абсолютной магнитной проницаемостью. Тогда магнитная идукция В для катушки с сердечником

В = µ_аH = µ₀µ H, (4. 4)

где µ — относительная магнитная проницаемость материала сердечника.

Единица измерения магнитной индукции — тесла (Т):

1 Т = 1 В с/м2.

Пример. Вычислить напряженность магнитного поля внутри сравнительно длинной катушки, если число витков w = 300, длина катушки l= 0,5 м, а ток катушки I=0,6 А. Определить также магнитную индукцию В, если в катушку введен сердечник с µ = 7000.

Решение. Напряженность магнитного поля

. I_{w 0,6•300}

H=—— = ———— = 360 А/м

. l 0,5

Магнитная индукция в сердечнике В = µ_оµH = 4∏10^-7•7000 • 360 = 3,17 Т.

Магнитным потоком Ф называют произведение магнитной индукции В (Т) на площадь сечения S (м2) сердечника катушки:

Ф = BS. (4. 5)

Единица магнитного потока — в е б е р (Вб).

Пример. Найти магнитный поток Ф катушки, длина которой 1 = 0,5 м, число витков w = 300, ток I = 0,6 А, сердечник из электротехнической стали Э42 сечением 10^-3 м².

Решение. Напряженность магнитного поля

. I_{w 0,6•300}

H=—— = ———— = 360 А/м.

. l 0,5

По кривой намагничивания (рис. 4.5) находим магнитную индукцию при Н = 360 А/м;

B ≈ 1,2 Т.

Магнитный поток Ф = BS= 1,2•10^-3 Вб.

< Предыдущая		Следующая >

11 класс. Электромагнитная индукция. Сам. раб. | Методическая разработка по физике (11 класс) по теме:

Электромагнитная индукция (11 класс) Вариант 1.

1. Определите направление индукционного тока в катушке.

2. Магнитный поток внутри катушки с числом витков равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Определить ЭДС, индуцируемую в катушке.

3. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3 мВб. Число витков в катушке 120.

4. Катушка сопротивлением 100 Ом, состоящая из 1000 витков, внесена в магнитное поле. Площадь поперечного сечения каждого витка 5 см2. Индукция магнитного поля уменьшилась с 0,8 Тл до 0,3 Тл. Какой заряд индуцирован в проводнике?

Электромагнитная индукция (11 класс) Вариант 2.

2. Какая ЭДС самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГн, если ток силой 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?

3. В катушке индуктивности сила тока равна 8 А. Энергия магнитного поля катушки увеличилась в четыре раза. Чему стала равна сила тока?

4. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл плоскость витка перпендикулярна магнитному полю. Площадь витка 100 см2. При повороте витка на 90° по нему проходит заряд 1 мКл. Найдите сопротивление витка.

Электромагнитная индукция (11 класс) Вариант 3.

1. Определите направление индукционного тока в катушке.

2. В контуре проводника за 0,3 с магнитный поток изменился на 60 мВб. Какова скорость изменения магнитного потока? Какова ЭДС индукции в контуре?

3. Какой силы ток нужно пропускать по обмотке дросселя с индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 100 Дж?

4. Рамка площадью 200 см2 с числом витков 200 и сопротивлением 16 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки. Какой заряд пройдет через рамку при ее повороте на 90°?

Электромагнитная индукция (11 класс) Вариант 4.

1. Определить магнитный поток, проходящий через прямоугольную площадку со сторонами 20х40 см, если она помещена в однородное магнитное поле с индукцией в 5 Тл под углом 60° к линиям магнитной индукции поля.

2. На рисунке представлен график изменения силы тока в катушке с индуктивностью 6 Гн. Определите ЭДС самоиндукции.

I,А

3,0

1,5

t,с

3. По катушке с индуктивностью 0,5 Гн течет ток силой 2 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится эта энергия при возрастании силы тока в 3 раза?

4. Плоский виток площадью 10 см2 помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции. Сопротивление витка 1 Ом. Какой ток протечет по витку, если магнитная индукция поля будет убывать со скоростью 0,01 Тл/с?

Магнитное поле внутри сердечника — Энциклопедия по машиностроению XXL

Электромагнит представляет собой катушку (соленоид) из нескольких рядов изолированного медного провода.

Для усиления магнитного поля внутрь катушки помещается железный сердечник. [c.127]

Магнитная лента имеет гибкую пластиковую основу, покрытую тонким ферромагнитным слоем. При прохождении магнитной ленты рядом с немагнитной вставкой магнитный поток внутри сердечника и на самой ленте будет меняться пропорционально величине тока, протекающего в катушке головки. На Рис. 10.21 показана зависимость между остаточной магнитной индукцией на ленте, т.е. степенью ее остаточного магнетизма, и напряженностью магнитного поля. Таким образом. [c.160]

Явление электромагнетизма. При прохождении тока по проводнику вокруг проводника возникает магнитное поле. Если, свернуть проводник в виде катушки и пропустить по нему постоянный электрический ток, то магнитные поля отдельных витков сложатся друг с другом и усилят магнитное поле внутри катушки. Помещенный внутрь такой катушки стальной сердечник намагничивается и, становясь сам магнитом, уси- [c. 6]

Пример 4. Определить напряженность магнитного поля внутри соленоида длиной 80 см и числом витков 800 при силе тока в нем 5 А. Чему будет равна магнитная индукция при помещении в соленоид железного сердечника с относительной магнитной проницаемостью 457 [c.178]

Охлаждаемые ВТП имеют обычно герметизированный корпус из немагнитных сплавов с высоким удельным сопротивлением (например, из коррозионно-стойкой стали), внутри которого циркулирует вода (рис, 64). Конструкции, подобные показанной на рис. 64, б, применяют для контроля проката при температуре 900—1200 °С. Контроль при температуре выше точки Кюри позволяет исключить мешающее влияние вариаций магнитных свойств объектов на результаты контроля и может быть реализован в технологическом потоке. В конструкции, приведенной на рис. 64, а, использован сердечник из феррита с медными экранами для локализации магнитного поля. Этот тип ВТП способен работать при температуре до 100 °С. [c.128]

Если. катушка индуктивности с полым сердечником, заполненным воздухом, присоединена к батарее, как показано на рис. 10.9, через некоторый момент времени в цепи будет протекать постоянный ток /, внутри и вокруг катушки индуктивности установится постоянное магнитное поле. [c.252]

Внутри нижнего цилиндра 8 находится электромагнит 9, создающий при сварке продольное магнитное поле для направления дуги вдоль оси электрода. Это необходимо для борьбы с магнитным дутьём, которое особенно сказывается при сварке постоянным током. Обмотка электромагнита выполнена из медной трубки, внутри которой проходит вода, охлаждающая головку во время сварки. Сердечник магнита 9 изготовлен полым для прохода электрододержателя с электродом. На нижнем конце сердечника помещается контактная втулка 10, подводящая сварочный ток к электроду. [c.211]

Эти допустимые пределы отклонения напряжения питания электромагнита легко объяснимы. Если напряжение питания слишком высокое, обмотка сильно нагревается и может сгореть. И напротив, при низком напряжении магнитное поле оказывается слишком слабым и не позволит обеспечить втягивание сердечника вместе со штоком клапана внутрь катушки («см. раздел 55. Различные проблемы электрооборудования). [c.269]

Основной тип современных высокочастотных или индукционных печей — это печи без сердечника. Такая печь состоит из индуктора-катушки, навитой из медной трубки с водяным охлаждением. Внутрь индуктора вставляется либо готовый огнеупорный тигель, либо тигель набивается порошкообразным огнеупорным материалом. При наложении на индуктор переменного электрического тока частотой от 50 до 400 кГц образуется переменное магнитное силовое поле, пронизывающее пространство внутри индуктора. Это магнитное поле наводит в металлической садке вихревые токи. [c.192]

Из последней формулы следует, что для повышения чувствительности измерения можно увеличить число витков или площадь катушки. Однако размеры катушки должны быть достаточно малы, чтобы магнитное поле в ней можно было считать однородным и не утратить точность измерений. Поэтому такие катушки наматывают тонким проводом в один слой, чтобы можно было пренебречь толщиной намотки по сравнению с диаметром катушки. В слабых полях для увеличения ЭДС внутри катушки помещают ферромагнитный сердечник для увеличения магнитной индукции В. [c.104]

Принцип работы индукционных печей. Любую индукционную печь можно рассматривать как трансформатор (либо воздушный, либо с железным сердечником), его первичной обмоткой является индуктор, внутри которого помещен нагреваемый или расплавляемый металл, играющий роль вторичной обмотки н одновременно нагрузки. Через индуктор пропускается переменный ток, создающий переменное магнитное поле. Это поле наводит (индуктирует) в нагреваемом металле вихревые токи, вследствие чего в нем выделяется тепло. Индукционные печи можно рассматривать как своеобразные печи сопротивления, так как нагрев тела происходит вследствие сопротивления, которое встречает индуктированный в теле ток. [c.257]

Для соединения прибора с сетью переменного тока имеется провод 5 со штепсельной вилкой. На верхней панели прибора имеется включатель 4, который устанавливается в рабочее положение после установки испытуемого якоря в проем сердечника 1. Внутри корпуса помещена лампа накаливания, для наблюдения за накалом которой имеется окно 3. Лампа приключена к одной из секций катушки прибора. Цепь лампы может быть замкнута через два щупа 6, пользуясь которыми определяют наличие замыкания обмотки якоря или коллектора на массу , либо обрыв в обмотке возбуждения или обмоток в реле-регуляторе. Прибор ППЯ работает на принципе трансформатора, первичная обмотка которого питается электроэнергией от сети переменного тока. Вторичной обмоткой является обмотка испытуемого якоря или обмотки катушек возбуждения, снятых с полюсных наконечников. Переменный ток первичной обмотки создает в сердечнике прибора и сердечнике якоря переменное магнитное поле, в результате чего в обмотке якоря индуктируется э. д, с. [c.261]

Катушка состоит из сердечника 15, набранного из отдельных полосок электротехнической стали, изолированных между собой окалиной. Между сердечником 15 и латунной вставкой установлена пружина 3 для надежного контакта с проводником 9. На сердечник надета изоляционная трубка, на которой намотана вторичная обмотка 13. На вторичную обмотку надета катушка 12 первичной обмотки, концы которой помещены в изолированные трубки 6 и присоединены один к клемме 4, второй — к клемме ВК. Вторичная обмотка одним концом соединена с первичной обмоткой, а вторым — с латунной вставкой 20. Для усиления магнитного поля вокруг вторичной обмотки поверх обмоток установлен кольцевой магнитопровод 10. Все детали катушки помещены в корпусе и изолированы от него снизу фарфоровым изолятором 14, а сверху карболитовой крышкой 2. Между корпусом и крышкой имеется резиновая прокладка 5. Внутрь катушки залито трансформаторное масло 11, которое обладает изоляционными каче-62 [c. 62]

Если проводник свить в виде спирали или навить на катушку, то пропущенный по нему ток создает общее магнитное поле, имеющее на концах спирали или катушки северный и южный полюсы. Такой проводник называется соленоидом. Если внутри соленоида поместить железный сердечник, то получится электромагнит. Величина магнитного потока электромагнита зависит от числа витков соленоида и величины тока в обмотке. Свойство электромагнита широко используют в автомобиле для работы различных приборов (звуковой сигнал, генератор, стартер, реле-регулятор и др.). [c.121]

Соленоидом называется проводник, свитый спиралью, по которому пропущен электрический ток. Соленоид, внутри которого находится стальной сердечник, называется электромагнитом. Магнитное поле у электромагнита сильнее, чем у соленоида, так как стальной сердечник намагничивается и результирующее магнитное поле усиливается. Электромагниты широко применяются в технике для создания магнитного поля в электрических генераторах, двигателях и электроизмерительных приборах.

[c.27]

Стартер включают поворотом ключа включателя зажигания вправо до отказа. При этом ток из аккумуляторной батареи, пойдет по втягивающей и удерживающей обмоткам тягового реле (на стартере ВАЗ-2101 тяговое реле с одной обмоткой). Проходящий по этим обмоткам ток создает сильное магнитное поле, благодаря которому сердечник тягового реле втягивается внутрь втулки и поворачивает рычаг включения, который нижним концом перемещает по винтовой нарезке привод стартера и вводит его шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика. После этого контактный диск тягового реле, соединенный штоком с сердечником, замкнет основные контакты тягового реле, по обмоткам стартера пойдет ток, и якорь стартера начнет вращаться, поворачивая коленчатый вал двигателя. Одновременно в тяговом реле происходит замыкание дополнительного контакта, позволяющего проходить току в первичную обмотку катушки зажигания, минуя дополнительное сопротивление (двигатель АЗЛК-412). Когда двигатель заведется, стартер поворотом ключа влево выключают, и все детали под действием пружины возвращаются в исходное положение. [c.93]

Индуктор (фиг. 222) является по существу соленоидом, по которому пропускается переменный ток. Внутрь индуктора помещается нагреваемая заготовка, выполняющая роль сердечника. При пропускании по обмотке индуктора переменного тока возникает магнитное поле индукции, под влиянием которого в заготовке индуктируются вихревые токи (токи Фуко), которые, замыкаясь в плоскостях, перпендикулярных к вектору магнитной индукции, вызывают нагрев заготовки. [c.347]

Выше рассматривалось магнитное поле соленоида (индуктора) при пропускании по нему постоянного тока. При прохождении по соленоиду переменного тока величина напряженности поля и магнитного потока будет периодически изменяться. В результате внутри соленоида образуется переменное магнитное поле, под влиянием которого в нагреваемой заготовке (сердечнике) будут индуктироваться вихревые токи. [c.352]

Индукционная печь без железного сердечника состоит из индукционной водоохлаждаемой катушки и расположенного внутри нее огнеупорного тигля для размещения твердой шихты и расплавленного металла. Магнитное поле, образующееся при прохождении переменного тока повышенной или промышленной частоты по индуктору, замыкается через садку и окружающее печь пространство, вследствие чего в металле наводятся вихревые токи и он нагревается и плавится. [c.75]

Рис. 71. Конфигурация магнитного поля вокруг проводника с током а — обычного б — свернутого в спираль в — с сердечником внутри спирали

Электромагнитом называют катушку (проводник свитый в спираль), внутри которой находится сердечник. Магнитное поле электромагнита сильнее, так как стальной сердечник усиливает магнитные свойства. В электромагнитах постоянного тока сердечник выполняют из сплошной стали. Сердечник электромагнита переменного тока набирают из отдельных листов электротехнической стали с электрической изоляцией между ними. Последнее необходимо для уменьшения потерь электроэнергии на нагревание магнитопровода при переменном токе.

[c.150]

Представим далее схему, состоящую из двух одинаковых соленоидов с первичными и вторичными обмотками, внутри которых помещены одинаковые сердечники /С1 и /Сг (фиг. 2). Первичные обмотки соленоидов соединены последовательно с питающим источником переменного тока таким образом, что в каждый момент времени напряженности магнитных полей, действующих на сердечники К- , и /(,, будут равны по величине, но противоположны по направлению. Значком отмечены векторы мгновенных значений магнитного поля соленоидов. На фиг. 3, а жирными линиями показаны кривые намагничивания сердечников и К-1 (при этом учтена противоположность направления полей соленоидов). [c.195]

Дугогасительная катушка 2 включена в цепь тока, разрываемого главными контактами / (рис. 7.3). Стенки дугогасительной камеры имеют стальные полюсные наконечники 5, замкнутые сердечником катушки 3. Между полюсами возникает магнитное поле, направление которого выбирают таким, чтобы дуга выталкивалась в дугогасительные рога 4. Под действием магнитного дутья и потоков нагретого воздуха внутри камеры электрическая дуга пере-.мещается к концам дугогасительных рогов, удлиняясь и охлаждаясь, что приводит к быстрому ее гашению. [c.125]

Ток, проходящий по прямолинейному проводнику, создает вокруг него очень слабое магнитное поле. Для получения более сильного поля наматывают на проводник большое количество витков катушки изолированного провода. Как видно из рис. 37, магнитные поля отдельных витков катушки складываются в общий магнитный поток. Сердечник из мягкой стали, помещенный внутрь катушки, по которой проходит ток, еще более усиливает ее магнитный поток. Такая катушка называется электромагнитом. [c.90]

Влияние перечисленных факторов на работу реального Т. сильно зависит от его конструкции и поэтому их трудно количественно учесть. В практич. расчетах пользуются упрощенной моделью Т.

, основанной на след, предположениях зависимость между II и В однозначна и линейна потерями энергии, связанными с токами Фуко и паразитными емкостями, можно пренебречь полный поток магнитного поля Т. Ф можно разбить на три потока Ф — поток внутри сердечника, охватывающий все обмотки Т. (о с н о в-н о й поток) Фх — поток, охватывающий все витки только первичной обмотки, Фа — только вторичной обмотки (потоки р а с с е я и и я). Эти допущения достаточно хорошо выполняются для фер- [c.197]

Токи Фуко. В сплошных металлических предметах, находящихся в переменном магнитном поле, возникают вихревые индукционные токи, замыкающиеся внутри этого предмета, которые называются токами Фуко. Возникая в барабанах якорей электродвигателей, в сердечниках трансформаторов и в других подобных случаях, токи Фуко отбирают значительную часть электро-внергии и сильно нагревают якорь двигателя и сердечник трансформатора. Для устранения вредного влияния вихревых токов металлические части, работающие в переменном магнитном поле, делают из отдельных листов. В специальных случаях токи Фуко используют в промышленности для нагревания н плавления металлов. [c.12]

При протекании тока по виткам катущки внутри неё создаётся магнитное поле, которое будет намагничивать сердечник и поворачивать его, втягивая внутрь катушки. [c.710]

С изменением уровня бензина в баке е перемещение поплавка / при помощи конических зубчатых колес 2 и 3 передается ползунку 4, скользящему по обмотке потенциометра 5. При движении ползунка 4 по обмотке потенциометра 5 напряжение между точками а, d я Ь непрерывно изменяется, и каждому положению поплавка 1 в баке е соответствует определенное соотношение напряжений, подводимых к электромагнитным катушкам 6 и 7, расположенным иод углом 120 друг к другу. Внутри катушек б и 7 движется серповидный железный сердечник 8, с которым жестко связаиа стрелка В зависимости от положения ползунка 4 па потенциометре 5 в катушках 6 и 7 будут протекать токи различной силы, создающие различные магнитные поля, заставляющие сердечник 8 поворачиваться. Стрелка f указывает при этом объем бензина в баке е. Так как бензиновые баки имеют различную форму, то прибор тарируют специально для бака данного тина. [c.143]

Соленоидный электромагнитный клапан (показывается в натуре или на схеме) состоит из корпуса с отверстием во внутренней перегородке — седлом, прикрываемым тарелкой клапана. Тарелка клапана соединена с сердечником, верхний конец кото-рогб окружен электромагнитной катушкой. В выводным концам катушки через клеммы подключают источник переменного тока. При замыкании электрической цепи образуется магнитное поле вокруг сердечника, втягивающее сердечник вверх (внутрь катушки), а поднимающийся клапан пропускает газ. Если произойдет размыкание электрической цепи, то сердечник вместе с клапаном упадет на седло и отсечет поступление газа. [c.141]

Соленоидный (электромагнитный) клапан (рис. 133) представляет собой корпус с отверстием во внутренней перегородке — седлом, прикрываемым тарелкой клапана 1, соединенной с сердечником 2, верхний конец которого окружен электромагнитной катущкой 3 к выводным концам катушки через клеммы 4 подключается источник переменного тока. В момент замыкания электрической цепи происходит образование магнитного поля вокруг сердечника, которое втягивает сердечник вверх, внутрь катушки при этом клапан 1 поднимается и дает проход газу. При размыкании электрической цени магнитное поле, удерживающее сердечник пропадает, и он вместе с клапаном падает на седло, отсекая подачу газа. В случае порчи электромагнитной катушки или перебоя в подаче электроэнергии клапан приподнимается при помощи аварийного винта, прикрываемого для плотности колпачком 6. [c.273]

Полученные экспериментальные данные объясняются на основании предложенной модели 138] как результат направленного упорядочения ионных пар и отдельных ионов Со + в процессе ТМО. При высоких температурах (ниже температуры, Кюри) происходит локальное направленное упорядочение катионов внутри каждога домена, следствием чего может быть при определенных условиях возникновение у некоторых образцов перетянутых петель гистерезиса. Если же образец, нагретый до высокой температуры, поместить в сильное магнитное поле, это вызовет преимущественную ориентацию намагниченности доменов в направлении поля, т. е. приведет к выделению некоторого предпочтительного направления. Благодаря направленному упорядочению катионов это направление становится осью легкого намагничивания всего образца. При охлаждении образца в магнитном поле до комнатной температуры это состояние закрепляется и сохраняется после снятия магнитного поля. Таким образом, в поликристаллических образцах возникает ось легкого намагничивания вдоль магнитного поля, приложенного при отжиге. Тороидальные сердечники отжигались в циркулярном магнитном поле, следовательно, ось легкого намагничивания возникла вдоль оси тороида. [c.181]

Примером первого способа натяжения могут служить машины для непрерывной намотки напряженной спиральной арматуры на железобетонные напорные трубы (рис. 256). Здесь проволока 7 из бухты 5 несколько раз огибает для создания сцепления тормозной шкив 6 и через направляющую каретку 8 закрепляется на трубе I. Вращением трубы и продольным движением каретки проволока наматывается на трубу по спирали и одновременно сматывается с заторможенного шкива, получая нужное натяжение на участке АБ. Сопротивление вращению шкива создается электромагнитной порошковой муфтой, сидящей на одном валу с тормозным шкивом. Муфта представляет собой полый стальной барабан 3, внутри которого расположен сердечник 4 с катушкой, питаемой постоянным током от селенового выпрямителя. Зазор между сердечником и внутренней полостью барабана заполнен ферромагнитным порошком с маслом. Между неподвижным барабаном и сердечником возникает мощное магнитное поле, создающее сопротивление вращению сердечника, жестко связанного с тормозным шкивом. Величина тормозного момента и, следовательно, усилие натяжения проволки регулируются реостатом 2, изменяющим силу тока в муфте. [c.305]

Действие прибора основано на том, что при прохождении тока по обмотке катушки 1 вокруг нее создается магнитное поле, под действием которого внутрь катушки втягивается сердечник 6. При этом поворачивается ось 4, и отклонившаяся стрелка 3 указывает на шкале 2 величину напряжения или силы тока. Воздушный успокоитель, состояший из камеры и поршня, уменьшает колебание стрелки вокруг положения равновесия. При исчезновении тока в обмотке катушки стрелка под действием пружины 5 возвращается в исходное положение, [c.123]

В двухстержневом магнитопроводе (рис. 10, [6]) отпадает необходимость в экранировании испытуемых объектов от полей рассеяния магнитного потока, так как катушки подмагничивания находятся внутри магнитной системы. Одна группа катушек подмагничивания расположена над разделяющей пластиной, другая — под пластиной. Магнитный поток концентрируется в разделяющей пластине. Такой магнитопровод называют также двухкерновым магнитом. В регулируемом воздушном зазоре создается высокая напряженность магнитного поля при отсутствии магнитного насыщения стали в сердечнике. [c.19]

Состояние обмоток якоря проверяют прибором ППЯ-3 (рис. 135). Прибор имеет П-образный сердечник 1, на котором расположена катушка 2, имеющая две секции. Переключение секций катушки может быть параллельным — на напряжение 110 и 120 В и последовательным — на 220 В. Прибор питается от сети переменного тока через провод 5 со штепсельной вилкой. К одной из секций катушки подключена контрольная лампа накаливания, цепь которой может быть замкнута через два щупа 6. Лампа расположена внутри корпуса, и для наблюдения за ее накалом имеется окно 3. Прибор работает по принципу трансформатора, роль первичной обмотки которого выполняет обмотка прибора, а вторичной — обмотка испытуемого якоря или обмотки катушек возбуждения, снятые с полюсных наконечников. При включении первичной обмотки в сеть переменного тока в сердечнике прибора и в сердечнике якоря создается переменное магнитное поле, силовые линии которого, пересекая обмотки якоря, индуктируют в них электродвижущую оилу. Пользуясь щупами 6 и контрольной лампой, включенными параллельно первичной обмотке, проверяют наличие замыкания обмотки якоря или пластин коллектора на массу и наличие обрыва в обмотке возбуждения. Для контроля замыканий обмотии якоря и пластин кол- [c.269]

Неподвижный контакт И, дугогасительная система и узел блок-контактов смонтированы на изоляционном пластмассовом основании 5.

В дугогасительную систему входят катушка 7, сердечник 8, полюсы 10, рога 9 и /5 и дугогасительная камера 1. Дугога-сительная камера зажата между полюсами 10 специальной гайкой 2. При подключении втягивающей катушки к цепи питания якорь поворачивается вокруг кромки сердечника и прижимает подвижной контакт 12 к неподвижному И. Нажимая пластинкой (планкой) на траверсу блок-контактов, он производит их переключение. При отключении втягивающей катушки якорь под воздействием возвратной пружины отходит от сердечника, размыкая главные контакты и переключая блок-контакты в исходное положение. Электрическая дуга при размыкании главных контактов под воздействием магнитного поля между полюсами 10 перебрасывается на рога 9 и 13, вталкивается внутрь дугогасительной камеры, растягивается и гаснет. [c.185]

Электрически активными частями катушки зажигания являются первичная обмотка, состоящая из относительно малого числа витков толстой медной проволоки вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков очень тонкой проволоки сердечник, набранный из изолированных один от другого листов трансформаторного железа, и листы из трансформаторного железа, согнутые в цилиндр и окружающие обмотки (фиг. 10). Сердечник усиливает созданный первичным током магнитный поток, что приводит к увеличению индуктивности н возрастанию энергии, предназначенной для образования искры. Железные листы, окружающие обмотки, служат для замыкания магнитных силово1х линий внутри металлического кожуха, являющегося магнитопроводом, чтобы не поглощалась энергия, предназначенная для образования искры. В отличие от прочих трансформаторов катушка зажигания не имеет полностью замкнутой магнитной цепи. В замкнутой магнитной цепи, выполненной в виде замкнутого железного сердечника, вихревые токи замедляли бы образование магнитного поля и снижали бы этим напряжение во вторичной цепи. [c.228]

Схема испытания усов на изгиб заключалась в следующем нитевидный кристалл закреплялся при помощи клея на заостренной стеклянной палочке. На конец кристалла с помощью тонкой иглы сажалась крупинка шеллака, которая расплавлялась с помощью микропаяльника и принимала шарообразную форму. На поверхность шарика клея наносилась маленькая крупинка ферромагнитного материала, и шарик клея снова оплавлялся. После этих операций нитевидный кристалл неферромагнитного материала имел на своем конце ферромагнитный башмачок , который позволял изгибать кристалл под воздействием переменного магнитного поля. Установка состояла из микроманипулятора ММ-1, звукового генератора ЗГ-10, питающего переменным током катушку с активным сопротивлением 6000 ом, внутри которой располагался сердечник из армко-железа. Наблюдение за колебанием уса велось в микроскоп МИН-4 при увеличении в 18,5 раз. [c.192]

Работа регулятора протекает следующим образом. При разомкнутых электродах, когда зазор превышает максимально допустимый предел, нет падения напряжения на зарядном сопротивлении, и обмотка соленоида обесточена. В этот момент сердечник соленоида под влиянием собственного веса переместится вниз, и электроды замкнутся. При замыкании электродов появление тока в зарядной цепи вызовет падение напряжения на зарядном сопротивлении и появление тока в обмотке соленоида. В этот момент магнитное поле, возбуждаемое внутри соленоида, создает усилие, втягивающее сердечник. Это уси-,1не, а также совпадающее с ним по направлению усилие уравно- [c.37]

Следует иметь в виду, что при контроле изделий с криволинейными поверхностями может не быть 1ПЛ0ТН0Г0 соприкосновения плоских полюсов сердечника с поверхностью изделия. В этом случае зазор между полюсами и изделием создаст большое сопротивление магнитному потоку, поле внутри изделия будет слабым и поэтому эффективность контроля будет невысока. Для серийного контроля однотипных изделий такого рода полюсы [c.6]

1 Высокий уровень

1. а) Найдите скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000 витков при возбуждении в нем ЭДС индукции 120 В.
б) Катушку радиусом 3 см с числом витков 1000 помещают в однородное магнитное поле (ось катушки параллельна линиям поля). Индукция поля изменяется с постоянной скоростью 10 мТл/с. Какой заряд q будет на обкладках конденсатора, подключенном к концам катушки? Емкость конденсатора 20 мкФ.
2. а) В контуре проводника за 0,3 с магнитный поток изменился на 0,06 Вб. Какова скорость изменения магнитного потока? Какова ЭДС индукции в контуре? При каком условии ЭДС индукции в данном контуре будет постоянной?
б) Однослойная катушка диаметром 5 см помещена в однородное магнитное поле, параллельное ее оси. Индукция поля равномерно изменяется со скоростью 0,01 Тл/с. Катушка содержит 1000 витков медной проволоки, площадь поперечного сечения которой 0,2 мм2. Концы катушки замкнуты накоротко. Определите тепловую мощность, выделяющуюся в катушке.
3. а) Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см2, чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?
б) Однородное магнитное поле с индукцией В перпендикулярно плоскости медного кольца, имеющего диаметр 20 см и толщину 2 мм. С какой скоростью должна изменяться во времени магнитная индукция В, чтобы сила индукционного тока в кольце была равна 10 А?
4. а) Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 0,6 Вб так, что ЭДС индукции оказалось равной 1,2 В. Найдите время изменения магнитного потока и силу индукционного тока, если сопротивление проводника 0,24 Ом.
б) Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником. По этим стержням без трения и нарушения контакта скользит перемычка длиной 0,5 см и массой 1 г. Вся система находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, перпендикулярной плоскости рамки. Установившаяся скорость 1м/с. Найдите сопротивление перемычки. Сопротивлением стержней и провода пренебречь.
5. а) Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого 0,03 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на 12 мВб?
б) Пдоский виток площадью 10 см2 помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции. Сопротивление витка 1 Ом. Какой ток протечет по витку, если магнитная индукция поля будет убывать со скоростью 0,01 Тл/с?
6. а) Магнитный поток через соленоид, содержащий 500 витков провода, равномерно убывает со скоростью 60 мВб/с. Определите ЭДС индукции в соленоиде.
б) Проволочный виток радиусом 1 см, имеющий сопротивление 1 мОм, пронизывается однородным магнитным полем, линии индукции которого перпендикулярны плоскости витка. Индукция магнитного поля плавно изменяется со скоростью 0,01 Тл/с. Какое количество теплоты выделится в витке за время 1 мин?

Контрольная работа по физике по теме «Электромагнитная индукция»

1 вариант.

2. Определить ЭДС индукции на концах крыльев самолета Ан-2, имеющих длину 12,4 м, если скорость самолёта при горизонтальном полёте 180 км/ч, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 0,5·10^-4 Тл.

3. Какая э.д.с. самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГ, если ток 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?

4. По катушке с индуктивностью 0,6 Гн течет ток силой 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится эта энергия при возпастании силы тока в 2 раза? в 3 раза?

2 вариант.

3. За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГ происходит нарастание тока от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя э.д.с. самоиндукции 30 В?

4. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3·10^-3 Вб. Число витков в катушке 120.

Закон ЭМ индукции Фарадея.

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков равным 400, за 0, 2 с изменился от 0, 1 Вб до 0, 9 Вб. Определить ЭДС, индуцируемую в катушке.

2. Определить магнитный поток, проходящий через прямоугольную площадку со сторонами 20х40 см, если она помещена в однородное магнитное поле с индукцией в 5 Тл под углом 60° к линиям магнитной индукции поля.

3. Сколько витков должна иметь катушка, чтобы при изменении магнитного потока внутри нее от 0, 024 до 0, 056 Вб за 0, 32 с в ней создавалась средняя э. д. с. 10 В?

ЭДС индукции в движущихся проводниках.

1. Определить ЭДС индукции на концах крыльев самолета Ан-2, имеющих длину 12, 4 м, если скорость самолёта при горизонтальном полёте 180 км/ч, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 0, 5·10^-4 Тл.

ЭДС самоиндукции.

1. В катушке возникает магнитный поток 0, 015 Вб, когда по ее виткам проходит ток 5, 0 А. Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность 60 мГ?

3. Какая э.д.с. самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГ, если ток 3, 8 А исчезнет в ней за 0, 012 с?

4. Определить индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2, 8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э. д. с. самоиндукции 14 В.

5. За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГ происходит нарастание тока от нуля до 11, 4 А, если при этом возникает средняя э. д. с. самоиндукции 30 В?

Весь материал — в документе.

Закон индукции Фарадея: Закон Ленца

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Рассчитайте ЭДС, ток и магнитные поля, используя закон Фарадея.
Объясните физические результаты Закона Ленца

Закон Фарадея и Ленца

Эксперименты Фарадея показали, что ЭДС, вызванная изменением магнитного потока, зависит только от нескольких факторов. Во-первых, ЭДС прямо пропорциональна изменению магнитного потока Δ Φ .Во-вторых, ЭДС является наибольшей, когда изменение во времени Δ t наименьшее, то есть ЭДС обратно пропорциональна Δ t . Наконец, если катушка имеет Н витков, будет создана ЭДС, которая в Н, раз больше, чем для одиночной катушки, так что ЭДС прямо пропорциональна Н . Уравнение для ЭДС, вызванной изменением магнитного потока, равно

[латекс] \ text {emf} = — N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex].

Это соотношение известно как закон индукции Фарадея .Обычно единицами измерения ЭДС являются вольты. Знак минус в законе индукции Фарадея очень важен. Минус означает, что ЭДС создает ток I и магнитное поле B, которые препятствуют изменению потока Δ Φ — это известно как закон Ленца . Направление (обозначенное знаком минус) ЭДС настолько важно, что оно было названо законом Ленца в честь русского Генриха Ленца (1804–1865), который, подобно Фарадею и Генри, независимо исследовал аспекты индукции. Фарадей знал о направлении, но Ленц так ясно изложил его, что ему приписывают его открытие.(См. Рисунок 1.)

Рис. 1. (a) Когда стержневой магнит вставляется в катушку, сила магнитного поля в катушке увеличивается. Ток, наведенный в катушке, создает другое поле в направлении, противоположном стержневому магниту, чтобы противодействовать увеличению. Это один из аспектов закона Ленца: индукция препятствует любому изменению потока. (b) и (c) — две другие ситуации. Убедитесь сами, что показанное направление индуцированной катушки B действительно противодействует изменению магнитного потока и что показанное направление тока согласуется с RHR-2.

Стратегия решения проблем закона Ленца

Чтобы использовать закон Ленца для определения направлений индуцированных магнитных полей, токов и ЭДС:

Сделайте набросок ситуации для использования при визуализации и записи направлений.
Определите направление магнитного поля B.
Определите, увеличивается или уменьшается поток.
Теперь определите направление индуцированного магнитного поля B. Оно противостоит изменению магнитного потока путем добавления или вычитания из исходного поля.
Используйте RHR-2 для определения направления индуцированного тока I, ответственного за индуцированное магнитное поле B.
Направление (или полярность) наведенной ЭДС теперь будет управлять током в этом направлении и может быть представлено как ток, выходящий из положительного вывода ЭДС и возвращающийся к его отрицательному выводу.

Для практики примените эти шаги к ситуациям, показанным на Рисунке 1, и другим, которые являются частью следующего текстового материала.

Применение электромагнитной индукции

Существует множество применений закона индукции Фарадея, которые мы исследуем в этой и других главах. На этом этапе позвольте нам упомянуть несколько, которые связаны с хранением данных и магнитными полями. Очень важное приложение связано с аудио и видео , записывающими лентами . Пластиковая лента, покрытая оксидом железа, проходит мимо записывающей головки. Эта записывающая головка представляет собой круглое железное кольцо, вокруг которого намотана катушка с проволокой — электромагнит (рис. 2).Сигнал в виде переменного входного тока от микрофона или камеры поступает на записывающую головку. Эти сигналы (которые являются функцией амплитуды и частоты сигнала) создают переменные магнитные поля на записывающей головке. Когда лента движется мимо записывающей головки, ориентация магнитного поля молекул оксида железа на ленте изменяется, таким образом записывая сигнал. В режиме воспроизведения намагниченная лента проходит мимо другой головки, аналогичной по конструкции записывающей головке. Различная ориентация магнитного поля молекул оксида железа на ленте индуцирует ЭДС в проволочной катушке в воспроизводящей головке.Затем этот сигнал отправляется на громкоговоритель или видеоплеер.

Рис. 2. Головки для записи и воспроизведения, используемые с аудио- и видеомагнитными лентами. (кредит: Стив Юрветсон)

Аналогичные принципы применимы и к жестким дискам компьютера, только с гораздо большей скоростью. Здесь записи находятся на вращающемся диске с покрытием. Исторически считывающие головки создавались по принципу индукции. Однако входная информация передается в цифровой, а не аналоговой форме — на вращающемся жестком диске записывается серия нулей или единиц.Сегодня большинство считывающих устройств с жестких дисков не работают по принципу индукции, а используют технологию, известную как гигантское магнитосопротивление . (Открытие того факта, что слабые изменения магнитного поля в тонкой пленке из железа и хрома могут вызывать гораздо большие изменения электрического сопротивления, было одним из первых крупных успехов нанотехнологии.) Еще одно применение индукции можно найти на магнитной полосе на магнитной полосе. на оборотной стороне вашей личной кредитной карты, которая использовалась в продуктовом магазине или в банкомате.Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеокассета, упомянутая в последнем абзаце, в которой голова считывает личную информацию с вашей карты.

Еще одно применение электромагнитной индукции — это когда электрические сигналы должны передаваться через барьер. Рассмотрим кохлеарный имплант , показанный ниже. Звук улавливается микрофоном на внешней стороне черепа и используется для создания переменного магнитного поля. Ток индуцируется в приемнике, закрепленном в кости под кожей, и передается на электроды во внутреннем ухе.Электромагнитная индукция может использоваться и в других случаях, когда электрические сигналы должны передаваться через различные среды.

Рисунок 3. Электромагнитная индукция, используемая при передаче электрического тока через среды. Устройство на голове ребенка индуцирует электрический ток в приемнике, закрепленном в кости под кожей. (кредит: Бьорн Кнетч)

Еще одна современная область исследований, в которой электромагнитная индукция успешно реализуется (и имеет значительный потенциал), — это транскраниальное магнитное моделирование.Множество расстройств, включая депрессию и галлюцинации, можно объяснить нерегулярной локальной электрической активностью в головном мозге. В транскраниальной магнитной стимуляции быстро меняющееся и очень локализованное магнитное поле помещается рядом с определенными участками, идентифицированными в головном мозге. В идентифицированных участках индуцируются слабые электрические токи, которые могут привести к восстановлению электрических функций в тканях мозга.

Апноэ сна («остановка дыхания») поражает как взрослых, так и младенцев (особенно недоношенных детей и может быть причиной внезапной детской смерти [SID]). У таких людей дыхание может многократно останавливаться во время сна. Прекращение действия более чем на 20 секунд может быть очень опасным. Инсульт, сердечная недостаточность и усталость — вот лишь некоторые из возможных последствий для человека, страдающего апноэ во сне. У младенцев проблема заключается в задержке дыхания на это более длительное время. В одном из типов мониторов, предупреждающих родителей о том, что ребенок не дышит, используется электромагнитная индукция. По проводу, намотанному вокруг груди младенца, проходит переменный ток. Расширение и сжатие грудной клетки младенца во время дыхания изменяет площадь спирали.В расположенной рядом катушке датчика индуцируется переменный ток из-за изменения магнитного поля исходного провода. Если ребенок перестанет дышать, наведенный ток изменится, и родители могут быть предупреждены.

Подключение: сохранение энергии

Закон Ленца — проявление сохранения энергии. Индуцированная ЭДС создает ток, который противодействует изменению потока, потому что изменение потока означает изменение энергии. Энергия может входить или уходить, но не мгновенно. Закон Ленца — следствие. Когда изменение начинается, закон говорит, что индукция противодействует и, таким образом, замедляет изменение. Фактически, если бы индуцированная ЭДС была в том же направлении, что и изменение потока, была бы положительная обратная связь, которая не давала бы нам бесплатную энергию без видимого источника — закон сохранения энергии был бы нарушен.

Пример 1. Расчет ЭДС: насколько велика наведенная ЭДС?

Рассчитайте величину наведенной ЭДС, когда магнит, изображенный на Рисунке 1 (а), вдавливается в катушку, учитывая следующую информацию: одноконтурная катушка имеет радиус 6.00 см, а среднее значение B cos θ (это дано, поскольку поле стержневого магнита сложное) увеличивается с 0,0500 Тл до 0,250 Тл за 0,100 с.

Стратегия

Чтобы найти величину ЭДС , мы используем закон индукции Фарадея, как указано в [latex] \ text {emf} = — N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex], но без знака минус, указывающего направление:

[латекс] \ text {emf} = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex].

Раствор

Нам дано, что N = 1 и Δ t = 0.100 с, но мы должны определить изменение потока Δ Φ , прежде чем мы сможем найти ЭДС. Поскольку площадь петли фиксирована, мы видим, что

ΔΦ = Δ ( BA cos θ ) = AΔ ( B cos θ ).

Теперь Δ ( B cos θ ) = 0,200 Тл, поскольку было задано, что B cos θ изменяется от 0,0500 до 0,250 Тл. Площадь контура A = πr2 = (3,14…) ( 0,060 м) ² = 1,13 × 10 ⁻² м ².{2} \ right) \ left (0.200 \ text {T} \ right)} {0.100 \ text {s}} = 22.6 \ text {mV} \\ [/ latex].

Обсуждение

Хотя это напряжение легко измерить, его явно недостаточно для большинства практических приложений. Больше петель в катушке, более сильный магнит и более быстрое движение делают индукцию практическим источником напряжения, которым она и является.

Исследования PhET: Электромагнитная лаборатория Фарадея

Поиграйте с стержневым магнитом и катушками, чтобы узнать о законе Фарадея.Поднесите стержневой магнит к одной или двум катушкам, чтобы лампочка загорелась. Просмотрите силовые линии магнитного поля. Измеритель показывает направление и величину тока. Просмотрите силовые линии магнитного поля или используйте измеритель, чтобы показать направление и величину тока. Вы также можете играть с электромагнитами, генераторами и трансформаторами!

Щелкните, чтобы загрузить симуляцию. Запускать на Java.

Сводка раздела

Концептуальные вопросы

Человек, работающий с большими магнитами, иногда помещает голову в сильное поле.Она сообщает, что у нее кружится голова, когда она быстро поворачивает голову. Как это может быть связано с индукцией?
Ускоритель частиц отправляет заряженные частицы с высокой скоростью по откачанной трубе. Объясните, как катушка с проволокой, намотанная вокруг трубы, может обнаруживать прохождение отдельных частиц. Нарисуйте график выходного напряжения катушки при прохождении через нее одиночной частицы.

Задачи и упражнения

1. Как показано на Рисунке 5 (а), каково направление тока, индуцируемого в катушке 2: (а) Если ток в катушке 1 увеличивается? (b) Если ток в катушке 1 уменьшается? (c) Если ток в катушке 1 постоянный? Ясно покажите, как вы следуете шагам из приведенной выше стратегии решения проблем для закона Ленца .

Рис. 5. (a) Катушки лежат в одной плоскости. (б) Проволока находится в плоскости катушки.

2. Как показано на Рисунке 5 (b), каково направление тока, индуцируемого в катушке: (a) Если ток в проводе увеличивается? (б) Если ток в проводе уменьшится? (c) Если ток в проводе внезапно меняет направление? Ясно покажите, как вы следуете шагам из приведенной выше стратегии решения проблем для закона Ленца .

3. Как показано на рисунке 6, каковы направления токов в катушках 1, 2 и 3 (предположим, что катушки лежат в плоскости цепи): (a) Когда переключатель в первый раз замыкается? (б) Когда выключатель был замкнут в течение длительного времени? (c) Сразу после размыкания переключателя?

Рисунок 6.

4. Повторите предыдущую проблему с перевернутой батареей.

5. Убедитесь, что единицами измерения Δ Φ / Δ т являются вольты. То есть показать, что 1 Тл м ² / с = 1 В.

6. Предположим, что 50-витковая катушка лежит в плоскости страницы в однородном магнитном поле, направленном внутрь страницы. Змеевик изначально имел площадь 0,250 м ². Он растягивается, чтобы не было площади за 0,100 с. Каковы направление и величина наведенной ЭДС, если однородное магнитное поле имеет напряженность 1.50 т?

7. (a) Техник МРТ перемещает свою руку из области очень низкой напряженности магнитного поля в поле 2,00 Тл сканера МРТ, указывая пальцами в направлении поля. Найдите среднюю ЭДС, индуцированную в его обручальном кольце, учитывая его диаметр 2,20 см и предполагая, что для его перемещения в поле требуется 0,250 с. (б) Обсудите, может ли этот ток существенно изменить температуру кольца.

8. Integrated Concepts Обратимся к ситуации в предыдущей задаче: (a) Какой ток индуцируется в кольце, если его сопротивление равно 0.0100 Ом? (б) Какая средняя мощность рассеивается? (c) Какое магнитное поле индуцируется в центре кольца? (d) Каково направление индуцированного магнитного поля относительно поля МРТ?

9. ЭДС индуцируется вращением катушки с 1000 витками диаметром 20,0 см в магнитном поле Земли 5,00 × 10 ⁻⁵ Тл. Какая средняя ЭДС индуцируется, если плоскость катушки изначально перпендикулярна полю Земли и повернута параллельно полю за 10,0 мс?

10.Катушка с 500 витками радиусом 0,250 м поворачивается на одну четверть оборота за 4,17 мс, первоначально ее плоскость перпендикулярна однородному магнитному полю. (Это 60 об / с.) Найдите напряженность магнитного поля, необходимую для индукции средней ЭДС 10 000 В.

11. Integrated Concepts Примерно как ЭДС, наведенная в петле на рисунке 5 (b), зависит от расстояния центра петли от провода?

12. Integrated Concepts (a) Молния создает быстро меняющееся магнитное поле.Если болт ударяется о землю вертикально и действует как ток в длинном прямом проводе, он вызывает напряжение в петле, выровненной, как показано на рисунке 5 (b). Какое напряжение индуцируется в петле диаметром 50,0 м 1,00 м от удара молнии 2,00 × 10 6 , если ток падает до нуля за 25,0 мкс? (б) Обсудите обстоятельства, при которых такое напряжение может привести к заметным последствиям.

Глоссарий

Закон индукции Фарадея:: средство вычисления ЭДС в катушке из-за изменения магнитного потока, заданное как [latex] \ text {emf} = — N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex]

Закон Ленца:: знак минус в законе Фарадея, означающий, что ЭДС, индуцированная в катушке, противодействует изменению магнитного потока.

Избранные решения проблем и упражнения

1.(a) CCW (b) CW (c) Отсутствие индуцированного тока

3. (a) 1 против часовой стрелки, 2 против часовой стрелки, 3 по часовой стрелке (b) 1, 2 и 3 без тока индуцированного (c) 1 CW, 2 CW, 3 CCW

7. (a) 3,04 мВ (b) В качестве нижнего предела для кольца, оценка R = 1,00 мОм. Передаваемое тепло составит 2,31 мДж. Это небольшое количество тепла.

9. 0,157 В

11. пропорционально [латексу] \ frac {1} {r} \\ [/ latex]

электромагнетизм — Магнитное поле за счет катушки N витков и соленоида

Давайте обсудим вопрос как качественно, так и количественно

Прежде всего выведем выражение для магнитного поля на оси токоведущей катушки.

Начнем с однооборотной катушки и выведем выражение для магнитного поля на оси этой катушки.\ frac {3} {2}} $$ Теперь для объекта в центре катушки $ x = 0 $, поэтому $$ B = \ frac {\ mu_0I} {2R} $$

Теперь дело в том, что мы можем распространить эту формулу на катушку из N витков, если толщина катушки мала (лучше, если можно пренебречь), то есть все контуры имеют примерно одно и то же поперечное сечение. В противном случае, если катушка достаточно толстая, мы не сможем применить этот вывод. Для толстой катушки (соленоида) вывод другой

Давайте поговорим об этой катушке толщиной t. Здесь мы не можем применить приведенный выше вывод, так как катушка толстая.Если мы хотим получить выражение магнитного поля на оси этой катушки с помощью метода, который мы использовали ранее, нам нужно будет интегрировать не только по окружности каждой отдельной петли катушки, но и по длине катушки. Таким образом, было бы лучше, если бы в этом случае мы рассматривали наш дифференциальный элемент не как $ dl $ на окружности катушки, а как катушку небольшой толщины $ dx $, и это подводит нас к логике для получения магнитного поле на оси соленоида.\ frac {\ pi} {2} \ cos \ theta d \ theta $$ или $$ B = \ frac {\ mu_0NI} {2} (\ sin \ frac {\ pi} {2} — \ sin (- \ frac {\ pi} {2})) $$ или $$ B = \ mu_0NI $$, что является обязательным выражением для поля в центре соленоида.

Взгляните на этот вывод, в отличие от первого здесь мы предположили, что дифференциальный элемент представляет собой катушку небольшой толщины $ dx $, вместо того, чтобы предполагать небольшую длину $ dl $ на любой из катушек.

, поэтому для толстой катушки вывод будет

Для катушки из n витков мы можем применить формулу $$ B = \ frac {\ mu_0NI} {2R} $$ только тогда, когда все $ N $ витков катушки находятся примерно в одном и том же поперечном сечении.В противном случае нам придется прибегнуть к выражению соленоида.

Надеюсь, это помогло развеять ваши сомнения