Физика > Движение ЭДС
Рассмотрите возникновение электродвижущей силы в подвижном магнитном поле при законе электромагнитной индукции Фарадея: магнитный поток, формула и уравнения.
Движение в магнитном поле, выступающее стационарным по отношению к Земле, индуцирует ЭДС.
Задача обучения
- Выяснить, какой процесс индуцирует ЭДС.
Основные пункты
- Закон индукции Фарадея можно использовать для выведения движущей ЭДС, если перемены в магнитном поле возникли из-за перемещающегося элемента.
- Подвижное магнитное поле формирует электрическое и выступает причиной, почему электрические и магнитные силы воспринимаются как разные проявления одной силы.
- Любая перемена в магнитном потоке индуцирует ЭДС, вступающей в сопротивление изменению. Этот процесс именуют индукцией.
Термины
- Электродвижущая сила (ЭДС) – созданное батареей или магнитной силой напряжение.
- Магнитный поток – мера силы магнитного поля в конкретной области.
- Индукционный – генерация электрического тока изменяющимся магнитным полем.
Любая перемена в магнитном поле индуцирует ЭДС, сопротивляющуюся изменениям. Этот процесс именуют индукцией. К примеру, если к катушке движется магнит, то он индуцирует ЭДС, а перемещающаяся к магниту катушка создает точно такую же ЭДС.
Движение ЭДС
Давайте рассмотрим конкретный пример. У нас есть стержень, который движется на скорости v вдоль пары проводящих рельсов, отдаленных на дистанцию ℓ в однородном магнитном поле. Относительно поля рельсы остаются неподвижными и объединены стабильным резистором. Детальнее рассмотрим площадь, заключенную перемещающимся стержнем, рельсами и резистором. Поле перпендикулярно этому участку, а площадь возрастет из-за движения стержня. В итоге, вырастет и магнитный поток, а значит индуцируется ЭДС.
(а) – Движение ЭДС = Bℓv и индуцируется между рельсами, когда стержень отходит вправо в условиях однородного магнитного поля. Само поле выступает перпендикулярным к перемещающемуся стержню и рельсам. (b) – Закон Ленца указывает направленность индуцированного поля, тока и полярности индуцированной ЭДС. С помощью правила правой руки можно определить текущее направление
Чтобы определить величину индуцированной ЭДС, необходимо задействовать закон индукции Фарадея:
Здесь N = 1, а поток Φ = BAcosθ. У нас есть θ = 0° и cosθ = 1, так как B перпендикулярно A. Теперь Δ = Δ(BA) = BΔA, потому что B равномерно. Отметьте, что создаваемая стержнем площадь: ΔA = ℓx. Введем полученные величины в ЭДС:
Закон Ленца используют, чтобы определить направленность индуцированного поля, тока и полярность индуцированной ЭДС. Поток увеличивается вместе с площадью, поэтому индуцированное поле должно вступить в противостояние с существующим.
Электрическое и магнитное поля
Электрическая и магнитная силы обладают прочной связью. Именно перемещающееся магнитное поле формирует электрическое, что также стало причиной, почему их рассматривают как разные проявления одной силы. Это послужило тому, что ученые стали объединять другие главные силы.