V-kosmose.com

Изменение магнитного потока создает электрическое поле

Физика > Изменение магнитного потока создает электрическое поле

 

Рассмотрите возникновение электрического поля при изменении магнитного потока: закон электромагнитной индукции Фарадея, уравнение Максвелла, теорема Стокса.

При перемене магнитного потока создается электрическое поле. Это утверждает закон индукции Фарадея: 

Задача обучения

  • Охарактеризовать связь меняющегося магнитного поля и электрического.

Основные пункты

  • Главный закон электромагнетизма – индукция Фарадея, предсказывающий принцип взаимодействия магнитного поля и электрической цепи.
  • У закона есть альтернативная форма: 
  • Закон индукции – одно из четырех уравнений Максвелла, управляющих электромагнитными явлениями.

Термины

  • Уравнение Максвелла – набор формул, характеризующих электрические и магнитные поля и их взаимодействие.
  • Область вектора – величина рассматриваемого вектора, расположенная перпендикулярно плоскости.
  • Теорема Стокса – интегрирование дифференциальных форм на многообразие, упрощающее и обобщающее несколько теорем из векторных вычислений.

Закон индукции Фарадея говорит о том, что при перемене магнитного поля создается электрическое: (ε индуцируется ЭДС, а ΦB – магнитный поток). Это главный закон в электромагнетизме, предсказывающий принципы взаимодействия магнитного поля с электрической цепью, что приведет к ЭДС.

В этом эксперименте демонстрируется индукция между катушками провода: жидкая батарея (справа) создает ток, протекающий сквозь небольшую катушку (А), формируя магнитное поле. Если катушки лишены движения, ток не индуцируется. Если же катушка смещается из/в более крупную (B), то магнитный поток изменится и создаст ток, который проявит себя в гальванометре

Дифференциальная форма закона Фарадея

Магнитный поток , где  – векторная площадь над замкнутой поверхностью S. Устройство, способное поддерживать разность потенциалов, несмотря на токовые потоки, выступает источником ЭДС. В математическом виде: , где интеграл характеризуется по замкнутой петле C.

Закон Фарадея теперь можно переписать: . Используя теорему Стокса в векторном исчислении, левая часть приравнивается к

В правой части  . Поэтому мы получаем альтернативную форму закона индукции Фарадея: . Ее также именуют дифференциальной формой закона Фарадея. Это одно из четырех уравнений Максвелла, контролирующих все электромагнитные явления.


Раздел Физика

Магнитный поток, индукция и закон Фарадея
Цепи переменного тока
Применение индукционных и электромагнитных волн
Магнитные поля и прогноз Максвелла