Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле > Флэтора
Золотая квартира    

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле

Источник: Гидравлический пресс п6330 cdcaed2a

Содержание

Явление электромагнитной индукции – это то, что заставляет работать электрические двигатели, позволяет генераторам выpaбатывать электричество. Именно его открытие в начале XIX века привело к активному развитию таких отраслей, как энергетика, станкостроение, трaнcпорт. Также данное явление широко применяется в медицине, радиовещании, при производстве расходомеров – счетчиков учета электроэнергии.

Пpaктическое значение электромагнитной индукции

О том, в чем суть этого явления, когда и кто его открыл, что такое индуктивность и самоиндукция, какой энергией хаpaктеризуется совокупность магнитных силовых линий, будет рассказано в этой статье.

Явление электромагнитной индукции

Классическое определение этого явления гласит, что оно представляет собой появление упорядоченного движения заряженных частиц в замкнутом проводящем ток контуре (проводнике) при изменении проходящей через него, создаваемой постоянным магнитом совокупности силовых магнитных линий.

На заметку. Впервые обнаружить описываемое в статье явление экспериментальным путем получилось в 1831 году у известного ученого-физика Майкла Фарадея. Для своих опытов он использовал железное кольцо с намотанными с двух противоположных сторон витками медного провода, которые были соединены с гальваническим элементом и магнитной стрелкой. При подключении к первой обмотке гальванического элемента стрелка некоторое время двигалась, после чего останавливалась, после его отключения – плавно возвращалась в первоначальное положение. Подобные движения стрелки позволили предположить, что упорядоченное движение носителей электрических зарядов может возникать под воздействием совокупности силовых магнитных линий, источником которых служит первая обмотка.

Майкл Фарадей

Магнитный поток

Что является источником магнитного поля

Данное явление представляет собой совокупность силовых линий, проходящих через определённое сечение проводника или замкнутого токопроводящего контура.

Рассчитывается модуль этой величины Ф по следующей формуле:

Ф= B×S×Cos ​α​, где:

  • В – модуль вектора создаваемой силовыми линиями индукции;
  • S – площадь поверхности​, через которую проходит поток силовых линий;
  • ​α​ – угол между векторами силовых линий индукции и нормали (т.е. перпендикуляром к пронизываемой силовыми магнитными линиями плоскости).

Измеряется данная величина в Веберах (Вб).

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Формула магнитного потока

Данный фундаментальный закон имеет следующую формулировку: при любых изменениях магнитного потока, проходящего через проводящий контур, происходит возникновение электродвижущей силы (сокращенно ЭДС), значение которой прямо пропорционально скорости, с которой изменяется магнитный поток.

Отображением данной закономерности является следующая формула:

Ɛi = – ΔФ/Δt, где:

  • Ɛi – появляющаяся в токопроводящем контуре электродвижущая сила индукции;
  • ΔФ/Δt – скорость, с которой изменяется проходящий через замкнутый контур магнитный поток.

Таким образом, сила индукционного тока, образующегося в токопроводящем замкнутом контуре при воздействии на него электродвижущей силы, будет зависеть от того, с какой скоростью изменяется проходящий через него поток силовых линий магнита.

Векторная форма

В векторной форме этот закон выражается следующей формулой:

rot E= ΔB/Δt.

Согласно этой записи, напряжённость (E) электрического поля индукционного тока возрастает при увеличении скорости изменения потока B с силовыми линиями, пересекающими замкнутый контур.

Потенциальная форма

При помощи векторного потенциала закон электромагнитной индукции имеет следующую запись:

E =ΔA/Δt, где:

  • Е – напряженность электрического поля, порождаемого индукционным током;
  • ΔA/Δt – изменение векторного потенциала магнитного поля, проходящего через замкнутый контур, являющийся частью замкнутой цепи проводника.

Правило Ленца

Индуктивность проводника

Как гласит данное правило, на направление индукционного тока влияют вызвавшие его причины (факторы). Если значение Ф возрастает, то порождаемый им ток препятствует его увеличению. Если значение Ф убывает, происходит обратное: индукционный ток меняет направление, начиная препятствовать уменьшению плотности проходящих через контур силовых линий магнитного поля. Поэтому в формуле закона Фарадея содержится знак « минус».

Взаимодействие магнита с контуром

В качестве наглядного примера взаимодействия магнита и контура в сделанную из медного провода катушку помещают магнит. Если магнит медленно вставлять внутрь катушки, происходит постепенное увеличение пересекающего ее витки создаваемого магнитом потока. Появляющееся вследствие такой манипуляции упорядоченное движение частиц в катушке будет направлено по часовой стрелке, создавая собственное магнитное поле, ослабляющее поле магнита, отталкивая его тем самым от катушки.

Если магнит отдаляют от контура, его поток уменьшается, а заряженные частицы начинают двигаться против часовой стрелки, вследствие чего возникающая совокупность силовых магнитных линий будет притягивать магнит.

На заметку. В случае с незамкнутым (открытым) контуром: металлическим или алюминиевым кольцом, имеющим прорезь; катушкой, витки которой не замкнуты через амперметр, источник питания, данная закономерность, как и правило Ленца, не работает.

Вихревое электрическое поле

Изменяющееся во времени и прострaнcтве магнитное поле является источником появления вихревого имеющего замкнутые силовые линии электрического поля. Его воздействие объясняет упорядоченное перемещение единичных зарядов в проводнике, находящемся в (статичном) неподвижном состоянии.

Направление силовых линий электрического поля подчиняется правилу Ленца и правилу «буравчика».

Вихревые силовые линии

Индуктивность

Проходя по контуру, электрический ток способствует образование вокруг него совокупности магнитных силовых линий. Согласно формуле Ф = L×I​, создаваемый магнитом поток Ф пропорционально зависит от силы тока I​.

Таким образом, под индуктивностью L понимают коэффициент соотношения ​ магнитного потока Ф и силы тока I,​ протекающего по контуру. Рассчитывают данную величину по следующей формуле:

L=Ф/I.

Единицей измерения этой физической величины является Генри (Гн). 1 Гн – это индуктивность, образующаяся в замкнутом контуре, в котором сила тока изменяется на 1 Ампер, а величина напряжения в нем составляет 1 Вольт.

Самоиндукция

При изменениях значения силы тока в проводнике либо токопроводящей катушке происходит изменение магнитного потока, пронизывающего его. В результате в проводнике появляется электродвижущая сила самоиндукции, значение которой определяется по следующей формуле:

ƐiS = – ΔФ/Δt= –L(ΔI/Δt).

Энергия магнитного поля

Совокупность магнитных силовых линий имеет определенный запас энергии. Так как данное явление в контуре обусловлено протеканием по нему электрического тока, то и количество такой энергии зависит от величины затрат источников (генераторов, гальванических элементов) на создание тока. Рассчитывается эта величина (Wмаг.п) по следующей математической формуле:

Wмаг.п= (L×I2)/2.

На заметку. С пpaктической точки зрения, значение данной величины оказывает влияние на мощность электрических агрегатов: электродвигателей, генераторов. Чем больше мощность силовых линий, образуемых обмотками или постоянными магнитами статора и ротора, тем выше крутящий момент и мощность двигателя, больше его КПД.

Основные формулы

Основные формулы для явления магнитной индукции указаны на рисунке ниже.

Основные формулы, описывающие явление электромагнитной индукции

Поняв, в чем заключается суть явления электромагнитной индукции, можно разобраться в том, как работают электродвигатели, генераторы. Эти знания, помимо большой теоретической ценности, имеет достаточно полезное пpaктическое применение, позволяя самостоятельно находить, в ряде случаев и устранять, неисправности агрегатов, не прибегая к дорогостоящим услугам специалистов.

Видео

Более подробно и наглядно об описанном в данной статье явлении можно узнать в следующем видео.

 


Логическая схема и принцип работы RS триггера: таблица истинности

Логическая схема и принцип работы RS триггера: таблица истинности RS, JK и PC триггеры: принципы работы. Классификация последовательных схем: синхронные, асинхронные и комбинированные. Представление работы триггеров в таблице истинности и временной диаграмме синхронизации....

01 10 2022 14:13:38

Особенности использования термостойких кабелей для саун, бань и парилок

Особенности использования термостойких кабелей для саун, бань и парилок Понятие термостойкого кабеля. Виды термостойких кабелей. Классификация жаростойкого термопровода. Расшифровка обозначений термопроводов для саун и бань. Конструктивные особенности термостойкой изоляции для проводов....

30 09 2022 13:46:41

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками Определение и физическое объяснение эффекта Пельтье. Особенности функционирования, принцип действия и конструкция термоэлектрического генератора. Достоинства и недостатки ТЭМ. Самостоятельное изготовление термоэлектрогенератора своими руками....

29 09 2022 23:57:56

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации Ремонт электрического оборудования важная функция. Правильная организация поможет обеспечить работоспособность и продлить срок службы....

28 09 2022 21:51:22

Использование кримпера - как обжимать наконечники RJ с помощью инструмента

Использование кримпера - как обжимать наконечники RJ с помощью инструмента Типы кримперов: разновидностей клемм, которые определяют тип используемого кримпера (трубчатый и разрезной хвостовик, сетевые и телефонные разъемы). Кримпер для обжима наконечников RJ. Как правильно работать с инструментом....

27 09 2022 5:52:46

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые Технические и эксплуатационные характеристики гибкого силового кабеля из меди и бронированных проводов из алюминия. Монтаж бронированного алюминиевого провода под землей. Способы применения гибких силовых кабелей....

26 09 2022 1:36:29

Качество электрической энергии дома - анализируем и изучаем показатели

Качество электрической энергии дома - анализируем и изучаем показатели Показатели качества электрической энергии, средства измерения и принцип их действия можно освоить самому! А так же понять зачем это нужно....

25 09 2022 20:37:12

Схема зарядного устройства для литиевого аккумулятора для изготовления своими руками

Оригинальные зарядные устройства для зарядки литиевых аккумуляторов. Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы. Зарядка для литиевого аккумулятора своими руками. Порядок сборки зарядного устройства....

24 09 2022 13:19:32

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы Что такое ампер: определение и физическое значение. Амперы - как одна из основных единиц измерения при изучении физики электрических явлений. Сила тока - что это? Что измеряют в амперах....

23 09 2022 18:40:26

Основы радиотехники и радиоэлектроники для радиолюбителей

Основы радиотехники и радиоэлектроники для радиолюбителей Что нужно знать о радиотехнике и радиоэлектронике начинающему радиолюбителю. Какие нужны инструменты, материалы и измерительные приборы. Паяльник для начинающего радиолюбителя. Техника безопасности. Полезные советы....

22 09 2022 6:41:15

Импульсный источник питания (ИИП): принцип действия, устройство

Импульсный источник питания (ИИП): принцип действия, устройство Преимущества и недостатки импульсного источника питания. Как работает импульсный блок питания. Импульсный обратноходовой источник питания....

21 09 2022 0:49:15

Как правильно выбрать розетку: виды, особенности

Как правильно выбрать розетку: виды, особенности В огромном разнообразии видов розеток мы выделили главные правила по их выбору, в зависимости от поставленных целей. Разобрали все виды существующих розеток...

20 09 2022 7:23:26

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока Особенности конструкции энергосберегающих ламп. Достоинства и недостатки энергосберегающей лампы. Таблица мощности и классификация энергосберегающих источников освещения. Как выбрать устройство для освещения....

19 09 2022 22:10:45

Тест на допуск электробезопасности (2 группа)

Тест на допуск электробезопасности (2 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы ll по электробезопасности...

18 09 2022 19:17:22

Мощные стабилизаторы напряжения: высоковольтный на полевом транзисторе

Мощные стабилизаторы напряжения: высоковольтный на полевом транзисторе Определение мощности стабилизатора. Методики расчёта мощности СН по техническим хаpaктеристикам и таблицам максимальных нагрузок. Онлайн калькуляторы для расчета мощностей стабилизаторов. Мощный стабилизатор напряжения: виды устройств....

17 09 2022 22:41:15

Простые схемы для начинающих радиолюбителей для пайки в домашних условиях

Простые схемы для начинающих радиолюбителей для пайки в домашних условиях Мастерская радиолюбителя: радиосхемы своими руками для дома. С чего начать, что можно сделать. Необходимый минимум инструментов и расходников. Общие правила работы с радиосхемами. Пайка в домашних условиях....

16 09 2022 5:55:39

О креплении люстр к натяжным потолкам: правильная установка потолочного светильника

О креплении люстр к натяжным потолкам: правильная установка потолочного светильника Как правильно крепить люстру к натяжному потоку своими руками. Установка светильников на натяжной потолок: необходимый инструмент и крепежный материал. Схема размещения проводки....

15 09 2022 21:36:26

Единица измерения света и формула расчета освещенности помещения

Единица измерения света и формула расчета освещенности помещения Единицы освещения и формула для расчета освещенности. Человеческий фактор и хаpaктер деятельности при расчете измерения света. Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения. Способы измерений. Важность величины пульсации....

14 09 2022 5:39:32

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение Лампы накаливания широко используемые в быту и промышленности. Они различаются по конструкции, мощности, световой отдаче и дизайну....

13 09 2022 6:32:10

Расчеты мощности энергопотрeбления: что такое квт часы и как их перевести

Расчеты мощности энергопотрeбления: что такое квт часы и как их перевести От джоуля к киловатту: понятие и перевод единиц. Изменение размерности единиц мощности. Примеры обсчёта энергопотрeбления. Сколько киловатт в час расходуют мощные электроприборы. Расчет стоимости кВт часа для лампы накаливания....

12 09 2022 21:56:51

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа Расшифровка и технические характеристики кабеля К Г. Размерные и температурные показатели провода К Г. Область применения и способы прокладки кабелей К Г. Описание электрических параметров проводов К Г....

11 09 2022 2:59:45

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение Как правильно выбрать, произвести монтаж и подключить трехфазный счетчик электроэнергии в домашних условиях без помощи электрика....

10 09 2022 6:55:32

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение Лампы накаливания широко используемые в быту и промышленности. Они различаются по конструкции, мощности, световой отдаче и дизайну....

09 09 2022 19:16:14

Расчет электропроводки от А до Я - советы профессионалов

Расчет электропроводки от А до Я - советы профессионалов Рассчитать электропроводку можно выбрав нужный проект, определив параметры питающей линии. Специальный калькулятор может в этом помочь....

08 09 2022 23:54:27

Электропроводка в частном доме своими руками от А до Я

Полная инструкция по проектированию и расчету электропроводки в частном доме, а также выбор проводника и защитной аппаратуры. Прокладка кабеля и заземление....

07 09 2022 17:52:56

Формула расчета частоты вращений

Формула расчета частоты вращений Частота вращения: формула. Синхронные и асинхронные электромашины. Синхронная скорость и скольжение. Расчет и регулировка частоты вращений. Номинальная скорость вращения в двигателях постоянного тока....

06 09 2022 14:50:29

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания Какой кабель нужен для подключения плиты? Если плита оснащена реле и адаптерами, прилагаемыми вилками и монтажными коробками, считайте, что повезло....

05 09 2022 12:27:13

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности Принцип действия и конструктивные особенности всех видов элегазовых выключателей высокого напряжения. Их преимущества, недостатки и обслуживание....

04 09 2022 3:35:26

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается Программа по электробезопасности 2 группа - кому присваивается, дистанционное обучение и аттестационные центры. Требования для получения: что входит в курс. Аттестация сотрудников предприятий....

03 09 2022 19:42:52

Внешние 3G антенны для модема: особенности и порядок установки

Внешние 3G антенны для модема: особенности и порядок установки Для чего используются наружные антенны для 3G модема. Как сделать направленную 3G антенну для беспроводного USB модема своими руками. Распайка кабеля 3 джи антенны. Устройство и оптимальные габариты антенн....

02 09 2022 7:29:21

Расшифровка маркировки и технические хаpaктеристики кабеля ПНСВ: конструкция провода

Расшифровка маркировки и технические хаpaктеристики кабеля ПНСВ: конструкция провода Конструкция провода ПНСВ. Хаpaктеристики кабеля. Технология монтажа ПНСВ-кабеля. Расшифровка маркировки, технические хаpaктеристики проводов. Области применения кабелей ПНСВ. Как подключить и проложить провод....

01 09 2022 18:44:35

Кабель СИП-2: техническая хаpaктеристика самонесущего провода

Кабель СИП-2: техническая хаpaктеристика самонесущего провода Виды СИП согласно ГОСТ 31946-2012. Разновидности самонесущих изолированных проводов. Маркировка проводников согласно ГОСТу. Кабель СИП 2: технические хаpaктеристики. Достоинства и недостатки изделия....

31 08 2022 13:20:17

Диагностика электрооборудования - новейшие средства

Диагностика электрооборудования - новейшие средства Описание основных понятий экспертизы электрооборудования, ее целей, этапов и новейших средств, применяемых в этой области...

30 08 2022 22:18:50

О цифровых каналах принимаемых на обычную антенну в 2017 году

О цифровых каналах принимаемых на обычную антенну в 2017 году Типы сигналов от телeбашни. Способы приема цифрового ТВ. Как настроить цифровое телевидение. Перечень доступных каналов для приема на обычную антенну. Пакеты вещания: какой выбрать....

29 08 2022 16:23:13

Симисторные стабилизаторы напряжения: технические хаpaктеристики, плюсы и минусы

Симисторные стабилизаторы напряжения: технические хаpaктеристики, плюсы и минусы Принципиальна схема симисторного однофазного стабилизатора. Достоинства и недостатки современных стабилизаторов на симисторных элементах. Симисторный стабилизатор 12 вольт: схема сборки своими руками....

28 08 2022 18:59:22

Как починить электродрель с регулировкой оборотов: схема подключения кнопки

Как починить электродрель с регулировкой оборотов: схема подключения кнопки Способы починки электрических дрелей в домашних условиях. Способы устранения искрения на щетках: чистка или замена. Устройство электродрели. Основные виды неисправностей. Устранение неисправности патрона дрели....

27 08 2022 19:46:26

Стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах: схема включения и регулировки

Стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах: схема включения и регулировки Принцип стабилизации тока и требования к управляющему элементу. Суть стабилизации. Выбор схемы включения. Устройство и работа полевого транзистора: особенности полевых структур. Принцип управления переходом. Пример стабилизатора на полевом транзисторе....

26 08 2022 8:42:51

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы Запас прочности кабеля определяется сопротивлением изоляции поэтому важно своевременно проводить проверку с помощью специальных средств....

25 08 2022 3:29:42

Как проверить изоляцию кабеля и ее сопротивление прибором мегаомметром

Как проверить изоляцию кабеля и ее сопротивление прибором мегаомметром Контроль сопротивлений кабельной продукции. Условия проведения испытаний, требования к окружению и прибору. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром. Порядок измерения мегаомметром. Оценка результатов испытаний и их периодичность....

24 08 2022 15:58:58

Технические хаpaктеристики и расшифровка маркировки КГН-кабеля

Технические хаpaктеристики и расшифровка маркировки КГН-кабеля Маркировка установочных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция КГН: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики КГН-кабеля. Конструкция и существующие размеры сечений....

23 08 2022 4:25:23

Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности

Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности Гипсокартон не совсем удобный материал для установки розетки, но общий порядок работ не сильно отличается от установки в другие типы стен....

22 08 2022 8:11:56

Газонаполненные лампы - классификация и сфера применения

Газонаполненные лампы - классификация и сфера применения Газонаполненные лампы и их особенности, классификация, недостатки и сфера применения. Чем они отличаются от ламп накаливания....

21 08 2022 5:27:40

Лампа люминисцентная - выбор и преимущества

Лампа люминисцентная - выбор и преимущества Лампа люминисцентная, область применения, какие их главные особенности, и в чём отличие между люминесцентными лампами и лампами накаливания....

20 08 2022 8:59:27

Расчёт резистора для светодиода и подключение

Расчёт резистора для светодиода и подключение Для чего нужен ограничивающий резистор. Расчёт сопротивления резистора и его мощности. Шунтирование светодиодов резистором....

19 08 2022 17:19:30

Двухтарифный счетчик электроэнергии: монтаж, преимущества, настройка

Двухтарифный счетчик электроэнергии: монтаж, преимущества, настройка Многотарифный счетчик поможет легко экономить на электроэнергии. А его монтаж, установка и выбор это очень простая задача!...

18 08 2022 23:33:50

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный Установка, выбор автоматического выключателя, его подсоединение к сети. Подключение светильника к выключателю....

17 08 2022 3:55:26

О греющем кабеле: монтаж саморегулирующего греющего кабеля в водопроводной системе

О греющем кабеле: монтаж саморегулирующего греющего кабеля в водопроводной системе Конструкция и сферы применения кабеля греющего, саморегулирующегося. Классификация греющих кабелей. Как выбрать греющий кабель для бытового трубопровода. Монтаж резистивного греющего провода....

16 08 2022 19:53:22

Хаpaктеристики и монтаж уличных прожекторов с датчиком движения

Хаpaктеристики и монтаж уличных прожекторов с датчиком движения Сфера применения прожекторов с датчиками движения для уличного освещения. Принцип работы устройств. Достоинства и недостатки прожектора с датчиком движения для улицы. Настройка и подключение прожектора....

15 08 2022 3:47:51

Точечные светильники: установка, советы по расположению

Точечные светильники: установка, советы по расположению Установка точечных светильников выполняется на потолке, в нижней части навесных шкафов. С их помощью можно оформить грамотно и лаконично оформить интерьер....

14 08 2022 9:49:12

Таблица расчета мощности и напряжения: определяем число ватт и ампер

Таблица расчета мощности и напряжения: определяем число ватт и ампер Как можно рассчитать число ампер в сети с применением закона Ома. Амперы как единицы измерения силы. Таблица единиц измерения и расчета мощности и напряжения. Для чего нужен амперметр. Техника безопасности при работе с электрическим током....

13 08 2022 9:47:58

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::