Меню

Для определения направления индукционного тока нужно провести действия в таком порядке



Направление индукционного тока

Электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его, возникает электродвижущая сила (ЭДС), приводящая к возникновению индукционного тока.

Возникновение индукционного тока впервые обнаружил М. Фарадей в своих опытах. Если подключить катушку к гальванометру, и внутри нее двигать постоянный магнит, гальванометр будет отмечать появление индукционного тока:

Опыт Фарадея, катушка, постоянный магнит

Рис. 1. Опыт Фарадея, катушка, постоянный магнит.

Взаимодействие магнита и катушки

Если в опыте Фарадея двигающийся постоянный магнит будет связан с динамометром, то при движении динамометр будет фиксировать возникновение дополнительной силы. Происходит это потому, что возникающий в катушке индукционный ток, как и любой другой ток, приводит к появлению собственного магнитного поля, которое начинает взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита. Силу такого взаимодействия и будет фиксировать динамометр.

При движении магнита внутрь катушки сила будет направлена на выталкивание магнита. Однако, если мы начнем вынимать магнит из катушки, эта сила наоборот, начнет притягивать магнит, не давая его вынимать из катушки. То есть, возникающее магнитное поле в катушке в этих двух случаях имеет разное направление, а значит, и порождающий его ток также течет в разных направлениях.

Правило Ленца

Взаимодействие контура тока и магнитного поля изучалось русским физиком Э.Ленцем.

Он установил правило, которое было впоследствии названо его именем:

Индукционный ток, возникающий в контуре, всегда направлен так, чтобы препятствовать причине, его породившей.

И действительно, в соответствии с этим правилом, когда магнит вводится в катушку, возникающий в катушке ток создает такое магнитное поле, которое сопротивляется введению магнита. И наоборот – при выведении магнита из катушки, в ней возникает индукционный ток такого направления, чтобы препятствовать выведению магнита.

Обоснование правила Ленца

Для объяснения правила Ленца достаточно вспомнить закон сохранения энергии.

Возникающий в контуре ток, проходя по сопротивлению контура, совершает работу, которая тратится на нагревание провода катушки. Энергия для этого как раз и возникает при движении магнита. И, поскольку магнит должен при этом совершать положительную механическую работу – магнитное поле катушки должно быть направлено против поля самого магнита, в какую бы сторону он не двигался.

Только в этом случае магнит будет совершать положительную работу, энергия которой будет двигать заряды внутри контура, порождая индукционный ток, а индукционный ток, в свою очередь, будет совершать работу по нагреванию провода катушки (и отклонения стрелки гальванометра).

Направление индукционного тока

Рис. 3. Направление индукционного тока.

Что мы узнали?

Для определения направления индукционного тока используется правило, открытое Э. Ленцем. Индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы сопротивляться причине, его порождающей. Это правило является следствием законов сохранения.

Источник

Для определения направления индукционного тока нужно провести действия в таком порядке

Направление индукционного тока

При внесении в катушку магнита в ней возникает индукционный ток. Если к катушке присоединить гальванометр, то можно заметить, что направление тока будет зависеть от того приближаем ли мы магнит или удаляем его.

Магнит будет взаимодействовать с катушкой либо притягиваясь, либо отталкиваясь от нее. Это будет возникать вследствие того, что катушка с проходящим по ней током, будет подобна магниту с двумя полюсами. Направление индуцируемого тока будет определять, где у катушки будет находиться какой из полюсов.

Если приближать к катушке магнит, то в ней будет возникать индукционный ток такого направления, что катушка обязательно будет отталкиваться от магнита. Если мы будет удалять магнит от катушки, то при этом в катушке возникнет такой индукционный ток, что она будет притягиваться к магниту.

Читайте также:  Как рассчитать вторичную нагрузку трансформаторов тока

Стоит отметить, что не важно каким полюсом мы подносим или убираем магнит, всегда при подносе катушка будет отталкиваться, а при удалении притягиваться. Различие состоит в том, что при приближении магнита к катушке магнитный поток, который будет пронизывать катушку, увеличивается, так как у полюса магнита кучность линий магнитной индукции увеличивается. А при удалении магнита, магнитный поток, пронизывающий катушку, будет уменьшаться.

Узнать направление индукционного тока можно. Для этого существует правило Ленца. Оно основано на законе сохранения. Рассмотрим следующий опыт.

Так как должен выполняться закон сохранения, должно возникнуть магнитное поле, которое будет препятствовать изменению магнитного потока. В нашем случае магнитный поток увеличивался, следовательно, ток должен течь в таком направлении, чтобы линии вектора магнитной индукции, создаваемые катушкой, были направлены в противоположном направлении линиям магнитной индукции, создаваемым магнитом.

То есть они должны в нашем случае быть направлены вверх. Теперь воспользуемся правилом буравчика. Направляем большой палец правой руки по необходимому нам направлению линий магнитной индукции, то есть — вверх. Тогда остальные пальцы укажут, в какую сторону должен быть направлен индукционный ток. В нашем случае, слева на право.

Аналогичный процесс происходит при удалении магнита. Убираем магнит, магнитный поток уменьшается, следовательно, должно возникнуть поле которое будет увеличивать магнитный поток. То есть поле линии магнитной индукции, которого будут сонаправлены с линиями магнитной индукции, создаваемыми постоянным магнитом. В нашем случае эти лини направлены вниз. Опять пользуемся правилом буравчика и определяем направление индукционного тока.

Правило Ленца.

Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока в контуре надо так:

1. Определить направление линий магнитной индукции вектора В внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( Δ Ф > 0), или уменьшается ( Δ Ф

3. Установить направление линий магнитной индукции вектора В’ магнитного поля индукционного тока. Эти линии должны быть согласно правилу Ленца направлены противоположно линиям магнитной индукции вектора В’ при Δ Ф > 0 и иметь одинаковое с ними направление при Δ Ф

4. Зная направление линий магнитной индукции вектора В’ , найти направление индукционного тока, пользуясь правилом буравчика.

Направление индукционного тока определяется с помощью закона сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях направлен так, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток.

Вихревое электрическое поле .

Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике — электрическое поле.

Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Индукционное электрическое поле является вихревым.Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока

Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

индукционное электрическое поле

(вихревое электрическое поле )

1. создается неподвижными электрическими зарядами

1. вызывается изменениями магнитного поля

Читайте также:  Схема подключения электромагнита постоянного тока

2. силовые линии поля разомкнуты -потенциальное поле

2. силовые линии замкнуты — вихревое поле

3. источниками поля являются электрические заряды

3. источники поля указать нельзя

4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна нулю.

4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна ЭДС индукции

Источник

Физика

Поле индукционного тока всегда противодействует причине, вызывающей его появление.

Направление индукционного тока определяется правилом Ленца : индукционный ток в замкнутом проводящем контуре всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

При определении направления индукционного тока рекомендуется пользоваться следующим алгоритмом :

1) выявить причину изменения магнитного потока и определить, уменьшается или увеличивается поток Ф с течением времени;

2) определить направление поля индукционного тока:

  • если магнитный поток увеличивается, то поле индукционного тока B → i направлено противоположно внешнему магнитному полю B → :
  • если магнитный поток уменьшается, то поле индукционного тока B → i направлено так же, как и внешнее магнитное поле B → :

3) определить направление индукционного тока по правилу правого винта: поступательное движение винта должно совпадать с направлением поля индукционного тока B → i , тогда направление вращения его рукоятки укажет направление индукционного тока.

Пример 23. Провод, имеющий форму параболы, находится в однородном магнитном поле с индукцией, перпендикулярной плоскости провода. Из вершины параболы начинают перемещать перемычку так, как показано на рисунке. Найти направление индукционного тока в проводе.

Решение . Для определения направления индукционного тока воспользуемся алгоритмом.

1. Причиной изменения магнитного потока является увеличение площади, ограниченной проводом. Поток вектора магнитной индукции через указанную площадь также увеличивается :

где B — модуль вектора индукции магнитного поля; S — площадь, ограниченная контуром; α — угол между нормалью (перпендикуляром) к площадке и вектором B → , α = 90°.

2. При увеличении магнитного потока в контуре возникает индукционный ток, магнитное поле которого B → i направлено противоположно внешнему магнитному полю B → , направленному за плоскость чертежа («от нас»):

т.е. поле индукционного тока направлено «к нам».

3. Направление индукционного тока связано с создаваемым им полем B → i правилом правого винта: при поступательном движении правого винта вдоль направления поля B → i вращение его рукоятки происходит против часовой стрелки; следовательно, индукционный ток также течет в этом же направлении.

При указанном направлении движения перемычки индукционный ток в проводнике течет против часовой стрелки.

Источник

Эталон Практическое занятие по теме: » Определение направления индукционного тока. Правило Ленца.

ПЗ 39,40 Определение направления индукционного тока. Правило Ленца

Цель : определить направление индукционного тока, применяя правило Ленца.

Задача 1 (с эталоном решения)

Определить направление индукционного тока для случая 1

Действия

по правилу Ленца

Случай 1

Применение правила Ленца :

1. Установить направление линий магнитной индукции

внешнего магнитного поля.

hello_html_m17051457.png

1. внешнее поле направлено от северного полюса магнита к центру окружности, т. е. вверх

2. Выяснить, увеличивается (или уменьшается ( поток магнитной индукции через площадь этого контура.

hello_html_m12d42846.png

2. магнитный поток через этот контур увеличивается, т. к. магнит вставляют в контур, т. е.

3. Установить направление линий магнитного поля

hello_html_6168e54c.png

3. по правилу Ленца

, т. е. поле катушки направлено от центра окружности к северному полюсу магнита

4. Зная направление линий магнитной индукции , найти направление

индукционного тока I i пользуясь правилом буравчика или правилом правого винта.

hello_html_50e9191b.png

4. по правилу правого винта :

Если свернуть четыре пальца правой руки в направлении тока в контуре, то большой палец, отставленный на 90°, покажет направление вектора магнитной индукции. или

Читайте также:  Схема привода постоянного тока эту

по правилу буравчика:

если поступательное движение буравчика совпадает с направлением магнитного поля, то вращение ручки буравчика совпадает с направлением тока, т. е по часовой стрелке.

Ответ: ток направлен по часовой стрелке

Задача 2 Определить направление индукционного тока для случая 2 (аналогично случаю 1)

Действия

по правилу Ленца

Случай 2

Применение правила Ленца :

1. Установить направление линий магнитной индукции

внешнего магнитного поля.

hello_html_3273fc56.png

1. внешнее поле направлено от северного полюса магнита к центру окружности, т. е. влево

2. Выяснить, увеличивается (или уменьшается ( поток магнитной индукции через площадь этого контура.

2. магнитный поток через этот контур уменьшается, т. к. магнит удаляют от контура, т. е.

3. Установить направление линий магнитного поля

3. по правилу Ленца:

т. е. поле катушки направлено

от северного полюса магнита к центру окружности, т. е. влево

4. Зная направление линий магнитной индукции , найти направление

индукционного тока I i пользуясь правилом буравчика или правилом правого винта.

hello_html_m765ac751.pnghello_html_65cdb6bc.png

4. по правилу правого винта :

Если большой палец, отставленный на 90°, показывает направление вектора магнитной индукции, то свернутые четыре пальца правой руки покажут на направление тока в контуре.

по правилу буравчика:

если поступательное движение буравчика совпадает с направлением магнитного поля, то вращение ручки буравчика совпадает с направлением тока.

Ответ : ток в контуре направлен от наблюдателя против часовой стрелке

контрольные вопросы :

1. Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

2. выписать этапы применения правила Ленца.

Применение правила Ленца :

Установить направление линий магнитной индукции

внешнего магнитного поля.

Выяснить, увеличивается (или уменьшается

( поток магнитной индукции через площадь этого контура.

Установить направление линий магнитного поля

Зная направление линий магнитной индукции , найти направление

индукционного тока I i пользуясь правилом буравчика или правилом правого винта.

критерии оценивания:

задача1+ задача2 верно + контрольные вопросы (2 из 2 полным ответом) = «5»;

критерий «5», но с недочетами = «4»;

задача1 + контрольные вопросы (2 из 2 полным ответом) =»3″.

  • Все материалы
  • Статьи
  • Научные работы
  • Видеоуроки
  • Презентации
  • Конспекты
  • Тесты
  • Рабочие программы
  • Другие методич. материалы

Цель данной работы: определить направление индукционного тока применяя правило Ленца.

В работе дана задача 1 с эталоном решения, где на конкретном примере по шагам применено правило Ленца.

Обучающимся предложено самостоятельно решить практическую задачу 2, опираясь на решенную задачу 1.

В задании предложены контрольные вопросы для лучшего усвоения материала.

Этот материал отлично адаптирован к дистанционным образовательным технологиям.

Номер материала: ДБ-1230752

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник