ЕРС електромагнітної індукції
В замкненому контурі струм виникає під дією зовнішньої неелектричної сили. Робота цієї сили по переміщенню одиничного електричного заряду характеризується ЕРС. Тобто, щоб виник струм потрібно мати ЕРС.
ЕРС індукції може виникнути і в незамкненому провіднику, але струму не буде. Величина цієї ЕРС ні як не залежить від опору провідника й дорівнює напрузі між кінцями провідника:
де 
- довжина провідника, м
- напруженість електричного поля зарядів, які накопичуються на кінцях
провідника, В/м
Таким чином, виникнення ЕРС індукції та індукованого струму пов’язано зі зміною магнітного потоку у контурі провіднику. Коли в постійному магнітному полі знаходиться нерухомий металевий провідник, то ЕРС індукції виникнути не може, так як магнітний потік у контурі провідника залишається незмінним. Фізична сутність цього явища - в металах є вільні електроні, які рухаються довільно. На кожний вільний електрон діє електромагнітна сила, напрямок якої залежить від напрямку вектора зовнішнього магнітного поля й напрямку вектора швидкості електрона в кожний момент. Дія магнітного поля на електрони при довільному їх русі різна по напрямку, тому розділення зарядів у провіднику не відбувається й ЕРС індукції у нерухомому провіднику виникнуть не може.
Рисунок 16.1 - Рух в однорідному магнітному полі незамкненого провідника
Виникає ЕРС індукції при русі провідника у магнітному полі. Нехай незамкнений провідник рухається в однорідному магнітному полі паралельно самому себе у напрямку, перпендикулярному силовим лініям поля, зі швидкістю υ (рис.16.1).
|
|
|
З тією же швидкістю будуть рухатися відносно магнітного поля позитивні іони, які складають кришталеві штахети металу, й вільні електроні. Рух цих заряджених часток можна розглядати як струм. Таким чином, зовнішні сили магнітного поля приводять вільні електрони у направлений рух по провіднику, в результаті чого на одному кінці провідника буде надлишок електронів, на іншому - електронів буде недостатньо. В результаті в провіднику виникає електричне поле. Сили цього поля та електромагнітні сили направленні в різні сторони. Тому розділення зарядів в провіднику відбувається доки електромагнітні сили не зрівноважаться силами електричного поля. Це створює різницю потенціалів на кінцях провідника й виникає ЕРС індукції. З дослідів встановлено, що ЕРС індукції залежить від величини магнітної індукції, швидкості переміщення, активної довжини провідника та кута між провідником і силовими лініями:
,
де υ- швидкість переміщення провідника у магнітному полі, м/с
ι- довжина провідника, м
|
|
|
α - кут між провідником і силовими лініями.
Якщо провідник нерухомий чи переміщується паралельно силовим лініям магнітного поля, то ЕРС індукції не виникне, тобто α=0°, то E=0
Якщо переміщувати провідник перпендикулярно силовим лініям магнітного поля, то ЕРС індукції буде найбільша, тобто α=90°, то: 
Коли провідник замкнений, то в електричному полі під дією ЕРС індукції виникає безперервний рух електронів, тобто електричний струм, величина якого визначається за законом Ома:
I=E/R
де R - сумарний опір провідника (чи електричного кола), Ом
E - ЕРС електромагнітної індукції, В
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!