Tingėjimo dėsnis. Indukcinės srovės kryptis. Lenzo taisyklė. Sūkurio lauko Lenco taisyklė leidžia nustatyti kryptį

Ankstesnėje pastraipoje buvo apsvarstyti indukcinės srovės gavimo eksperimentai ir nustatyta jos atsiradimo priežastis.

Kokia yra indukcijos srovės kryptis? Norėdami atsakyti į šį klausimą, naudosime įrenginį, parodytą 123 paveiksle. Tai siaura aliuminio plokštė su aliuminio žiedais galuose. Vienas žiedas vientisas, kitas su pjūviu. Plokštė su žiedais dedama ant stovo ir gali laisvai suktis aplink vertikalią ašį.

Ryžiai. 123. Artėjant prie bet kurio magneto poliaus vientiso žiedo, žiedas nuo jo atstumiamas

Paimkime juostelės magnetą ir įkiškime į žiedą su pjūviu – žiedas liks savo vietoje. Jei į kietą žiedą įdėsite magnetą, jis bus atstumtas ir nutols nuo magneto, sukdamas visą plokštelę. Rezultatas bus lygiai toks pat, jei magnetas bus pasuktas į žiedus ne su šiauriniu ašigaliu (kaip parodyta paveikslėlyje), o su pietine. Paaiškinkime pastebėtus reiškinius.

Artėjant prie bet kurio magneto poliaus žiedo, kurio laukas netolygus, didėja per žiedą einantis magnetinis srautas (124 pav.). Tokiu atveju kietame žiede atsiranda indukcinė srovė, o žiede su pjūviu srovės nebus.

Ryžiai. 124. Indukcijos srovės atsiradimas vientisame žiede artėjant prie magneto žiedo

Srovė kietame žiede sukuria erdvėje magnetinį lauką, dėl kurio žiedas įgauna magneto savybes. Sąveikaujant su artėjančiu juostos magnetu, žiedas nuo jo atstumiamas. Iš to išplaukia, kad žiedas ir magnetas susiduria vienas su kitu tais pačiais poliais, o jų laukų magnetinės indukcijos vektoriai (V k ir V m) nukreipti priešingomis kryptimis (125 pav.). Žinodami žiedo magnetinio lauko indukcijos vektoriaus kryptį, galime pasinaudoti taisykle dešinė ranka(žr. 97 pav.) nustatyti indukcijos srovės kryptį žiede. Tolstant nuo prie jo artėjančio magneto, žiedas neutralizuoja per jį einančio išorinio magnetinio srauto padidėjimą.

Ryžiai. 125. Indukcijos srovės krypties žiede nustatymas

Dabar pažiūrėkime, kas atsitiks, kai išorinis magnetinis srautas per žiedą mažėja. Norėdami tai padaryti, laikykite žiedą ranka ir įkiškite į jį magnetą. Tada, atleisdami žiedą, pradedame nuimti magnetą. Tokiu atveju žiedas seks paskui magnetą ir jį trauks (126 pav.). Tai reiškia, kad žiedas ir magnetas susiduria vienas su kitu priešingais poliais, o jų laukų magnetinės indukcijos vektoriai nukreipti ta pačia kryptimi (127 pav.). Esant tokiai pačiai V k ir V m krypčiai, srovės magnetinis laukas atsvers išorinio magnetinio srauto, einančio per žiedą, sumažėjimą.

Ryžiai. 126. Kai magnetas tolsta nuo vientiso žiedo, jis, trauktas, seka paskui magnetą

Ryžiai. 127. Indukcijos srovės kryptis žiede kinta pasikeitus magneto judėjimo krypčiai žiedo atžvilgiu

Matome, kad indukuojamos srovės krypčiai nustatyti, visų pirma, reikia išsiaiškinti šios srovės sukuriamo magnetinio lauko magnetinės indukcijos vektoriaus kryptį (žiedo centre). Remiantis nagrinėtų eksperimentų rezultatais (viename iš jų išorinis magnetinis srautas padidėjo, o kitame sumažėjo), buvo suformuluota taisyklė, kuri šiuolaikinėje formuluotėje skamba taip:

indukuota srovė, atsirandanti uždaroje grandinėje su jos magnetiniu lauku, neutralizuoja išorinio magnetinio srauto pokytį, kuris sukėlė šią srovę

Šią taisyklę 1834 m. nustatė rusų mokslininkas Emilijus Christianovičius Lencas, todėl ji vadinama Lenco taisykle.

Klausimai

Kodėl buvo atliktas eksperimentas, pavaizduotas 123 ir 126 paveiksluose?
Kodėl padalintas žiedas nereaguoja į magneto artėjimą?
Paaiškinkite reiškinius, kurie atsiranda magnetui priartėjus prie vientiso žiedo (žr. 125 pav.); nuimant magnetą (žr. 127 pav.).
Kaip nustatyti indukcijos srovės kryptį žiede?
Valstybės Lenco valdžia.

37 pratimas

Kaip manote, kodėl 123 paveiksle parodytas įrenginys pagamintas iš aliuminio? Kaip vyktų eksperimentas, jei prietaisas būtų pagamintas iš geležies? vario?
Žemiau esančiame loginių operacijų, kurias atlikome norėdami nustatyti indukcijos srovės kryptį, sąraše jų įgyvendinimo seka sulaužyta. Užsirašykite šias operacijas žyminčias raides savo sąsiuvinyje ir sudėkite jas teisinga seka.
1. Nustatykite indukcijos srovės kryptį žiede (naudodami dešinės rankos taisyklę).
2. Srovės magnetinio lauko žiede indukcijos vektoriaus B k kryptį magnetinio lauko magnetinės indukcijos vektoriaus B m krypties atžvilgiu nustatėme remdamiesi tuo, kad žiedas atstumiamas nuo magneto, kai jis artėja (o tai reiškia, kad jie yra vienas prieš kitą su tais pačiais poliais) ir traukiasi tolstant (tai reiškia, kad žiedas ir magnetas atsigręžia priešingais poliais).
3. Nustatėme magnetinio lauko magnetinės indukcijos vektoriaus B m kryptį (pagal jo polių vietą).

Indukcija elektros laidininke, kuris atsiranda pasikeitus magnetiniam srautui, yra nukreiptas taip, kad jo magnetinis laukas neutralizuoja magnetinio srauto kitimą.

1831 metais anglų fizikas Michaelas Faradėjus atrado tai, kas dabar vadinama Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsniu, kuris teigia, kad magnetinio srauto pokytis laidžioje grandinėje sužadina elektros srovę toje grandinėje net tada, kai grandinėje nėra maitinimo šaltinio. Faradėjaus paliktas atviras indukcijos srovės krypties klausimas netrukus buvo išspręstas rusų fizikas Emilijus Kristianovičius Lencas.

Įsivaizduokite uždarą apskritą srovę nešančią grandinę be prijungtos baterijos ar kito maitinimo šaltinio, į kurią su šiauriniu ašigaliu pradedamas kištis magnetas. Tai padidins magnetinį srautą, einantį per kilpą, ir, pagal Faradėjaus dėsnį, kilpoje atsiras indukuota srovė. Ši srovė, savo ruožtu, pagal Biot-Savarto dėsnį, sukurs magnetinį lauką, kurio savybės nesiskiria nuo įprasto magneto lauko savybių su šiaure ir pietų ašigaliai. Lencui ką tik pavyko išsiaiškinti, kad indukuota srovė bus nukreipta taip, kad srovės generuojamo magnetinio lauko šiaurinis polius bus nukreiptas į Šiaurės ašigalisįstumiamas magnetas. Kadangi abipusės atstūmimo jėgos veikia tarp dviejų magnetų šiaurinių polių, grandinėje indukcinė srovė tekės tiksliai ta kryptimi, kuri neutralizuotų magneto įvedimą į grandinę. Ir tai tik ypatingas atvejis, tačiau apibendrintai formuluojant Lenco taisyklė teigia, kad indukuota srovė visada nukreipta taip, kad būtų neutralizuota ją sukėlusi pagrindinė priežastis.

Šiandien jie bando panaudoti Lenco taisyklę tarpmiestiniame keleivių vežime. Traukinių su vadinamąja magnetine levitacija prototipai jau pagaminti ir bandomi. Po tokio traukinio vagono apačia sumontuota galingi magnetai, esantis keli centimetrai nuo plieno lakšto. Traukiniui judant magnetinis srautas, einantis bėgių kelio kontūrą, nuolat kinta, jame atsiranda stiprios indukcinės srovės, sukuriančios galingą magnetinį lauką, kuris atstumia traukinio magnetinę pakabą (panašiai kaip tarp kontūro atsiranda atstumiančios jėgos ir magnetas aukščiau aprašytame eksperimente). Ši jėga yra tokia didelė, kad, įgavęs šiek tiek greičio, traukinys tiesiogine prasme pakyla nuo bėgių 10–15 centimetrų ir iš tikrųjų skrenda oru. Magnetinės levitacijos traukiniai gali pasiekti didesnį nei 500 km/h greitį, todėl jie idealiai tinka vidutinio nuotolio tarpmiestiniam transportui.

Taip pat žiūrėkite:

Šioje pamokoje, kurios tema: „Lenco taisyklė. Teisė elektromagnetinė indukcija“, išsiaiškinsime Pagrindinė taisyklė, leidžianti nustatyti indukcijos srovės kryptį grandinėje, kurią 1833 m. nustatė E.X. Lencas. Taip pat apsvarstysime eksperimentą su aliuminio žiedais, kuris aiškiai parodo šią taisyklę, ir suformuluosime elektromagnetinės indukcijos dėsnį.

Priartindami magnetą prie kieto žiedo arba nutoldami nuo jo, keičiame magnetinį srautą, kuris prasiskverbia į žiedo sritį. Pagal elektromagnetinės indukcijos reiškinio teoriją žiede turėtų atsirasti indukcinė elektros srovė. Iš Ampere'o eksperimentų žinoma, kad ten, kur teka srovė, atsiranda magnetinis laukas. Vadinasi, uždaras žiedas pradeda elgtis kaip magnetas. Tai yra, yra sąveika tarp dviejų magnetų ( nuolatinis magnetas, kurį perkeliame, ir uždara kilpa su srove).

Kadangi sistema nereagavo į magneto artėjimą prie žiedo su pjūviu, galime daryti išvadą, kad atviroje grandinėje indukuota srovė nekyla.

Žiedo atstūmimo ar pritraukimo prie magneto priežastys

1. Kai artėja magnetas

Artėjant magneto poliui, žiedas nuo jo atstumiamas. Tai yra, jis elgiasi kaip magnetas, kuris mūsų pusėje turi tą patį polių kaip ir artėjantis magnetas. Jeigu priartinsime magneto šiaurinį polių, tai žiedo magnetinės indukcijos vektorius su indukuota srove nukreipiamas priešinga kryptimi magneto šiaurinio poliaus magnetinės indukcijos vektoriui (žr. 2 pav.).

Ryžiai. 2. Priartėjimas prie magneto prie žiedo

2. Nuimant magnetą nuo žiedo

Nuėmus magnetą, už jo užtraukiamas žiedas. Vadinasi, besitraukiančio magneto pusėje ties žiedu susidaro priešingas polius. Žiedo magnetinės indukcijos vektorius su srove nukreiptas ta pačia kryptimi kaip ir besitraukiančio magneto magnetinės indukcijos vektorius (žr. 3 pav.).

Ryžiai. 3. Magneto nuėmimas nuo žiedo

Iš šio eksperimento galime daryti išvadą, kad magnetui judant, žiedas taip pat elgiasi kaip magnetas, kurio poliškumas priklauso nuo to, ar magnetinis srautas, prasiskverbiantis į žiedo plotą, didėja, ar mažėja. Jei srautas didėja, žiedo ir magneto magnetinės indukcijos vektoriai yra priešingos krypties. Jei magnetinis srautas per žiedą laikui bėgant mažėja, tai žiedo magnetinio lauko indukcijos vektorius sutampa su magneto indukcijos vektoriumi.

Indukuotos srovės kryptį žiede galima nustatyti pagal dešinės rankos taisyklę. Jeigu dešinės rankos nykštį nukreipsite magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi, tai keturi sulenkti pirštai parodys srovės kryptį žiede (žr. 4 pav.).

Ryžiai. 4. Dešinės rankos taisyklė

Pasikeitus į grandinę prasiskverbiamam magnetiniam srautui, grandinėje atsiranda indukuota srovė tokia kryptimi, kad jos magnetinis srautas kompensuoja išorinio magnetinio srauto pokytį.

Jei išorinis magnetinis srautas didėja, indukuota srovė su savo magnetiniu lauku linkusi šį padidėjimą sulėtinti. Jei magnetinis srautas mažėja, indukuota srovė su savo magnetiniu lauku linkusi šį mažėjimą sulėtinti.

Ši elektromagnetinės indukcijos savybė išreiškiama minuso ženklu indukuotoje emf formulėje.

Elektromagnetinės indukcijos dėsnis

Pasikeitus išoriniam magnetiniam srautui, prasiskverbiamam į grandinę, grandinėje atsiranda indukuota srovė. Šiuo atveju elektrovaros jėgos vertė yra skaitine prasme lygi magnetinio srauto kitimo greičiui, paimtam su „-“ ženklu.

Lenco taisyklė yra elektromagnetinių reiškinių energijos tvermės dėsnio pasekmė.

Bibliografija

Myakishev G.Ya. Fizika: vadovėlis. 11 klasei bendrojo išsilavinimo institucijose. - M.: Švietimas, 2010 m.
Kasjanovas V.A. Fizika. 11 klasė: Edukacinis. bendrajam lavinimui institucijose. - M.: Bustard, 2005 m.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.

Namų darbai

Klausimai 10 pastraipos pabaigoje (p. 33) – Myakishev G.Ya. Fizika 11 (žr. rekomenduojamų skaitinių sąrašą)
Kaip suformuluotas elektromagnetinės indukcijos dėsnis?
Kodėl elektromagnetinės indukcijos dėsnio formulėje yra ženklas „-“?

Interneto portalas Festival.1september.ru ().
Interneto portalas Physics.kgsu.ru ().
Interneto portalas Youtube.com ().

Ji visada turi tokią kryptį, kad susilpnina šią srovę sužadinančios priežasties veikimą.

Įspūdingas Lenco valdymo demonstravimas yra Elihu Thomson eksperimentas.

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 3

Bezbotvy Lenco valdymas

281 pamoka. Elektromagnetinė indukcija. Magnetinis srautas. Lenzo taisyklė

Lenzo taisyklė. Fizika

Subtitrai

Fizinė taisyklės esmė

E i n d = − d Φ d t (\displaystyle (\mathcal (E))^(ind)=-(\frac (d\Phi )(dt)))

kur minuso ženklas reiškia, kad indukuota emf veikia taip, kad indukuota srovė neleidžia keisti srauto. Šis faktas atsispindi Lenco taisyklėje.

Lenco taisyklė yra bendro pobūdžio ir galioja įvairiose fizinėse situacijose, kurios gali skirtis pagal specifinį fizinį indukcijos srovės sužadinimo mechanizmą. Taigi, jei magnetinio srauto pasikeitimą sukelia grandinės ploto pasikeitimas (pavyzdžiui, dėl vienos iš stačiakampės grandinės kraštinių judėjimo), tada indukuotą srovę sužadina Lorenco jėga. veikiantis nuolatiniame magnetiniame lauke judančio laidininko elektronus. Jei magnetinio srauto pokytis yra susijęs su išorinio magnetinio lauko dydžio pasikeitimu, tada indukcijos srovė sužadinama sūkuriu elektrinis laukas, atsirandantis pasikeitus magnetiniam laukui. Tačiau abiem atvejais indukuota srovė yra nukreipta taip, kad kompensuotų magnetinio lauko srauto pokyčius grandinėje.

Jei išorinis magnetinis laukas, prasiskverbiantis į stacionarią elektros grandinę, sukuriamas kitoje grandinėje tekančios srovės, tai indukuota srovė gali būti nukreipta arba ta pačia kryptimi kaip išorinė, arba priešinga kryptimi: tai priklauso nuo to, ar išorinė srovė mažėja. arba padidėja. Jei išorinė srovė didėja, tada jo sukuriamas magnetinis laukas ir jo srautas didėja, todėl atsiranda indukcinė srovė, kuri sumažina šį padidėjimą. Šiuo atveju indukcijos srovė nukreipta priešinga pagrindinei kryptimi. Priešingu atveju, kai išorinė srovė laikui bėgant mažėja, magnetinio srauto sumažėjimas sukelia indukuotos srovės sužadinimą, linkusią padidinti srautą, ir ši srovė nukreipta ta pačia kryptimi kaip ir išorinė srovė.

Šioje pamokoje, kurios tema: „Lenco taisyklė. Elektromagnetinės indukcijos dėsnis“, išmokstame bendrą taisyklę, leidžiančią nustatyti indukuotos srovės kryptį grandinėje, kurią 1833 m. nustatė E.X. Lencas. Taip pat apsvarstysime eksperimentą su aliuminio žiedais, kuris aiškiai parodo šią taisyklę, ir suformuluosime elektromagnetinės indukcijos dėsnį.

Priartindami magnetą prie kieto žiedo arba nutoldami nuo jo, keičiame magnetinį srautą, kuris prasiskverbia į žiedo sritį. Pagal elektromagnetinės indukcijos reiškinio teoriją žiede turėtų atsirasti indukcinė elektros srovė. Iš Ampere'o eksperimentų žinoma, kad ten, kur teka srovė, atsiranda magnetinis laukas. Vadinasi, uždaras žiedas pradeda elgtis kaip magnetas. Tai yra, yra sąveika tarp dviejų magnetų (nuolatinio magneto, kurį mes judame, ir uždaros grandinės su srove).