Файл: Закон электромагнитной индукции Фарадея.docx

минобрнауки россии федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт (факультет)	Институт информационных технологий
Кафедра	Кафедра киберфизических систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

Электродинамика и электродинамика сплошных сред

на тему:

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Выполнил студент группы

1РФб-02-1оп-21

направления подготовки (специальности)

03.03.03 – Радиофизика

шифр, наименование

Рахматов Сухроб Рустамджонович

фамилия, имя, отчество

Руководитель

Осипова Надежда Александровна

фамилия, имя, отчество

должность

Дата представления работы

«______» __________________20 ___ г.

Заключение о допуске к защите

Оценка _______________, _______________

количество баллов

Подпись преподавателя_________________

Череповец, 2023

СОДЕРЖАНИЕ

1.1. Введение

---

Error: Reference source not found

1.1.1. Открытие электромагнитной индукции Error: Reference source not found

1.1.2. Закон электромагнитной индукции Error: Reference source not found

1.1.3. Правило Ленца Error: Reference source not found

2. Применение закона электромагнитной Фарадея Error: Reference source not found

А) Электромагнитная индукция в трансформаторах и генераторах Error: Reference source not found

1.3. Error: Reference source not found

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Error: Reference source not found

ЛИТЕРАТУРА Error: Reference source not found

Введение:

Закон электромагнитной индукции Фарадея является одним из фундаментальных законов в области электромагнетизма. Он был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году и имеет важное значение для понимания и объяснения многих электрических и магнитных явлений. Закон Фарадея описывает взаимосвязь между магнитным полем и электрическими явлениями, основанными на электромагнитной индукции.

Целью данной курсовой работы является более глубокое изучение закона электромагнитной индукции Фарадея, его теоретических основ, практического применения и экспериментального подтверждения. Работа также ставит перед собой задачу рассмотреть влияние закона Фарадея на различные области науки и техники, а также выявить его практическое значение и перспективы дальнейших исследований.

В ходе работы будут рассмотрены основные теоретические аспекты закона Фарадея, включая определение магнитного потока и математическую формулировку закона. Также будет исследовано практическое применение закона Фарадея в различных устройствах, включая генераторы, трансформаторы и электромагнитные реле. Будут проведены эксперименты для подтверждения закона Фарадея и анализ полученных результатов.

Изучение закона электромагнитной индукции Фарадея имеет большое значение для понимания и применения электромагнетизма в различных областях науки и техники. Этот закон является основой для работы многих электрических и электронных устройств, и его понимание позволяет разрабатывать более эффективные и инновационные технологии.

---

1.1.1. Открытие электромагнитной индукции

Майкл Фарадей, английский физик и химик, родился в 1791 году в Лондоне. Будучи сыном ковшовника, у него не было формального образования, но его любознательность и стремление к знаниям привели к тому, что он стал одним из

величайших ученых своего времени.



Фарадей начал свою карьеру как помощник и экспериментатор у известного химика Сэра Хамфри Дэви. Благодаря своей способности проводить точные и основательные эксперименты, Фарадей получил признание и доверие Дэви. Постепенно он продвигался вперед и сделал ряд открытий в области электролиза и электрохимии.

Фарадей сделал подробную запись лекции, переплел ее и отослал Дэви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с ним в качестве секретаря. Вскоре Дэви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.

Вернувшись в Лондон в 1815 году, Фарадей начал работать ассистентом в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это была одна из лучших физических лабораторий мира С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике.

Опираясь на опыты своих предшественников и скомбинировав несколько собственных опытов, к сентябрю 1821 года Майкл напечатал «Историю успехов электромагнетизма». Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока.

В 1831 году Фарадей совершил свое величайшее открытие - закон электромагнитной индукции. Он провел серию экспериментов, в ходе которых обнаружил, что изменение магнитного поля в окружающей среде может порождать электрическую энергию в проводниках. Он сформулировал закон, который сейчас носит его имя - закон Фарадея.

Открытие Фарадея имело огромное значение для развития электромагнетизма и электротехники. Оно положило основу для создания генераторов электроэнергии, трансформаторов и других устройств, используемых в современной электротехнике.

Фарадей не только открыл закон электромагнитной индукции, но и провел большую серию экспериментов и исследований в области электромагнетизма. Он также сформулировал понятие "линии силы" для представления магнитных полей и внес значительный вклад в теорию электромагнитного поля.

---

Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода. В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики — он впервые добился сжижения газа, и вместе с тем установил простой, но действительный метод обращения газов в жидкость. В 1824 году Фарадей сделал несколько открытий в области физики.

Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова обращается от физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты.

Закон электромагнитной индукции:

Закон электромагнитной индукции, также известный как закон Фарадея, говорит нам о том, что изменение магнитного поля может создавать электрическую энергию.

Давайте представим себе ситуацию, когда мы имеем магнит и катушку из провода. Если мы двигаем магнитом вблизи катушки или изменяем магнитное поле, проходящее через катушку, то в катушке появляется электрический ток.

Вот как это работает: когда мы двигаем магнит близко к катушке, магнитное поле магнита проходит через провод в катушке. Это изменение магнитного поля вызывает электрическую энергию в проводе, что приводит к появлению электрического тока.

Закон Фарадея говорит нам о том, что сила и направление этого электрического тока зависят от скорости изменения магнитного поля. Если мы изменяем магнитное поле быстро, то электрический ток будет сильным. Если мы изменяем магнитное поле медленно, то электрический ток будет слабым.

Этот закон является основой для работы многих приборов и устройств, включая генераторы и трансформаторы. Генераторы используют электромагнитную индукцию, чтобы превращать механическую энергию в электрическую, а трансформаторы используют электромагнитную индукцию для изменения напряжения в электрических цепях.

Вот пример простого эксперимента, чтобы продемонстрировать закон электромагнитной индукции. Если мы возьмем катушку из провода и двигая магнитом рядом с ней, то увидим, как появляется электрический ток в проводе катушки.

---

На картинке показан пример простой катушки, вокруг которой движется магнит. Когда магнит двигается, магнитное поле меняется, и в результате появляется электрический ток.

Применение закона электромагнитной Фарадея

Закон электромагнитной индукции, известный также как закон Фарадея, является одним из основных законов электромагнетизма. Он описывает явление индукции, при котором изменение магнитного поля в пространстве вызывает появление электрического поля и электрического тока. Применение закона электромагнитной Фарадея включает:

• 
  Электромагнитная индукция: Закон Фарадея объясняет, как изменение магнитного поля вокруг проводника вызывает индукцию электрического тока в этом проводнике. Это явление широко применяется в генераторах электричества, где движение проводника в магнитном поле создает электрический ток.
  
• 
  Трансформаторы: Закон Фарадея также объясняет принцип работы трансформаторов. При изменении тока в первичной обмотке трансформатора создается переменное магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует электрический ток во вторичной обмотке, позволяя передавать электрическую энергию между различными электрическими цепями.
  
• 
  Электромагнитные датчики и генераторы: Закон Фарадея находит применение в различных электромагнитных датчиках и генераторах. Например, датчики скорости велосипеда или автомобиля могут использовать магниты и катушки для измерения изменения магнитного поля и генерации соответствующих электрических сигналов.
  

Электромагнитные тормоза и сцепления: Закон Фарадея применяется в электромагнитных тормозах и сцеплениях. При пропускании электрического тока через обмотку возникает магнитное поле, которое взаимодействует с другими магнитами или проводниками, вызывая торможение или передачу движения.

А) Закон электромагнитной Фарадея имеет широкое применение в области трансформаторов и генераторов, которые являются ключевыми компонентами электрических систем.

Трансформаторы используются для изменения напряжения в электрических цепях. Они состоят из двух или более обмоток провода, намотанных на общий ферромагнитный сердечник. Переменный ток, протекающий через одну обмотку (первичную), создает переменное магнитное поле в сердечнике. Изменение магнитного поля влечет за собой электромагнитную индукцию в другой обмотке (вторичной), что приводит к возникновению тока в этой обмотке. Трансформаторы позволяют эффективно изменять напряжение на разных уровнях, что необходимо для передачи электроэнергии и ее использования в различных устройствах.

---