Файл: Ташкентского университета информационных технологий имени мухаммада алхоразмий.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 29
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
где α – угол между векторами B⃗ и v⃗ .
Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.
Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.
Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.
Важно!
Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:
магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле;
вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея.
Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной:
в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца;
в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.
Правило Ленца
Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.
Алгоритм решения задач с использованием правила Ленца:
определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля;
выяснить, как изменяется магнитный поток;
определить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока: если магнитный поток уменьшается, то они сонаправлены с линиями внешнего магнитного поля; если магнитный поток увеличивается, – противоположно направлению линий магнитной индукции внешнего поля;
по правилу буравчика, зная направление линий индукции магнитного поля индукционного тока, определить направление индукционного тока.
Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.
Самоиндукция
Самоиндукция – это явление возникновения ЭДС индукции в проводнике в результате изменения тока в нем.
При изменении силы тока в катушке происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, должно вызывать появление ЭДС индукции в катушке.
В соответствии с правилом Ленца ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении и убыванию силы тока при выключении цепи.
Это приводит к тому, что при замыкании цепи, в которой есть источник тока с постоянной ЭДС, сила тока устанавливается через некоторое время.
При отключении источника ток также не прекращается мгновенно. Возникающая при этом ЭДС самоиндукции может превышать ЭДС источника.
Явление самоиндукции можно наблюдать, собрав электрическую цепь из катушки с большой индуктивностью, резистора, двух одинаковых ламп накаливания и источника тока. Резистор должен иметь такое же электрическое сопротивление, как и провод катушки.
Опыт показывает, что при замыкании цепи электрическая лампа, включенная последовательно с катушкой, загорается несколько позже, чем лампа, включенная последовательно с резистором. Нарастанию тока в цепи катушки при замыкании препятствует ЭДС самоиндукции, возникающая при возрастании магнитного потока в катушке.
При отключении источника тока вспыхивают обе лампы. В этом случае ток в цепи поддерживается ЭДС самоиндукции, возникающей при убывании магнитного потока в катушке.
ЭДС самоиндукции εis, возникающая в катушке с индуктивностью L, по закону электромагнитной индукции равна:
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в катушке.
Индуктивность
Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток
Φ через контур из этого проводника пропорционален модулю индукции B⃗ магнитного поля внутри контура, а индукция магнитного поля, в свою очередь, пропорциональна силе тока в проводнике.
Следовательно, магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в контуре:
Индуктивность – коэффициент пропорциональности L между силой тока I в контуре и магнитным потоком Φ, создаваемым этим током:
Индуктивность зависит от размеров и формы проводника, от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.
Единица индуктивности в СИ – генри (Гн). Индуктивность контура равна 1 генри, если при силе постоянного тока 1 ампер магнитный поток через контур равен 1 вебер:
Можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 ампер за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт.
Энергия магнитного поля
При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа накаливания, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции.
Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.
Для создания тока в контуре с индуктивностью необходимо совершить работу на преодоление ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля тока вычисляется по формуле:
Основные формулы раздела «Электромагнитная индукция»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Мы видели , что необратимость времени тесно связана с
неустойчивостями в открытых системах . И.Р. Пригожин определяет два
времени . Одно - динамическое , позволяющее задать описание движения
точки в классической механике или изменение волновой функции в квантовой
механике . Другое время - новое внутренние время , которое существует
только для неустойчивых динамических систем . Оно характеризует
состояние системы , связанное с энтропией .
Процессы биологического или общественного развития не имеют конечного
состояния . Эти процессы неограниченны . Здесь , с одной стороны , как
мы видели , нет какого-либо противоречия со вторым началом термодинамики
, а с другой стороны - четко виден поступательный характер развития
(прогресса) в открытой системе. Развитие связано , вообще говоря , с
углублением неравновесности , а значит , в принципе с
усовершенствованием структуры . Однако с усложнением структуры
возрастает число и глубина неустойчивостей , вероятность бифуркации .
Успехи решения многих задач позволили выделить в них общие
закономерности , ввести новые понятия и на этой основе сформулировать
новую систему взглядов - синергетику . Она изучает вопросы
самоорганизации и поэтому должна давать картину развития и принципы
самоорганизации сложных систем , чтобы применять их в управлении . Эта
задача имеет огромное значение , и , по нашему мнению , успехи в ее
исследовании будут означать продвижение в решении глобальных задач :
проблемы управляемого термоядерного синтеза , экологических проблем ,
задач управления и других .
Мы понимаем , что все приведенные в работе примеры относятся к
модельным задачам , и многим профессионалам , работающим в
соответствующих областях науки , они могут показаться слишком простыми .
В одном они правы : использование идей и представлений синергетики не
должно подменять глубокого анализа конкретной ситуации . Выяснить ,
каким может быть путь от модельных задач и общих принципов к реальной
проблеме - дело специалистов. Кратко можно сказать так : если в
изучаемой системе можно выделить один самый важный процесс (или
небольшое их число) , то проанализировать его поможет синергетика . Она
указывает направление , в котором нужно двигаться . И , по-видимому ,
это уже много.
Исследование большинства реальных нелинейных задач было невозможно
без вычислительного эксперимента , без построения приближенных и
качественных моделей изучаемых процессов (синергетика играет важную роль
в их создании). Оба подхода дополняют друг друга . Эффективность
применения одного зачастую определяется успешным использованием другого
. Поэтому будущее синергетики тесно связано с развитием и широким
использованием вычислительного эксперимента .
Изученные в последние годы простейшие нелинейные среды обладают
сложными и интересными свойствами . Структуры в таких средах могут
развиваться независимо и быть локализованы, могут размножаться и
взаимодействовать . Эти модели могут оказаться полезными при изучении
широкого круга явлений .
Известно , что имеется некоторая разобщенность естественно научной и
гуманитарной культур . Сближение , а в дальнейшем , возможно ,
гармоническое взаимообогащение этих культур может быть осуществлено на
фундаменте нового диалога с природой на языке термодинамики открытых
систем и синергетики .
Заключение
В процессе исследования закона электромагнитной индукции на основе опытов Фарадея в виртуальном режиме были сделаны следующие выводы:
Виртуальный режим помог понять:
причины возникновения индукционного тока;
от чего зависит направление и величина индукционного тока;
независимо, что перемещаем магнит или катушку возникает индукционный ток;
перемещение катушки, подключенной к источнику питания, внутри другой катушки, то же возникает индукционный ток;
используя знания по дисциплине "Информатика" построены графики
зависимости ЭДС:
от скорости движения магнита;
от величины магнитной индукции;
Технология программированного обучения предполагает получение студентами порций информации (текстовой, графической, видео-все зависит от технических возможностей) в определенной последовательности и обеспечивает контроль за усвоением данного материала
Список использованных источников
Основная:
1. Физика -учебное пособие для техникумов, автор В.Ф. Дмитриева, издание Москва "Высшая школа" 2004г;
2. Информатика-практикум по компьютерной технологии, авторы
3. О. Ефимова, М. Моисеева, Ю. Шафрин, издание 1997г;