Электромагнитная индукция

Слайд 1. Электромагнитная индукция

Магнитный поток и ЭДС индукции • Физика, 11 класс

Слайд 2. Как возникает индукция

Если магнитное поле через контур меняется, в контуре возникает ЭДС индукции. В замкнутом контуре она вызывает электрический ток — индукционный ток. Важна не просто близость магнита, а изменение магнитного потока через контур.

Слайд 3. Магнитный поток

Поток магнитной индукции характеризует магнитное поле, пронизывающее поверхность.

Для однородного поля и плоского контура: $\Phi =BS\cos \alpha$.

$B$ — магнитная индукция, $S$ — площадь контура.

$\alpha$ — угол между вектором $\vec{B}$ и нормалью к поверхности.

Единица потока — вебер (Вб); $1\text{Вб}=1\text{Тл}\cdot {\text{м}}^2$.

Слайд 4. От чего зависит магнитный поток

Поток увеличивается при росте магнитной индукции $B$ или площади $S$. При неизменных $B$ и $S$ он зависит от ориентации поверхности.

Максимальный по модулю поток — когда нормаль к поверхности направлена вдоль поля. Поток равен нулю, когда поле параллельно плоскости контура.

Слайд 5. «Индукционный ток имеет такое направление, что своим магнитным действием противодействует причине, его вызывающей».

— Правило Ленца

Слайд 6. Закон электромагнитной индукции

Модуль ЭДС индукции равен скорости изменения магнитного потока через контур. Для катушки из $N$ витков закон записывают так: $\mathcal{E}=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$. Знак минус отражает правило Ленца: индукция противодействует изменению потока.

Слайд 7. Как изменить магнитный поток

Переместить магнит относительно контура или изменить силу магнитного поля.

Растянуть или сжать контур, чтобы изменить площадь поверхности.

Повернуть контур относительно направления магнитного поля.

Любое из этих действий меняет $\Phi$ и может вызвать ЭДС индукции.

Слайд 8. Причина → результат

Для анализа удобно проследить цепочку: сначала меняется магнитный поток через контур, затем возникает ЭДС индукции. Если контур замкнут, появляется ток. Его магнитное поле направлено так, чтобы противодействовать изменению потока.

Слайд 9. Пример: магнит входит в катушку

Когда северный полюс магнита приближается к катушке, магнитный поток через неё возрастает. Возникающий ток создаёт поле, которое препятствует этому росту. Если магнит удалять, поток уменьшается, а направление индукционного тока меняется. Так проявляется правило Ленца.

Слайд 10. ЭДС и индукционный ток — не одно и то же

ЭДС индукции характеризует действие, вызывающее движение зарядов.

Ток возникает, если цепь замкнута.

В разомкнутом контуре ЭДС может существовать, но устойчивого тока нет.

Направление тока определяют по правилу Ленца.

Слайд 11. Разбор задачи: оцениваем ЭДС

Поток через один виток изменился на $\Delta \Phi$ за время $\Delta t$.

Для катушки из $N$ витков используем $|\mathcal{E}|=N\frac{|\Delta \Phi |}{\Delta t}$.

Подставляем величины в единицах СИ. Направление ЭДС отдельно определяем по правилу Ленца.

Слайд 12. Индукция в действии

Слайд 13. Что показывает знак минус

В законе Фарадея знак минус не означает, что ЭДС всегда отрицательна. Он задаёт связь между направлением индукции и изменением потока. По правилу Ленца поле индукционного тока препятствует именно изменению потока, а не обязательно самому магнитному полю.

Слайд 14. Проверь себя

Контур неподвижен в постоянном магнитном поле. Возникнет ли ЭДС индукции?

Магнитный поток через катушку увеличивается. Как направлено действие индукционного тока относительно этого изменения?

Назови три способа изменить магнитный поток через контур.

Чем отличается наличие ЭДС индукции от наличия индукционного тока?

Объясни, почему при удалении магнита направление тока меняется.

Слайд 15. Главное об электромагнитной индукции

ЭДС индукции возникает при изменении магнитного потока через контур.

Магнитный поток зависит от поля, площади и ориентации поверхности: $\Phi =BS\cos \alpha$.

Закон Фарадея: $\mathcal{E}=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$.

Знак минус выражает правило Ленца.

Индукционный ток появляется, если контур замкнут.