Открытие электромагнитной индукции

Слайд 1. Открытие электромагнитной индукции

Как Майкл Фарадей научил человечество превращать магнетизм в электричество

Слайд 2. Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

До 1831 года учёные знали, что ток создаёт магнитное поле, но Майкл Фарадей доказал обратное: магнитное поле может создавать ток.

Слайд 3. Знаменитые опыты Фарадея

Вдвигание и выдвигание постоянного магнита в катушку, соединённую с гальванометром.

Включение и выключение тока в одной катушке вызывает ток в другой, расположенной рядом.

Перемещение двух катушек относительно друг друга.

Вращение проволочной рамки в поле мощного магнита.

Слайд 4. Магнитный поток $\Phi$

Чтобы понять индукцию, нужно ввести понятие «потока». Это количество линий магнитной индукции, пронизывающих площадь контура.

Формула: $\Phi =B\cdot S\cdot \cos \alpha$

Где $B$ — индукция поля, $S$ — площадь, $\alpha$ — угол между вектором $\vec{B}$ и нормалью $\vec{n}$.

Слайд 5. Факторы влияния на ЭДС индукции

Слайд 6. Закон Фарадея и правило Ленца

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром:

$${\mathcal{E}}_i=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$$

Знак «минус» означает, что индукционный ток всегда направлен так, что его собственное магнитное поле препятствует причине, вызвавшей этот ток (изменению потока).

Слайд 7. Практическое применение

Превращают энергию вращения турбин на ГЭС и АЭС в электричество для наших домов.

Позволяют повышать напряжение до сотен тысяч вольт для передачи тока без потерь на тысячи километров.

Энергия передаётся от базовой станции к смартфону через переменное магнитное поле.

Слайд 8. Зависимость ЭДС от времени

На графике показана типичная ЭДС при движении магнита «туда-обратно». Обратите внимание: когда магнит останавливается (3 сек), ЭДС падает до нуля, даже если магнит находится внутри катушки.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Будет ли возникать ток в катушке, если она падает вместе с магнитом с одинаковой скоростью?

Почему алюминиевое кольцо отпрыгивает от электромагнита в момент включения тока?

Как изменится работа генератора, если заменить постоянные магниты на более мощные электромагниты?

Почему сердечники трансформаторов делают из отдельных пластин, а не из цельного куска стали?

Слайд 10. Главные выводы занятия

Ток возникает только при ИЗМЕНЕНИИ магнитного потока.

Величина ЭДС зависит от скорости этого изменения (закон Фарадея).

Направление тока всегда «сопротивляется» изменениям (правило Ленца).

Без открытия индукции современная цивилизация не имела бы доступной электроэнергии.