Электромагнитная индукция
Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником (Савельев, т.2, §39-47). Запустите программу «Эл-магн.Кванты». Выберите «Электричество и магнетизм» и «Электромагнитная индукция». (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ стр.5 еще раз).
Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект. Закройте внутреннее окно, нажав кнопку с крестом справа вверху этого окна.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
* Знакомство с моделированием явления электромагнитной индукции (ЭМИ).
* Экспериментальное подтверждение закономерностей ЭМИ.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
элементарным Магнитным потоком dФB через физически малый элемент поверхности площадью dS называется скалярное произведение вектора индукции магнитного поля 
на вектор нормали 
к данному элементу поверхности и на площадь dS:
dФB = ( )×dS .
Магнитным потоком ФB через поверхность площадью S называется сумма всех элементарных потоков через все элементы этой поверхности (интеграл по поверхности):
ФB = 
.
Анализируя свойства интеграла в правой части данного соотношения, можем получить условия, когда для определения потока не требуется интегрирование.
Простейший вариант: потока нет (ФВ = 0), если 1) В = 0 или 2) вектор магнитной индукции направлен по касательной к поверхности в любой ее точке ( 
).
Второй вариант: поток есть произведение индукции на площадь (ФВ = B×S), если 
, т.е. одновременно выполняются два условия: вектор индукции направлен по нормали и имеет одну и ту же величину в любой точке поверхности.
ИНДУКЦИЕЙ называется явление возникновения одного поля (например, электрического) при изменении другого поля (например, магнитного).
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИЕЙ называется явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля.
Закон ЭМИ: циркуляция электрического поля по замкнутому контуру Г0Е пропорциональна быстроте изменения потока магнитного поля Ф0В через замкнутую поверхность S0 (L0), ограниченную контуром L0 , по которому рассчитана циркуляция. Математически:
Г0Е = - 
, где знак – соответствует «правилу Ленца» (см.учебник).
В расшифрованном виде 
В результате ЭМИ возникает электрическое поле с ненулевой циркуляцией. Поле с ненулевой циркуляцией называется вихревым .
Если в таком поле находится проводящее вещество, то в веществе возникает вихревой электрический ток, величина которого пропорциональна напряженности вихревого электрического поля. Такие токи называются токами Фуко.
Если проводящее вещество имеет форму замкнутого контура, тогда циркуляция электрического поля в нем определяет ЭДС, которая в случае ЭМИ называется ЭДС индукции. Закон ЭМИ для проводящего контура будет выглядеть так ЭДСИНД = -
Ток, который в этом случае появляется в контуре, называется индукционным.
Обозначая ЭДС индукции символом eинд и используя закон Ома для полной цепи, получим выражение для тока индукции iИНД = eинд / R , где R – сопротивление контура.
Если имеется замкнутый контур с переменным током, тогда магнитное поле с изменяющимся потоком создается собственным током в этом контуре, и в соответствии с законом ЭМИ в контуре возникает дополнительная ЭДС, называемая ЭДС самоиндукции.
Явлением САМОИНДУКЦИИ называется возникновение ЭДС самоиндукции при протекании по проводнику переменного тока.
ЗАКОН самоиндукции ЭДССАМОИНД = -L 
, где L – индуктивность проводника.
МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ
Закройте окно теории.
В данной лабораторной работе используется компьютерная модель, в которой изменяющийся магнитный поток возникает в результате движения проводящей перемычки по параллельным проводникам, замкнутым с одной стороны.
Эта система изображена на рисунке:
ЗАДАЧА:
Проводящая перемычка движется со скоростью V по параллельным проводам, замкнутым с одной стороны. Система проводников расположена в однородном магнитном поле, индукция которого равна В и направлена перпендикулярно плоскости, в которой расположены проводники. Найти ток в перемычке, если ее сопротивление R, а сопротивлением проводников можно пренебречь.
Решив задачу в черновике, получите уравнение для тока в общем виде.
Подготовьте таблицу 1, используя образец. Подготовьте также таблицы 3 и 4, аналогичные табл.1.
| ТАБЛИЦА 1. результаты измерений (12 столбцов). В = ____ мТл | ТАБЛИЦА 2. Значения характеристик (не перерисовывать) | ||||||||||||
| v (м/c) = | -10 | -8 | ... | Бригады | R (Ом) | В1 (мТл) | В2 (мТл) | В3 (мТл) | |||||
| ЭДС, В | 1 и 5 | -30 | |||||||||||
| I, мА | 2 и 6 | -40 | |||||||||||
| 3 и 7 | -50 | ||||||||||||
| 4 и 8 | -60 | -20 | |||||||||||
Для бригад 1-4 L = 1 м, для бригад 5-8 L = 0.7 м.