Что именно должно происходить с магнитным потоком, чтобы в контуре появилась ЭДС индукции? Варианты: Поток должен изменяться со временем; Поток должен быть постоянным; Поток должен быть равен нулю; Поток должен быть большим по модулю.

Поток должен изменяться со временем

Как изменится ЭДС индукции, если скорость изменения магнитного потока увеличить в 3 раза? Варианты: Увеличится в 9 раз; Не изменится; Увеличится в 3 раза; Уменьшится в 3 раза.

Увеличится в 3 раза

От чего зависит индуктивность катушки? Варианты: От сопротивления провода; От её размеров, числа витков и сердечника; От напряжения источника; От силы тока в ней.

От её размеров, числа витков и сердечника

Почему ток в катушке не может измениться мгновенно? Варианты: Из-за нагрева катушки; Из-за явления самоиндукции; Из-за сопротивления проводов; Из-за ёмкости катушки.

Из-за явления самоиндукции

Тема 5 · Физика

Электромагнитная индукция

Магнитный поток, закон Фарадея, правило Ленца, ЭДС в движущемся проводнике, самоиндукция и энергия магнитного поля. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Электромагнитная индукция»

В теме 10 подтем: Магнитный поток, Закон Фарадея, ЭДС индукции в катушке, ЭДС в движущемся проводнике, Индукционный ток в контуре, Правило Ленца, Самоиндукция, Энергия магнитного поля и ещё 2.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Электромагнитная индукция — интерактивная модельостановите магнит внутри катушки — и ток пропадётОткрыть →Проводник на рельсах: ЭДС индукции движения — интерактивная модельпотяните перемычку пальцем и посмотрите, куда потечёт токОткрыть →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Вдвинем магнит в катушку, подключённую к амперметру, — стрелка дёрнется. Остановим магнит — ток пропадёт. Ток возникает, только пока магнитное поле через катушку меняется. Это явление открыл Майкл Фарадей в 1831 году.

Φ = BS cos α

магнитный поток, Вб:

B

— индукция, Тл;

S

— площадь контура, м²;

α

— угол между

\overset{www.reknow.ru}{B}

и нормалью к контуру (поле перпендикулярно рамке —

Φ = BS

)

$Φ = 150 мВб = 0, 15 Вб$ , $S = 0, 1 м^{2}$ , поле перпендикулярно: $B = \frac{0 , 15}{0 , 1} = 1, 5 Тл$ .

Закон Фарадея

E_{i} = - \frac{ΔΦ}{Δ t} E_{i} = - N \frac{ΔΦ}{Δ t}

ЭДС индукции, В, в одном контуре и в катушке из

N

витков;

ΔΦ

— изменение потока, Вб;

Δ t

— время, с

ЭДС возникает при любом изменении потока: меняется $B$ , меняется площадь $S$ или поворачивается рамка. Если поток постоянен (даже большой) — ЭДС нет.

$∣ΔΦ∣ = 20 мВб$ за $4 с$ : $E = 5 мВ$ .
Катушка, $N = 100$ , $∣ΔΦ∣ = 0, 12 Вб$ за $4 с$ : $E = 100 \cdot \frac{0 , 12}{4} = 3 В$ .
По графику: поток равномерно вырос от $0$ до $12 Вб$ за $5 с$ — наклон графика $Φ (t)$ : $E = \frac{12}{5} = 2, 4 В$ .

Правило Ленца

Индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать причине, которая его вызвала. Поток растёт — поле индукционного тока внутри контура направлено против внешнего; поток убывает — вдоль него.

К катушке приближают магнит северным полюсом. Катушка «сопротивляется» — отталкивает магнит, поэтому обращена к нему тоже северным полюсом. При удалении магнита она его притягивает (обращена южным).

Знак «минус» в законе Фарадея — запись правила Ленца. Само правило — следствие закона сохранения энергии: чтобы получить ток, приходится совершать работу.

ЭДС в движущемся проводнике

Площадь контура растёт, поток меняется — в стержне возникает ЭДС

E = Bl v

E = Bl v sin α I = \frac{E}{R}

l

— длина проводника, м;

v

— его скорость, м/с;

α

— угол между

\overset{v}{www.reknow.ru}

\overset{www.reknow.ru}{B}

;

R

— сопротивление цепи, Ом

$E = 40 В$ , $B = 2 Тл$ , $l = 2 м$ : $v = \frac{40}{2 \cdot 2} = 10 м / с$ .
$B = 0, 25 Тл$ , $l = 1 м$ , $v = 25 м / с$ , $R = 25 Ом$ : $E = 6, 25 В$ , $I = 0, 25 А$ .

На проводник с током действует тормозящая сила Ампера — работа внешней силы переходит в электрическую энергию.

Самоиндукция и энергия поля

Φ = L I E_{s i} = - L \frac{Δ I}{Δ t} W = \frac{L I ^{2}}{2}

L

— индуктивность катушки, Гн (зависит только от её формы, размеров и сердечника);

I

— сила тока, А;

W

— энергия магнитного поля, Дж

$E = 10 В$ , $∣Δ I ∣ = 5 А$ за $0, 5 с$ : $L = \frac{10 \cdot 0 , 5}{5} = 1 Гн$ .
$L = 4 Гн$ , $I = 5 А$ : $W = \frac{4 \cdot 25}{2} = 50 Дж$ .

Из-за самоиндукции ток в катушке не меняется мгновенно: при замыкании нарастает постепенно, при размыкании ещё некоторое время поддерживается.

Единицы и качественные вопросы

Единица магнитного потока — вебер (Вб), индуктивности — генри (Гн).
ЭДС индукции возникает, только если поток меняется со временем; если плоскость контура параллельна линиям индукции, поток через него равен нулю.
ЭДС пропорциональна скорости изменения потока: изменение в 3 раза быстрее — ЭДС в 3 раза больше. Поэтому чем быстрее двигать магнит, тем сильнее отклоняется стрелка гальванометра.

Посмотреть и посчитать

Модели

Переменный ток и трансформатор

Серия: 0

Где это пригодится: ЕГЭ — 1 заданиеЗадания экзамена 11 класса, которые опираются на этот материал — нажмите, чтобы раскрыть список

ЕГЭ, задание 12: Магнитное поле и электромагнитная индукция1 балл · базовый уровень · 5 минутОткрыть →