Великие опыты Майкла Фарадея

Презентация на тему Электромагнитная индукция .. Содержание 1.История открытия явления электромагнитной индукции 2.Опыты Фарадея 3.Понятие явления электромагнитной индукции. Транскрипт

1

« Электромагнитная индукция ».

2

Содержание : 1. История открытия явления электромагнитной индукции 2. Опыты Фарадея 3. Понятие явления электромагнитной индукции 4. Закон электромагнитной индукции 5. Правило Ленца 6. Определение направления индукционного тока 7.Применение.

3

История открытия электромагнитной индукции. Открытия Ганса Кристиана Эрстеда и Андре Мари Ампера показали, что электричество обладает магнитной силой. Влияние магнитных явлений на электрические было открыто Майклом Фарадеем. Ганс Кристиан Эрстед Андре Мари Ампер

4

Майкл Фараде́й ( ) «Превратить магнетизм в электричество»- записал он в своём дневнике в 1822 году. Английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле, иностранный почетный член Петербургской Академии Наук (1830).

5

29 августа 1831 года Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции — явление, которое легло в основу электротехники.

6

Описание опытов Майкла Фарадея На деревянный брусок намотаны две медные проволоки. Одна из проволок была соединена с гальванометром, другая – с сильной батареей. При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое действие замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удалось обнаружить отклонения стрелки гальванометра

7

Описание опытов Майкла Фарадея Другой опыт заключался в регистрации всплесков тока на концах катушки, внутрь которой вставлялся постоянный магнит. Такие всплески Фарадей назвал «волнами электричества»

8

Описание опытов Майкла Фарадея Таким образом, Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. (Индукция, в данном случае, — появление, возникновение).

9

Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

10

ЭДС индукции ЭДС индукции, вызывающая всплески тока («волны электричества») зависит не от величины магнитного потока, а от скорости его изменения.

11

ЭДС индукции Электродвижущая сила (ЭДС), возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

12

ЭДС индукции Величина электродвижущей силы не зависит от того, что является причиной изменения потока изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле.

13

ЭДС индукции Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

14

Закон электромагнитной индукции Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея Е = — dФ/dt Е — ЭДС, действующая вдоль произвольно выбранного контура, В Ф – магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур, Вб

15

Закон электромагнитной индукции ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

16

Закон электромагнитной индукции Е = — dФ/dt Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени русского физика Э. Х. Ленцаправило ЛенцаЭ. Х. Ленца

17

Правило Ленца Индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором возникает противодействие причинам, его породившим. Эмилий Христианович Ленц 1804 – 1865 г.г., академик, ректор Петербургского Университета

18

1. Определить направление линий индукции внешнего поля В (выходят из N и входят в S). 2.Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур (если магнит вдвигается в кольцо, то Ф>0, если выдвигается, то Ф

19

3. Определить направление линий индукции магнитного поля В, созданного индукционным током (если Ф>0, то линии В и В направлены в противоположные стороны; если Ф

20

Практическое применение закона электромагнитной индукции 1. Производство электрической энергии; 2.Радиотехника; 3. Преобразование Электрического тока.

21

Вопросы Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Кто является основоположником этого закона? Что такое индукционный ток и как определить его направление? От чего зависит величина ЭДС индукции? Принцип действия каких электрических аппаратов основан на законе электромагнитной индукции?

22

Используемые ресурсы

23

Спасибо за внимание!

Путь в науку

Родился Майкл Фарадей в 1791 г. в Лондоне в семье кузнеца.

Работать он начал уже в 13 лет разносчиком газет, даже не окончив среднюю школу. В 14 лет он поступил на работу в книжную лавку учеником переплётчика. Книги он переплетал охотно, но с ещё большей охотой он их читал. И за годы работы в книжной лавке Майкл получил знаний по физике и химии гораздо больше, чем ему могла дать школа.  Кроме того, он посещал лекции по физике и астрономии, которые читались в философском обществе.

Однажды ему посчастливилось попасть на  лекции по химии, которые проходили в Королевском институте. Читал их сэр Хэмфри Дэви, известный английский учёный, физик и химик. Фарадей записал лекции, переплёл их и отправил Дэви вместе со своим письмом. В письме он сообщал, что хочет заниматься научной работой. Но Дэви взял Майкла Фарадея на работу не сразу. Это случилось только после того, как полученная травма глаза лишила Дэви возможности писать и читать некоторое время. Вот тут он вспомнил о Фарадее и взял его своим личным секретарём. Поражённый знаниями Фарадея, Дэви  рекомендовал его на должность ассистента в Королевский институт. И в 1813 г. Фарадей с головой погрузился в свою новую работу, где помогал Дэви в опытах с соединениями азота и хлора.

Осенью 1813 г. Дэви отправился в поездку по Европе и взял с собой Фарадея. В течение полутора лет они путешествовали, ставили опыты, встречались с известными учёными – Андре Мари Ампером, Мишелем Эженом Шеврёлем, Жозефом-Луи Гей-Люссаком. Эта поездка стала началом пути Майкла Фарадея в большую науку.

Открытия Майкла Фарадея

Из множества исследований и открытий, связанных с его именем, одним из самых важных было открытие в 1831 г. связи электрических и магнитных явлений, в том числе электромагнитной индукции. Более того — Фарадей был ближе всех ученых на Земле к доказательству наличия и к раскрытию свойств электромагнитных волн.

В 30-е годы XX столетия в архиве Британского Королевского общества — академии наук Англии — было обнаружено нераспечатанное письмо, написанное на 100 лет ранее. Автор его — Фарадей. Письмо имело заглавие: «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества». Дата письма — 12 марта 1832 г. Фарадей писал, что результаты исследований привели его к заключению, что на распространение магнитного воздействия требуется время и что электрическая индукция распространяется точно таким же образом. При этом распространение похоже на колебания взволнованной водной поверхности или на звуковые колебания частиц воздуха.

По аналогии Фарадей считал возможным применить теорию колебаний к распространению электрической индукции.

В письме указывалось, что эти воззрения Фарадей намерен проверить экспериментально, но, будучи очень занят исполнением служебных обязанностей, он передает свое письмо на хранение Королевскому обществу с целью закрепить за собой открытие и таким образом иметь право в случае экспериментального подтверждения объявить дату письма датой этого открытия.

В заключение Фарадей указывал: «В настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов».

Открытие закона электромагнитной индукции

На время Фарадей, казалось, оставил идею исследований на ниве электричества. Сэр Хампфри Дэви был единственным, кто бросил шар против кандидатуры Майкла. Возможно, бывший ученик не хотел расстраивать покровителя, бывшего на тот момент президентом общества. Но постоянно терзала мысль о единстве природных процессов: если электричество удалось превратить в магнетизм, нужно попробовать сделать обратное.

Эта идея зародилась — по некоторым сведениям — в 1822 году, и Фарадей постоянно носил с собой кусок железняка, напоминавшего, служившего «узелком на память». С 1825 года, являясь полноправным членом Королевского общества, Майкл получает должность начальника лаборатории и немедленно совершает нововведения. Персонал теперь раз в неделю собирается на лекции с наглядными демонстрациями приборов. Постепенно вход становится открытым, даже дети получают возможность опробовать новое. Эта традиция положила начало знаменитым пятничным вечерам.

Целых пять лет занимался Фарадей оптическим стеклом, группа не достигла больших успехов, но практические результаты имелись. Произошло ключевое событие – обрывается жизнь Хампфри Дэви, постоянно противившегося опытам с электричеством. Фарадей отклоняет предложение о новом пятилетнем контракте и начинает теперь уже в открытую исследования, которые привели прямиком к магнитной индукции. Согласно литературе серия длилась 10 дней, неравномерно раскиданных в период с 29 августа по 4 ноября 1831 года. Фарадей описывает собственную лабораторную установку:

От источника (предположительно элемент Волластона), имевшего в составе 10 пластин, площадью по 4 квадратных дюйма каждая, подавалось питание на первичную обмотку. Концы вторичной закорочены куском провода, в трёх футах от кольца вдоль цепи размещалась стрелка компаса. При замыкании источника питания намагниченная игла немедленно приходила в движение, и через интервал возвращалась на первоначальное место. Очевидно, что первичная обмотка вызывает отклик во вторичной. Сейчас бы сказали, что магнитное поле распространяется по сердечнику и наводит ЭДС на выходе трансформатора.

При обрыве питания эффект повторялся. Возникает паразитная противо-ЭДС, с которой боролся Никола Тесла, создавая спиралевидные катушки. На следующий день (30 августа) Фарадей анализирует результат опытов и пытается сопоставить увиденное с уже известными науке фактами. На ум приходит опыт Араго 1822 года, показавшего взаимосвязь вращения магнитной стрелки и медного диска. Читатели уже догадались, что игла взаимодействовала с полем индукционных токов. Так был открыт закон электромагнитной индукции.

Презентация на тему Электромагнитная индукция. Магнитный поток Майкл Фарадей Явление электромагнитной индукции Вихревое электрическое поле ЭДС индукции в движущихся проводниках. Транскрипт

1

Электромагнитная индукция

2

Магнитный поток Майкл Фарадей Явление электромагнитной индукции Вихревое электрическое поле ЭДС индукции в движущихся проводниках Явление самоиндукции Индуктивность Энергия магнитного поля Электромагнитное поле Вопросы

3

Магнитный поток n B S если

4

Магнитный поток n B S Магнитный поток через поверхность изменяется, если изменяется число магнитных линий пронизывающих поверхность.

5

Магнитный поток

6

Майкл Фарадей ( ) «Превратить магнетизм в электричество» (запись в дневнике была сделана в 1822 году)

7

Майкл Фарадей Портрет Майкла Фарадея изображен на одной из английских купюр.

8

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Явление электромагнитной индукции было открыто 29 августа 1831 года.

9

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Явление ЭМИ Направление индукционного тока Сила индукционного тока Закон ЭМИ Опыт с катушками

10

Электромагнитная индукция IiIi

11

Именно ассистент Фарадея, бывший сержант артиллерии, Андерсен заметил отклонение стрелки гальванометра в те моменты, когда Фарадей двигал железный сердечник.

12

Электромагнитная индукция Явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока пронизывающего этот контур.

13

Направление индукционного тока IiIi IiIi IiIi IiIi

14

Направление индукционного тока зависит от: Направления магнитных линий Характера изменения магнитного потока

15

Правило Ленца Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

16

Направление индукционного тока Для определения направления индукционного тока в контуре необходимо: 1.Определить направление линий магнитной индукции внешнего (первичного) поля (В0). 2.Выяснить как меняется магнитный поток, пронизывающий контур (увеличивается или уменьшается.) 3.Определить направление линий магнитной индукции вторичного магнитного поля, созданного индукционным током (В). 4. Определить направление индукционного тока по вторичным линиям используя правило правого буравчика.

17

Направление индукционного тока В В В В В 0 В 0 В 0 В 0 IiIi IiIi IiIi IiIi

18

Сила индукционного тока Ii1Ii1 Ii2Ii2 1 2

19

Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока: чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше сила индукционного тока.

20

Джозеф Генри (1797 – 1878) Впервые провел опыт с двумя катушками.

21

Катушки

22

Закон электромагнитной индукции., I IiIi

23

Вихревое электрическое поле Переменное во времени магнитное поле порождает электрическое поле. Одним из условий существования тока является наличие электрического поля. В замкнутом проводящем контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Порождаемое электрическое поле является вихревым.

24

Электрическое поле вихревоеэлектростатическое источники положительные и отрицательные электрические заряды переменное во времени магнитное поле IiIi

25

Электрическое поле вихревоеэлектростатическое направление линий напряженности Е Е Е правый винт левый винт

26

Электрическое поле вихревоеэлектростатическое работа поля по замкнутому контуру Е Е Е 1 2 В

27

ЭДС индукции в движущихся проводниках В I l — угол между направлением скорости проводника и вектором магнитной индукции.

28

Самоиндукция Е ст Е вихр Е ст Е вихр

29

Самоиндукция Ф~B~I Ф=LI — индуктивность контура — индуктивность катушки

30

Энергия магнитного поля тока

31

Электромагнитное поле Переменное во времени электрическое поле порождает магнитное поле. В правый винт левый винт В

32

Электромагнитное поле Переменное во времени магнитное поле порождает электрическое поле. Е Е правый винт левый винт

33

Электромагнитное поле Утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле, не имеет смысла, если не указать, по отношению к какой системе отсчета эти поля рассматриваются. Электрические и магнитные поля – проявление единого электромагнитного поля.

34

Вопросы и задания

35

Вопросы. Контур в маг. поле. График зависимости Ф(t).

36

Электромагнитная индукция Что такое электромагнитная индукция? От чего зависит сила индукционного тока? От чего зависит направление индукционного тока? Кто открыл закон электромагнитной индукции? В чем важность открытия явления электромагнитной индукции?

37

Электромагнитная индукция B абвгд

38

АА В ВС С D D I

40

Ф t, c

41

Электромагнитная индукция

Явление — электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что в проводящем контуре возбуждается электродвижущая сила, если магнитный поток, сцепляющийся с этим контуром, изменяется.
 

Явление электромагнитной индукции используется в генераторах электрического тока, где осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.
 

Явление электромагнитной индукции позволяет преобразовывать энергию механического движения в энергию электрического тока и уже около 100 лет широко используется в технике для этой цели.
 

Явление электромагнитной индукции открыто в 1831 г. Фара-деем, который в итоге серии опытных исследований установил основной закон, характеризующий количественно это явление.
 

Явление электромагнитной индукции в проводниках состоит в возникновении электрического тока в проводящем контуре, если этот контур замкнут, или в возникновении электродвижущей силы, если контур не замкнут, при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего площадь, охваченную туром.
 

Явление электромагнитной индукции было обнаружено Фара-деем опытным путем. В основе опытов Фарадея лежала идея о тесной взаимосвязи электрических и магнитных явлений. Если вокруг проводников с токами возникает магнитное поле, то должно существовать и обратное явление — возникновение электрического тока в замкнутом проводнике под действием магнитного поля. Серией опытов Фарадей показал, что в замкнутых проводящих контурах, находящихся в переменном магнитном поле, возникает электрический индукционный ток независимо от того, как достигается изменение во времени магнитного потока ( 111.4.1.8) сквозь площадь поверхности, ограниченной контуром. Магнитный поток, пронизывающий площадь поверхности контура, может изменяться с течением времени благодаря деформации или перемещению контура во внешнем магнитном поле, а также потому, что индукция магнитного поля может быть переменной.
 

Явление электромагнитной индукции заключается в появлении в контуре ЭДС индукции при всяком изменении магнитного Потока Ф сквозь поверхность, охватываемую контуром.
 

Явление электромагнитной индукции используется для преобразования механической энергии в электрическую.
 

Явление электромагнитной индукции широко используется в различных электрических машинах и устройствах. На этом принципе основано устройство электрических генераторов, двигателей, трансформаторов и различных электромашинных преобразователей и усилителей.
 

Явления электромагнитной индукции положены в основу принципа действия индукционных и ферромодуляционных преобразователей, причем в последних используется явление изменения магнитного состояния ферромагнетика.
 

Явление электромагнитной индукции наблюдается всякий раз, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. Но это изменение потока может создаваться и за счет изменения тока в самом контуре. При любом изменении силы тока в контуре в нем возникает ЭДС индукции, которая вызывает дополнительный ( индукционный) ток. Это явление называется самоиндукцией. Дополнительный индукционный ток может совпадать по направлению с меняющимся во времени током, а может быть противоположен ему. Возникающий при замыкании ключа ток создает в соленоиде нарастающее магнитное поле. Это приводит к появлению в нем ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту тока в соленоиде и лампочке 2, включенной с ним последовательно.