Электромагнитная индукция: магнитный поток и ЭДС, 11 класс
Разбираемся, как меняющееся магнитное поле рождает ток, куда этот ток течёт и где хранится энергия магнитного поля. Ниже — кратко о главном, таблица, формулы и частые ошибки.
Все 12 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 6 уроков с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 12 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Электромагнитная индукция: магнитный поток и ЭДС — кратко
Разбираемся, как меняющееся магнитное поле рождает ток, куда этот ток течёт и где хранится энергия магнитного поля.
- Φ = B · S · cos α[Φ] = 1 Вб = 1 Тл · м2
- ℰ_i = −N · ΔΦΔtIi = ℰ_iR
- Φ = L · Iℰ_si = −L · ΔIΔt[L] = 1 Гн = 1 ВбА
- Определение
Магнитным потоком Φ через плоскую поверхность площадью S в однородном магнитном поле называют произведение модуля индукции на площадь и на косинус угла α между вектором B и нормалью n к поверхности: Φ = B · S · cos α. Единица магнитного потока — вебер: 1 Вб = 1 Тл · 1 м2.
- Определение
Электромагнитная индукция — возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Возникающий ток называют индукционным.
- Закон электромагнитной индукции
ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком «минус»: ℰ_i = −ΔΦ : Δt. Для катушки из N одинаковых витков ℰ_i = −N · ΔΦ : Δt.
- ЭДС в движущемся проводнике
В проводнике длиной l, движущемся со скоростью v в однородном магнитном поле B, возникает ЭДС индукции ℰ_i = B · v · l · sin α, где α — угол между векторами v и B.
- Определение
Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в проводнике при изменении силы тока в нём самом.
Электромагнитная индукция: магнитный поток и ЭДС в таблице
| Величина или закон | Формула | Направление или смысл |
|---|---|---|
| индукция | B = Fmax : (I · l) | от S к N магнитной стрелки; правило буравчика |
| сила Ампера | FA = B · I · l · sin α | правило левой руки |
| сила Лоренца | FЛ = |q| · v · B · sin α | левая рука; работы не совершает |
| частица в поле | r = m · v : (|q| · B), T = 2π · m : (|q| · B) | окружность; период не зависит от v |
| магнитный поток | Φ = B · S · cos α | α — угол между B и нормалью |
| закон индукции | ℰ_i = −N · ΔΦ : Δt | правило Ленца |
| движущийся проводник | ℰ_i = B · v · l · sin α | правило правой руки |
| самоиндукция | Φ = L · I, ℰ_si = −L · ΔI : Δt | мешает изменению тока |
| энергия поля | W = L · I2 : 2 | запасается при нарастании тока |
Пример с ответом
Условие. Рамка площадью 0,06 м2 находится в однородном поле 0,5 Тл. Нормаль к рамке составляет с линиями индукции угол 60°. Найдите магнитный поток.
Ответ. 15 мВб.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Магнитный поток».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1В формуле Φ = B · S · cos α угол α отсчитывают от нормали. Если в задаче дан угол β между линиями и плоскостью рамки, то α = 90° − β, и Φ = B · S · sin β.
-
Ошибка 2Индукция B характеризует поле в точке, а поток Φ — поле, пронизывающее конкретный контур. В одном и том же поле поток через большую рамку больше, чем через маленькую, а через рамку, повёрнутую вдоль линий, равен нулю.
-
Ошибка 3Поток в веберах получается только при площади в м2: 100 см2 = 0,01 м2, а не 0,1 м2.
Физика · 11 класс
Что внутри темы
- Урок 1Магнитный поток
- Урок 2Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца
- Урок 3Закон электромагнитной индукции
- Урок 4ЭДС индукции в движущемся проводнике
- Урок 5Самоиндукция. Энергия магнитного поля
- Урок 6Проверь себя: магнитное поле и индукция
В полном тренажёре — 6 уроков с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Вычислять магнитный поток Φ = B · S · cos α
- Объяснять, когда возникает индукционный ток
- Находить направление индукционного тока по правилу Ленца
- Применять закон ℰ = −ΔΦ : Δt для катушки из N витков
- Вычислять ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле
- Вычислять ЭДС самоиндукции и энергию магнитного поля катушки
Ключевые понятия:магнитный потоквеберэлектромагнитная индукцияиндукционный токправило ЛенцаЭДС индукциизакон электромагнитной индукциивихревое электрическое полевихревые токисамоиндукцияиндуктивностьгенриэнергия магнитного поля
Что требует школьная программа
Вычислять магнитный поток; описывать опыты Фарадея и явление электромагнитной индукции; определять направление индукционного тока по правилу Ленца; применять закон электромагнитной индукции; вычислять ЭДС индукции в движущемся проводнике; описывать явление самоиндукции, вычислять индуктивность, ЭДС самоиндукции и энергию магнитного поля катушки.
Что повторить и что дальше
Магнитная индукция, сила Ампера и сила ЛоренцаФизика, 11 класс
Физика, 11 классВопросы
Электромагнитная индукция: магнитный поток и ЭДС · 11 классВ каком классе проходят тему «Электромагнитная индукция: магнитный поток и ЭДС»?
В 11 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Магнитная индукция, сила Ампера и сила Лоренца (11 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 11 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
