Какими свойствами обладает вихревое индукционное электрическое поле
Вихревое электрическое поле – это электрическое поле, которое порождается переменным магнитным полем и линии напряженности которго замкнуты.
Переменное магнитное поле порождает индуцированное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуцированного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поле не связано с зарядами, как это имеет место в случае электростатического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля. Это означает, что индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.
Если неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в нем индуцируется э. д. с. Электроны приводятся в направленное движение электрическим полем, индуцированным переменным магнитном полем; возникает индуцированный электрический ток. В этом случае проводник является лишь индикатором индуцированного электрического поля. Поле приводит в движение свободные электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Теперь можно утверждать, что и без проводника это поле существует, обладая запасом энергии.
Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индуцированного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля.
Это фундаментальное положение электродинамики установлено Максвеллом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея.
В отличие от электростатического поля индуцированное электрическое поле является непотенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна э. д. с. индукции, а не нулю.
Направление вектора напряженности вихревого электрического поля устанавливается в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея и правилом Ленца. Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока.
Так как вихревое электрическое поле существует и в отсутствие проводника, то его можно применять для ускорения заряженных частиц до скоростей, соизмеримых со скоростью света. Именно на использовании этого принципа основано действие ускорителей электронов — бетатронов.
Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.
Отличие вихревого электрического поля от электростатического
1) Оно не связано с электрическими зарядами;
2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.
электростатическое поле | индукционное электрическое поле |
| 1. создается неподвижными электр. зарядами | 1. вызывается изменениями магнитного поля |
| 2. силовые линии поля разомкнуты – потенциальное поле | 2. силовые линии замкнуты – вихревое поле |
| 3. источниками поля являются электр. заряды | 3. источники поля указать нельзя |
| 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0. | 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции |
Источник
Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Вихревые токи
Подробности
Просмотров: 333
Электрический ток в цепи возможен, если на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называется ЭДС. При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС индукции.
Учитывая направление индукционного тока, согласно правилу Ленца:
ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.
Почему? – т.к. индукционный ток противодействует изменению магнитного потока, ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.
Если рассматривать не единичный контур, а катушку, где N- число витков в катушке:
Величину индукционного тока можно рассчитать по закону Ома для замкнутой цепи
где R – сопротивление проводника.
ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике – электрическое поле.
Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.
Индукционное электрическое поле является вихревым.
Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока
Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.
Электростатическое поле – создается неподвижными электрическими зарядами, силовые линии поля разомкнуты – -потенциальное поле, источниками поля являются электрические заряды, работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна 0.
Индукционное электрическое поле ( вихревое электр. поле ) – вызывается изменениями магнитного поля, силовые линии замкнуты (вихревое поле), источники поля указать нельзя, работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна ЭДС индукции.
Вихревые токи
Индукционные токи в массивных проводниках называют токами Фуко. Токи Фуко могут достигать очень больших значений, т.к. сопротивление массивных проводников мало. Поэтому сердечники трансформаторов делают из изолированных пластин.
В ферритах – магнитных изоляторах вихревые токи практически не возникают.
Использование вихревых токов
– нагрев и плавка металлов в вакууме, демпферы в электроизмерительных приборах.
Вредное действие вихревых токов
– это потери энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла.
Электромагнитное поле – Класс!ная физика
Взаимодействие токов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Сила Ампера —
Действие магнитного поля на движущийся заряд.Магнитные свойства вещества —
Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Направление индукционного тока. Правило Ленца —
ЭДС электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле —
ЭДС индукции в движущихся проводниках
—
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Вопросы к пр/работе
Любознательным
Сальто-мортале жука-щелкуна
Если пощекотать лежащего на спинке жука-щелкуна, он подпрыгивает вверх сантиметров на 25,
при этом раздается громкий щелчок. Ерунда, возможно, скажете вы.
Но, действительно, жучок без помощи ног делает толчок с начальным ускорением 400 g, а затем переворачивается
в воздухе и приземляется уже на ноги. 400 g — удивительно!
Еще более удивительно то, что мощность, развиваемая при толчке, раз в сто больше мощности,
которую может обеспечить какая-либо из мышц жучка. Как удается жучку развить такую огромную мощность?
Часто ли он способен совершать свои изумительные прыжки? Чем ограничена частота их повторения?
Оказывается…
Когда жучок лежит вверх ногами, особый выступ на передней части его тела мешает ему распрямиться,
чтобы совершить прыжок. Какое-то время он накапливает мышечное напряжение, затем, резко изогнувшись, подбрасывает себя вверх.
Прежде чем жучок снова сможет подпрыгнуть, он должен снова медленно «напрячь» мышцы.
Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер
Источник
Вихревое электрическое поле
Подробности
Просмотров: 458
«Физика – 11 класс»
Какова причина появления индукционного тока?
Изменение магнитного потока через контур.
Изменение магнитного потока через контур может происходить:
1) в случае неподвижного проводящего контура, помещенного в изменяющееся во времени поле;
2) в случае проводника, движущегося в магнитном поле, которое может и не меняться со временем.
Причем в обоих случаях происхождение ЭДС индукции различно.
Пусть круговой проволочный виток радиусом r находится в переменном во времени однородном магнитном поле.
Пусть индукция магнитного поля увеличивается, тогда будет увеличиваться со временем и магнитный поток через поверхность, ограниченную витком.
Согласно закону электромагнитной индукции в витке появится индукционный ток.
При изменении индукции магнитного поля по линейному закону индукционный ток будет постоянен.
Какие же силы заставляют заряды в витке двигаться?
Само магнитное поле может действовать только на движущиеся заряды, а проводник неподвижен.
Но, на заряды, причем как на движущиеся, так и на неподвижные, может действовать электрическое поле.
Откуда оно здесь взялось?
Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле – к такому выводу впервые пришел Дж. Максвелл.
Главное в явлении электромагнитной индукции — это процесс порождения меняющимся магнитным полем поля электрического, которое приводит в движение электрические заряды в этом проводнике.
Электрическое поле, возникающее при изменении магнитного поля, имеет совсем другую природу, чем электростатическое.
Оно не связано непосредственно с электрическими зарядами, и его линии напряженности не могут на них начинаться и кончаться.
Они вообще нигде не начинаются и не кончаются, а представляют собой замкнутые линии, подобные линиям индукции магнитного поля.
Это так называемое вихревое электрическое поле.
Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность вихревого электрического поля.
По правилу Ленца:
– при возрастании магнитной индукции 
направление вектора напряженности 
электрического поля образует левый винт с направлением вектора магнитной индукции, т.е. при вращении винта с левой нарезкой в направлении линий напряженности электрического поля поступательное перемещение винта совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
– при убывании магнитной индукции 
направление вектора напряженности образует правый винт с направлением вектора магнитной индукции.
Направление силовых линий напряженности вихревого поля совпадает с направлением индукционного тока.
Сила, действующая со стороны вихревого электрического поля на заряд q (сторонняя сила), равна:
Работа вихревого электрического поля
В отличие от стационарного электрического поля работа вихревого поля по перемещению заряда q на замкнутом пути не равна нулю.
При перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, так как сила и перемещение совпадают по направлению.
Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.
Индукционные токи в массивных проводниках.
В массивных проводниках, чье сопротивление мало, индукционные токи очень велики, и вызывают сильный разогрев.
Такие токи называются токами Фуко.
Разогрев на основе индукционных токов используется в индукционных печах (например, в СВЧ-печах), для плавки металлов.
Индукционные токи регистрируются в детекторах металла, устанавливаемых при контроле на входе.
Однако во многих устройствах возникновение токов Фуко приводит к потерям энергии на выделение тепла.
Поэтому железные сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов и т. д. делают не сплошными, а состоящими из отдельных изолированных пластин, что уменььшает токи Фуко и, следовательно, потери энергии.
На очень высоких частотах применение сердечников катушек из отдельных пластин уже не дает нужного эффекта.
Здесь используют ферриты – магнитные изоляторы, в которых при перемагничивании вихревые токи не возникают. Из ферритов делают сердечники высокочастотных трансформаторов, магнитные антенны транзисторов.
Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика
Электромагнитная индукция. Магнитный поток —
Направление индукционного тока. Правило Ленца —
Закон электромагнитной индукции —
ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон —
Вихревое электрическое поле —
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока —
Электромагнитное поле —
Примеры решения задач —
Краткие итоги главы
Источник
Анонимный вопрос
3 апреля 2018 · 7,3 K
Радиоинженер(Радиосвязь, электро-радионавигация)
В свободное время ремонтирую…
Для вихревого электрического поля характерно следующее:
замкнутость силовых линий;
порождается только при наличии переменного магнитного поля, а не зарядами
работа по перемещению заряда в замкнутом контуре,а также циркуляция вихревого электрического поля не равны нулю
Не только переменным магнитном полем
не могли бы объяснить простым человеческим языком не особо углубляясь, понятия “потенциал в электрическом поле “, “разность потенциалов” привести аналогии?
физик-теоретик в прошлом, дауншифтер и журналист в настоящем, живу в Германии
Представьте себе, что есть некий тариф для поездок. Если маршрут начнется в какой-то точке А, а закончится в точке В, имеющей более высокий тариф, пассажир заплатит определенную итоговую цену за поездку, равную произведению его веса на разность тарифов в точках В и А. За обратную поездку из В в А заплатит уже не пассажир, а самому пассажиру: полная поездка из А в А окажется, в итоге, полностью бесплатной.
Маршрут поездки и тарифы в точках на пути не повлияют на итоговую цену (важны только значения тарифа на старте и на финише), но во время пути придется либо самому платить блюстителям тарифа, либо принимать от них деньги. А проезд до промежуточного полустанка может оказаться дороже окончательной цены поездки. Для такой оказии важно иметь побольше денег, иначе вы так и застрянете на пол-пути, или придется повернуть и искать маршрут, где по карману будут абсолютно все полустанки. Но по преодолении всех трудностей, о них можно смело забыть, ибо всю переплату вам честно вернут (возможно даже задолго до финиша).
К сожалению (или к счастью), помимо блюстителей тарифа на пути могут встретиться рекетиры, отнимающие часть денег безвозвратно. И иные персонажи, отбирающие или дающие вам деньги вне связи с тарифом.
Так вот, в этой анологии “тариф” – это потенциал электрического поля (в рассмотренном случае – постоянного, не меняющегося с течением времени). “Пассажир” – перемещающийся в пространстве точечный заряд. “Вес” – величина заряда (аналогом отрицательного заряда будет отрицательный “вес”).” Деньги” – энергия. “Цена” (поездки, промежуточные “цены” и вообще – обмен деньгами) – это затрата энергии, или ее получение.
Пока “денежные расчеты” идут по тарифу, речь идет о затрате или получении энергии в связи с силой, действующей со стороны поля на заряд. А если вспомнить формулу, связывающую работу с силой и перемещением, получим из нее формулу связи силы со стороны поля с потенциалом поля (вернее, с его пространственной производной – градиентом).
Кроме потенциальных на объект могут действовать и иные силы. Например, силы трения (рекетиры), которые энергию (часть “денег”) отберут, а назад не вернут (механическая энергия превратится в тепловую). Или, скажем, гравитационные – тоже потенциальные, но не имеющие ничего общего с зарядами и электричеством (совсем другой “тариф” и иная оценка свойств “пассажира”).
Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?
Так нет никакого пространства вне Вселенной. Просто ничего. Да и говорить о том что Вселенная была сжата тоже нельзя и это не правильно, т.к. Вселенную извне нечему сдерживать из вне – там вросто нет абсолютно ничего. Даже называя словами абсолютно ничего мы уже это ничего как-то материализуем, как минимум у этого ничего уже есть название. Так устроен наш мозг. А это то, что вообще не имеет даже навания, потому-что там называть нечего и даже понятия “там” нет. Это тоже самое как открыть флешку в командоре, зайти в нее и представить что существует вне места на флешке. Просто всем, чем можно вообще оперрировать с местом на флешке ограничено. А вне этого ограничения просто физически ничего нет. Вселенная расширяется до тех пор, пока последний атом не будет расщеплен на энергию. Вот стадия Вселенной когда последний атом расщипился и больше нечему расширять пространство. Большая вероятность, что Вселенная начнет тогда схлопываться, концентрируя энергию и уменьшая свой объем. До тех пор, пока концентрат энергии не приведет к образованию первых элементарных частиц (кварки, глюоны) и не запустится процесс вспять и начнутся стадии “конденсат цветного стекла”, “глазма” и т.д. И так до бесконечности. Это наша Вселенная. Она так вечность делает и будет делать. А вот одна ли она и является ли она частью чего-то большго – нам пока-что не известно.
Прочитать ещё 51 ответ
Из-за чего существует электромагнитное поле и электрический ток?
Учитель физики, алтарник православного Храма
Электрический ток-это поток заряженных частиц. В металле этот поток создают электроны, а в растворах и расплавах электролитов положительно и отрицательно заряженные ионы. Чтобы ток существовал необходимо электрическое поле, которое создается любой заряженной частицей, на практике же используются источники электрического поля в которых поле создают сразу много заряженных частиц накопленных на одной и другой клемме(контакте), и необходимо наличие тех заряженных частиц, которые буду создавать ток( как правило это те же частицы, что накоплены на контактах источника поля(тока)), а так же среда, где заряженные частицы будут двигаться( провода, электролит). Мы уже сказали, что электрическое поле создается любой заряженной частицей, но было бы более точно сказать, что создается электромагнитное поле этой частицей( магнитное поле обнаруживается, когда наблюдатель движется относительно этой частицы).
Почему при поляризации диэлектрика появляется электрическое поле?
Диэлектрик представляет собой совокупность связанных зарядов (диполей), которые в отсутствие поляризации ориентированы как попало и потому диэлектрик в целом электрически нейтрален (заряд отсутствует как в его объеме, так и на его поверхностях).
Теперь предположим, мы поместили диэлектрик, например, во внешнее электрическое поле. Тогда диполи в нутри него начнут ориентироваться в направлении этого поля (поляризоваться), причем отрицательные полюса диполей будут тянуться в положительном направлении внешнего поля, а положительные – в отрицательном направлении. И что же изменится? Внутри диэлектрика практически ничего не поменяется: там полюса диполей все еще будут перемешаны и потому он останется в целом нейтральным. Зато на поверхностях диэлектрика кое-что поменяется: с положительной стороны внешнего электрического поля на поверхность выйдут отрицательные полюса диполей, а с отрицательной – положительные. Таким образом, получится, что поверхности диэлектрика – это заряженные пластины, причем с положительной стороны внешнего поля – отрицательная пластина, а с отрицательной – положительная. Между этими противоположно заряженными пластинами возникнет электрическое поле, как в конденсаторе, причем оно будет направлено в противоположную сторону по отношению к внешнему полю, т.е. суммарное поле внутри диэлектрика окажется меньше, чем за его пределами. Диэлектрик как бы сопротивляется проникновению в него внешнего поля.
Надеюсь, я ответил на ваш вопрос.
Источник