Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции



Дата26.07.2014
Размер27.3 Kb.
ТипДокументы
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции*
Как и другие физические процессы, электромагнитные процессы неукоснительно подчиняются закону сохранения и превращения энергии (ЗСПЭ). Из необъятного числа проблем этого раздела школьного курса физики мы коснемся только явления электромагнитной индукции. Точнее говоря, дадим нетрадиционное обоснование появления знака «минус» в формуле Фарадея-Максвелла:

(1)

В школьных учебных пособиях знак «минус» постулируется, а затем он обосновывается на основании ЗСПЭ рассмотрением случаев увеличения или уменьшения магнитного потока через площадку, по периметру которой возникает ЭДС-индукции. При наличии носителей заряда(даже при отсутствии проводника – это обобщение сделал Максвелл) возникает индукционный ток, магнитное полн которого противодействует изменению магнитного поля, вызвавшего появление ЭДС-индукции. В этом и состоит содержание правила Ленца для определения направления индукционного тока, математическим выражением которого и является появление в формуле (1) знака «минус». Формально наличие этого знака требуется по правилу метода размерностей: приравнивать в физике можно только однородные величины, обе стороны равенства должны иметь и одинаковое наименование, и одинаковое направление( если приравниваются векторные величины) или знаки «плюс» или «минус»(если приравниваемым величинам приписывается условное или действительное направление).

В данном сообщении мы покажем , как «естественным» путем можно получить знак «минус» еще до его обоснования на основании ЗСПЭ. Как известно, в традиционном способе введения знака «минус» есть методическая трудность: нужно не только знать направление и характер изменения магнитного поля, но также приписать определенное направление (какое?) ЭДС-индукции.

Рассмотрим частный случай возбуждения индукционного тока при перемещении проводника( одного его участка) замкнутой цепи. Учащимся известно, что на проводник с током во внешнем магнитном поле действует сила Ампера :



F=I l B, (2)

где l- длина движущегося проводника, I – сила тока в проводнике, В – индукция внешнего магнитного поля, перпендикулярно которому перемещается проводник.

При перемещении проводника на расстояние совершается работа:

(3)

где S – величина площади, обметаемой проводником при перемещении его в магнитном поле.

Одновременно в проводнике выделяется так называемое «джоулево тепло», т.е. увеличивается внутренняя энергия проводника на величину:

gif" name="object4" align=absmiddle width=98 height=20> (4)

где R – сопротивление цепи.

На основании ЗСПЭ сумма величин (3) и (4) должна быть равна работе внешнего источника, за счет энергии которого совершаются процессы, выраженные равенствами (3) и(4) :

(5)

Из этого соотношения получаем :



(6)

Таким образом, в проводнике, движущемся в магнитном поле, сила тока определяется не только ЭДС источника тока, но также дополнительной ЭДС, связанной с изменением магнитного потока , пронизывающего площадку, охватываемой контуром цепи, Именно эту ЭДС мы называем ЭДС-индукции. У этого слагаемого знак «минус» появляется «автоматически». Использование в рассуждениях «внешней ЭДС» несущественно, так как величина ЭДС – индукции не зависит от этой внешней ЭДС.



Поскольку движение и покой имеют относительный характер, то выбором инерциальной системы отсчета(ИСО) можно получить изменение магнитного потока не перемещением проводника в магнитном поле, а изменением самого магнитного потока(как по величине, так и по направлению). Поэтому знак «минус» нужно ставить в формуле (1) при любом способе возбуждения ЭДС –индукции.



* Статься была опубликована в методическом сборнике «В помощь учителю и студенту» изд. ПОИПКРО ,г .Псков, 1998, №6,с.23-25. Вариант статьи опубликовал ж-л «Физика в школе» М.,изд. «Пресс», 2001,№8, с.75-76

Похожие:

Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЛабораторная работа №4 определение взаимной индуктивности контуров (катушек)
Изучение явлений электромагнитной индукции, самоиндукции, взаимной индукции; экспериментальная проверка закона электромагнитной индукции...
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЯвление электромагнитной индукции
Опыты Фарадея. Основной закон эми. Правило Ленца. Объяснение эми гельмгольцем и Максвеллом. Э. д с индукции. Токи Фуко. Индуктивность....
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconТип урока: объяснение нового материала. Цели: познакомить с явлением электромагнитной индукции; ввести понятие «индукционный ток»
Цели: познакомить с явлением электромагнитной индукции; ввести понятие «индукционный ток»; уметь анализировать экспериментальные...
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЛекция №25 электромагнитная индукция план
Опыт Фарадея. Магнитный поток. Эдс индукции. Вывод основного закона электромагнитной индукции. Правило Ленца. Токи Фуко
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЛабораторная работа 2 проверка закона био  Савара 
Цель работы – изучение характеристик магнитного поля и закона электромагнитной индукции
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconШтейн Б. М. Взаимосвязь изучения электромагнитной индукции и электромагнитного поля
При изучении электромагнитной индукции учащиеся впервые сталкиваются с электромагнитным полем. До этого они уже встречались с физическими...
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЯвление электромагнитной индукции "Я превращал магнетизм в электричество" (Майкл Фарадей) Тип урока
Цели: познакомить с явлением электромагнитной индукции; ввести понятие «индукционный ток»; уметь анализировать экспериментальные...
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconЗакон электромагнитной индукции. Правило Ленца План ответа
Опыты по электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной ин­дукции. Правило Ленца
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции iconО «парадоксах» закона электромагнитной индукции
Эми, искажающей природу этого явления. Электромагнитная индукция – это один из способов генерации электрической энергии, в которых...
Нетрадиционное объяснение появление знака «минус» в формуле закона электромагнитной индукции icon3 Электричество и магнетизм 4 Явление электромагнитной индукции
На рисунке представлена зависимость магнитного потока, пронизывающего некоторый замкнутый контур, от времени. Эдс индукции в контуре...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org