Електромагнитна индукция
Електромагнитната индукция е появата на електродвижещо напрежение (ЕДН) в контур при изменение на магнитния поток през него. Открита е от Фарадей през 1831 г. и е в основата на генераторите и трансформаторите. Посоката на индуцирания ток се определя от правилото на Ленц: той пречи на изменението, което го е предизвикало. Частен случай е самоиндукцията, която се характеризира с индуктивността на намотката.
Какво да запомним
- Закон на Фарадей: ε = −N·ΔΦ/Δt.
- ЕДН в движещ се проводник: ε = Blv.
- Самоиндукция: ε = −L·ΔI/Δt; индуктивност L в хенри (H).
- Енергия на магнитното поле: W = LI2/2.
- Правило на Ленц: индуцираният ток противодейства на изменението на потока.
Пример
Потокът през намотка с 50 навивки нараства равномерно с 0,02 Wb за 0,1 s. ЕДН е ε = 50·0,02/0,1 = 10 V.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Магнитният поток през намотка със 100 навивки се изменя равномерно с 0,06 Wb за 0,02 s. Каква е индуцираната ЕДН?
- 3 V
- 300 V
- 0,12 V
- 30 V
Отговор: 300 V
ε = NΔΦ/Δt = 100·0,06/0,02 = 300 V.
През намотка с индуктивност 0,2 H протича ток 3 A. Каква е енергията на магнитното поле?
- 0,6 J
- 1,8 J
- 0,9 J
- 0,3 J
Отговор: 0,9 J
W = LI2/2 = 0,2·9/2 = 0,9 J.
Кой учен открива електромагнитната индукция?
- Майкъл Фарадей
- Ханс Кристиан Ерстед
- Андре-Мари Ампер
- Джеймс Максуел
Отговор: Майкъл Фарадей
Фарадей открива явлението през 1831 г.
Каква е единицата за индуктивност в SI?
- Тесла (T)
- Вебер (Wb)
- Хенри (H)
- Фарад (F)
Отговор: Хенри (H)
Индуктивността L се измерва в хенри: 1 H = 1 Wb/A.
Проводник с дължина 0,5 m се движи със скорост 4 m/s перпендикулярно на линиите на поле с B = 0,2 T. Каква ЕДН се индуцира в него?
- 0,4 V
- 4 V
- 0,1 V
- 1,6 V
Отговор: 0,4 V
ε = Blv = 0,2·0,5·4 = 0,4 V.
В намотка с индуктивност 0,5 H токът намалява равномерно от 4 A до нула за 0,1 s. Каква е ЕДН на самоиндукция?
- 2 V
- 20 V
- 0,2 V
- 40 V
Отговор: 20 V
|ε| = L·ΔI/Δt = 0,5·4/0,1 = 20 V.
Кога се индуцира ЕДН в затворен контур?
- При постоянен поток
- При изменение на потока
- Само при нагряване
- Само при постоянен ток
Отговор: При изменение на потока
ЕДН се индуцира само когато магнитният поток през контура се изменя.
Кой уред преобразува механична енергия в електрична чрез електромагнитна индукция?
- Електродвигател
- Кондензатор
- Генератор
- Резистор
Отговор: Генератор
В генератора въртяща се намотка (или магнит) изменя потока и се индуцира ЕДН.
През коя година Фарадей открива електромагнитната индукция?
- 1820 г.
- 1865 г.
- 1905 г.
- 1831 г.
Отговор: 1831 г.
Фарадей открива явлението през 1831 г.
Кое устройство повишава или понижава променливото напрежение?
- Трансформатор
- Диод
- Акумулатор
- Реостат
Отговор: Трансформатор
Трансформаторът работи чрез взаимна индукция между две намотки.
Каква е индуктивността на намотка, ако при ток 2 A енергията на магнитното ѝ поле е 4 J?
- 1 H
- 2 H
- 4 H
- 0,5 H
Отговор: 2 H
W = LI2/2, L = 2W/I2 = 8/4 = 2 H.
Магнит се приближава със северния си полюс към затворена намотка. Какъв полюс се образува на близкия край на намотката?
- Южен полюс
- Не се образува полюс
- Северен полюс
- Зависи от материала
Отговор: Северен полюс
По правилото на Ленц индуцираният ток отблъсква приближаващия се магнит, затова се образува северен полюс.
Как се изменя индуцираната ЕДН, ако магнитният поток се изменя 3 пъти по-бързо?
- Увеличава се 9 пъти
- Не се изменя
- Намалява 3 пъти
- Увеличава се 3 пъти
Отговор: Увеличава се 3 пъти
ЕДН е пропорционална на скоростта на изменение на потока ΔΦ/Δt.
Защо при изключване на верига с голяма намотка в ключа прескача искра?
- ЕДН на самоиндукция
- Късо съединение
- Електролиза
- Термоелектронна емисия
Отговор: ЕДН на самоиндукция
При рязко прекъсване токът намалява бързо и се индуцира голяма ЕДН на самоиндукция.
Самолет с размах на крилата 40 m лети хоризонтално със скорост 250 m/s. Вертикалната компонента на земното магнитно поле е 5·10−5 T. Каква ЕДН се индуцира между краищата на крилата?
- 5 V
- 0,5 V
- 0,05 V
- 50 V
Отговор: 0,5 V
ε = Blv = 5·10−5·40·250 = 0,5 V.