Présentation de la découverte du phénomène d'induction électromagnétique, flux magnétique. Le phénomène d'induction électromagnétique. La règle de Lenz. "Induction électromagnétique"

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Le phénomène d'induction électromagnétique.

Le phénomène d'induction électromagnétique est que lorsque le flux magnétique change dans un circuit fermé, un courant électrique apparaît dans ce dernier.

1. Assembler l'installation et obtenir le courant induit.

2.Répondez aux questions :

• Qu'est-ce qui détermine la direction du courant d'induction ?
• Comment une modification du flux magnétique à travers la bobine affecte-t-elle l’amplitude du courant induit ?

a) sur l'ampleur du changement du flux magnétique ;

b) sur la direction des lignes d'induction du champ magnétique.

L'amplitude du courant d'induction dépend de la vitesse de variation du flux magnétique.

Auto-induction.

L - inductance, H(henry )

L'apparition d'un courant d'induction dans un circuit électrique lorsque

changement dans la force actuelle.

Application du phénomène d'induction électromagnétique.

Les courants d'induction apparaissant dans les conducteurs sont utilisés pour les chauffer. La conception des fours électriques pour la fusion des métaux est basée sur ce principe. Le même effet est utilisé dans les fours à micro-ondes domestiques.

Ces courants d'induction sont appelés courants de Foucault.

Le transformateur est un appareil permettant de convertir la tension.

1878 Yablochkov P.N. I.F. Usagin.

Pour réduire les pertes d'énergie,

provoqué par les courants de Foucault dans le noyau du transformateur, le noyau est laminé,

constitués de plaques minces isolées les unes des autres.

K = N 1 / N 2 – coefficient

transformation

Détecteur de métaux

Des détecteurs spéciaux sont utilisés pour détecter les objets métalliques. Par exemple, dans les aéroports, un détecteur de métaux détecte les champs de courants induits dans les objets métalliques.

Le champ magnétique B 0 créé par le courant I 0 de la bobine émettrice induit des courants dans les objets métalliques qui empêchent les modifications du flux magnétique. À son tour, le champ magnétique B’ de ces courants induit un courant I’ dans la bobine réceptrice, déclenchant un signal d’alarme.

Générateur de courant alternatif électromécanique à induction.

La valeur la plus élevée du courant alternatif est limitée par l'inductance, c'est-à-dire que plus l'inductance et la fréquence de la tension sont grandes, plus la valeur du courant sera faible. Courant alternatif largement utilisé dans les appareils de communication (radio, télévision, téléphonie filaire longue distance, etc.).

Présentation sur le thème "Induction électromagnétique. Expériences de Faraday" en physique au format powerpoint. Cette présentation destinée aux écoliers raconte comment le phénomène d'induction électromagnétique a été découvert, ce qu'est ce phénomène et quelles sont ses lois. Présentation automatique : professeur Popova I.A.

Fragments de la présentation

Découverte du phénomène d'induction électromagnétique

Le phénomène d'induction électromagnétique a été découvert par l'éminent physicien anglais M. Faraday en 1831. Il consiste en l'apparition d'un courant électrique dans un circuit conducteur fermé lorsque le flux magnétique pénétrant dans le circuit change avec le temps.

Le phénomène de l'induction électromagnétique

consiste en l'apparition d'un courant électrique dans un circuit conducteur fermé lorsque le flux magnétique pénétrant dans le circuit évolue dans le temps.

Flux magnétique

• Le flux magnétique Φ à travers la zone S du circuit est la quantité
• Φ = B S cos α
• où B est la grandeur du vecteur induction magnétique,
• α – angle entre le vecteur et la normale au plan de contour
• L'unité SI du flux magnétique est appelée weber (Wb)

Loi de Faraday sur l'induction électromagnétique

• La règle de Lenz :
• Lorsque le flux magnétique change dans un circuit conducteur, une force électromotrice induite Eind apparaît, égale au taux de variation du flux magnétique à travers la surface délimitée par le circuit, pris avec un signe moins :

Une modification du flux magnétique pénétrant dans un circuit fermé peut se produire pour deux raisons :

• Le flux magnétique change en raison du mouvement du circuit ou de ses pièces dans un champ magnétique constant dans le temps.
• Changement de temps du champ magnétique avec un circuit stationnaire.

conclusions

Le phénomène d'induction électromagnétique s'observe dans les cas suivants :

• mouvement de l'aimant par rapport à la bobine (ou vice versa) ;
• mouvement des bobines les unes par rapport aux autres ;
• modifier l'intensité du courant dans le circuit de la première bobine (à l'aide d'un rhéostat ou en fermant et en ouvrant un interrupteur) ;
• rotation du circuit dans un champ magnétique ;
• rotation de l'aimant à l'intérieur du circuit.

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Attention! Les aperçus des diapositives sont fournis à titre informatif uniquement et peuvent ne pas représenter toutes les fonctionnalités de la présentation. Si ce travail vous intéresse, veuillez télécharger la version complète.

Objectifs de la leçon:

• Éducatif– révéler l'essence du phénomène d'induction électromagnétique ; Expliquer aux élèves la règle de Lenz et leur apprendre à l'utiliser pour déterminer la direction du courant d'induction ; expliquer la loi de l'induction électromagnétique ; apprendre aux étudiants à calculer la force électromotrice induite dans les cas les plus simples.
• Du développement– développer l’intérêt cognitif des élèves, leur capacité à penser logiquement et à généraliser. Développer des motivations d’apprentissage et un intérêt pour la physique. Développer la capacité de voir le lien entre la physique et la pratique.
• Éducatif– cultiver l’amour du travail étudiant, la capacité à travailler en groupe. Favoriser une culture de prise de parole en public.

Équipement:

• Manuel « Physique - 11 » G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M.Charugin.
• G.N. Stepanova.
• "Physique - 11". Plans de cours pour le manuel de G.Ya Myakishev, B.B. Bukhovtsev. auteur - compilateur G.V. Markine.
• Ordinateur et projecteur.
• Matériel "Bibliothèque d'aides visuelles".
• Présentation de la leçon.

Plan de cours:

PENDANT LES COURS

I. Moment organisationnel

1. Les champs électriques et magnétiques sont générés par les mêmes sources : les charges électriques. Nous pouvons donc supposer qu’il existe un certain lien entre ces domaines. Cette hypothèse a trouvé une confirmation expérimentale en 1831 dans les expériences du remarquable physicien anglais M. Faraday, dans lesquelles il a découvert le phénomène d'induction électromagnétique. (diapositive 1) .

Épigraphe:

"Patte
ne tombe que sur une part
esprit préparé. »

L. Pasternak

2. Un bref aperçu historique de la vie et de l'œuvre de M. Faraday. (Message de l'étudiant). (Diapositives 2, 3).

II. Le phénomène provoqué par un champ magnétique alternatif a été observé pour la première fois en 1831 par M. Faraday. Il a résolu le problème : un champ magnétique peut-il provoquer l'apparition d'un courant électrique dans un conducteur ? (Diapositive 4).

Le courant électrique, raisonnait M. Faraday, peut magnétiser un morceau de fer. Un aimant ne pourrait-il pas, à son tour, provoquer un courant électrique ? Pendant longtemps, cette connexion n'a pas pu être découverte. Il était difficile de comprendre l'essentiel, à savoir : un aimant en mouvement, ou un champ magnétique changeant, peut exciter un courant électrique dans une bobine. (Diapositive 5).
(regardez la vidéo « Exemples d'induction électromagnétique »). (Diapositive 6).

Des questions:

1. À votre avis, qu’est-ce qui fait circuler le courant électrique dans la bobine ?
2. Pourquoi la situation actuelle a-t-elle été de courte durée ?
3. Pourquoi n'y a-t-il pas de courant lorsque l'aimant est à l'intérieur de la bobine (Figure 1), lorsque le curseur du rhéostat ne bouge pas (Figure 2), lorsqu'une bobine cesse de bouger par rapport à l'autre ?

Conclusion: Le courant apparaît lorsque le champ magnétique change.

Le phénomène d'induction électromagnétique consiste en l'apparition d'un courant électrique dans un circuit conducteur, qui soit est au repos dans un champ magnétique variable dans le temps, soit se déplace dans un champ magnétique constant de telle sorte que le nombre de lignes d'induction magnétique pénétrant le changements de circuit.
Dans le cas d'un champ magnétique changeant, sa principale caractéristique B - le vecteur d'induction magnétique peut changer d'amplitude et de direction. Mais le phénomène d’induction électromagnétique s’observe également dans un champ magnétique de constante B.

Question: Quels changements ?

La zone traversée par le champ magnétique change, c'est-à-dire le nombre de lignes de force qui pénètrent dans cette zone change.

Pour caractériser le champ magnétique dans une région de l'espace, une grandeur physique est introduite - flux magnétique – F(Diapositive 7).

Flux magnétique Fà travers une surface S appeler une quantité égale au produit de la grandeur du vecteur induction magnétique DANS Vers la place S et cosinus de l'angle entre les vecteurs DANS Et n.

Ф = ВS cos

Travail V cos = V n représente la projection du vecteur induction magnétique sur la normale n au plan de contour. C'est pourquoi Ф = В n S.

Unité de flux magnétique – Wb(Weber).

Un flux magnétique de 1 weber (Wb) est créé par un champ magnétique uniforme avec une induction de 1 T à travers une surface d'une superficie de 1 m 2 située perpendiculairement au vecteur d'induction magnétique.
L'essentiel du phénomène d'induction électromagnétique est la génération d'un champ électrique par un champ magnétique alternatif. Un courant apparaît dans une bobine fermée, ce qui permet d'enregistrer le phénomène (Figure 1).
Le courant induit résultant dans une direction ou une autre interagit d’une manière ou d’une autre avec l’aimant. Une bobine traversée par un courant est comme un aimant à deux pôles – nord et sud. La direction du courant d’induction détermine quelle extrémité de la bobine fait office de pôle nord. Grâce à la loi de conservation de l’énergie, nous pouvons prédire dans quels cas la bobine attirera l’aimant et dans quels cas elle le repoussera.
Si l'aimant est rapproché de la bobine, alors un courant induit y apparaît dans cette direction, l'aimant est nécessairement repoussé ; Pour rapprocher l’aimant et la bobine, un travail positif doit être effectué. La bobine devient comme un aimant, avec son pôle du même nom face à l'aimant qui s'en approche. Comme si les pôles se repoussent. En retirant l'aimant, c'est l'inverse.

Dans le premier cas, le flux magnétique augmente (Figure 5), et dans le second cas, il diminue. De plus, dans le premier cas, les lignes d'induction B/ du champ magnétique créé par le courant d'induction qui apparaît dans la bobine sortent de l'extrémité supérieure de la bobine, car la bobine repousse l'aimant, et dans le second cas ils entrent par cette extrémité. Ces lignes sont représentées dans des couleurs plus foncées sur la figure. Dans le premier cas, la bobine avec courant s'apparente à un aimant dont le pôle nord est situé en haut, et dans le second cas, en bas.
Des conclusions similaires peuvent être tirées à l’aide de l’expérience présentée sur la figure (Figure 6).

(Voir le fragment « La règle de Lenz »)

Conclusion: Le courant induit apparaissant dans un circuit fermé avec son champ magnétique neutralise la modification du flux magnétique qu'il provoque. (Diapositive 8).

La règle de Lenz. Le courant induit a toujours une direction dans laquelle il y a une réaction aux causes qui l'ont provoqué.

Algorithme pour déterminer la direction du courant d'induction. (Diapositive 9)

1. Déterminer la direction des lignes d'induction du champ externe B (elles quittent N et entrent dans S).
2. Déterminez si le flux magnétique à travers le circuit augmente ou diminue (si l'aimant entre dans l'anneau, alors ∆Ф>0, s'il sort, alors ∆Ф<0).
3. Déterminer la direction des lignes d'induction du champ magnétique B′ créé par le courant induit (si ∆Ф>0, alors les lignes B et B′ sont dirigées dans des directions opposées ; si ∆Ф<0, то линии В и В′ сонаправлены).
4. À l’aide de la règle de la vrille (main droite), déterminez la direction du courant d’induction.
Les expériences de Faraday ont montré que l'intensité du courant induit dans un circuit conducteur est proportionnelle au taux de variation du nombre de lignes d'induction magnétique pénétrant la surface délimitée par ce circuit. (Diapositive 10).
Chaque fois qu'il y a un changement dans le flux magnétique à travers un circuit conducteur, un courant électrique apparaît dans ce circuit.
La force électromotrice induite dans une boucle fermée est égale au taux de variation du flux magnétique à travers la zone limitée par cette boucle.
Le courant dans le circuit a une direction positive à mesure que le flux magnétique externe diminue.

(Voir le fragment « La loi de l'induction électromagnétique »)

(Diapositive 11).

La FEM de l'induction électromagnétique dans une boucle fermée est numériquement égale et de signe opposé au taux de variation du flux magnétique à travers la surface délimitée par cette boucle.

La découverte de l'induction électromagnétique a apporté une contribution significative à la révolution technique et a servi de base à l'électrotechnique moderne. (Diapositive 12).

III. Consolidation des acquis

Résoudre les problèmes n°1819, 1821(1.3.5)

(Recueil de problèmes de physique 10-11. G.N. Stepanova).

IV. Devoirs:

§8 - 11 (enseigner), R. n° 902 (b, d, f), n° 911 (écrit dans des cahiers)

Bibliographie:

1. Manuel « Physique – 11 » G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M.Charugin.
2. Recueil de problèmes de physique 10-11. G.N. Stepanova.
3. "Physique - 11". Plans de cours pour le manuel de G.Ya Myakishev, B.B. Bukhovtsev. auteur-compilateur G.V. Markine.
4. Matériel V/m et vidéo. Expérience de physique scolaire « Induction électromagnétique » (sections : « Exemples d'induction électromagnétique », « Règle de Lenz », « Loi de l'induction électromagnétique »).
5. Recueil de problèmes de physique 10-11. A.P. Rymkevitch.

Le phénomène de l'induction électromagnétique

"Les accidents heureux ne surviennent qu'à une partie de l'esprit préparé."

L. Pasternak

L'expérience du scientifique danois Oersted

1820

1777 – 1851

Michael Faraday

1791 – 1867, physicien anglais,

Membre honoraire de Saint-Pétersbourg

Académie des Sciences (1830),

Fondateur de la doctrine du champ électromagnétique ; introduit les concepts de « champ électrique » et de « champ magnétique » ;

exprimé l'idée de l'existence

ondes électromagnétiques .

1821 année : « Convertir le magnétisme en électricité. »

1931 année – courant électrique reçu à l’aide d’un champ magnétique

"Induction électromagnétique" -

Mot latin signifiant " conseils"

L'expérience de M. Faraday

« Un fil de cuivre de 203 pieds de long était enroulé sur une large bobine de bois, et entre ses tours était enroulé un fil de même longueur, isolé dès le premier avec un fil de coton.

L'une de ces spirales était reliée à un galvanomètre, l'autre à une batterie puissante...

Lorsque le circuit était fermé, une action soudaine mais extrêmement faible était observée sur le galvanomètre, et le même effet était observé lorsque le courant était arrêté.

Avec le passage continu du courant dans l'une des spirales, il n'était pas possible de détecter les déviations de l'aiguille du galvanomètre..."

Que voit-on ?

Conclusion de l'expérience :

• Le courant apparaissant dans la bobine (circuit fermé) est appelé

induction.

• La différence entre le courant résultant et ce que nous savions auparavant est que pour le recevoir aucune source actuelle n'est nécessaire.

La conclusion générale de Faraday

Le courant d'induction dans une boucle fermée se produit lorsque le flux magnétique change dans la zone limitée par la boucle.

Induction électromagnétique est un phénomène physique consistant en l'apparition d'un courant électrique dans un circuit conducteur, qui soit est au repos dans un champ magnétique variable dans le temps, soit se déplace dans un champ magnétique constant de telle sorte que le nombre de lignes d'induction magnétique pénétrant le changements de circuit.

Le courant qui apparaît s'appelle induction .

Quelle est la raison de l'événement courant induit dans la bobine ?

Considérons un aimant :

Que pouvez-vous dire de l'aimant ?

Lorsqu'on introduit un aimant dans le circuit fermé d'une bobine, Qu'est-ce qui change pour lui ?

Comment déterminer la direction du courant d’induction ?

Nous voyons que la direction du courant d’induction est différente dans ces expériences.

S'appuyant sur la loi de conservation de l'énergie, le scientifique russe Lenz offert règle , qui détermine la direction du courant d'induction.

Physicien russe Emil Lenz

1804 – 1865

1. Déterminer la direction des lignes d'induction du champ externe B (venant de N et sont inclus dans S ).

2. Déterminez si le flux magnétique à travers le circuit augmente ou diminue (si l'aimant se déplace dans l'anneau, alors ∆Ф 0, si étendu, alors ∆Ф 0).

3. Déterminer la direction des lignes d'induction du champ magnétique B′ créé par le courant d'induction (si ∆Ф 0, alors les lignes B et B′ sont dirigées dans des directions opposées ; si ∆Ф 0, alors les lignes B et B′ sont codirectionnelles).

4. À l’aide de la règle de la vrille (main droite), déterminez la direction du courant d’induction.

∆ F

caractérisé par le changement

nombre de lignes d'induction magnétique B,

imprégnant le contour

Formule mathématique pour la loi de l'induction électromagnétique

ε =  - ΔΦ/Δ t 

ΔΦ/Δ t - taux de changement du flux magnétique (unités Wb/s )

La force électromotrice induite dans une boucle fermée est égale en ampleur au taux de variation du flux magnétique à travers la surface délimitée par la boucle.

Loi électromagnétique induction

La FEM de l'induction électromagnétique dans une boucle fermée est numériquement égale et de signe opposé au taux de variation du flux magnétique à travers la surface délimitée par cette boucle.

Le courant dans le circuit a une direction positive à mesure que le flux magnétique externe diminue.

Disque dur de l'ordinateur.

L'induction électromagnétique dans le monde moderne

Magnétoscope.

Détecteur de policier.

Détecteur de métaux dans les aéroports

Train à sustentation magnétique

Projection de vidéos sur l'application du phénomène d'induction électromagnétique : détecteur de métaux, enregistrement d'informations sur des supports magnétiques et lecture de ceux-ci - disque « Physique niveaux 7-11. Bibliothèque d'aides visuelles" Complexes pédagogiques.