Помогите понять некоторые нюансы электромагнитной индукции

[Munin]

мат-ламер в сообщении #744798 писал(а):

К формулам, которые написал Munin, можно придраться. Там интеграл по контуру.

Я, вроде, ни одного интеграла по контуру не написал. Намеренно. Так что указывайте, где.

мат-ламер в сообщении #744798 писал(а):

Причём, как отмечено, это поле сначала толкнёт электроны в одну сторону, а затем в другую.

Нет. Оно сначала толкнёт электроны в одну сторону, а потом перестанет толкать. А поскольку электроны успеют сместиться от равновесного положения, то захотят вернуться к нему. (Равновесное положение - это такое, в котором плотность заряда электронов в каждом микроскопическом объёме скомпенсирована плотностью заряда ионных остатков, образующих кристаллическую решётку провода, и никуда не движущихся. То есть $\rho_e=$ некоторой заданной $\rho(\mathbf{r}),$ в простейшем случае $=\mathrm{const}.$)

Разумеется, обратно электроны толкнёт тоже электрическое поле (потому что вообще их толкает только электрическое поле), но это будет поле другое - возникшее по уравнению Максвелла $\operatorname{div}\mathbf{E}=4\pi\rho.$ Оно возникает уже не от изменения магнитного поля.

[dump]

Спасибо за ответы, но ответьте пожалуйста на вопросы, что я привёл на первой странице:

Цитата:

Тут можно описать такую ситуацию: представте себе облако электронов, хаотично роящихся в пространстве. И вдруг появляется магнитное поле. Это поле отталкивает электроны и они начинают направленно лететь. Затем они долетают до той точки пространства, где влияние на них этого магнитного поля очень мало. Они перестают двигаться и начинают опять роиться. Теперь напряжённость магнитного поля снова увеливается и теперь уже снова достаёт электроны и они снова начинают лететь и т.д. Таким образом для непрерывного движения электронов нужно, чтобы напряжённость магнитного поля непрерывно увеличивалась.
1)Если я правильно понял плотностью тока, будет являться количество летящих электронов. Верно? Если так, то получается, что при протекании даже самого слабого тока по проводу, в перемещении учавствуют абсолютно все свободные электроны материала провода?
2)Скорость перемещения электронов будет зависить от напряжённости поля? От первоначальной напряжённости, от того на сколько она увеличивается?

[svv]

dump писал(а):

И вдруг появляется магнитное поле. Это поле отталкивает электроны

Вот чего оно их начинает отталкивать? Я уж не спрашиваю, под действием какой силы электроны хаотично роятся.

[мат-ламер]

Munin в сообщении #744846 писал(а):

Я, вроде, ни одного интеграла по контуру не написал. Намеренно. Так что указывайте, где.

Munin в сообщении #744738 писал(а):

ЭДС индукции $\mathcal{E}=\int\mathbf{E}\,d\pmb{\ell},$

-- Ср июл 10, 2013 17:58:26 --

Однако, это не контур, а линия. Виноват.

[Munin]

dump в сообщении #744873 писал(а):

Спасибо за ответы, но ответьте пожалуйста на вопросы, что я привёл на первой странице

А вы мой первый ответ вам на первой странице читали?

[dump]

Цитата:

А вы мой первый ответ вам на первой странице читали?

Да, читал. И видимо не всё понял из того что вы написали.

Цитата:

Самое главное - вам надо обратить внимание, что индукция зависит не от величины магнитного поля, а от скорости её изменения.

Давайте уточним: что значит изменение магнитного поля? Это изменение(увеличение или уменьшение модуля) его напряжённости?

[Munin]

Это изменение его напряжённости. Поскольку напряжённость - вектор, то речь идёт о любых изменениях: и изменениях модуля, и изменениях направления.

Самое главное, что вы должны отсюда понять, это то, что сила действует на электроны в незамкнутом проводе только тогда, и постольку поскольку, ток в электромагните нарастает. Когда он перестанет нарастать - сила на электроны перестанет действовать.

Отсюда ошибочна вся картина явления, которую вы для себя нарисовали. Вам надо её всю составить заново, с нуля.

[nikvic]

Munin в сообщении #745087 писал(а):

сила действует на электроны в незамкнутом проводе только тогда, и постольку поскольку, ток в электромагните нарастает. Когда он перестанет нарастать - сила на электроны перестанет действовать.

(Оффтоп)

Подстафка!

То же, конечно, справедливо и при убывании тока.
Которое при выключении э-магнита может происходить гораздо быстрее, чем нарастание при включении.

[Munin]

nikvic в сообщении #745093 писал(а):

То же, конечно, справедливо и при убывании тока.

Только, разумеется, в обратную сторону :-)

nikvic в сообщении #745093 писал(а):

Которое при выключении э-магнита может происходить гораздо быстрее, чем нарастание при включении.

А может и с той же скоростью.

[nikvic]

Munin в сообщении #745102 писал(а):

nikvic в сообщении #745093 писал(а):

То же, конечно, справедливо и при убывании тока.

Только, разумеется, в обратную сторону

nikvic в сообщении #745093 писал(а):

Которое при выключении э-магнита может происходить гораздо быстрее, чем нарастание при включении.

А может и с той же скоростью.

Для этого нужна усложнённая схема. Например, диод параллельно или толстый КЗ-виток.

[Munin]

nikvic в сообщении #745110 писал(а):

Для этого нужна усложнённая схема. Например, диод параллельно или толстый КЗ-виток.

Или источник с малым внутренним сопротивлением.

[dump]

А могут ли электроны "закончиться", если будут непрерывно перегоняться с одного конца провода на другой? И каков будет выглядеть металл в таком случае? И почему тогда при протекании постоянного тока над поездами электроны не заканчиваются?

[Munin]

В цепи постоянного тока, сколько электронов вытекает из провода из одного конца, столько втекает и с другого конца.

Чтобы убрать все электроны, надо убрать огромный заряд порядка 100 килокулон на каждый моль вещества (для железа 56 грамм), или даже в несколько раз больше. В результате получится такая плотность положительного заряда, что вещество разорвёт на атомы (напомню, что одноимённые заряды отталкиваются).

[dump]

Когда говорят об электрических схемах, то обычно называют напряжение, действующее в них. Например в бытовой сети 220 Вольт. Но во-первых, электрический ток в бытовой сети вырабатывается как-правило в трансформаторе, посредством электромагнитной индукции, а это значит ,что не напряжение в бытовой сети 220 Вольт, а ЭДС 220 Вольт. Во-вторых, эдс - это по определению работа по перемещению единичного заряда. Но так ведь длина-то от трансформатора до каждой конкретной розетки разная, значит и эдс должна быть разной...И ещё: если электромагнитная индукция происходит только в замкнутом контуре, то получается, что вся бытовая сеть должна быть замкнутым контуром? Разве розетки и включаемые в них электроприборы образуют замкнутый контур с трансформатором?

[rustot]

dump в сообщении #752469 писал(а):

если электромагнитная индукция происходит только в замкнутом контуре

опять все сначала... действует она в любом отрезке проводника. в замкнутом контуре лишь облегчается ее расчет. чтобы назвать эдс в замкнутом контуре (то есть сумму всех эдс в каждом маленьком его отрезке или сумму напряженностей электрического поля в каждой его точке) достаточно знать изменение магнитного поля пересекающего площадь контура. при этом от всего остального неучитываемого магнитного поля тоже меняется эдс в каждом из отрезков, но всегда так, что сумма остается неизменной. поэтому сумму назвать легче чем слагаемые. плюс к тому потенциальное поле в замкнутом контуре всегда дает нулевую сумму по контуру, поэтому для замкнутого контура на него вообще не нужно обращать внимания и учитывать только вихревое, а для отрезка нужно не забывать учитывать еще и потенциальные составляющие поля

например в некотором объеме магнитное поле однородно и линейно растет, можно сразу назвать эдс в замкнутом контуре, перпендикулярном полю. а теперь изменим масштаб и посмотрим на это поле издалека. допустим это поле внутри огромного соленоида, которое можно считать однородным. если контур расположили по оси симметрии поля, то эдс равномерно распределена по всем участкам контура. если же конур смещен от центра симетрии, то в разных его участках наводятся противонаправленные эдс, но в одном направлении величина больше чем в другом и по сумме остается та же эдс что и в предыдущем случае. а в каждом отдельном участке она уже другая, вплоть до смены знака. поэтому чтобы назвать суммарную эдс достаточно знать магнитное поле локально, внутри контура. а вот для вычисления эдс отдельного участка нужно знать ВСЕ магнитное поле соленоида, в том числе и очень далеко расположенное от контура

в обмотке трансформатора формируется эдс, если из трансформатора торчат никуда не подключенные выводы за пределы значимого вихревого поля, то вся работа эдс заключается в накачивании этих выводов зарядами до тех пор, пока создаваемая этими зарядами разность потенциалов не сравняеся с эдс. тогда силы со стороны вихревого поля сравнивются с силами потенциального поля со стороны этих зарядов и их перемещение прекращется. если к выводам подключить нагрузку, то заряды под действием потенциального поля текут через нагрузку, их плотность уменьшается, разность потенциалов становится меньше эдс, перестает ее компенсировать и эдс начинает восполнять утекишие через нагрузку заряды