Формулы по физике 11 класс: закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции описывает возникновение ЭДС индукции при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную замкнутым контуром. В таблице приведены основные формулы для расчёта магнитного потока, ЭДС индукции и индукционного тока.

Формулы: закон электромагнитной индукции

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Магнитный поток	Φ = B·S·cos(α)	Φ — магнитный поток через поверхность, Вб B — модуль магнитной индукции, Тл S — площадь поверхности контура, м² α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности, рад
Закон электромагнитной индукции Фарадея	ε_и = -ΔΦ/Δt	ε_и — средняя ЭДС индукции, В ΔΦ — изменение магнитного потока через контур, Вб Δt — промежуток времени, за который изменился магнитный поток, с
Закон электромагнитной индукции для катушки из N витков	ε_и = -N·ΔΦ/Δt	ε_и — средняя ЭДС индукции в катушке, В N — число витков катушки ΔΦ — изменение магнитного потока через один виток, Вб Δt — промежуток времени изменения магнитного потока, с
Модуль ЭДС индукции	\|ε_и\| = \|ΔΦ\|/Δt	ε_и — эДС индукции, В ΔΦ — изменение магнитного потока, Вб Δt — время изменения магнитного потока, с
ЭДС индукции при движении проводника в магнитном поле	ε_и = B·l·v·sin(α)	ε_и — эДС индукции, В B — модуль магнитной индукции, Тл l — длина проводника, находящегося в магнитном поле, м v — скорость движения проводника, м/с α — угол между направлением скорости проводника и вектором магнитной индукции, рад
Закон Ома для замкнутой цепи с индукционным током	I_и = \|ε_и\|/R	I_и — сила индукционного тока, А ε_и — эДС индукции, В R — полное сопротивление замкнутой цепи, Ом

Когда какую формулу применять

Формулу магнитного потока Φ = B·S·cos(α) применяйте, когда нужно определить поток через поверхность в однородном магнитном поле. Учитывайте, что угол α отсчитывается от нормали к поверхности, а не от самой поверхности.
Закон Фарадея используйте для расчёта ЭДС индукции при изменении магнитного потока. Для катушки из N витков учитывайте число витков.
Знак минус в законе Фарадея отражает правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, вызвавшему его. При расчёте модуля ЭДС знак минус не учитывают.
Формулу ε_и = B·l·v·sin(α) применяйте при движении прямолинейного проводника в магнитном поле. Максимальная ЭДС возникает при движении перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Для нахождения силы индукционного тока используйте закон Ома для замкнутой цепи. Перед подстановкой переводите площадь в м², длину в метры, время в секунды, скорость в м/с.

Пример решения задачи

Магнитный поток через один виток катушки равномерно изменился от 0,02 Вб до 0,08 Вб за 0,03 с. Катушка состоит из 100 витков. Определите модуль средней ЭДС индукции.

Дано:

N = 100

Φ₁ = 0,02 Вб

Φ₂ = 0,08 Вб

Δt = 0,03 с

Найти: |ε_и| — ?

Решение:

Используем закон электромагнитной индукции для катушки:

|ε_и| = N·|ΔΦ|/Δt

Находим изменение магнитного потока:

|ΔΦ| = |Φ₂ − Φ₁| = |0,08 − 0,02| = 0,06 Вб

Подставляем значения:

|ε_и| = 100·0,06/0,03 = 200 В

Ответ: 200 В.