измерение электромагнитной индукции

Есть известный закон , согласно которому на проводнике возникает разность потенциалов, когда на него воздействует переменное МП. Но как вы измеряете это, чтобы доказать? Это довольно практично.

В частности, однажды у меня возникла проблема с разработкой блока питания. Когда транзистор быстро открыл петлю мощного тока, у меня были очень странные эффекты, и я обнаружил, что существует разница напряжений на одном и том же проводе, без какого-либо резистора между точками измерения! Чем больше было расстояние между зондами, тем выше было напряжение. Тогда я понял, насколько реален закон. Но, чего я не мог понять, действительно ли были наведенные в проводе всплески напряжения или они были чисто вымышленными, наведенными прямо в щупах осциллографа. Я ожидал, что падение напряжения должно быть на размыкающем транзисторе, но почему оно было скорее распределено по проводу без сопротивления?

Посмотрите на Др. Вольтметр Левина . Что он измеряет? Я задаю этот вопрос отчасти потому, что он говорит о неконсервативных измерениях, которые зависят от пути, но не объясняет, как настроить пути для измерения -0,1 v в одном случае и +0,9 v в другом, между одними и теми же точками .

Как работает обычный вольтметр? Должно быть какое-то известное высокое сопротивление, и небольшой ток через него показывает, насколько велико напряжение. Но здесь, кроме напряжения, наведенного DA, может быть добавлена ​​ЭДС, так как через вольтметр протекает еще и ток наведения. Сколько стоит эффект?

В школе у ​​меня тоже была проблема с пониманием, а что если петля разомкнута? У тебя есть провод. Закон будет индуцировать разность потенциалов на своих концах. Но как измерить разницу? Создав такое напряжение в коротком проводе, мы можем быть уверены, что замыкание концов щупами вольтметра не создаст никакого тока в вольтметре (просто потому, что магнитное поле поддерживает разницу. Если оно просто создало ее, то почему оно должно позволять воссоединяться поляризованным зарядам) при подключении параллельного провода?). Итак, тока нет, и вольтметр покажет 0 напряжения, несмотря на то, что мы знаем, что закон Фарадея говорит, что оно должно быть каким-то. Вы понимаете, что я имею в виду? Поле создает разность потенциалов, которую невозможно измерить. Это похоже на то, как гравитация растягивает пружину, но мы не можем измерить создаваемую силу, потому что сила сжатия пружины уравновешивается гравитацией, а ваш динамометр показывает 0. Это мое беспокойство, которое я не могу понять. Как измерить разность напряжений, если закон Фарадея не позволяет поляризованным зарядам с противоположных концов провода собираться вместе?

Здесь много вопросов. Не могли бы вы перечислить/перечислить все важные вопросы в конце? В противном случае, это немного трудно следовать
Также я хотел бы сказать, что не публикуйте просто большие отрывки. Это трудно читать. По крайней мере, разбейте на небольшие части с некоторыми цитатами и еще, чтобы сделать его привлекательным.
Было бы хорошо, если бы проголосовавшие против объяснили свой выбор ... Я думаю, это потому, что вопрос не так ясен. Этот вопрос так еще и потому, что тема очень запутанная. Тем не менее, здесь обсуждается действительно интересная тема, не столь известная, исторически называемая эффектом Максвелла-Лоджа, своего рода классической подвеской эффекта Ааронова-Бома.
@Val Часть вопросов, заданных здесь, пересекается с этим physics.stackexchange.com/questions/23835/l . Тем не менее интерпретация и понимание лекций Левина оригинальны в SE. Не могли бы вы отредактировать свой вопрос, чтобы он стал более читаемым. Тогда больше людей могли бы помочь вам понять вашу точку зрения.

Ответы (1)

Я не уверен, что понял все ваши пункты. Я предлагаю вам прочитать эту прекрасную газету

  • Ромер, Р. Х. (1982). Что измеряют «вольтметры»?: Закон Фарадея в многосвязной области , American Journal of Physics, 50(12), 1089. http://dx.doi.org/10.1119/1.12923

если вы можете найти его. Кажется, именно этим занимается профессор Левин в своей лекции. Доказательство ясно. Если у вас возникли трудности с получением этого документа, у меня есть некоторые заметки об этом документе, которыми я также могу поделиться в SE.

Редактировать: Если вы можете найти эту ссылку, вы увидите, что единственное, что имеет значение, — это положение схемы относительно соленоида. Точнее говоря, важна топология схемы. Тогда вам будет ясно, что

  • вы ничего не зафиксируете, если не закроете соленоид, следовательно, вы ничего не измерите, пока не замкнете (т.е. не повернете) цепь,
  • размещение ваших проводов далеко от соленоида не меняет измеренное напряжение, ни размещение их близко к соленоиду, единственное, что имеет значение, это предыдущий пункт,
  • удвоение числа оборотов вокруг соленоида удваивает соответствующее напряжение,
  • провода ни в чем не участвуют в измерении, за исключением того, что они окружают соленоид (как указано в предыдущих пунктах). Этот последний пункт, конечно, верен только для идеализированных условий (бесконечный соленоид, отсутствие резистивного эффекта в проводе, ...).

Теперь несколько ваших вопросов:

Есть известный закон, согласно которому на проводнике возникает разность потенциалов, когда на него воздействует переменное МП. Но как вы измеряете это, чтобы доказать? Это довольно практично.

У вас есть два способа увидеть индукцию, как ясно показано в лекции Фейнмана. Честно говоря, я не знаю лучшей книги для начала.

  • вы закрываете петлю с помощью движущегося стержня, тогда как катушка ранее находилась внутри петли. Затем вы регистрируете падение напряжения в соответствии с законом Фарадея, потому что цепь движется (если хотите, путь, по которому вы вычисляете свой интеграл).

  • вы замыкаете петлю и инкапсулируете зависящее от времени магнитное поле через зависящий от времени ток, проходящий через катушку. Затем вы записываете падение напряжения из-за изменения во времени самого магнитного поля.

В обоих случаях у вас есть изменяющийся во времени поток. Как говорит профессор Левин: «Мистеррр Фарррадей доволен этим!»

Посмотрите на Др. Вольтметр Левина. Что он измеряет? Я задаю этот вопрос отчасти потому, что он говорит о неконсервативных измерениях, которые зависят от пути, но не объясняет, как настроить пути для измерения -0,1 v в одном случае и +0,9 v в другом, между одними и теми же точками .

Да, он делает! Это всегда сверху вниз (точка от A до D, если я правильно помню), сначала проходя слева, второй раз проходя справа. Изменить: предыдущее утверждение сбивало с толку. При обсуждении магнитного потока вам необходимо определить условность следования по контуру, т. е. направление вращения. Путь для -0,1 В - это путь против часовой стрелки от A до D, путь, дающий +0,9 В, - это путь по часовой стрелке от A до D. Это также объясняет знаки.

Как работает обычный вольтметр? Должно быть какое-то известное высокое сопротивление, и небольшой ток через него показывает, насколько велико напряжение. Но здесь, кроме напряжения, наведенного DA, может быть добавлена ​​ЭДС, так как через вольтметр протекает еще и ток наведения. Сколько стоит эффект?

Я предлагаю вам прочитать страницу википедии http://en.wikipedia.org/wiki/Voltmeter . Идеальный вольтметр не имеет ЭДС. ( Редактировать: см. также http://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force для определения(й) ЭМП и его различных интерпретаций.)

Для меня непонятен ваш последний абзац. Закон Фарадея связывает падение напряжения с изменяющимся во времени магнитным потоком, поэтому он не применяется к разомкнутой цепи.

Окончательное редактирование: способ избежать падения потока: http://dx.doi.org/10.1119/1.12923 , см. http://i.stack.imgur.com/X5qPb.png .

Зачем вы размещаете ссылки на вольтметр? Если они не могут помочь вам ответить на вопрос, то они не помогут другим. Что значит "переход на ту (или ту)" сторону? Это сторона плоской доски. Даже там мы можем формировать кондукторы по-разному, чтобы изменить пути. В 3D-реальности мы можем скручивать кабели как угодно. В реальности нет левого и правого. Вы говорите, что кабели должны быть как на доске? Почему? Почему вы говорите, что закон Фарадея неприменим к открытому проводу? Вы имеете в виду, что падение напряжения может происходить только в замкнутом контуре? РЖУ НЕ МОГУ. Я чувствую, что ты американец.
Почему вы говорите, что идеальный вольтметр не имеет ЭДС, если идеальный провод не имеет ни того, ни другого? Тем не менее, закон Фарадея делает вещи несовершенными. Здесь вы должны начать чувствовать то, о чем я прошу.
@Val Я на самом деле француз, но я думаю, что это не дебаты здесь :-). Правая и левая сторона действительно являются частью доски, и они действительно имеют значение. Это даже единственное, что имеет значение! Если сделать еще один оборот вокруг соленоида, например, изменится падение напряжения. Перед любым обсуждением вы должны сначала определить соглашение для поворота и пути. Я последовал за Левиным. Положительное - это направление по часовой стрелке, если я правильно помню. На странице википедии о вольтметре вы увидите, что он записывает поток. Поскольку вам нужна петля для определения магнитного потока, открытый провод не
... проверить закон Фарадея. Это не означает, что на открытом проводе нет падения напряжения, это означает, что закон Фарадея не работает с магнитным потоком. Это помогает вам?
@Val Прошу прощения, я написал ошибку в последнем предложении. Следовательно, исправлено: «Закон Фарадея связывает падение напряжения с изменяющимся во времени магнитным потоком (а не с полем), поэтому он не применяется к разомкнутой цепи».
как вольтметр может быть устойчивым к ЭДС, если он содержит только малую часть контура? Большую часть измерительного контура составляют провода датчика. Левый он или правый - это решение экспериментатора.
@Val Извините, я еще раз запутал вас, я думаю. Так что, еще раз говорю: сначала нужно выбрать конвенцию, потом можно обсуждать различия только в количестве. Это то же самое, что и для падения напряжения на проводе, за исключением того, что теперь это относится к потоку, поэтому вам нужно определить соглашение для вращения вокруг контура. В лекции Левина одно вращение — по часовой стрелке (то, что я назвал «справа»), другое — против часовой стрелки (то, что я назвал «лево»). Извините еще раз, мое соглашение было полностью вводящим в заблуждение. Поправлю пост.
Я ничего не вижу о флюсе в определении закона. Это говорит о переменном поле и проводнике, которые могут существовать без петли. Но ладно, будем считать, что петля должна быть закрыта. Цепь вольтметра имеет то же падение 1В, несмотря на то, что в цепи есть резисторы мегаом. Таким образом, наличие напряжения не зависит от резисторов, какими бы большими они ни были. Открытый провод представляет собой петлю, замкнутую очень большим резистором. Таким образом, мы видим, что на счетчике падает все напряжение. Но для вольтметров поток должен быть больше, потому что их петли покрывают большую площадь. Почему мы получаем 1v в сумме?
Почему Левин ничего не говорит о топологии? Схема такого рода всегда логична. Вот почему слово «схема». Это означает «абстрактный взгляд». Реальная топология может иметь произвольную физическую компоновку. Если бы Левин нарушил традицию и представил физический макет таким образом, он должен был очень громко это оговорить. Поскольку он этого не сделал, трудно поверить, что его схема является топологией.
@Val А, хорошо, плохо, я неправильно понял твое замешательство. Конечно, точное значение напряжения будет зависеть от сопротивления. Его наличие тоже, так как без сопротивления у вас не было бы падения напряжения. Это знаменитый «неконсервативный эффект» в лекции Левина. Не скажете ли вы, что закон Фарадея ∫ Е д л + д ∫ Б д С / д т "=" 0 , не так ли ∫ Б д С магнитный поток? В нем также говорится, что интеграл по пути, используемый для оценки падения напряжения, должен соответствовать границе поверхности, используемой для оценки магнитного потока, не так ли? Какая поверхность связана с открытым путем?
@Val Иногда люди пишут закон Фарадея явно
∫ ∂ С Е ⋅ д л + д д т ∬ С Б ⋅ д С "=" 0
с обозначением ∂ С будучи границей С . Это более ясно?
@Val Я только что прочитал твой последний комментарий о топологии. Я не знаю ни одной вводной книги лекций, в которой бы обсуждался электромагнетизм с использованием соображений топологии, несмотря на то, что она полна ими... Закон Гаусса и отсутствие магнитного монополя, очевидно, носят топологический характер. Соленоид также топологичен по существу: он связывает Б поле к току через количество витков катушки, что в математике называется номером обмотки. Возможно, вам не следует слишком беспокоиться об этом. Топология в лекции Левина — это просто способ сказать, что ∫ Е д л не является независимым от пути.
Да, я понимаю закон. Я просто не понимаю, почему в определении есть «проводник», а не «петля», и как мне прикрепить провода вольтметра, чтобы избежать индукции. Этот закон также ничего не говорит о сопротивлении. Падение петли не зависит от какого-либо сопротивления.
Так что он действительно использует топологию! Его лекция посвящена топологии. Математики сказали бы, что Е не является интегрируемым. Левин ясно показывает, что путь по часовой стрелке и против часовой стрелки от А к D не дает одного и того же результата. Это связано с тем, что цепь наматывается вокруг соленоида, см. Мои четыре пункта, описывающие статью Ромера в моем ответе.
@Val Я добавил ссылку на изображение, чтобы избежать падения потока.
Лол, здесь вольтметры участвуют в стольких петлях, что я теряюсь в том, что такое петля.
@Val Ну, цикл пуст. Внутри нет магнитного потока, поскольку он не охватывает соленоид, а два напряжения (по часовой стрелке и против часовой стрелки) одинаковы. Легко, не так ли?
Я не понимаю, почему солиноид должен быть внутри. Кроме того, я читал Википедию: Equivalently, it is the voltage that would be measured by cutting the wire to create an open circuit, and attaching a voltmeter to the leads.так там ясно сказано, что замкнутый контур не нужен, и вы можете измерить напряжение на концах открытого провода.
Может быть, топология контура вольтметра должна соответствовать match exactlyпути, который мы измеряем? Это сильнее, чем просто выбор между левым и правым.
@ Val Я не знаю, где вы это прочитали, но для меня ясно, что перерезать провод и присоединить вольтметр к проводам - ​​это правильный способ сделать петлю! Топология не имеет ничего общего с сопоставлением пути , она просто отвечает на вопрос: обводите ли вы соленоид или нет ? Вы можете найти этот ответ (и связанный с ним вопрос) интересным: physics.stackexchange.com/a/62444/16689
Спасибо за ссылку. Но вы можете прикрепить вольтметр бесконечным количеством способов произвольно длинных проводов. Странно, что вы спрашиваете, как замкнуть оборванный провод, но вся путаница исчезает, когда вы слышите, что в замыкании есть вольтметр.
измерение электромагнитной индукции
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v