Почему изменяющееся магнитное поле создает ток?

Question

Почему изменяющееся магнитное поле создает ток?

Апурв Потнис

Изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в проводнике. Например, если мы поднесем стержневой магнит к контуру проводника, в нем индуцируется ток.

Закон Фарадея гласит, что

ЭМП $\mathcal{E}$ индуцируется в проводящей петле, равна скорости, с которой поток $\phi$ через петлю меняется со временем.

Наряду с законом Ленца,

Е "=" - \frac{г ф}{г т}

$\mathcal{E} = -\frac{d\phi}{dt}$

Почему это так? Скорость электронов относительно меня, наблюдателя равна 0, поэтому согласно $\vec{F} = q\vec{v} × \vec{B}$ , сила должна быть равна нулю в любом направлении на электронах в петле. Что же тогда заставляет течь ток и индуцировать ЭДС? Возникает ли сила из-за электрического поля (электрическое поле в моем ответе Альберту в комментариях) или я должен учитывать скорость относительно источника магнитного поля?

Редактировать: я нахожусь в системе отсчета, которая стационарна относительно петли, так откуда берется электрическая сила (из-за электрического поля в моем ответе Альберту в комментариях)?

пользователь126422

E

$\mathcal{E}$ — индуцированное напряжение, то есть изменение потока порождает электрическое поле, которое и движет электроны (не забывайте термин

q E

$qE$ в силе Лоренца)

Апурв Потнис

@ Альберт Что вызвало электрическое поле? Я только что узнал, что сила, с которой сталкивается частица вблизи проводника с током, равна нулю, и это объясняется теорией относительности (хотя я не изучал теорию относительности, но просто знаю, что, как следствие теории относительности, в системе отсчета, движущейся со скоростью дрейфа электронов, отрицательная линейная плотность заряда уменьшается по величине по сравнению с положительной плотностью заряда ядер, а равное и противоположное электрическое поле компенсирует магнитное поле, создаваемое движением частицы в этой системе отсчета и током).

Апурв Потнис

@ Альберт Это электрическое поле в силе Лоренца?

Апурв Потнис

Ответил в двух комментариях, так как превысил максимальное количество символов.

пользователь126422

электрическое поле

E

$E$ исходит из закона Ленца, вы можете получить E из

E

$\mathcal{E}$ (как

E = - \frac{d E}{d l}

$E=-\frac{d \mathcal{E}}{dl}$ ), где

d l

$dl$ является элементом длины вдоль провода

Апурв Потнис

Каково происхождение ЭДС, должны быть заряды, чтобы создать область с более высоким потенциалом и более низким потенциалом и, следовательно, электрическое поле, не так ли?

пользователь126422

Это фундаментальный закон природы (позже включенный в уравнения Максвелла), в этом случае вам не нужны заряды, чтобы создать

E

$E$

Ответы (5)

Почему изменяющееся магнитное поле создает ток?

$\mathcal{E}$ — индуцированное напряжение, то есть изменение потока порождает электрическое поле, которое и движет электроны (не забывайте термин $qE$ в силе Лоренца)
@ Альберт Что вызвало электрическое поле? Я только что узнал, что сила, с которой сталкивается частица вблизи проводника с током, равна нулю, и это объясняется теорией относительности (хотя я не изучал теорию относительности, но просто знаю, что, как следствие теории относительности, в системе отсчета, движущейся со скоростью дрейфа электронов, отрицательная линейная плотность заряда уменьшается по величине по сравнению с положительной плотностью заряда ядер, а равное и противоположное электрическое поле компенсирует магнитное поле, создаваемое движением частицы в этой системе отсчета и током).
@ Альберт Это электрическое поле в силе Лоренца?
Ответил в двух комментариях, так как превысил максимальное количество символов.
электрическое поле $E$ исходит из закона Ленца, вы можете получить E из $\mathcal{E}$ (как $E=-\frac{d \mathcal{E}}{dl}$ ), где $dl$ является элементом длины вдоль провода
Каково происхождение ЭДС, должны быть заряды, чтобы создать область с более высоким потенциалом и более низким потенциалом и, следовательно, электрическое поле, не так ли?
Это фундаментальный закон природы (позже включенный в уравнения Максвелла), в этом случае вам не нужны заряды, чтобы создать $E$

ПрофРоб · Answer 1

Третье уравнение Максвелла (закон Фарадея) гласит, что вокруг меняющегося магнитного поля закручивается Е-поле. Замкнутый линейный интеграл этого электрического поля представляет собой ЭДС, которая вызывает индуцированный ток в проводящем проводе. На микроскопическом уровне закрученное электрическое поле, имеющее значительную составляющую, параллельную проволоке, воздействует на заряды в проводнике.

Если ваш вопрос «почему уравнения Максвелла такие, какие они есть?», боюсь, это не очень хороший вопрос для этого сайта.

Спасибо. В моем учебнике по физике вообще не было уравнений Максвелла. Пришлось смотреть их из другой книги.

Прасад Мани · Answer 2

Я думаю, вы, вероятно, уже знаете это, но все же позвольте мне сказать это. Если вы читали «Электродинамику» Гриффита или любую другую книгу по электромагнетизму, то в главе о законе Фарадея всегда указывается одно утверждение... другими словами.

ПРИРОДА ТЕРПИТ ИЗМЕНЕНИЙ В ПОТОКЕ

Заметьте, что природе не нравится именно ИЗМЕНЕНИЕ в потоке, а не сам поток. Итак, согласно закону Ленца, она (природа... проволока) попытается сделать все, чтобы противостоять этому изменению потока. В вашем случае, когда магнитное поле увеличивается, когда магнит приближается к петле, в петле будет течь ток по часовой стрелке, если смотреть со стороны амперметра. Этот ток возникает из-за электрического поля, созданного из-за изменения магнитного поля. Это дается замкнутым интегралом от $E.dl$ "=" $\frac{\delta B}{\delta t}$ А...поскольку площадь неизменна. Электрическое поле имеет окружность, которая перемещает заряды в проводе....

Если заряды прилипли к проводу... угадайте, что произойдет??.....провод вращается....что также означает ток(вращающиеся заряды, хотя и застряли)!!!

Взгляните на это... Большой, очень длинный цилиндр - это магнит. По мере приближения происходит увеличение ЭДС. но он распадается. Опять же, когда конец магнита приближается к петле, ЭДС вспыхивает в другом направлении.

Почему Природа не терпит изменений в потоке? Что вызывает электрическое поле внутри контура проводника, так что создаваемый ток противодействует магнитному полю из-за магнита?
Физика заканчивается на том, как. «Почему» — метафизический вопрос. :)
Значит, электрическое поле создается просто из ниоткуда, без зарядов???
Или есть релятивистское объяснение?
Внутри провода находятся мобильные заряды. Вот почему в любом примере, который вы берете, они упоминают что-то вроде проволоки, которая сделана из металла и имеет заряды, которые могут перемещаться вокруг. Не кусок дерева. Круглая деревянная петля также попытается подчиниться закону Ленца, но тут же потерпит неудачу!
Но чистая сумма заряда в проводе такая же, т. е. равна 0, даже если по нему протекает ток. Для чистого электрического поля внутри провода должно быть разделение зарядов, как в батарее.
Электрическое поле разделяет заряды внутри провода, поэтому в первую очередь течет ток. посмотрите на новую редакцию. Закон Ленца может сделать только так много. Вначале будет сопротивляться. Но сразу уступает, что приводит к спаду тока.
Ну, что это? Я учусь в 12 классе. Если это от Гриффита, то я его не читал. Я просто вижу из графика, что $\mathcal{E}$ сначала увеличивается, а затем уменьшается.
Да, я понимаю это сейчас, но в чем причина?
Представьте, что большой толстый цилиндр — это бесконечный соленоид. Поле внутри будет..... сами знаете что. Теперь, поскольку это бесконечное (действительно длинное) поле является постоянным ... следовательно, первоначально по закону Ленца природа реагирует, давая всплеск ЭДС ... затем оно затухает (теперь оно установилось на новое магнитное поле). поле) ... снова, когда это магнитное поле вот-вот исчезнет, когда соленоид полностью уходит, ЭДС снова вспыхивает в противоположном направлении, чтобы сохранить нетронутым поле, к которому оно привыкло, когда соленоид был внутри.
Это приводит меня к новому вопросу, требующему объяснения закона Ленца, т. е. почему сила действует на электроны так, чтобы подчиняться закону Ленца?
Слишком много комментариев! Извините, что отнял у вас много времени.
Один последний комментарий. Физика может исследовать природу, а допрашивать ее — совсем другое дело. Природа ведет себя так или иначе, мы десятилетиями изо всех сил пытаемся объяснить это с помощью математики и моделей, которые могут просто делать прогнозы. ПОЧЕМУ природа ведет себя определенным образом (почему петля просто не позволяет потоку через нее увеличиваться и делает всех счастливыми) не может ответить физика

Ханс де Врис · Answer 3

Это действительно релятивистский эффект.

На самом деле вы можете вывести закон Фарадея из преобразования Лоренца электромагнитного поля.

Повышение (скорость), ортогональное магнитному полю $\textbf{B}$ превращается в электрическое поле $\textbf{E}$ который ортогонален ускорению (скорости) и $\textbf{B}$ поле.

Только составляющая $\textbf{B}$ в плоскости кольца, потому что эта составляющая $\textbf{B}_\perp$ ортогонален бусту . См. выделенный зеленым термин в преобразовании Лоренца электромагнитного поля. Термин

$\textbf{B}_\parallel$ = компонент $\textbf{B}$ параллельно наддуву.
$\textbf{B}_\perp$ = компонент $\textbf{B}$ ортогонален бусту.
$\textbf{B}_\bigotimes$ = тот же компонент, что и $\textbf{B}_\perp$ но повернут на 90 градусов по отношению к направлению наддува.
На низких скоростях $\gamma \approx 1$ и $\beta$ пропорциональна скорости.

Теперь обратите внимание, что только $\textbf{B}_\perp$ способствует изменению полного потока через кольцо при движении магнита, и что член $\textbf{B}_\parallel$ не способствует.

Вот как можно вывести закон Фарадея из преобразования Лоренца электромагнитного поля.

http://www.physics-quest.org/Book_Chapter_EM_LorentzContr.pdf

Викрам · Answer 4

Когда северный полюс магнита приближается к катушке, катушка, обращенная к северному полюсу, ведет себя как северный полюс, и обе из них пытаются оттолкнуть друг друга, и они будут пытаться остановить движение магнита, чтобы толкнуть магнит против отталкивания. работа силы должна совершаться против силы отталкивания, работа проявляется в виде электрической энергии в направлении против часовой стрелки. ......,......Прочитайте это полное объяснение

ХольгерФидлер · Answer 5

Как вы правильно сказали, это должен быть проводник, чтобы индуцировать ток от изменяющегося магнитного поля. В проводниках есть электроны , находящиеся в несвязанных состояниях с ядрами.

Хорошо известно, что магнитное поле и электрическое поле электронов не взаимодействуют. Так что же взаимодействует? У электрона есть еще два свойства, одно из них — магнитный дипольный момент электрона .

Если неподвижный электрон находится внутри постоянного магнитного поля, магнитный дипольный момент электрона выравнивается с внешним полем, и ток не будет течь.

Если вы «едете» в изменяющемся магнитном поле, вы увидите, как электрон (в проводе) движется (по отношению к изменяющемуся магнитному полю). И есть явление отклонения движущихся зарядов, называемое силой Лоренца . Если вы сидите на электроне, вы получите ту же картину, что касается меняющегося магнитного поля, электрон кажется движущимся и из-за этого отклоняется. Так что в обеих системах относительно движения между зарядом и полем (неважно, из третьей системы движется заряд или магнитное поле) будет индуцироваться ток.

Теперь облако. Существует явление униполярного генератора , когда и магнитное поле, и диск вращаются вместе, и, тем не менее, индуцируется ток:

Спасибо. Наконец, я понимаю случай, когда я сижу как на электронах магнита, так и на петле, принимая во внимание вращательное движение электронов, создающих магнитное поле (благодаря вашему ответу). Но что, если наблюдатель неподвижен относительно петли, я мог бы видеть линию магнитного поля, пронизывающую провод, но скорость электрона в проводе все равно была бы равна нулю. Это способствовало бы нулевой магнитной силе.
Вы утверждаете, что ЭДС работает только из-за магнитного дипольного момента зарядов?
@lalala Вы очень внимательный читатель.
любые ссылки, которые поддерживают это утверждение? Кажется, что то, что сказал нам Максвелл, немного расходится.
@lalala Теория должна состоять из известных явлений и не должна противоречить этим явлениям. Ищите нестыковки в утверждениях и буду очень благодарен, если избавитесь от сомнений.
Поскольку магнитные моменты электрона и протона совершенно разные, эта гипотеза легко отвергается любым бетатронным экспериментом (с протонами), не так ли?
@lalala Я знаю, что электроны и позитроны отклоняются в разные стороны. И протоны отклоняются, как позитроны. И из-за разных масс протон отклоняется меньше, чем позитрон. К сожалению, я не видел экспериментальных данных, а вы?
нет у меня нет. Но я думаю, что бремя доказательства лежит на тебе, а не на мне. (чрезвычайные утверждения требуют экстраординарных доказательств).

Почему изменяющееся магнитное поле создает ток?

Апурв Потнис

пользователь126422

Апурв Потнис

Апурв Потнис

Апурв Потнис

пользователь126422

Апурв Потнис

пользователь126422

Ответы (5)

ПрофРоб

Апурв Потнис

Прасад Мани

Апурв Потнис

Прасад Мани

Апурв Потнис

Апурв Потнис

Прасад Мани

Апурв Потнис

Прасад Мани

Апурв Потнис

Апурв Потнис

Апурв Потнис

Прасад Мани

Апурв Потнис

Апурв Потнис

Прасад Мани

Ханс де Врис

Викрам

ХольгерФидлер

Апурв Потнис

лалала

ХольгерФидлер

лалала

ХольгерФидлер

лалала

ХольгерФидлер

лалала

ХольгерФидлер