Применять закон электромагнитной индукции и описывать электромагнитные колебания и переменный ток.
Колебательный контур
Схема колебательного контура: конденсатор и катушка индуктивности
Ниже описана электромагнитная индукция и колебательный контур. Идеальный контур состоит из конденсатора C и катушки L. После замыкания ключа K конденсатор разряжается через катушку — энергия электрического поля конденсатора (W = CU²/2) периодически переходит в энергию магнитного поля катушки (W = LI²/2) и обратно. Период колебаний: T = 2π√(LC).
Lesson notes
Электромагнитная индукция: ключевые понятия
Магнитный поток — это величина Φ = B·S·cosα, где B — индукция магнитного поля, S — площадь контура, α — угол между вектором B и нормалью к плоскости контура. Если поле перпендикулярно плоскости контура, то α = 0 и cosα = 1, поток максимален. Если поле параллельно плоскости — поток равен нулю. Единица магнитного потока — вебер (Вб).
Закон Фарадея: при изменении магнитного потока сквозь контур в нём возникает ЭДС индукции: |ε| = ΔΦ/Δt. Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: индукционный ток всегда направлен так, чтобы его магнитное поле противодействовало изменению магнитного потока. Частая ошибка — неверно определить, поток увеличивается или уменьшается, и перепутать направление тока.
Самоиндукция — явление возникновения ЭДС в катушке при изменении силы тока в ней самой. ЭДС самоиндукции: ε = −L·(ΔI/Δt), где L — индуктивность (единица — генри, Гн). Индуктивность зависит от геометрии катушки и среды.
Колебательный контур состоит из конденсатора C и катушки L. Период свободных электромагнитных колебаний определяется формулой Томсона: T = 2π√(LC). В идеальном контуре энергия периодически переходит от электрического поля конденсатора (W = CU²/2) к магнитному полю катушки (W = LI²/2). Переменный ток характеризуется амплитудным (максимальным) и действующим (эффективным) значениями: I_д = I_м/√2, U_д = U_м/√2. В трансформаторе коэффициент трансформации k = n₁/n₂ = U₁/U₂.