С использованием основного закона электромагнитной индукции можно объяснить: Закон Фарадея, ЭДС индукции – Служебный Дом

Закон Фарадея, ЭДС индукции – Служебный Дом

Физика‎ > ‎Подготовка к экзаменам‎ > ‎Задание 16. Электромагнитная индукция. Оптика‎ > ‎

Индукция. График На рисунке представлен график изменения силы тока на первичной катушке трансформатора. В какие промежутки времени амперметр, подключённый к вторичной обмотке, покажет наличие тока в первичной обмотке? Задание является довольно простым. Амперметр покажет наличие тока в те промежутки времени, когда на первичной катушке сила тока изменялась В данном примере, это промежутки времени от 2 до 4 в объединении от 5 до 8 секунд. В остальные моменты на вторичной катушке ток индуцироваться не будет, так как при этом на первичной катушке сила тока не изменяется. При пропускании тока в одной катушке, ток в другой катушке будет появляться только в том случае, если в первой катушке ток изменяется. Ток во вращающейся в магнитном поле рамке не появляется, если ось вращения параллельна вектору магнитной индукции. Явление возникновения электрического тока при движении проводника в магнитном поле применяется в электрогенераторах. Явление движения проводника с током под действием магнитного поля применяется в электродвигателях. Магнитным потоком называется величина Ф=BScosα, где α – угол между вектором магнитной индукции и нормалью к контуру. Чтобы изменить магнитный поток через рамку, необходимо её вращать. При неподвижном положении, а также при поступательном движении в однородном магнитном поле, магнитный поток через рамку не изменяется, а значит, не появляется индукционный ток. В катушке возникает индукционный ток, если её двигать относительно магнита, так как магнит создаёт неоднородное магнитное поле и при перемещении катушки изменяется магнитный поток через неё, а значит возникает индукционный ток. В момент замыкания электрической цепи, содержащей катушку, появится электрический ток, препятствующий установлению тока. Силовые линии магнитного поля магнита выходят из северного полюса и входят в южный. При поднесении магнита к замкнутому контуру, за счёт появления электромагнитной индукции в нём возникает  индукционный ток, который и создаёт магнитное поле контура, направленное противоположно магнитному полю магнита, за счёт чего и происходит отталкивание контура магнитом. Это происходит по тому что согласно правилу Ленца, индукционный ток направлен таким образом, чтобы препятствовать изменению магнитного потока через кольцо. ЭДС индукции εинд.=-ΔФ/Δt ЭДС индукции зависит от изменения магнитного потока Ф за изменения времени t. С помощью основного закона электромагнитной индукции можно объяснить возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней. Зависимость магнитного потока от времени имеет вид Ф=BScos2πνt, где 2πνt – зависимость угла от времени. Если в начале равно 0, то используется синус, если в начальный момент времени максимум – то косинус. ω=2πν=2π/T – циклическая частота. Циклическая частота – скалярная физическая величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. Или же число колебаний за 2π секунд. Если в проводнике ток увеличивается во времени, то в контуре, расположенном в одной плоскости с проводником возникает такой ток, который создаёт такое направление магнитного поля, чтобы препятствовать магнитному полю проводника, то есть в другую сторону. Если же в проводнике ток уменьшается, то в контуре магнитное поле сонаправленно с магнитным полем проводника в данной точке. При одинаковых внешних условиях и одинаковых размерах контуров, но разных материалов, из которых они изготовлены, в конутрах будет наводиться одинаковая ЭДС индукции, так как эта величина не зависит от сопротивления контура. Протекающие электрические заряды и сила тока могут отличаться, так как они зависят от сопротивления проводника.. При изменении формы рамки в ней возникает ток, если она находится в магнитном поле.

Решение задач на применение закона ЭДС индукции и определение энергии магнитного поля тока. 9 класс | План-конспект урока по физике (9 класс) по теме:

Урок №39                                                                                                   9 класс

Тема: Решение задач на применение закона ЭДС индукции и определение энергии магнитного поля тока.

Цель урока: проверить знания учащихся на применение закона Фарадея, определение энергии магнитного поля тока.

Оборудование: раздаточный материал на каждую парту.

Основное содержание урока:

1. Орг.  момент

2. Проверка домашнего задания:

– явление самоиндукции

– индуктивность

– энергия магнитного поля

3. Повторение:

– явление электромагнитной индукции

– магнитный поток, изменение магнитного потока

– индукционный ток, условия его возникновения и существования

– правило Ленца

4. Решение задач:

1.  На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведенному графику.

В какие промежутки времени амперметр покажет наличие тока в левой катушке?

1) от 1 с до 2 с и от 2,5 с до 5 с
2) только от 1 с до 2 с
3) от 0 с до 1 с и от 2 с до 2,5 с
4) только от 2,5 с до 5 с

2. Квадратная рамка вращается в однородном магнитном поле вокруг одной из своих сторон. Первый раз ось вращения совпадает с направлением вектора магнитной индукции, второй раз перпендикулярна ему. Ток в рамке

1) возникает в обоих случаях
2) не возникает ни в одном из случаев
3) возникает только в первом случае
4) возникает только во втором случае

3. Плоский контур из проводника подключен к гальванометру и помещен в постоянное однородное магнитное поле.

Стрелка гальванометра отклонится,

1) если контур неподвижен
2) если контур вращается
3) если контур движется поступательно
4) ни при каких условиях

4. Для наблюдения явления электромагнитной индукции собирается электрическая схема, включающая в себя подвижную проволочную катушку, подсоединенную к амперметру и неподвижный магнит. Индукционный ток в катушке возникнет

1) только если катушка неподвижна относительно магнита
2) только если катушка надевается на магнит
3) только если катушка снимается с магнита
4) если катушка надевается на магнит или снимается с магнита

5. В момент замыкания электрической цепи, содержащей катушку,

1) индукционный ток не появится
2) появится индукционный ток, помогающий установлению тока
3) появится индукционный ток, препятствующий установлению тока
4) появится постоянный индукционный ток

6. К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке.

Направление магнитной индукции магнитного поля, возникшего в кольце, правильно показано стрелкой

 

1)                        2)                            3)                       4) 

7.  К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке.

Направление магнитной индукции магнитного поля, возникшего в кольце, правильно показано стрелкой

1)                   2)                       3)                         4) 

8.  С использованием основного закона электромагнитной индукции () можно объяснить

1) взаимодействие двух параллельных проводов, по которым идет ток
2) отклонение магнитной стрелки, расположенной вблизи проводника с током параллельно ему
3) возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней
4) возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле

9. По прямому проводнику течет увеличивающийся во времени ток. В замкнутых контурах А и Б индукционные токи направлены в стороны

 

1) 1 и 4                         2) 1 и 3                          3) 2 и 3                           4) 2 и 4

10. Первое кольцо сделано из медной проволоки, а второе – из стальной. Радиусы колец одинаковы. Сечения медной и стальной проволок одинаковы. Магнитный поток через каждое из колец равномерно изменяется на 2 Вб за 1 с. Можно утверждать, что

1) через кольца протекут одинаковые электрические заряды
2) в кольцах будет протекать одинаковый индукционный ток
3) в кольцах будет наводиться одинаковая ЭДС индукции
4) все три приведённых выше утверждения будут истинны

11.  Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1) взаимное отталкивание двух параллельных проводников с током, по которым токи протекают в противоположных направлениях
2) самопроизвольный распад ядер
3) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током
4) возникновение тока в металлической рамке, находящейся в постоянном магнитном поле, при изменении формы рамки

12. Во сколько раз надо уменьшить индуктивность катушки, чтобы при неизменном значении силы тока в ней энергия магнитного поля катушки уменьшилась в 4 раза?

1) в 2 раза                         2) в 4 раза                    3) в 8 раз                    4) в 16 раз

13. По катушке индуктивностью 4 мГн протекает постоянный ток 3 А. Энергия магнитного поля катушки равна

1) 12 мДж                       2) 12 Дж                        3) 18 мДж                  4) 18 Дж

14. Через катушку течёт электрический ток, сила  которого зависит от времени  так, как показано на графике. Индуктивность катушки 10 . Какая энергия будет запасена в катушке в момент времени ?

1) 15 мДж                     2) 30 мДж                      3) 45 мДж                       4) 180 мДж

15. Через катушку течёт электрический ток, сила  которого зависит от времени  так, как показано на графике. В момент времени  с в катушке запасена энергия 40 мДж. Чему равна индуктивность катушки?

1) 40 мГн                     2) 10 мГн                       3) 20 мГн                         4) 160 мГн

16.  На рисунке показана зависимость энергии W магнитного поля катушки от силы I протекающего через неё тока.

Индуктивность этой катушки равна

1) 0,01 Гн                        2) 0,02 Гн                             3) 0,03 Гн                           4) 0,06 Гн

5. Решение:

1	1
2	4
3	2
4	4
5	3
6	3
7	1
8	3
9	2
10	3
11	4
12	2
13	3
14	4
15	3
16	2

6. Домашнее задание: §45-50 повторить

7. Подведение итогов урока и выставление оценок за урок.

Учебное пособие по закону Фарадея | Inspirit

Законы индукции Фарадея делятся на два закона. Первый объясняет генерацию ЭДС, а второй объясняет величину ЭДС.

Мы все знакомы с газовыми плитами и электрическими сковородками. Эти устройства имеют источник тепла, над которым ставится сковорода или сосуд. Около десяти лет назад на рынок взорвались индукционные плиты или печи, которые могли обеспечивать такой же нагрев, как и обычная плита, но без видимого источника тепла. Что, если мы скажем вам, что эти гладкие устройства имеют больше общего с электрическим трансформатором на вашей улице, чем с варочными панелями!? Так как же один используется для приготовления пищи, а другой в электросетях? Давай выясним!

Источник

ЗАКОН ИНДУКЦИИ ФАРАДЕЯ

Майкл Фарадей сделал несколько интересных открытий, экспериментируя с проводниками и магнитами в 1830 году. Впоследствии он предложил законы электромагнитной индукции, которые объяснили явление того, как изменяющийся магнитный поток индуцирует ток в проводник. Законы индукции Фарадея делятся на два закона. Первый объясняет, как в проводнике возникает электродвижущая сила (ЭДС), а второй закон дает количественную оценку ЭДС.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ФАРАДЕЯ

Согласно первому закону Фарадея, в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, индуцируется ЭДС. Это явление называется электромагнитной индукцией. Важно помнить, что электромагнитная индукция возникает только тогда, когда магнитное поле движется или изменяется в силе. В замкнутой цепи ЭДС действует как батарея и создает ток, который может совершать работу.

Источник

Рассмотрим настройку на рисунке выше. Каждый раз, когда магнит входит в катушку и выходит из нее, гальванометр показывает ЭДС. Тот же принцип применим к электрическим генераторам, которые используют вращающиеся магнитные поля для производства энергии.

ВТОРОЙ ЗАКОН ФАРАДЕЯ

Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, величина ЭДС индукции в проводнике прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля. Учитывая приведенный выше пример, чем быстрее движется магнит, тем больше ЭДС он генерирует.

Математически это может быть выражено как:

  ε = - N ΔΦ/Δt
 

ε – величина ЭДС индукции N – количество витков на катушке ΔΦ — изменение магнитного потока Δt – изменение во времени

ЭДС имеет отрицательный знак, поскольку индуцированный ток течет в направлении, противодействующем изменяющемуся магнитному полю, как объясняется законом Ленца.

ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА ФАРАДЕЯ

Источник

Возвращаясь к индукционной плите во введении, устройство производит тепло, индуцируя ток в емкости для приготовления пищи. Он использует быстропеременный магнитный поток для создания вихревых токов, которые нагревают сосуд из-за электрического сопротивления. Электрический трансформатор переменного тока в первичной обмотке создает изменяющееся магнитное поле во вторичной обмотке. Это индуцирует электрический ток во вторичной катушке; однако целью трансформатора является повышение или понижение напряжения.

• Согласно первому закону Фарадея, в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, индуцируется ЭДС.
• Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, величина ЭДС индукции в проводнике прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Часто задаваемые вопросы:

1. Что такое закон Фарадея?

Физический закон Фарадея описывает электромагнитную индукцию в проводнике, помещенном в изменяющееся магнитное поле.

2. Что такое 1-й и 2-й законы Фарадея?

• Согласно первому закону Фарадея, в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, индуцируется ЭДС.
• Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, величина ЭДС индукции в проводнике прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Законе Фарадея ! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими студентами, такими же, как и вы! Обещаем, это делает учебу намного веселее!

😎

ИСТОЧНИКИ:

1. 22.2 Открытие электромагнетизма. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-middle-school-physical-science-flexbook-2.0/section/22.2/primary/lesson/discovery-of-electromagnetism-ms-ps/. По состоянию на 28 января 2022 г.
2. Закон электромагнитной индукции Фарадея. https://www.electricalclassroom.com/faradays-law-of-induction/. По состоянию на 28 января 2022 г.
3. Что такое закон индукции Фарадея?. https://www.livescience.com/53509-faradays-law-induction.html. По состоянию на 28 января 2022 г.
4. Законы электромагнитной индукции Фарадея. https://byjus.com/physics/faradays-law/. По состоянию на 28 января 2022 г.

Основные принципы — документация GPG 0.0.1

Методы электромагнитной съемки основаны на двух фундаментальных принципах: законе электромагнитной индукции Фарадея и том факте, что электрические токи генерируют магнитные поля, выраженном в законе Ампера. В своей простейшей форме закон Фарадея гласит, что электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутой цепи пропорциональна скорости изменения магнитного потока в цепи, или, говоря еще проще: изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДС.

Магнитный поток \(\phi_B\), который пересекает замкнутый контур, равен

\[\phi_B = \int_{область} \vec{B} \cdot \hat{n} \; д\век{а}\]

, где \(\hat{n}\) — направленный наружу вектор нормали контура, а \(\vec{B}\) — плотность магнитного потока, которая пропорциональна магнитному полю в свободном пространстве. Это показано на диаграмме ниже

.

Закон Фарадея связывает магнитный поток через поверхность, ограниченную петлей, с ЭДС индукции в петле

\[V = – \frac{d \phi_B}{dt}. \]

Напомним, что ток \(I\), протекающий по проводу, связан с ЭДС законом Ома

\[V = ИК,\]

, где \(R\) – электрическое сопротивление цепи.

Мы можем начать развивать интуитивное представление о законе Фарадея, используя пример постоянного магнита, движущегося по катушке с проволокой. Электрическое поле, создаваемое движущимся магнитом, создает электрическую силу на зарядах в проводе, заставляя течь ток. Вы можете изучить этот пример в интерактивном режиме, используя приведенный ниже апплет от PhET.

С помощью апплета мы можем наблюдать несколько характеристик электромагнитной индукции:

1. Вольтметр регистрирует сигнал только при движении магнита, независимо от его абсолютного положения.

2. Знак индуцированного напряжения изменяется в зависимости от направления движения и ориентации магнита

3. Величина напряжения зависит от скорости движения магнита

4. При прочих равных условиях напряжение, индуцируемое в контуре с четырьмя витками, больше, чем в контуре с двумя витками.

Закон Ленца : Направление индуцированного тока в законе Фарадея таково, что его магнитное поле препятствует изменению потока. То есть природа не любит меняющихся магнитных полей. Это причина знака минус в законе Фарадея. Следующее видео от группы технических служб физического факультета Массачусетского технологического института показывает закон Ленца в действии.

Магнитные поля различных источников тока

Форма магнитного поля из-за электрического тока в проводе зависит от формы провода. Магнитное поле источника с замкнутым контуром будет примерно таким же, как у идеального магнитного диполя, если наблюдать его достаточно далеко от контура. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, что мы можем использовать приближение диполя, когда расстояние от петли более чем в пять раз превышает ее диаметр. Математически говоря, приближение выполняется, когда \(r\, >>\, a\), где \(r\) — расстояние от наблюдателя до центра петли, а \(a\) — радиус петли.

Магнитный момент петли равен \(\vec{m} = IA \hat{n}\), где \(I\) – ток в петле, \(A\) – ее площадь, а \(\ hat{n}\) — единичный вектор, перпендикулярный плоскости петли. В этом курсе мы рассмотрим передатчики в частотной области. Это передатчики, приводимые в действие гармоническим током, то есть током, синусоидально меняющимся во времени. Магнитное поле диполя определяется намагниченностью, умноженной на геометрический коэффициент, из чего следует, что первичное магнитное поле излучателя будет гармоническим во времени: \(\vec{H}_p = \vec{H}_0 \ cos(\omega t)\).

Рис. 141: Магнитное поле влияет на круговую петлю тока

Если вас интересует более подробное обсуждение поля магнитного диполя, посетите страницу Википедии.

Посмотрите следующее видео из Сиднейского университета, которое поможет визуализировать поля различных конфигураций токовой петли

Повседневные примеры электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция работает как в повседневных устройствах, так и в геофизике. Типичным примером является металлоискатель. Рисунок Рис. 142 показывает работу металлодетекторов службы безопасности аэропорта и поиск закопанного предмета.

Рис. 142: Электромагнитные поля, используемые в металлодетекторах.

В обоих случаях мы видим, что ток \(I_0\), протекающий в катушке передатчика, создает плотность магнитного потока \(\mathbf{B}_0\). По мере изменения \(\mathbf{B}_0\) во времени в металлических предметах генерируются вихревые токи. Эти вихревые токи колеблются во времени с той же периодичностью, что и ток передатчика, и создают вторичное магнитное поле \(\mathbf{B}’\). Первичное и вторичное поля проходят через приемную катушку (в ручном металлоискателе передающая и приемная катушки концентричны), создавая вторичный ток \(I’\), который можно измерить.

Модель схемы электромагнитной индукции

Рассмотрим цель использования индукционного электромагнитного источника для обнаружения проводящего тела, скрытого в относительно непроводящем (также называемом резистивным) основном материале. Основная картина показана на рис. 143.

Рис. 143: Концептуальная схема для трех контуров

Вихревые токи генерируются в погребенном теле за счет изменения магнитного потока, проходящего через тело. Мы можем многое узнать о связи между передатчиком, погребенным телом и приемником, аппроксимируя погребенное тело проволочной катушкой с сопротивлением \(R\) и индуктивностью \(L\). Сопротивление приблизительно равно удельному электрическому сопротивлению земли, а индуктивность представляет собой геометрическую величину, зависящую от формы контура. Последующее обсуждение схемной модели будет в основном концептуальным. Более подробное и количественное обсуждение см. в ресурсе em.geosci (не требуется для eosc 350. 9).9\) Гц.

Ресивер

Приемник чаще всего также представляет собой проволочную катушку. Напряжение, регистрируемое в приемной катушке, будет пропорционально скорости изменения магнитного потока через контур. Можно также измерить магнитное поле непосредственно с помощью магнитометра, но это не является общепринятой практикой.

Соединение между преобразователем и скрытой петлей

Напомним, что ток в контуре генерируется только нормальной составляющей изменяющегося магнитного потока, проходящего через него. Магнитный поток является векторной величиной. Чем ближе направление первичного магнитного потока к нормали заглубленного контура, тем лучше связь, как показано на рис. 144 ниже 9.0003

Рис. 144 : Эффекты связи.

Влияние на вторичное поле относительных положений и ориентаций передатчика, приемника и скрытой петли можно суммировать с помощью коэффициента связи, который мы будем обозначать \(C\) . Отношение вторичного поля к первичному полю является произведением коэффициента связи и функции индуктивного отклика \(Q\), которая зависит от частоты передатчика и сопротивления и индуктивности целевой петли:

92}\]

, где \(\alpha = \omega L/R\) называется индукционным числом. См. em.geosci для полных выводов коэффициента связи и функции индуктивного отклика.

Вторичное поле будет иметь намного меньшую амплитуду, чем первичное поле (единицы измерения поля часто представляют собой части на миллион), а также фазовый сдвиг. Мы можем разложить сигнал на составляющую, совпадающую по фазе с передатчиком, и другую составляющую, сдвинутую по фазе на одну четверть периода, называемую квадратурной составляющей. Эти компоненты могут быть представлены как комплексное число, действительная часть которого представляет собой синфазное вторичное поле, а мнимая часть — квадратурный сигнал.

Для данной константы связи характер вторичного поля может значительно варьироваться в зависимости от числа индукции \(\альфа\), как показано на следующем графике

Измеренные ответы

Базовое понимание различной связи между источником и приемником, обусловленной геометрией, позволяет нам набросать ожидаемые отклики, возникающие в результате исследования горизонтальной петли в частотной области, проведенного по проводнику, который находится в резистивном узле. Это двухэтапный процесс.

1. Используйте геометрию источника и приемника, чтобы нарисовать характеристику изгиб.

2. Используйте диаграмму ответа и знание того, иметь дело с хорошим проводником или плохим проводником, чтобы определить относительное амплитуды синфазной и противофазной частей.

Часть I: Рассмотрим базовую геометрию, показанную на рисунке ниже

Существует изменяющееся во времени магнитное поле из-за прохождения передатчика через скрытую петлю и, следовательно, индуцированных токов в скрытой петле. Эти токи генерируют вторичные магнитные поля. Основное поле показано серым цветом на левом изображении, а вторичное поле, связанное с этим передатчиком, показано красным цветом справа. Обратите внимание, что первичное и вторичное поля указывают в противоположных направлениях, когда они проходят через контур приемника.

Мы принимаем соглашение, согласно которому, если вторичное поле находится в том же направлении, что и основное поле, то ответ будет отображаться как положительное значение. В качестве альтернативы, когда два поля находятся в оппозиции, ответ будет отрицательным. Расстояние между петлями передатчика и приемника фиксируется, а точка отсчета наносится в средней точке между катушками. Когда обе петли находятся слева или справа от скрытой петли, ответ положительный. Ответ будет нулевым, когда любая катушка находится над скрытой петлей. Когда приемник, представляющий собой горизонтальную катушку, находится над контуром, магнитный поток через катушку не проходит. Будет индуцировано нулевое напряжение. Когда передатчик находится непосредственно над скрытой петлей, поток, пересекающий петлю, отсутствует, следовательно, в ней не будут генерироваться токи, а вторичное магнитное поле равно нулю.

Часть II: Основной эскиз формы аномального сигнала: определяется геометрией катушек и относительным расположением передатчик, приемник и токопроводящее тело. На практике мы измеряем как синфазная и противофазная составляющая. Каждая из этих кривых будет иметь ту же общую форму, что и показанная выше. Нам нужно только установить их относительные амплитуды. Из общей кривой отклика мы находим, что синфазная (или действительная составляющая) больше, чем противофазная (воображаемая) составляющая, когда \(\omega\sigma\) (или \(\omega L / R\)) большой.

Ниже мы наносим ответы на опрос, проведенный по скрытой петле

.

Так как тело токопроводящее и частота обследования высокая, значение \(\omega L / R\) велико, а синфазный отклик больше, чем квадратурный отклик.

Проводящий хост

Эскизы относительно ЭМ откликов были получены в рамках упрощения предположения, что погребенное тело находилось в очень резистивной среде. Следовательно, ответ зависел только от относительной ориентации катушки источника и тела (эффект связи), проводимость тела и частота передатчика и эффект связи вторичного магнитные поля с приемником. 92R\) потерь, которые превращают электромагнитная энергия в тепло. В результате энергия источника не распространяется на сколь угодно большие глубины в земле. Амплитуда таким образом, электромагнитные поля уменьшаются из-за геометрического расширения и затухания.

Первичное поле в проводящей земле

Мы получили представление о вышеприведенном материале, проигнорировав фон Земли и предположив, что электромагнитная индукция происходит только в изолированной интересующей цели. В этом случае первичное поле распространяется через фон Земли, как если бы это было свободное пространство. На самом деле у земли ненулевая электрическая проводимость, из-за чего она распадается быстрее, чем в свободном космосе. Сила первичного поля в земле будет зависеть от: 98\) м/с и имеет длину волны \(\lambda = c/f\). Когда волна входит в проводя землю, он все еще распространяется как синусоида, но движется гораздо медленнее. и быстро затухает. Пример с числами для скорости и длины волны: приведен ниже.

Волна затухает так быстро, что распространяется только на длину волны в Земля. Поскольку амплитуда уменьшается так быстро, а волны распространяются так медленно, мы обычно говорим о «рассеивании» ЭМ волны в землю. амплитуда поля экспоненциально затухает с глубиной в соответствии с схема приведена ниже. 9\frac{-z}{\delta}\end{split}\]

Skin Depth: Это глубина, на которую амплитуда затухает до \(1/е\) его поверхностного значения. Мы уже встречались с понятием глубины скин-слоя в устройстве георадара. Для однородного полупространства проводимости \(\sigma\), а на низких частотах, используемых в ЭМ индукционной съемке, глубина скин-слоя \(\delta\) может быть приблизительно равна

\[\ delta \ приблизительно \ sqrt {\ frac {2} {\ mu_0 \ omega \ sigma} } \ приблизительно 500 \ sqrt {\ frac {\ rho} {f}} \]

, где \(\rho = 1/\sigma\) – удельное сопротивление, а \(\omega/(2\pi)\) – частота. 92\) (ампер на метр в квадрате) и \(\vec{E}\) – электрическое поле с единицами измерения Вольт/метр. Это вариант закона Ома для протяженных трехмерных тел, аналогичный закону Ома для цепей: \(I=V/R\), где \(R\) – электрическое сопротивление цепи.

Токи в теле создают свои собственные магнитные поля, как и в случае петли. Эти токи также будут меняться со временем, и их магнитное поле можно измерить на передатчике. Мы называем эти поля «вторичным» магнитным полем \(\vec{H_s}\). Обратите внимание, что вторичное поле может не совпадать по фазе с первичным полем.

Сводка

1. Изменяющийся во времени ток в передатчике создает изменяющееся во времени магнитное поле.