Что такое индукция


Что такое индукция?

В логике

  • Индуктивное умозаключение — метод рассуждения от частного к общему.
  • Полная индукция — метод доказательства, при котором утверждение доказывается для конечного числа частных случаев, исчерпывающих все возможности.
  • Неполная индукция — наблюдения за отдельными частными случаями наводит на гипотезу, которая нуждается в доказательстве.
  • Математическая индукция — метод доказательства для последовательности натуральных чисел либо объектов, однозначно занумерованных натуральными числами.

В философии

  • Проблема индукции — философская проблема обоснованности индуктивных суждений.

В физике

  • Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
  • Магнитная индукция— векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства.
  • Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля, при действии на тело внешнего электрического поля.
  • Индуктивность — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком, называемым также потокосцеплением, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур. 

В экономике

  • Индукция — это вид обобщения, связанный с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных опыта. В индукции данные опыта «наводят» на общее, поэтому индуктивные обобщения рассматриваются обычно как опытные истины или эмпирические законы. Изучая финансово-хозяйственную деятельность ряда типичных российских предприятий, можно делать, например, выводы о закономерностях развития совокупности предприятий.

В юридических науках

  • Индуктивный метод — способ исследования и изложения, при котором от наблюдаемых частных фактов переходят к выделению принципов, общих положений теории, установлению закономерностей.

В медицине

  • Индукция ферментов метаболизма — абсолютное увеличение количества и активности ферментов метаболизма вследствие воздействия на них определенного химического соединения, в частности лекарственного средства.
  • Индукция нервных центров (физиология).
  • Эмбриональная индукция (биология) — взаимодействие между частями развивающегося организма у многоклеточных, беспозвоночных и всех хордовых.

Это понятие многозначно. В физике обычно под индукцией понимается возникновение электрического тока в проводнике, когда вокруг него меняется магнитное поле. В логике это метод рассуждения от частного к чему-то более общему. В математике это метод доказательство, что какое-то утверждение верно для любого натурального числа.

thequestion.ru

Индукция - это в физике что такое?

В данной статье мы рассмотрим существующее в физике обозначение - индукцию. Мы ознакомимся с некоторыми ее характеристиками и изучим существующие разновидности. Помимо физики, данный термин встречается и в других сферах человеческой деятельности.

Введение

В физике индукция – это соотношение коэффициента пропорциональности с электрическим током, движущимся вдоль замкнутого контура. А также он имеет магнитный поток полного типа. Называют потокосцеплением.

Индуктивность выступает в качестве электрической инерции, уподобляясь инерции тела механической природы. В качестве меры, для определения электрического инерциального коэффициента, необходимо использовать ЭДС индукции.

Существует понятие об индуктивных свойствах прямых длинных проводов. Здесь замкнутый контур может определять полезность действия путем определения особых уточнений.

В физике, индукция – это форма выражения показателя ЭДС самоиндукции в пределах контура, которая возникает при изменении величины тока.

При наличии заданного параметры силы тока, индуктивность будет определять энергетический потенциал магнитного поля, которое создал этот ток.

Обозначающие средства

При измерении показателя индуктивности в пределах системы СИ, для ее обозначения используют «Гн». Один контур вмещает себя величину индукции равную одному генри. Но для этого необходимым условием является изменение тока на один ампер ежесекундно. Данное требование дает контуры на выводе с показателем возникшего напряжения, равного одному вольту.

Системные возможности СГС позволяют нам измерять показатель индуктивности при помощи Гауссовой системы. СГСЭ единицей, определяющей данную величину, служит статгенри. Однако очень часто ей не дают имени.

Обозначение символом L увековечило имя ученого Э. Х. Ленца. По имени Дж. Генри также назвали единицу измерения величины индуктивности. Предложил ввести в терминологию понятие индуктивности О. Хевисайд, а сделал он это в 1886 году.

Немного теории

Проводящий контур, по которому протекает ток, образует вокруг себя магнитное поле, за счет деятельности электричества.

С точки зрения квазистатического приближения, рассмотрение подразумевает в себе то, что переменная электрического поля довольно слаба либо изменяется довольно медленно, для того чтобы ей можно было пренебрегать магнитным полем, которое они порождают. Это соответствует условиям закона Био-Савара-Лапласа. Суммирование всех полей, которые порождает любая единица, пропорциональная такому току, показывает нам то, что в физике вектор магнитной индукции, его поле, соответствует данному явлению электричества, такому же току.

Такие данные соответствуют протеканию процесса в вакууме. Если имеется присутствие магнетика, с достаточно мощным показателем магнитной восприимчивости, то вектор индукции станет ярко выражать различие, в сравнении с тем, как он себя вел в отсутствии такой среды.

Одновитковые контуры, пронизанные величиной потока магнитной природы, связаны с уровнем тока, что выражается здесь:

Φ = L I

Где L – это индуктивная способность единичного витка.

При наличии количества витков в размере – N, выражение принимает другой вид:

Ψ = L I

В таком виде Ψ = ∑ (N, I = 1) Φi – это общее количество потоков магнитной природы, проходящих сквозь имеющиеся витки. L – становится индуктивностью катушки с большим количеством витков. Ψ – величина потокосцепления.

L – называют коэффициентом пропорциональности или самоиндукции. В случае, когда ток воздействует на все витки с равной силой, получаем Ψ = N Φ. Этому соответствует LN = L1 N2.

О соленоиде

Соленоид – это катушка, у которой диаметр гораздо меньше ее длины. Наличие данной характеристики при отсутствии магнитных материалов, выражающих свою плотность магнитных потоков в системе СИ, фактически имеет постоянный показатель.

Абсолютное заполнение пространства внутри катушки магнитными материалами создаст различие в индуктивности. Разница выражается в множителе относительной магнитной проницаемости.

Понятие об электростатической индукции

Индукция в физике – это «многогранное» явление, которое способно иметь место в различных разделах рассматриваемой их науки.

Индукция электростатической природы представляет собой наведение личного поля электростатического типа телом, на которое воздействует внешнее эл. поле.

Основания для этого явления заключены в перераспределении зарядов, находящихся внутри проводящего тела. Процесс поляризации набора внутренних микроструктур у тел непроводящего типа, также подтверждает такой вид индукции. Внешние электрические поля могут заметно искажаться, находясь рядом с телом, обладающим индуцированным эл. полем.

Явление в проводниках

Значение индукции в физике позволяет нам, при помощи ряда других знаний о природе тока, определять, что процесс перераспределения зарядов внутри металлов, имеющих высокий показатель проводимости, в условиях воздействия внешнего эл. поля, будет протекать до момента его полной взаимной компенсации. А также это приведет к появлению разно заряженных наведенных зарядов, расположенных на противоположных концах самого проводника.

Рассмотрение такого явления важно при решении задач по физике. Индукция электростатической природы используется для их заряжения. Это можно показать, если заземленный проводник подвергнуть воздействию тела с отрицательным зарядом, путем их сближения. С учетом отсутствия их соприкосновения, некоторая часть «-» зарядов отправится в землю, замещаясь при этом зарядами «+». Теперь, если мы уберем заземление и тело, имеющее заряд, последнее все равно будет заряжено положительно. Такие же действия, но в отсутствии заземления, обусловят индуцированное перераспределение зарядов внутри проводника. Это приведет к тому, что каждая его часть обретет нейтральную форму.

Индукция магнитной природы

В физике магнитная индукция – это величина, определяемая векторами и являющаяся силовым параметром магнитного поля в конкретно указанной точке. Позволяет обнаруживать силу поля, воздействующего на заряды.

Индукция магнитного поля в физике может определяться в качестве отношения максимального момента силы механического типа, действующего на рамку под напряжением, помещенную в поле однородного характера, к параметру произведения силы тока в пределах рамки, ее площади.

Считается, что именно это явление объясняет и закладывает основу для определения фундаментальной характеристики магнитного поля, которое является аналогичным вектору, указывающему на напряженность эл. поля.

Система СГС измеряет магнитную индукцию при помощи гауссов (Гс), а система СИ использует единицы Тесла (Тл). Один Тл соответствует 104 Гс.

Прибор, измеряющий показатель такого типа индукции, называется тесламетром.

Индукция электромагнетизма

Электромагнитную индукцию физика 11 класса представляет в форме явления, при котором возникает электрополе в условиях замкнутого контура, сквозь который проходит изменяющийся магнитный поток. М. Фарадей в 1831 году обнаружил, что ЭДС, появляющаяся в таком контуре, соблюдает пропорциональность скорости, при которой изменяется магнитный поток. Это показатель движущей электричество силы, независимо от причины, обусловливающей изменение потока – изменения свойств самого поля или контурного движения, его части, в маг. поле. Ток, который вызывает такой ЭДС, называют индукционным.

Г. Х. Эрстедом в 1820 году было доказано, что вследствие воздействия протекающей цепи тока, магнитная стрелка будет отклоняться. Когда эл. ток порождается магнетизмом, то сам магнетизм должен быть связанным с электротоком. Это взаимно обуславливающие процессы.

Данную мысль стал детально изучать английский ученый М. Фарадей. Попытка получить электричество из магнетизма была его главной целью в жизни на тот момент. Его старания насчитывают огромнейшее количество опытов, который он проводил, но без успеха. Однако в 1831 г., 29 августа, его постиг триумф. Было открыто явление электромагнитной индукции в физике. Установка, при помощи которой был совершен прорыв, базируется на кольце, изготовленном из железа с относительно высокой мягкостью. Его ширина составляла два см, и в диаметре достигала 15. Он намотал на колечко большое количество витков проволоки из меди, на обеих половинах кольца. Цепочка первой обмотки производила замыкание проволоки. В витках располагалась стрела, для обнаружения электромагнитной индукции. Вторая половина обмотки пропускала ток в гальванические элементы от батареи. Включение электрического напряжения вызывало колебания на магнитной стрелке, которые вскоре утихали; прерывание подачи тока вызывало вспыхивание и затухание движений указателя. Было выяснено, что стрелочка отклоняется в одном направлении, когда ток подавали, и в другом, когда его прерывали. М. Фарадей определил, что превращение сил магнетизма в электричество можно совершить при помощи простого магнита.

Выводы

Из всего выше прочитанного, можно заключить, что в физике индукция – это многогранное количество явлений, которые могут обнаруживаться в разных областях изучения физики. Данная величина свое выражение находит при помощи ряда векторов. По характеру и природе явления может делиться на магнитную, электростатическую и электромагнитную индукции. Данное свойство тока позволяет рассчитывать множество значений, например, таких, как параметры проводников. Оно выражает ЭДС, лежащее в пределах определенного контура. Изначально явление индукции было гипотезой, которая была возведена в статус теории посредством множества проведенных опытов, подтверждающих и объясняющих суть устройства данного механизма. Также важно знать, что данное явление может носить несколько иной характер, если оно наблюдается в соленоиде. В жизни человека этот механизм является условием, на основе которого строится современная система передачи тока на большие расстояния, а также играет важную роль при создании самой энергии. Понимание индукции и вытекающих из нее следствий, позволяет человеку эксплуатировать ее для достижения личностных производственных целей.

fb.ru

Что такое электромагнитная индукция?

Всем доброго времени суток. В прошлых статьях я рассказал о магнитном поле в веществе, а так же магнитных цепях и методах их расчёта. Данная статья посвящена такому явлению, как ЭДС индукции, в каких случаях она возникает, а так же затрону понятие индуктивности, как основного параметра характеризующего возникновение магнитного потока при возникновении электрического поля в проводнике.

Как возникает ЭДС индукции и индукционный ток?

Как я говорил в предыдущих статьях вокруг проводника, по которому протекает электрический ток, возникает электромагнитное поле. Данное магнитное поле я рассмотрел здесь и здесь. Однако существует и обратное явление, которое называется электромагнитная индукция. Данное явление открыл английский физик М. Фарадей.

Для рассмотрения данного явления рассмотрим следующий рисунок

Рисунок, иллюстрирующий электромагнитную индукцию.

На данном рисунке показана рамка из проводника, помещённая в электрическое поле с индукцией В. Если данную рамку двигать вверх-вниз по направлению магнитных силовых линий или влево – вправо перпендикулярно силовым линиям, то магнитный поток Φ пронизывающий рамку буден практически постоянным. Если же вращать рамку вокруг оси О, то за некоторый промежуток времени ∆t  магнитный поток изменится на некоторую величину ∆Φ и в результате в рамке появится ЭДС индукции Еi и потечёт ток I, называемым индукционным током.

Чему равно ЭДС индукции?

Для определения величины возникающей ЭДС рассмотрим контур помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, по данному контуру свободно может перемещаться проводник длиной l.

Возникновение ЭДС индукции в прямолинейном проводнике.

Под действием силы F проводник начинает двигаться со скоростью v. За некоторое время ∆t проводник пройдёт путь db. Таким образом, затрачиваемая работа на перемещение проводника составит

Так как проводник состоит из заряженных частиц – электронов и протонов, то они также движутся вместе с проводником. Как известно на движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца, которая перпендикулярна к направлению движения частицы и к вектору магнитной индукции В, то есть электроны начинают двигаться вдоль проводника приводя  к возникновению электрического тока в нём.

Однако на проводник с током в магнитном поле действует некоторая сила Fт, которая в соответствии с правилом левой руки будет противоположна действию силы F, за счёт которой проводник движется. Так как проводник движется равномерно, то есть с постоянной скоростью, то силы  Fт и F равны по абсолютному значению

где В – индукция магнитного поля,

I – сила тока в проводника, возникающая по действием ЭДС индукции,

l – длина проводника.

Так как путь db пройденный проводником зависит от скорости v и времени t, то работа, затрачиваемая на перемещения проводника, в магнитном поле составит

При перемещении проводника в магнитном поле практически вся затрачиваемая на эту работу механическая энергия переходит в электрическую энергию, то есть

Таким образом, преобразовав последнее выражение, получим значение ЭДС индукции при движении прямолинейного проводника в магнитном поле

где В – индукция магнитного поля,

l – длина проводника,

v – скорость перемещения проводника.

Данное выражение соответствует движению проводника перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если происходит движение под некоторым углом к линиям магнитной индукции, то выражение приобретает вид

На практике достаточно трудно посчитать скорость перемещения проводника, поэтому преобразуем выражение к следующему виду

где dS – площадка, которую пересекает проводник при своём движении,

dΦ – магнитный поток пронизывающий площадку dS.

Таким образом, ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, который пронизывает контур.

Для обозначения направления движения тока в контуре вводят знак «–», который указывает, что ток в контуре направлен против положительного обхода контура. Таким образом

Зачастую в магнитном поле движется контур, состоящий из множества витков провода, поэтому ЭДС индукции будет иметь вид

где w – количество витков в контуре,

dΨ = wdΦ – элементарное потокосцепление.

Перефразируя предыдущее определение, ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения потокосцепления этого контура.

Что такое ЭДС самоидукции? Индуктивность 

Как известно вокруг проводника с током существует магнитное поле. Так как индукция магнитного поля пропорциональна силе тока протекающего через проводник, а магнитный поток пропорционален магнитной индукции, следовательно, магнитный поток пропорционален силе тока, протекающей через проводник.

Таким образом, при изменении силы тока происходит изменение магнитного потока (или потокосцепления). Однако в соответствие с законом электромагнитной индукции, изменение потокосцепления приводит к возникновению в проводнике ЭДС индукции.

Данное явление (возникновение ЭДС) в проводнике при изменении проходящего по нему тока называется самоиндукцией. Возникающая вследствие самоиндукции ЭДС называется ЭДС самоиндукции ЕL, которая равна

где dΨL – изменение потокосцепления.

Следовательно между электрическим током в проводнике и потокосцеплением, возникающего вокруг проводника магнитного поля существует некоторый коэффициент пропорциональности связывающий их. Таким коэффициентом является индуктивность – обозначается L (имеет старое название коэффициент самоиндукции)

Величина индуктивности характеризует способность электрической цепи создавать потокосцепление (магнитный поток) при протекании по ней электрического тока. Единицей индуктивности является Генри (обозначается Гн)

Таким образом, индуктивность зависит от геометрических размеров проводника с током и от магнитных свойств магнитной цепи, через которую замыкается магнитный поток, создаваемый проводником с током.

В следующей статье я расскажу, как рассчитать индуктивность различных по форме проводников с током.

Что такое взаимная индукция? Взаимная индуктивность

Для разъяснения понятия взаимной индукции рассмотрим две катушки К1 и К2 расположенные близко друг от друга

Взаимная индукция двух катушек расположенных рядом.

Если по одной из катушек пропускать электрический ток i1, то вокруг данной катушки возникнет магнитное поле с потоком Φ1, часть магнитных силовых линий которого будет пересекать и вторую катушку, вокруг которой образуется магнитный поток Φ12. Таким образом, при изменении тока i1в первой катушке будет изменяться магнитный поток Φ1, а, следовательно, и магнитный поток Φ12, пересекающий вторую катушку, что непременно приведёт к изменению электрического тока во второй катушке и соответственно возникновению ЭДС.

Таким образом, возникновение ЭДС в контуре под действием изменяющегося тока в близкорасположенном соседней катушке, имеет название взаимной индукции.

Как было сказано выше, явление самоиндукции в количественной форме выражается индуктивностью L, аналогично и взаимная индукция определяется физической величиной называемой взаимной индуктивностью М (имеет размерность Генри – «Гн»). Данная величина определяется отношением потокосцепления во вторичной катушке Ψ12  к току в первичной катушке i1

Однако, определить взаимную индукцию можно и обратным способом, то есть пропуская ток i2 через вторичную катушку. В этом случае будет создаваться магнитный поток Φ2, часть которого Φ21 будет пронизывать первичную катушку, тогда взаимная индукция будет определяться следующим выражением

Так же как и в случае с самоиндукцией, ЭДС взаимной индукции во вторичной катушке будет зависеть от скорости изменения магнитного потока или потокосцепления

Взаимная индуктивность М имеет зависимость от индуктивности двух катушек и определяется согласно следующему выражению

где k – коэффициент связи, зависящий от степени индуктивной связи между катушками;

L1 – индуктивность первой катушки;

L2 – индуктивность второй катушки.

Коэффициент индуктивной связи k определяется следующим выражением

Из данного выражения видно, что коэффициент связи всегда будет меньше единицы, так как Φ12< Φ1 и Φ21< Φ2.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

www.electronicsblog.ru

Индукция

Индукция это вид доказательства, в классическом понимании определяемый как переход от частного к общему, или от фактов к закону. Тем самым противостоит дедукции, которая обычно идет от общего к частному, от принципа к следствиям.

Индукция, расширяющая поле толкования, ставит перед нами гораздо больше вопросов, чем дедукция, сокращающая это поле. Приняв допущение, что все люди смертны, мы уже не будем сомневаться, что данный конкретный человек смертен: ведь единичное есть подмножество универсального. Но сколько человеческих смертей необходимо наблюдать, чтобы убедиться, что ни один из них не бессмертен? На практике, а также психологически — гораздо меньше, чем их умирает на самом деле. Но с точки зрения логики? Как осуществить переход от единичных суждений, число которых всегда конечно («Такой-то человек смертен, и такой-то тоже, и такой-то, и т.д.»), к суждению универсального характера («Все люди смертны»)? Именно это со времен Юма и именуют проблемой индукции. Сколько белых лебедей надо увидеть своими глазами, чтобы точно знать, что все лебеди белы? Сколько тел в свободном падении надо изучить, чтобы твердо усвоить: в пустоте все они падают с одинаковой скоростью? Надо или осмотреть всех лебедей и измерить скорость падения всех тел, что, разумеется, невозможно, или предположить, что после наблюдения некоторого количества случаев можно сделать вывод о том, что и все следующие наблюдения приведут к тем же результатам. Однако последнее предположение, а именно то, что будущее будет походить на настоящее, вовсе не разумеется само собой и не может быть доказано ни средствами дедукции (поскольку речь идет о фактическом вопросе), ни средствами индукции (поскольку всякая индукция уже содержит предположение). Следовательно, индукция всегда приводит к выводам, выходящим за рамки логических возможностей: формально она ненадежна, а эмпирически — сомнительна. Доверие, которое мы питаем к подобному виду доказательства, основано больше на привычке, как утверждает Юм, чем на логике («Трактат о человеческой природе», часть I, глава 3; «Исследование о человеческом познании», глава IV). Тем не менее в области познания мира обычно именно индукция поставляет дедукции общие принципы, из которых последняя выводит следствия. Если индукция сомнительна, так же сомнительна и дедукция в приложении к опыту. Да здравствуют Юм и скептицизм!

Проблема индукции

Для решения проблемы индукции есть всего один удовлетворительный путь. Это путь, предложенный Поппером, путь радикально-негативный. Поппер показал, что логически достоверной индукции не существует. Но как же тогда возможны экспериментальные науки? Благодаря дедукции. Мы формулируем принцип (гипотезу, закон, теорию), а уже из него выводим следствия (например, в форме предвидения). Если опыт опровергает эти следствия, значит, избранный принцип ложен. Если опыт не опровергает следствия и до тех пор, пока он их не опровергает, мы считаем принцип вероятно истинным. Это значит, что он хотя бы временно выдерживает испытание реальностью. Следовательно, «из эмпирических данных можно сделать вывод только о ложности теории, и вывод этот будет чисто дедуктивным» («Предположения и опровержения», I, 9; см, также «Логика научного исследования», часть I).

Аргументация Поппера, как отмечает он сам, построена на «асимметрии между верифицируемостью и фальсифицируемостью — асимметрии, которая возникает из логической формы универсальных высказываний»: из истинности единичных высказываний нельзя сделать вывод об истинности универсального высказывания (наличие десяти тысяч белых лебедей не может служить доказательством тому, что все лебеди белы). «Такое рассуждение, приводящее к утверждению ложности универсальных высказываний, — заключает Поппер, — представляет собой единственный вид выводов чисто дедуктивного типа, который идет, так сказать, “в индуктивном направлении”, т.е. от сингулярных высказываний к универсальным». Таким образом, не существует ни индуктивной логики, ни логически доказательной индукции. Есть лишь то, что можно назвать индуктивным следствием (мы легко совершаем переход от частного к общему или универсальному), которое и позволяет нам формулировать научные законы, например закон о падении тел. Эти законы возможно истинны и доступны эмпирической проверке. Наукам и человеческой деятельности большего и не требуется.

www.phildic.ru


Смотрите также