Явление электромагнитной индукции

 

Возникновение магнитного поля вокруг проводника с током, указывающего на взаимную связь электрических и магнитных явлений, заставило выдающегося английского ученого М. Фарадея задуматься над вопросом: не может ли магнитное поле вызвать появление электрического тока в проводнике? В результате многочисленных опытов он установил:

во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром возникает электрический ток.

Это явление получило название электромагнитной индукции, а возникающий при этом ток назвали индукционным.

В качестве иллюстрации приведем некоторые из классических опытов Фарадея, результатом которых явились следующее положение:

Индукционный ток возникает, если двигать катушку или магнит так чтобы изменялось число линий магнитной индукции, пронизывающих замкнутый контур. Если свитый в катушку проводник замкнуть на гальванометр и вдвигать в неё постоянный магнит, то гальванометр покажет возникновение кратковременного импульса тока. При прекращении движения магнита прекращается и ток. Если изменить направление движения магнита и вытягивать его из катушки, то направление тока изменится на обратное. Можно так же двигать не магнит, а катушку.

Такая же картина получается при замене магнита электромагнитом. Если соленоид, по которому течет ток, перемещать относительно катушки, замкнутой на гальванометр, то в ней возникает индукционный ток. Величина этого тока пропорциональна скорости движения катушки.

Если обе катушки закрепить неподвижно и включать и выключать источник тока или изменять ток реостатом, то во второй катушке возникнет индукционный ток. Величина его будет тем больше, чем быстрее изменяется ток в первой катушке.

Обобщая результаты своих экспериментов Фарадей установил: в замкнутом проводящем контуре при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих площадь, ограниченную этим контуром возникает ток. Чем быстрее изменяется число линий магнитной индукции, тем больше сила возникающего индукционного тока.

Причина изменения числа линий магнитной индукции может быть любой. Это может быть и изменение числа линий магнитной индукции, пронизывающих площадь неподвижного проводящего контура вследствие изменения силы тока в соседней катушке и изменение числа индукции вследствие движения контура в неоднородном магнитном поле, густота линий которого изменяется в пространстве. Количественной характеристикой изменения числа линий магнитной индукции через контур как известно является магнитный поток или поток вектора магнитной индукции . Магнитный поток Ф через площадку S определяется формулой

где – проекция вектора на нормаль к плоскости площадки; - угол между и .

Магнитный поток измеряется в Веберах

Таким образом поскольку величина Ф пропорциональна числу линий магнитной индукции пронизывающих контур, вывод из опытов Фарадея можно сформулировать следующим образом:

Индукционный ток в замкнутом контуре возникает при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

Обобщая результат опытов Фарадея, Э. Ленц установил правило, с помощью которого можно определить направление индукционного тока.

Это правило гласит:

Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызывающей его причине.

Если, например, изменение потока магнитной индукции Ф, вызвано перемещением катушки с гальванометром, то сила Ампера, действующая на индукционный ток со стороны внешнего магнитного поля противодействует движению катушки. Если же изменение потока магнитной индукции Ф вызвано изменением тока в первом контуре, то в катушке с гальванометром индуцируется ток такого направления, что создаваемый им магнитный поток стремится ослабить изменения внешнего магнитного потока.

Таким образом, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению внешнего магнитного потока, которым вызван этот ток. Другое направление индукционного тока противоречило бы закону сохранения энергии.

Схематично это правило в целях экономии изложения можно выразить в следующих рисунках

На этих рисунках через обозначена магнитная индукция поля индукционного тока . Направление вектора магнитной индукции связано с направлением индукционного тока правилом буравчика.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ
2. Какое из выражений дает величину эдс самоиндукции?
3. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции.
4. Методы измерения магнитной индукции
5. Основной закон электромагнитной индукции