При включении в электрическую цепь двух одинаковых катушек, намотанных одинаковым проводом так, что их сопротивления равны, одна обнаруживает магнитное действие, а другая нет. Почему?

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 22Следующая ⇒

Катушка, не проявляющая магнитного действия, имеет, вероятно, намотку, выполненную сложенным вдвое проводом. В таком случае токи в соседних прилегающих друг к другу витках текут в противоположных направлениях и их магнитные поля, понятно, взаимно гасятся.

Вдоль жесткого провода, по которому пропускается переменный ток от городской сети, расположена мягкая тонкая металлическая нить. В одном случае через нить пропускается также переменный ток от городской сети. В другом случае через нить пропускается постоянный ток. Что будет происходить с нитью в одном и в другом случаях?

В первом случае направление тока в проводе и в нити меняется одновременно. Поэтому в зависимости от того, как будут присоединены концы нити к сети, направления токов в нити и в проводе в каждый момент будут либо одинаковы, и тогда нить притянется к проводу, либо противоположны, и тогда нить оттолкнется от провода.

Во втором случае в течение одного полупериода направления токов будут совпадать, а в течение следующего полупериода они будут противоположны, поэтому нить будет то притягиваться к проводу, то отталкиваться от него, т.е. будет совершать колебания около положения равновесия; частота колебаний будет равна частоте переменного тока городской сети.

Дан каркас из однородной проволоки в форме куба (см. рис.). К противоположным концам диагонали куба подводится постоянное напряжение. По ребрам куба текут токи. Чему равна индукция магнитного поля в центре куба?

Очевидно, что для любого ребра куба можно найти в соответствующей диагональной плоскости другое ребро, в котором течет такой же по силе и направлению ток. Эти токи дают в центре куба равные, но противоположно направленные индукции магнитного поля, а потому результирующая индукция магнитного поля будет равна нулю.

Прямолинейный проводник начинает двигаться с возрастающей скоростью, пересекая линии индукции однородного магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости чертежа. В одном случае концы проводника замкнуты на омическое сопротивление R (рис. а). В другом случае последовательно с таким же омическим сопротивлением включена катушка индуктивности L (рис. б). Во что в обоих случаях превращается работа, затрачиваемая на перемещение проводника? В каком из этих двух случаев при одинаковом перемещении будет совершена большая работа?

В первом случае работа, совершаемая при перемещении проводника, превращается целиком в джоулево тепло, выделяющееся в сопротивлении R; во втором случае часть совершаемой работы идет на увеличение магнитной энергии поля, возникающего вокруг катушки индуктивности.

Работа, совершенная при перемещении проводника в единицу времени, равняется ε I, где ε – одинаковая в обоих случаях электродвижущая сила, возникающая вследствие перемещения проводника в магнитном поле, I – ток в контуре. Однако в первом случае ток I₁ больше, чем ток I₂ во втором, т.к. ЭДС индукции замедляет нарастание тока. Следовательно, и работа в единицу времени ε I₁ > ε I₂.

Это справедливо также и для равномерного движения проводника, но только до установления в контуре стационарного тока, после чего наличие самоиндукции в цепи уже никак не сказывается.

Индукция.

Вопрос. Северный полюс магнита удаляется от проводящего кольца (см. рис.). Определить направление индукционного тока в кольце. Куда направлена сила, действующая на кольцо?

Ответ. Причиной, вызывающей э.д.с. индукции в кольце, является уменьшение магнитного потока через кольцо. По правилу Ленца собственное поле, созданное индукционным током, должно препятствовать этому уменьшению. Поэтому собственное поле в плоскости кольца и внутри кольца направлено туда же, что и внешнее, т.е. вправо. По правилу буравчика индукционный ток в кольце направлен против часовой стрелки, если смотреть на кольцо справа.

Для ответа на второй вопрос удобно за причину, вызывающую э.д.с. индукции, взять увеличение расстояния между магнитом и кольцом. По правилу Ленца результатом этого будет проявление противодействия этой причине, т.е. между кольцом и магнитом возникнет сила притяжения. И чем больше будет индукционный ток, тем больше будет сила притяжения. Итак, на кольцо действует сила, направленная к магниту.

По прямолинейному рельсовому пути, изолированному от земли, равномерно идет поезд. В каком-то месте оба рельса замкнуты на гальванометр (см. рис.). Будут ли изменяться показания гальванометра в зависимости от того, приближается поезд к гальванометру или удаляется от него (для определенности считать, что в обоих случаях поезд находится по одну сторону от гальванометра)?

Показания гальванометра определяются ЭДС индукции, возникающей в замкнутом контуре, образованном отрезками рельсов и замыкающими эти отрезки с одной стороны цепью гальванометра, а с другой осью ближайшей к гальванометру пары колес поезда (см. рис.); ЭДС индукции возникает вследствие того, что рассмотренный контур пронизывается вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, а при движении поезда площадь контура изменяется, в результате чего изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. При равномерном движении поезда скорость изменения площади контура, т.е. скорость изменения магнитного потока, постоянна, а значит, постоянна и ЭДС. Но в случае, когда поезд приближается к гальванометру, площадь контура и магнитный поток уменьшаются, а когда поезд удаляется от гальванометра, то площадь контура и магнитный поток возрастают. Вследствие этого в двух рассматриваемых случаях гальванометр будет давать одинаковые по модулю, но противоположные по направлению отклонения.

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒