Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Явление электромагнитной индукции заключается в следующем: во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь, огранн-д й ченную этим контуром, возни-
кает электрический ток.
Явление электромагнитной индукция можно наблюдать на следующих опытах. Возьмем соленоид А(рис. 87), замкнутый через гальванометр,* и возле него поместим BTqxA соленоид В, но которому пропустим электрический ток. Тогда, если нторой соленоид приближать
Рис. 87.
нгирин соленоид приближать к первому или удалять от него, в соленоиде А возникает электрический ток. О наличии его свидетельствует отклонение стрелки гальванометра. Возникает ток в соленоиде Лив то» случае, когда он перемещается относительно неподвижного соленоида В или когда замыкают либо размыкают ток в соленоиде В. Направление возникающего в соленоиде А тока будет различным при заыынаяии и размыкании тока, а также при сближении и удалении катушек.
Таюіе же , опыты можно осуществить, взяв вместо соленоидов контуры из одного витка провода, но возникающие токи в этом случае будут слабее.
Из приведенных опытов вытекает следующее: в соленоиде А воз-никнет ток тогда, когда изменяется магнитный поток через площадь, охватываемую этны соленоидом. Именно изменение магнитного потока
Рис. 88.
и является причиной повеления в катушке А тйк называемого индукционного тока.
Индукционный ток возникает также, еслн проводящий замкнутый контур поворачивать в однородном магнитном поле, так как прн этом изменяется поток магнитной индукции через площадь контура. Если же замкнутый контур двигать .поступательно в однородном магнитном поле, то магнитный поток через площадь контура остается постоянным и индукционный ток не возникает.
Таким' образом, формулировка, приведенная в начале параграфа, подтверждается на опытах: индукционный ток в замкнутом проводящем контуре возникает при изменении магнитного потока через площадь контура.
Явление электромагнитной индукции, можно определить еще н так:'при изменении Количества магнитных силовых линий, проходящих через нлощадь контура, в контуре возникает индукционный ток. Поэтому индукционный ток возникает в проводнике в том случае, еслн проводник нли какая-либо его часть пересекает магнитные силовые линии. Последнее заключение было сделано Фарадеем ііри изучении явлення ,электромагнитной индукции.
Направление индукционного тока определяется по правилу, установленному профессором Петербургского университета Э. X. Ленцем: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, имеет такое направление, при котором его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызывающему этот ток.
Рассмотрим пример: пусть замкнутый коитур из положения J (рис. 88) перемещается в положение II в магнитном поле, создаваемом' соленоидом А. Определить направление тока в контуре, возникающего прн этом перемещении. Контур перемещается из более сильного поля в более слабое. Поэтому ток, возникающий в контуре, будет1 такого направления, что создаваемое им магнитное поле имеет то же направление силовых линий, что н внешнее поле, в котором движется контур. Пользуясь правилом буравчика, определим направление индукционного тока, создающего такое магнитное поле. Ток в контуре проходит в направлении, указанном стрелкой.
Направление индукционного тока, возникающего в прбводнике при его перемещении в магнитном поле, можно определить с помощью правила правой руки: если ладойь правой руки поместись в магнитном поле так, та> магнитные силовые линии входят в ладони, а отогнутый большой палец указывает направление движения проводника,
219
TA ,положение четырех вытянутых пальцев определяет направление возникающего индукционного тока.
Возникновение тока в контуре обусловливается появлением в последнем некоторой электродвижущей силы—з.д.с. индукции. Величина ее определяется по формуле -
где ДФ — Изменение потока магнитной индукции за время At. Отно-А Ф
шеиие-^у определяет скорость изменения магнитного потока. Знак «минус» поставлен потому, что индукционный ток создает магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока, вызы-
вающему этот ток.
Формула является основной для определения единицы измерения магнитного потока в системе СИ.
1 вебер — это магнитный поток, Рис. 89. при убывании которого до нуля
в течение 1 сек в цепи индуцируется Э. д. С. В 1 в.
, При движении проводника в магнитном поле на концах этого проводника возникает разность потенциалов. Это обусловлено тем, что проводник пересекает магнитные силовые линии. Величина этой разности потенциалов определяется подформуле
Af = — Blv sin (В, v), где В — магнитная индукция; I—длина проводника; v—скорость его перемещения; (В, ti) — угол между направлением магнитных силовых линий и направлением скорости движения.
Взаимная индукция. Рассмотрим два контура (рис. 89), например Два круговых витка 1 я 2, расположенных произвольно один относительно другого. Пусть по витку 1 проходит переменный электрический тЬк. Тогда в окружающем пространстве он создает переменное магнитное поле. При этом будет изменяться магнитный поток через площадь витка 2, что приведет к появлению индукционного тока в этом витке.