Индукцию электрических токов пытались обнаружить после установления А. Ампером основных электродинамических законов. Однако только в 1831 г. М. Фарадею после многочисленных опытов удалось открыть явление электромагнитной индукции. Оказалось, что в отличие от электростатической индукции, где заряд даже в случае неподвижных проводников вызывает появление индуцированных зарядов на соседних проводниках, индукция токов наблюдается только при движении проводников с током или других источников магнитного поля, а также при изменении тока в проводнике. Основные опыты Фарадея заключались в следующем:
1-й опыт. Концы катушки присоединяются к гальванометру, затем внутрь катушки достаточно быстро вставляется постоянный магнит (рисунке - 3.51,а). В момент перемещения магнита и приемного контура гальванометр показывает отброс стрелки. Направления отклонения стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отброс стрелки тем больше, чем быстрее двигается магнит.
2-й опыт. Одна катушка помещается внутри другой. Концы одной из катушек присоединяются к гальванометру, через вторую катушку пропускается ток. В момент включения или выключения тока, увеличения или уменьшения его, производимого с помощью реостата или при движении катушек одной относительно другой (рисунок - 3.51,б), наблюдается отброс стрелки гальванометра. При включении тока, его увеличении или сближении катушек, стрелка отклоняется в одну сторону, при выключении тока, уменьшении его или удалении катушек, стрелка отклоняется в другую сторону.
 |  |
Рисунок - 3.51
| |
3-й опыт. Катушка изготовляется из нескольких десятков витков мягкой проволоки. Сжимая или растягивая катушку, можно изменять ее площадь. Если перед катушкой поместить магнит, концы катушки присоединить к гальванометру, то при сжатии или растяжении катушки (изменении ее площади) гальванометр покажет наличие токов противоположных направлений. Данный эффект хорошо проявляется в опыте, схема которого представлена на рисунке - 3.52. Приемный контур в виде рамки, замкнутой на гальванометр, помещают в однородное магнитное поле. Если рамка движется поступательно, не пересекая линий магнитной индукции (рисунок - 3.52, а), индукционный ток в ней не возникает. Если же рамка вращается, пересекая линии индукции (рисунок - 3.52, 6), в ней возникает индукционный ток.
Из этих опытов Фарадей заключил, что индукционный ток возникает тогда, когда проводник пересекается магнитными силовыми линиями. Во всех экспериментах 1, 2 и 3 происходит изменение магнитного потока охватываемого приемным контуром. При этом в приемном контуре возникает индукционный ток, который существует все время, пока изменяется магнитный поток. Известно, что условием существования электрического тока в замкнутой цепи является наличие в этой цепи электродвижущей силы (э.д.с.). Возникающая при изменении магнитного потока, э.д.с., получила название э.д.с. индукции.
Следовательно, при изменении магнитного потока, охватываемого контуром проводника, в замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая создает в нем индукционный ток, продолжающийся все время, пока изменяется магнитный поток. Это явление называют электромагнитной индукцией.
 |
Рисунок - 3.52
|
Установленная зависимость количественно замерялась с помощью отброса стрелки гальванометра и позволила установить зависимость между электродвижущей силой εi, индуцированной в катушке, и скоростью пересечения проводника магнитными силовыми линиями в таком виде
εi = - dФ/dt
|
(3.118).
|
Следовательно, э.д.с. индукции пропорциональна первой производной от магнитного потока по времени и выражает собой основной закон электромагнитной индукции Фарадея. Знак минус в этих формулах ставят согласно правилу Ленца: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Направление индукционного тока в этом проводнике определяется с помощью правила правой руки: если расположить правую руку так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь, а отогнутый под прямым углом большой палец совпадал с направлением движения проводника, то четыре вытянутых пальца покажут направление индукционного тока.
Комментариев нет:
Отправить комментарий