 |
4.5. Наглядное изображение магнитных полей
|
|
|
|
4. 5. Наглядное изображение магнитных полей
Проведем в магнитном поле ряд непрерывных линий так, чтобы эти линии всюду совпадали с направлением силы поля (с направлением магнитной индукции). Полученная картина может служить изображением магнитного поля.
Для того чтобы по рисунку можно было судить и о силе поля, условились проводить линии тем ближе одна к другой, чем сильнее поле.
Если положить на доску постоянный магнит (рис. 4. 8. а) и посыпать доску железными опилками, то они расположатся так, как расположились бы маленькие компасные стрелки. Картины, получаемые посредством опилок, дают наглядное представление о поле.
|
|
|
|
а б
Рис. 4. 8 Магнитное поле стержневого магнита и проводника с током
4. 6. Изменение магнитного поля создает ЭДС. Опыт Фарадея
Появление электрохимических источников тока привело к ряду важных открытий:
- открытие электрической дуги;
- открытие магнитных проявлений тока.
Ряд этих открытий завершился знаменитым опытом Фарадея (1831г).
Опыт Фарадея схематически показан на рисунке (рис. 4. 9) В таком виде его нетрудно осуществить.
На трубку из плотного картона нанесены две обмотки. Первая соединяется с источником тока, например с аккумулятором. Цепь второй обмотки изолирована от первой и замкнута на магнитоэлектрический прибор.
При этом вторая обмотка находится в магнитном поле первой.
3
| 4 |
Опыт Фарадея показал, тока в цепи второй обмотки нет: стрелка гальванометра стоит на нуле. Картина, изображенная на рис. 4. 9, дает, казалось бы, отрицательный ответ.
Но в момент замыкания и размыкания первой обмотки, во второй обмотке возникает ток.
|
|
|
И этот ток длится недолго – стрелка слегка отклонится и вновь вернется в исходное (нулевое) положение.
Рис. 4. 9
1 – первая катушка;
2 – вторая катушка;
3 – гальванометр;
4 – аккумулятор.
Другими словами: в проводах электрической цепи при изменении магнитного поля возникает (наводится) ЭДС
Магнитное поле можно изменять не только посредством изменения тока.
Мы знаем, что внесение железа усиливает поле.
Магнитное поле изменяется из-за перемещения самой катушки.
Магнитное поле изменяется из-за перемещения постоянного магнита.
Дальнейшие наблюдения позволили установить много новых фактов, которые, удалось обобщить, а также важные общие законы.
4. 7. Правило Ленца
Русский академик Э. X. Ленц сформулировал в 1834 г. свое знаменитое правило, позволяющее легко определить направление ЭДС, наводимой магнитным полем: наводимая ЭДС всегда направлена так, чтобы создавать ток, противодействующий происходящим изменениям.
Пример 1. В первой обмотке ток нарастает и создает магнитное поле, направление которого показано стрелкой (рис. 4. 10, а). Электродвижущая сила, наводимая во второй обмотке, создает в ней ток. Магнитное поле тока второй обмотки по правилу Ленца должно быть направлено навстречу нарастающему магнитному полю первой обмотки. Магнитное поле наведенного тока противодействует нарастанию поля.
Пример 2. В первой обмотке ток уменьшается, соответственно ослабевает и магнитное поле, направление которого показано стрелкой (рис. 4. 10, б). Электродвижущая сила, наводимая во второй обмотке, создает в ней ток. Магнитное поле тока второй обмотки (показано стрелкой 2) по правилу Ленца должно быть направлено одинаково с магнитным полем первой обмотки. Магнитное поле наведенного тока поддерживает убывающее поле, другими словами, оно противодействует происходящему изменению.
|
|
|
Пример 3. Обмотка, образующая замкнутую цепь, удаляется из магнитного поля другой первой обмотки, соединенной с источником тока. Направление магнитного поля неподвижной обмотки показано стрелкой (рис. 4. 10, в)
а б в
Рис. 4. 10. К закону Фарадея: а – ток нарастает; б – ток уменьшается; в – ток не меняется; вторая катушка отодвигается.
|
|
|
