Индукционный ток в замкнутом контуре возникает при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

БИЛЕТ 1 8

Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток.

Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

 

План

1. Опыты по электромагнитной индукции

2. Магнитный поток

3. Правило Ленца

4. Закон электромагнитной индукции

 

1. Опыт Эрстеда. Связь между электрическим током и магнитными свойствами была доказана в опытах Эрстеда (1820 г).

В своей установке Эрстед располагал проводник над осью магнитной стрелки. Проводник подключался к источнику тока, и с помощью ключа цепь могла замыкаться и размыкаться (рисунок 1). При замыкании цепи стрелка начинала поворачиваться на некоторый угол. При размыкании цепи стрелка возвращалась в первоначальное положение.

Опыт Эрстеда показал, что проводник с током взаимодействует с магнитом.

Результат: вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле. Магнитное поле стрелки взаимодействует с магнитным полем проводника с током.

Итак: электрическое поле порождает магнитное поле.

Опыт Фарадея. Но уже в следующем, 1821 г. великий английский физик Майкл Фарадей записал в своем лабораторном журнале: «Превратить магнетизм в электричество».

Работы М. Фарадея привели к следующему выводу: с изменением магнитного поля связано электрическое поле (ученому потребовалось 10 лет, чтобы доказать данное предположение).

Остановимся на одной двух основных сериях опытов:

· возникновение индукционного тока при движении постоянного магнита относительно катушки;

· возникновение индукционного тока при движении катушек относительно друг друга

· возникновение индукционного тока в момент замыка­ния или размыкания электрической цепи и т.д.

Цель опыта: установить взаимосвязь между электрическим и магнитным полями.

Условия, при которых выполняется опыт: должно быть изменение магнитного потока.

Результат: при всяком изменении магнитного потока (Ф), пронизывающего контур, образованный замкнутым проводником, в проводнике возникает индукционный ток, существует в течение всего времени изменения потока.

Если вносить и выносить магнит в катушку, соединенную с амперметром, то через амперметр будет течь электрический ток. Если же магнит внести в катушку и оставить его неподвижно, то тока не будет (рисунок 2–3–4).

Явление электромагнитной индукции.

  На основании проделанных опытов (различные варианты опыта Фарадея) можно сделать вывод для возбуждения электрического тока в замкнутом контуре необходимо изменять магнитный поток через этот контур. Открытое Фарадеем явление называется явлением электромагнитной индукции:

индукционный ток в замкнутом контуре возникает при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре (катушке), который либо покоится в переменном во времени магнит­ном поле, либо движется в постоянном магнитном поле та­ким образом, что число линий магнитной индукции, прони­зывающих контур, меняется.

Объяснение этого явления было дано Максвеллом. Любое переменное магнитное поле всегда порождает переменное электрическое поле.

2. Магнитный поток.

Для характеристики магнитного поля не в одной точке пространства, а через поверхность, ограниченную плоским замкнутым контуром, вводится магнитный поток (или поток магнитной индукции) Ф:

, где α – угол между B_n и нормалью к контуру;

B_n – проекция вектора на нормаль: B_n = B·cosα(рисунок 5).

За единицу магнитного потока в СИ принимают:

 (Вебер).

3. Правило Ленца.

Можно обнаружить, что направление тока зависит от того, приближается ли магнит к катушке (например, северным полюсом), или удаляется от нее.

Опыт показывает, что направление индукционного тока в контуре зависит от того возрастает или убывает магнитный поток, пронизывающий контур.

Наиболее общее правило, позволяющее определить направление индукционного тока в контуре, было установлено в 1833 году Эмилем Христиановичем Ленцем.

Ленцем был сконструирован прибор, представляющий собой два алюминиевых кольца, сплошное и разрезанное, укрепленные на алюминиевой перекладине и имеющие возможность вращаться вокруг оси, как коромысло (рисунок 6).

Цель опыта: показать, что индукционный ток всегда имеет такое направление, сто противодействует причине, вызвавшей его.

Если поднести магнит к кольцу без разреза, то в нем возникнет индукционный ток и направлен он будет так, что это кольцо оттолкнется от магнита и стержень по­вернется. Если удалять магнит от кольца, то оно, наоборот, притянется к магниту. С разрезанным кольцом магнит не

взаимодействует, так как разрез пре­пятствует возникновению в кольце индукционного тока. Отталкивает или притягивает катушка магнит, это зависит от направления индук­ционного тока в ней.

Вывод: отталкивание и притяжение сплошного кольца объясняется тем, что возникает индукционный ток в кольце и созданное магнитное поле этим током при уменьшении внешнего магнитного поля, вектор совпадает по направлению с вектором  и, наоборот, и противодействует причине (внешнее магнитное поле), вызвавшей его.

Общая формулировка правила Ленца.

Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным по­лем противодействует тому изменению магнит­ного потока, которым он вызван.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: