Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 138. Условия возникновения индукционного тока.

E-mail Печать PDF
Напомним некоторые простейшие опыты, в которых наблюдается возникновение электрического тока в результате электромагнитной индукции.

Один из таких опытов изображен на рис. 253. Если катушку, состоящую из большого числа витков проволоки, быстро надевать на магнит или сдергивать с него (рис. 253, а), то в ней возникает кратковременный индукционный ток, который можно обнаружить по отбросу стрелки гальванометра, соединенного с концами катушки. То же имеет место, если магнит быстро вдвигать в катушку или выдергивать из нее (рис. 253, б). Значение имеет, очевидно, только относительное движение катушки и магнитного поля. Ток прекращается, когда прекращается это движение.

Рассмотрим теперь несколько дополнительных опытов, которые позволят нам в более общем виде сформулировать условия возникновения индукционного тока.

Первая серия опытов: изменение магнитной индукции поля, в котором находится индукционный контур (катушка или рамка).

Катушка помещена в магнитное поле, например внутрь соленоида (рис. 254, а) или между полюсами электромагнита (рис. 254, б). Установим катушку так, чтобы плоскость ее витков была перпендикулярна к линиям магнитного поля соленоида или электромагнита. Будем изменять магнитную индукцию поля, быстро изменяя силу тока в обмотке (с помощью реостата) или просто выключая и включая ток (ключом). При каждом изменении магнитного поля стрелка гальванометра дает резкий отброс; это указывает на возникновение в цепи катушки индукционного электрического тока. При усилении (или возникновении) магнитного поля возникнет ток одного направления, при его ослаблении (или исчезновении) — обратного. Проделаем теперь тот же опыт, установив катушку так, чтобы плоскость ее витков была параллельна направлению линий магнитного поля (рис. 255). Опыт даст отрицательный результат: как бы мы ни изменяли магнитную индукцию поля, мы не обнаружим в цепи катушки индукционного тока.

Рис. 253. При относительном перемещении катушки и магнита в катушке возникает индукционный ток: а) катушка надевается на магнит; б) магнит вдвигается в катушку
Вторая серия опытов: изменение положения катушки, находящейся в неизменном магнитном поле.
Поместим катушку внутрь соленоида, где магнитное поле однородно, и будем быстро поворачивать ее на некоторый угол вокруг оси, перпендикулярной к направлению поля (рис. 256). При всяком таком повороте гальванометр, соединенный с катушкой, обнаруживает индукционный ток, направление которого зависит от начального положения

Рис. 254. В катушке возникает индукционный ток при изменении магнитной индукции, если плоскость ее витков перпендикулярна к линиям магнитного поля: а) катушка в поле соленоида; б) катушка в поле электромагнита. Магнитная индукция изменяется при замыкании и размыкании ключа или при изменении силы тока в цепи
Катушки и от направления вращения. При полном обороте катушки на 360° направление индукционного тока изменяется дважды: всякий раз, когда катушка проходит положение, при котором плоскость ее перпендикулярна к на-

Рис. 255. Индукционный ток не возникает, если плоскость витков катушки параллельна линиям магнитного поля

Рис. 256. При вращении катушки в магнитном поле в ней возникает индукционный ток
правлению магнитного поля. Конечно, если вращать катушку очень быстро, то индукционный ток будет так часто изменять свое направление, что стрелка обычного гальванометра не будет успевать следовать за этими переменами и понадобится иной, более «послушный» прибор.

Если, однако, перемещать катушку так, чтобы она не поворачивалась относительно направления поля, а лишь перемещалась параллельно самой себе в любом направлении вдоль поля, поперек его или под каким-либо углом к направлению поля, то индукционный ток возникать не будет. Подчеркнем еще раз: опыт по перемещению катушки проводится в однородном поле (например, внутри длинного

Рис. 257. В катушке возникает индукционный ток, если изменяется площадь ее контура, находящегося в неизменном магнитном поле и расположенного перпендикулярно к линиям магнитного поля (магнитное поле направлено от наблюдателя)
соленоида или в магнитном поле Земли). Если поле неоднородно (например, вблизи полюса магнита или электромагнита), то всякое перемещение катушки может сопровождаться появлением индукционного тока, за исключением одного случая; индукционный ток не возникает, если катушка движется так, что плоскость ее все время остается параллельной направлению поля (т. е. сквозь катушку не проходят линии магнитного поля).

Третья серия опытов: изменение площади контура, находящегося в неизменном магнитном поле.

Подобный опыт можно осуществить по следующей схеме (рис. 257). В магнитном поле, например между полюсами большого электромагнита, поместим контур, сделанный из гибкого провода. Пусть первоначально контур имел форму окружности (рис. 257, a). Быстрым движением руки можно стянуть контур в узкую петлю, значительно уменьшив таким образом охватываемую им площадь (рис. 257, б). Гальванометр покажет при этом возникновение индукционного тока.

Еще удобнее осуществление опыта с изменением площади контура по схеме, изображенной на рис. 258. В магнитном поле расположен контур abcd, одна из сторон которого (bc на рис. 258) сделана подвижной. При каждом ее

Рис. 258. При движении стержня bc и изменении вследствие этого площади контура abcd, находящегося в магнитном поле В, в контуре возникает ток.
передвижении гальванометр обнаруживает возникновение в контуре индукционного тока. При этом при передвижении bc влево (увеличение площади abcd) индукционный ток имеет одно направление, а при передвижении bc вправо (уменьшение площади abcd) — противоположное. Однако и в этом случае изменение площади контура не дает никакого индукционного тока, если плоскость контура параллельна направлению магнитного поля.

Сопоставляя все описанные опыты, мы можем сформулировать условия возникновения индукционного тока в общей форме. Во всех рассмотренных случаях мы имели контур, помещенный в магнитное поле, причем плоскость контура могла составлять тот или иной угол с направлением магнитной индукции. Обозначим площадь, ограниченную контуром, через S, магнитную индукцию поля через В, а угол между направлением магнитной индукции и плоскостью контура через j. В таком случае составляющая магнитной индукции, перпендикулярная к плоскости контура, будет равна по модулю (рис. 259)

Рис. 259. Разложение магнитной индукции В на составляющую В^, перпендикулярную к плоскости индукционного контура, и составляющую B║ , параллельную этой плоскости

Произведение B^S мы будем называть потоком магнитной индукции или, короче, магнитным потоком через контур; эту величину мы будем обозначать буквой Ф. Таким образом,
(138.1)
Во всех без исключения рассмотренных случаях мы тем или иным способом изменяли магнитный поток Ф. В одних случаях мы осуществляли это путем изменения магнитной индукции В (рис. 254); в других случаях изменялся угол j (рис. 256); в третьих — площадь S (рис. 257). В общем случае, конечно, возможно одновременное изменение

I всех этих величин, определяющих магнитный поток через контур. Внимательное рассмотрение самых разнообразных индукционных опытов показывает, что индукционный ток возникает тогда и только тогда, когда изменяется магнитный поток Ф; индукционный ток никогда не возникает, если магнитный поток Ф через данный контур остается неизменным. Итак:

При всяком изменении магнитного потока через проводящий контур в этом контуре возникает электрический ток. В этом и заключается один из важнейших законов природы — закон электромагнитной индукции, открытый Фарадеем в 1831 г.

138.1. Катушки I и II находятся одна внутри другой (рис. 260). В цепь первой включена батарея, в цепь второй — гальванометр. Если в первую катушку вдвигать или выдвигать из нее железный стержень, то гальванометр обнаружит возникновение во второй катушке индукционного тока. Объясните этот опыт.

Рис. 260. К упражнению 138.1
138.2. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, параллельной магнитной индукции. Будет ли в ней возникать индукционный ток?
138.3. Возникает ли э .д. с. индукции на концах стальной оси автомобиля при его движении? При каком направлении движения автомобиля эта э. д. с. наибольшая и при каком наименьшая? Зависит ли э. д. с. индукции от скорости автомобиля?
138.4. Шасси автомобиля вместе с двумя осями составляет замкнутый проводящий контур. Индуцируется ли в нем ток при движении автомобиля? Как согласовать ответ этой задачи с результатами задачи 138.3?
138.5. Почему при ударе молнии иногда в нескольких метрах от места удара обнаруживались повреждения чувствительных электроизмерительных приборов, а также плавились предохранители в осветительной сети?

Комментарии  

 
0 #10 Vladisovask 08.01.2017 11:33
Прежде чем остановить свой выбор на том или ином препарате, нужно точно определиться со своими потребностями. Если вы рассчитываете на долгий прием таблеток, то лучше остановиться на Левитре, поскольку она практически не имеет побочных эффектов. Если же вам нужен долгий эффект, то остановитесь на Сиалисе, который обладает самым большим сроком действия - сиалис купить в аптеке
Цитировать
 
 
-2 #9 Диман 18.03.2014 07:48
Цитата:
Можно ли на Луне с помощью катушки и гальванометра получить индукционный ток?

zote]
Цитата:
даааа....без ксерокопии не куда.

Цитата:
Цитата:
Можно ли на Луне с помощью катушки и гальванометра получить индукционный ток?

Лол, вряд ли бы космические корабли бороздили просторы большого театра, если бы это было невозможно :D

Цитирую Диман:
:cry:
Цитировать
 
 
0 #8 Диман 18.03.2014 07:46
че так сложно то
Цитировать
 
 
0 #7 Диман 18.03.2014 07:46
Цитировать
 
 
+1 #6 28.11.2012 15:44
помогите решить задачу:короткоз амкнутую катушку охватывает проволочный виток.Определите направление индукционного тока в катушке при замыкании и при размыкании ключа.
Цитировать
 
 
+12 #5 09.02.2012 07:23
Как говорит моя мама : все можно, только думай о последствиях
Цитировать
 
 
-10 #4 20.12.2011 03:12
Цитата:
Можно ли на Луне с помощью катушки и гальванометра получить индукционный ток?

Лол, вряд ли бы космические корабли бороздили просторы большого театра, если бы это было невозможно
Цитировать
 
 
-20 #3 23.05.2011 13:55
даааа....без ксерокопии не куда.
Цитировать
 
 
-5 #2 27.03.2011 16:01
да (при столь малом ускорении силы тяжести)
Цитировать
 
 
+42 #1 10.03.2011 13:10
Можно ли на Луне с помощью катушки и гальванометра получить индукционный ток?
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: