Электромагнитная индукция

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток)

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) сквозь элементарную площадку дв называется скалярная величина

где Вп = Bcosa — проекция (рис. 287) вектора В магнитной индукции на направление нормали к площадке Д-S (а — угол между векторами п и В), Магнитный поток может быть как положительным (угол ос — острый), так и отрицательным (угол ос — тупой). Магнитный поток сквозь произвольную поверхность определяется алгебраическим суммированием потоков ДФ сквозь участки поверхности. В случае однородного магнитного поля (В = const) магнитный поток сквозь плоскую поверхность площадью -S

Поток магнитной индукции можно представить как величину, пропорциональную числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S.

Обычно поток вектора В связывают с определенным контуром, по которому течет ток. В таком случае положительное направление нормали к контуру нами уже определено (см. п. 11.1), оно связывается с током правилом правого винта.

Для однородного поля и плоской поверхности, расположенной перпендикулярно вектору В , Вп = В = const и

Из этой формулы определяется единица магнитного потока вебер (Вб). 1 Вб — магнитный поток, проходящий через плоскую поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно однородному магнитному полю, индукция которого равна 1 Тл:

В качестве примера рассчитаем поток магнитной индукции В через соленоид. Магнитная индукция однородного поля внутри соленоида с сердечником с магнитной проницаемостью р , согласно (3) п. 11.3, равна

Магнитный поток через один виток соленоида площадью S равен

а полный магнитный поток, сцепленный со всеми витками соленоида,

Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея)

В предыдущей главе было доказано, что электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Связь магнитного поля с током привела к многочисленным попыткам возбудить ток в контуре с помощью магнитного поля. Эта фундаментальная задача была блестяще решена в 1831 г. английским физиком М. Фарадеем, открывшим явление электромагнитной индукции, заключающееся в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Рассмотрим классические опыты Фарадея, с помощью которых было обнаружено явление электромагнитной индукции.

Опыт I (рис. 288, а). Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то во время его движения наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонения стрелки при приближении и удалении магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем выше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно него передвигать соленоид.

Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается при включении или выключении тока, в процессе его увеличения или уменьшения. При перемещении катушек друг относительно друга также можно наблюдать подобное явление (рис. 288, б). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшении, сближении и удалении катушек.

Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение потока магнитной индукции, пронизывающего контур. Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также возникает индукционный ток. В данном случае индукция магнитного поля вблизи проводника остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции через площадь контура.

Рис. 288

Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (в опытах Фарадея также доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или относительная скорость движения катушек).

Открытие явления электромагнитной индукции имело большое значение, так как появилась возможность получения электрического тока с помощью магнитного поля. Этим была подтверждена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >