ОПЫТЫ ФАРАДЕЯ ПО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Если электрический ток, как показали опыты Эрстеда, порождает магнитное поле, то может ли магнитное поле вызвать электрический ток в проводнике? Многие ученые пытались найти ответ на этот вопрос, но первым эту задачу решил Майкл Фарадей.

В 1831 г. он обнаружил возникновение электрического тока в проводящей катушке при изменении в ней магнитного потока. Это явление было названо электромагнитной индукцией, а ток, соответственно, индукционным. Благодаря этому открытию сегодня добывают почти всю используемую на планете электрическую энергию.

Количественное описание этого явления дается законом электромагнитной индукции, в соответствии с которым ЭДС индукции в замкнутом контуре равна модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Существует с десяток вариаций опытов Фарадея. Установка для демонстрации наиболее простого и наглядного из них показана на рисунке 105. Выводы катушки, содержащей несколько сотен витков тонкого медного провода, соединены с клеммами демонстрационного вольтметра. Индукционный ток в катушке возникает каждый раз при внесении полосового магнита в жерло катушки и при последующем его вынимании из катушки.

Направление тока здесь определяется двумя факторами: полярностью магнита и направлением его движения. Если при вдвигании магнита северным полюсом стрелка вольтметра отклоняется, например, вправо, то при вынимании она отклоняется уже влево. Те же манипуляции, совершенные перевернутым магнитом, сопровождаются противоположными отклонениями стрелки.

Майкл Фарадей

Рис. 104. Майкл Фарадей

Если же магнит покоится в катушке, то стрелка показывает отсутствие в ней индукционного тока. При возвратно-поступательных движениях магнита вольтметр регистрирует протекание в катушке переменного тока той же частоты, что и частота движений магнита.

Целесообразно также показать зависимость величины индукционного тока от скорости изменения вызвавшего его магнитного поля. Для этого сначала магнит в катушку вставляют и вынимают быстро и часто, а затем медленно и редко.

При этом видно, что максимальные отклонения стрелки в первом случае значительно больше, чем во втором.

Затем можно провести опыт с двумя одинаковыми магнитами. Эти магниты надо сложить вместе и, как ранее, двигать их в катушке. Тогда стрелка вольтметра либо отклоняется на больший, чем прежде, угол, либо вовсе не отклоняется. Здесь результат зависит от того, как магниты располагаются относительно друг друга. Если магниты сложены одноименными полюсами, то магнитные потоки от них складываются, и тогда в катушке индуцируется увеличенный ток. А когда магниты сложены разноименными полюсами, их совместный магнитный поток циркулирует лишь в теле самих магнитов, не выходя из них и не пронизывая витки катушки, что и обуславливает отсутствие в ней индукционного тока.

В качестве катушки удобно использовать первичную обмотку разборного учебного трансформатора. Вместо магнитов в жерло катушки можно также вставлять и вынимать катушку меньшего диаметра, питаемую через выключатель и реостат от источника постоянного тока.

Индукционный ток возникает и в случае, когда малая катушка располагается неподвижно в жерле большой катушки. Для этого надо вложить в большую катушку малую,

Опыт Фарадея с постоянным магнитом а изменения магнитного поля осуществлять с помощью выключателя

Рис. 105. Опыт Фарадея с постоянным магнитом а изменения магнитного поля осуществлять с помощью выключателя. Тогда каждое включение-выключение тока в малой катушке отмечается соответствующим всплеском индукционного тока в большой катушке.

Наконец, ток в большой катушке можно индуцировать от покоящейся в ней малой катушки с током при изменении индуктивности последней. Для этого достаточно периодически вкладывать в малую катушку и вынимать из нее стальной сердечник так же, как это делается с постоянным магнитом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >