Мы знаем, магнитное поле создается электрическим током. Долгое время было непонятно, имеется ли обратная связь и можно ли возбудить ток в контуре с помощью магнитного поля.
Фарадей дал положительный ответ на этот вопрос, осуществив опыт, имевший огромное значение для дальнейшего развития физики и техники. Принципиальная схема установки Фарадея приведена на рисунке. На деревянный стержень М намотаны два длинных куска изолированного медного провода. Концы одного из них через ключ К присоединены к батарее гальванических элементов Б, а концы другого – к гальванометру G. При неизменной силе тока в первой цепи гальванометр показывал отсутствие тока во второй. Однако при замыкании и размыкании ключа К стрелка гальванометра слегка отклонялась и затем быстро возвращалась в положение равновесия, что свидетельствовало о возникновении в проводнике 2 кратковременного тока, названного Фарадеем индукционным током. Направления индукционных токов при замыкании и размыкании ключа К были прямо противоположными. Заменив ключ К реостатом, Фарадей заметил, что при изменении силы тока I1 в первом проводнике во втором по-прежнему наводится индукционный ток, направление которого зависит от того, уменьшается I1 или увеличивается.
Изменение тока I1 сопровождалось одновременным изменением его магнитного поля. Поэтому неясно было, что же является причиной возникновения индукционного тока: изменение тока I1 или его магнитного поля в той части пространства, где находится второй проводник? Ответ на этот вопрос был получен Фарадеем с помощью следующих опытов. Надо взять две катушки, одна из которых, К1 замыкается на батарею Б; по этой катушке идет постоянный ток I1. Катушка К2 замкнута на гальванометр. Если катушку К1 приближать к К2, в последней возникает индукционный ток I2, направление которого показано на рисунке. При удалении катушки К1 от К2 ток I2 также возникает, но имеет противоположное направление.
Аналогичная картина наблюдается при удалении или приближении катушки К2 к неподвижной катушке К1. Наконец, ток I2 отсутствует, когда взаимное расположение катушек не изменяется.
Опыты Фарадея ясно показали, что причиной возникновения индукционного тока I2 является изменение магнитного поля, пронизывающего катушку К2. Чтобы окончательно убедиться в этом, Фарадей провел еще один опыт. Катушка с током была заменена длинным полосовым магнитом. При перемещении магнита вдоль оси катушки К2 было обнаружено возникновение в ней индукционного тока, направление которого зависело от того, каким полюсом был обращен к катушке магнит и удалялся он от нее или приближался к ней. Результаты опыта полностью подтвердили сделанный выше вывод о причине возникновения индукционного тока.
Открытое Фарадеем явление получило название электромагнитной индукции.
Магнитный поток.
Прежде чем двигаться дальше, введем понятие магнитного потока.
Рассмотрим сначала плоскую площадку S, находящуюся в однородном магнитном поле с индукцией В. Магнитным потоком или потоком вектора магнитной индукции сквозь площадку S называют величину
,
где a – угол между направлением нормали к площадке и направлением индукции . Магнитный поток есть скалярная величина, равная полному числу линий магнитной индукции, проходящих через данную поверхность.
Магнитный поток характеризуется не только своей величиной, но и знаком, который зависит от того, какой знак имеет cosa. Этот знак зависит от выбора положительного направления нормали . Во всех электромагнитных явлениях всегда приходится рассматривать магнитный поток в связи с током, обтекающим контур, ограничивающий рассматриваемую поверхность. Поэтому положительное направление нормали естественно связать с направлением этого тока. Мы будем везде считать, что положительное направление нормали к площадке совпадает с направлением перемещения буравчика с правой нарезкой, вращаемого в направлении тока. Отсюда, в частности, следует, что магнитный поток, создаваемый каким-либо проволочным контуром с током, сквозь поверхность, ограниченную им самим, всегда положителен.
Магнитный поток выражается в системе СИ в веберах (Вб).
Дата: 2019-02-25, просмотров: 242.