Индукционный ток. Индукционный ток Как создать индукционный ток в катушке

Вопросы.

1. С какой целью ставились опыты, изображенные на рисунках 126—128? Как они проводились?

Опыты ставились с целью создания и определения условий возникновения индукционного тока. Для этого в первых двух опытах (рис.126) использовалась катушка, подключенная к гальванометру и магнит. В первом опыте двигали магнит, во втором - катушку. В третьем опыте (рис. 127) магнит заменили на вторую катушку, включенную в цепь. В четвертом и пятом (рис. 128) рамку вращали внутри магнита (а) и магнит внутри рамки (б).

2. При каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?

Ток возникал в случае изменения магнитного поля.

3. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

При изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, не прекращающийся пока происходит изменение.

4. В чем важность открытия явления электромагнитной индукции?

Открытие электромагнитной индукции позволило в промышленных масштабах вырабатывать электрический ток, так как были созданы генераторы электрической энергии.

Упражнения.

1. Как создать кратковременный индукционный ток в катушке К2, изображенной на рисунке 125?

Любым способом, изменяющим силу тока в цепи и соответственно магнитный поток: 1) реостатом; 2) ключом; 3) изменением положения катушки К 2 .

2. Проволочное кольцо помещено в однородное магнитное поле (рис. 129). Стрелочки, изображенные рядом с кольцом, показывают, что в случаях а и б кольцо движется прямолинейно вдоль линий индукции магнитного поля, а в случаях в, г и д — вращается вокруг оси ОО". В каких из этих случаев в кольце может возникнуть индукционный ток?

Индукционный ток возникает в случае г), т.к. при этом меняется магнитный поток пронизывающий кольцо.

В N 1 S 1.наглядно изображают магнитное поле; замкнутые линии; 2. замкнутые линии; 3. за направление силовых линий принято направление, на которое указывает северный полюс магнитной стрелки, т.е. силовые линии направлены от северного полюса (N) постоянного магнита к южному полюсу (S). Силовые линии магнитного поля: РИС.1

ВЕКТОР МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. МАГНИТНЫЕ ЛИНИИ. В – вектор магнитной индукции, всегда направлен вдоль касательной к линиям магнитной индукции; В – является силовой характеристикой магнитного поля; Модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля равен отношению модуля силы, c которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции проводник с током, к силе тока и длине проводника

Однородное магнитное поле поле, в каждой точке которого Однородное магнитное поле – поле, в каждой точке которого 1. магнитные линии, рас- пределены с одинаковой густотой, или параллельны друг другу; 2. вектора магнитной В индукции имеют одинаковый модуль и направление. еоднородным. В противном случае поле является неоднородным. Однородное и неоднородное магнитное поле. Рис.2 рис. 3 рис.4 рис.5 В

Магнитное поле прямого тока правило «буравчика» или правой руки - позволяет определить направление силовых линий магнитного поля, порожденного проводником с током: если проводник с током взять в правую руку так, что большой палец руки укажет направление тока, то остальные пальцы руки, охватывающие проводник, укажут направление силовых линий магнитного поля; РИС.6

Р а м к а с т о к о м -проводник, согнутый в виде прямоугольника или окружности, по которому течет постоянны ток; - она создает магнитное поле, аналогичное магнитному полю постоянного полосового магнита и представляет собой простейший электромагнит; - если пальцы правой руки сжаты в направлении, соответствующем направлению тока в рамке, то большой палец укажет направление от южного полюса к северному; применив правило - правой руки, можно определить северный и южный полюсы магнитного поля рамки с током: РИС.7

С о л е н о и д – свернутый в спираль проводник, по которому течет электрический ток; С о л е н о и д – свернутый в спираль проводник, по которому течет электрический ток; магнитное поле соленоида подобно магнитному полю полосового магнита; конструктивно соленоид представляет собой круговые рамки с током, соединенные последовательно; определить северный и южный полюсы магнитного поля соленоида можно, применив правило правой руки для рамки с током. РИС.8

СИЛА АМПЕРА сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле; равна произведению модуля вектора магнитной индукции В на силу тока I, длину участка l проводника и на синус угла α между магнитной индукцией и участком проводника. направление силы Ампера правило левой руки – если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входили линии магнитной индукции, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы Ампера, действующей на ток; РИС.9

СИЛА ЛОРЕНЦА сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны внешнего магнитного поля; равна произведению заряда q на магнитную индукции В, скорость движения частицы υ и на синус угла α между направлением скорости заряда и индукцией магнитного поля НАПРАВЛЕНИЕ СИЛЫ ЛОРЕНЦА: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора υ, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора υ, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на отрицательный заряд. РИС.15

МАГНИТНЫЙ ПОТОК (ПОТОК МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ): ХАРАКТЕРИЗУЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ, ОГРАНИЧЕННОЙ ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ; ВЕЛИЧИНА РАВНАЯ ПРОИЗВЕДЕНИЮ МОДУЛЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НА ПЛОЩАДЬ КОНТУРА И КОСИНУС УГЛА МЕЖДУ ВЕКТОРОМ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НОРМАЛЬЮ К ПОВЕРХНОСТИ; МАГНИТНЫЙ ПОТОК (ПОТОК МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ): ХАРАКТЕРИЗУЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ, ОГРАНИЧЕННОЙ ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ; ВЕЛИЧИНА РАВНАЯ ПРОИЗВЕДЕНИЮ МОДУЛЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НА ПЛОЩАДЬ КОНТУРА И КОСИНУС УГЛА МЕЖДУ ВЕКТОРОМ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НОРМАЛЬЮ К ПОВЕРХНОСТИ;

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ БЫЛО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ОБНАРУЖЕНО МАЙКЛОМ ФАРАДЕЕМ В 1831 ГОДУ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ – ЯВЛЕНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ В ПРОВОДНИКЕ, НАХОДЯЩЕМСЯ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ ИЛИ ДВИЖУЩЕМСЯ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

ИНДУЦИРОВАННОЕ (ВИХРЕВОЕ) ПОЛЕ создается не электрическими зарядами, а изменением магнитного поля; Силовые линии индуцированного поля замкнуты, а само поле имеет вихревой характер; ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК – возникает в замкнутом проводнике под действием индуцированного (вихревого) поля. ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК В КАТУШКЕ С, ИЛИ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ МАГНИТНОГО ПОТОКА ПРОНИЗЫВАЮЩЕГО ПЛОЩАДЬ ОГРАНИЧЕННУЮ ПРОВОДНИКОМ: 1.ПРИ ДВИЖЕНИИ МАГНИТА; 2.ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СИЛЫ ТОКА В КАТУШКЕ А; 3.ПРИ ДВИЖЕНИИ КАТУШЕК А И С ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГ ДРУГА; 4.ПРИ ВРАЩЕНИИ ЗАМКНУТОГО КОНТУРА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ; 5.ПРИ ВРАЩЕНИИ МАГНИТА РЯДОМ С КОНТУРОМ ИЛИ ВНУТРИ НЕГО. ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК В КАТУШКЕ С, ИЛИ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ МАГНИТНОГО ПОТОКА ПРОНИЗЫВАЮЩЕГО ПЛОЩАДЬ ОГРАНИЧЕННУЮ ПРОВОДНИКОМ: 1.ПРИ ДВИЖЕНИИ МАГНИТА; 2.ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СИЛЫ ТОКА В КАТУШКЕ А; 3.ПРИ ДВИЖЕНИИ КАТУШЕК А И С ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГ ДРУГА; 4.ПРИ ВРАЩЕНИИ ЗАМКНУТОГО КОНТУРА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ; 5.ПРИ ВРАЩЕНИИ МАГНИТА РЯДОМ С КОНТУРОМ ИЛИ ВНУТРИ НЕГО. В Ы В О Д:

Вы уже знаете, что вокруг электрического тока всегда существует магнитное поле. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Но если электрический ток, как говорят, «создаёт» магнитное поле, то не существует ли обратного явления? Нельзя ли с помощью магнитного поля «создать» электрический ток?

Такую задачу в начале XIX в. пытались решить многие учёные. Поставил её перед собой и английский учёный Майкл Фарадей. «Превратить магнетизм в электричество» - так записал в своём дневнике эту задачу Фарадей в 1822 г. Почти 10 лет упорной работы потребовалось учёному для её решения.

Майкл Фарадей (1791-1867)
Английский физик. Открыл явление электромагнитной индукции, экстратоки при замыкании и размыкании

Чтобы понять, как Фарадею удалось «превратить магнетизм в электричество», выполним некоторые опыты Фарадея, используя современные приборы.

На рисунке 119, а показано, что если в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигается магнит, то стрелка гальванометра при этом отклоняется, указывая на появление индукционного (наведённого) тока в цепи катушки. Индукционный ток в проводнике представляет собой такое же упорядоченное движение электронов, как и ток, полученный от гальванического элемента или аккумулятора. Название «индукционный» указывает только на причину его возникновения.

Рис. 119. Возникновение индукционного тока при движении магнита и катушки относительно друг друга

При извлечении магнита из катушки снова наблюдается отклонение стрелки гальванометра, но в противоположную сторону, что указывает на возникновение в катушке тока противоположного направления.

Как только движение магнита относительно катушки прекращается, прекращается и ток. Следовательно, ток в цепи катушки существует только во время движения магнита относительно катушки.

Опыт можно изменить. На неподвижный магнит будем надевать катушку и снимать её (рис. 119, б). И опять можно обнаружить, что во время движения катушки относительно магнита в цепи снова появляется ток.

На рисунке 120 изображена катушка А, включённая в цепь источника тока. Эта катушка вставлена в другую катушку С, подключённую к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи катушки А в катушке С возникает индукционный ток.

Рис. 120. Возникновение индукционного тока при замыкании и размыкании электрической цепи

Можно вызвать появление индукционного тока в катушке С и путём изменения силы тока в катушке А или движением этих катушек относительно друг друга.

Проделаем ещё один опыт. Поместим в магнитное поле плоский контур из проводника, концы которого соединим с гальванометром (рис. 121, а). При повороте контура гальванометр отмечает появление в нём индукционного тока. Ток будет появляться и в том случае, если рядом с контуром или внутри него вращать магнит (рис. 121, б).

Рис. 121. При вращении контура в магнитном поле(магнита относительно контура) изменение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока

Во всех рассмотренных опытах индукционный ток возникал при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.

В случаях, изображённых на рисунках 119 и 120, магнитный поток менялся за счёт изменения индукции магнитного поля. Действительно, при движении магнита и катушки относительно друг друга (см. рис. 119) катушка попадала в области поля с большей или меньшей магнитной индукцией (так как поле магнита неоднородное). При замыкании и размыкании цепи катушки А (см. рис. 120) индукция создаваемого этой катушкой магнитного поля менялась за счёт изменения силы тока в ней.

При вращении проволочного контура в магнитном поле (см. рис. 121, а) или магнита относительно контура (см. рис. 121, б") магнитный поток менялся за счёт изменения ориентации этого контура по отношению к линиям магнитной индукции.

Таким образом,

при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную замкнутым проводником, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока

В этом и заключается явление электромагнитной индукции.

Открытие электромагнитной индукции принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX в. Оно вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники.

На основании явления электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии, в разработке которых принимали участие учёные и техники разных стран. Среди них были и наши соотечественники: Эмилий Христианович Ленц, Борис Семёнович Якоби, Михаил Иосифович Доливо-Добровольский и другие, внёсшие большой вклад в развитие электротехники.

Вопросы

С какой целью ставились опыты, изображённые на рисунках 119-121? Как они проводились?
При каком условии в опытах (см. рис. 119, 120) в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?
В чём заключается явление электромагнитной индукции?
В чём важность открытия явления электромагнитной индукции?

Упражнение 36

Как создать кратковременный индукционный ток в катушке К 2 , изображённой на рисунке 118?
Проволочное кольцо помещено в однородное магнитное поле (рис. 122). Стрелочки, изображённые рядом с кольцом, показывают, что в случаях а и б кольцо движется прямолинейно вдоль линий индукции магнитного поля, а в случаях в, г и д - вращается вокруг оси ОО". В каких из этих случаев в кольце может возникнуть индукционный ток?

ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК — это электрический ток, возникающий при изменении потока магнитной индукции в замкнутом проводящем контуре. Это явление носит название электромагнитной индукции. Хотите узнать какое направление индукционного тока? Росиндуктор — это торговый информационный портал, где вы найдете информацию про ток.

Определяющее направление индукционного тока правило звучит следующим образом: «Индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван». Правая рука развернута ладонью навстречу магнит¬ным силовым линиям, при этом большой палец направлен в сторону движения проводника, а четыре пальца по-казывают, в каком направлении будет течь индукционный ток. Перемещая проводник, мы перемещаем вместе с проводчиком все электроны, заключенные в нем, а при перемещении в магнитном поле электрических зарядов на них будет действовать сила по правилу левой руки.

Направление индукционного тока, как и его величина, определяется правилом Ленца, в котором говорится, что направление индукционного тока всегда ослабляет действие фактора, возбудившего ток. При изменении потока магнитного поля через контур направление индукционного тока будет таким, чтобы скомпенсировать эти изменения. Когда магнитное поле возбуждающее ток в контуре создается в другом контуре, направление индукционного тока зависит от характера изменений: при увеличении внешнего тока индукционный ток имеет противоположное направление, при уменьшении — направлен в ту же сторону и стремиться усилить поток.

Катушка с индукционным током имеет два полюса (северный и южный), которые определяются в зависимости от направления тока: индукционные линии выходят из северного полюса. Приближение магнита к катушке вызывает появление тока с направлением, отталкивающим магнит. При удалении магнита ток в катушке имеет направление, способствующее притягиванию магнита.

Индукционный ток возникает в замкнутом контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Контур может быть как неподвижным (помещенным в изменяющийся поток магнитной индукции), так и движущимся (движение контура вызывает изменение магнитного потока). Возникновение индукционного тока обуславливает вихревое электрическое поле, которое возбуждается под воздействием магнитного поля.

О том, как создать кратковременный индукционный ток можно узнать из школьного курса физики.

Для этого есть несколько способов:

- перемещение постоянного магнита или электромагнита относительно катушки,
- перемещение сердечника относительно вставленного в катушку электромагнита,
- замыкание и размыкание цепи,
- регулирование тока в цепи.

Основной закон электродинамики (закон Фарадея) гласит, что сила индукционного тока для любого контура равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через контур, взятой со знаком минус. Сила индукционного тока носит название электродвижущей силы.