Как возникает индукционный ток. Большая энциклопедия нефти и газа

Cтраница 2

В рассматриваемом контуре ЭДС индукции приводит к возникновению индукционного тока.  

Сделанный Ленцем вывод можно применить не только для случая возникновения индукционного тока в движущихся проводниках, но и для неподвижных проводников: индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, пронизывающего контур. Такая обобщенная формулировка обычно именуется законом Ленца.  

В данном случае мы имеем процесс, аналогичный процессу возникновения индукционных токов в металлических массах.  

Сопоставляя все описанные опыты, мы можем сформулировать условия возникновения индукционного тока в общей форме.  

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

Изучая электромагнитную индукцию, мы видели, что при рассмотрении этого явления в определенной инерциальнои системе отсчета возможны две различные причины возникновения индукционного тока. В лабораторной системе отсчета причина ЭДС - это либо появление вихревого электрического поля, либо действие силы Лоренца на движущиеся вместе с проводником электрические заряды со стороны магнитного поля.  

Рассмотрим случай электромагнитной индукции, когда проволочный контур, в котором индуцируется ток, неподвижен, а изменения магнитного потока обусловлены изменениями магнитного поля. Возникновение индукционного тока свидетельствует о том, что изменения магнитного поля вызывают появление в контуре сторонних сил, действующих на носители тока. Эти сторонние силы не связаны ни с химическими, ни с тепловыми процессами в проводе; они также не могут быть магнитными силами, потому что такие силы работы над зарядами не совершают. Остается заключить, что индукционный ток обусловлен возникающим в проводе электрическим полем.  

В момент прохождения тока через обмотку электромагнита ударник притягивается к сердечнику, а в момент прерыва оттягивается пружинами, чем и достигаются колебательные движения. Недостатком электромагнитных вибраторов является возникновение сильных индукционных токов, дающих дополнительную нагрузку в сети.  

Общим между магнитом и проводником с постоянным током является то, что магнит и проводник создают вокруг себя магнитное поле. Поэтому можно утверждать, что возникновение индукционного тока в опытах с магнитом и постоянным током связано с наличием магнитного поля и относительного движения проводника и поля. В опыте с проводником, по которому течет переменный ток, имеется только магнитное поле тока, но поле это является переменным. Возникновение тока означает возникновение электрического поля. Поэтому опыт с переменным током явно показывает, что переменное магнитное поле окружено электрическим полем.  

Поэтому неясно было, что же является причиной возникновения индукционного тока: изменение тока 1 или его магнитного поля в той части пространства, где находится второй проводник. Ответ на этот вопрос был получен Фарадеем с помощью следующих опытов. Катушка К2 замкнута на гальванометр. При удалении катушки AT, от К2 ток / 2 также возникает, но имеет противоположное направление. Аналогичная картина наблюдается при удалении или приближении катушки К2 к неподвижной катушке К. Наконец, ток / 2 отсутствует, когда взаимное расположение катушек не изменяется.  

Поэтому неясно было, что же является причиной возникновения индукционного тока: изменение тока It или его магнитного поля в той части пространства, где находится второй проводник. Ответ на этот вопрос был получен Фарадеем с помощью следующих опытов. Катушка / С2 замкнута на гальванометр. Если катушку / Ci приближать к / (2, в последней возникает индукционный ток / 2, направление которого показано на рис. 19.2. При удалении катушки / Ci от / (2 ток / 2 также возникает, но имеет противоположное направление. Аналогичная картина наблюдается при удалении или приближении катушки / С 2 к неподвижной катушке Кг. Наконец, ток / 2 отсутствует, когда взаимное расположение катушек не изменяется.  

Появление индукционного тока в замкнутом контуре при изменении пронизывающего этот контур магнитного потока свидетельствует о возникновении в нем некоторой электродвижущей силы, называемой ЭДС индукции. Опыт показывает, что ЭДС индукции не зависит от материала, из которого сделан проводник, в частности, от его сопротивления.  

Причиной, вызывающей появление индукционного тока во втор чной катушке при размыкании цепи первичной катушки (см. рис. 26.5), является исчезновение поля первичной катушки. Мешая этому исчезновению, индукционный ток во вторичной катушке должен создавать магнитное поле такого же направления, как у поля первичной катушки.  

Можно ли ожидать появления индукционного тока при движении магнита (см. рис. 31.5), если рамка удерживается на месте.  

Эти опыты показывают, что причиной появления индукционного тока является изменение магнитного поля. Каким образом создается это изменение, безразлично.  

Эти опыты показывают, что причиной появления индукционного тока является изменение магнитного поля.  

В проводящем контуре ЭДС индукции приводит к появлению индукционного тока. Знак минус соответствует правилу Ленца: направление индукционного тока таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.  

Во всех описанных выше опытах отброс стрелки гальванометра, свидетельствующий о появлении индукционного тока, оказывается тем больше, чем быстрее происходит изменение магнитного поля.  

В первой серии опытов меняют только магнитное поле и при этом наблюдают появление индукционных токов. Например, с помощью реостата меняют ток в соленоиде и наблюдают появление индукционного тока в рамке с гальванометром, помещенным внутри соленоида.  

Только замечу, что наряду с законом сохранения энергии используется экспериментальный факт появления индукционного тока. Иначе говоря, для открытия правила Ленца физик-теоретик должен знать закон сохранения энергии и закон. Для закрепления материала рассмотрим задачу: рамка площадью S равномерно вращается с угловой скоростью ш в однородном магнитном поле с индукцией В. Как изменяется со временем ЭДС индукции. В каких положениях рамки ЭДС индукции обращается в нуль. В каких положениях она максимальна.  

Только замечу, что наряду с законом сохранения энергии используется экспериментальный факт появления индукционного тока.  

В электродинамике же поддержка постоянства токов требует затраты работы сторонних сил, а изменение токов связано с появлением индукционных токов, для компенсирования которых необходима дополнительная работа сторонних сил.  

Это поворачивание вызовет, в свою очередь, изменение потока магнитной индукции через рамку и, следовательно, появление индукционного тока Ilf направление которого по правилу Ленца будет таково, что магнитные силы начнут тормозить рамку А.