Котушку

K 2. Щоб остаточно переконатися в цьому, Фарадей провів

ще один дослід. Котушка зі струмом була замінена довгим магнітом N

(рис. 16.3). При переміщенні магніту уздовж осі котушки

K 2 було К2

виявлене виникнення в ній індукційного струму, напрям якого залежав від того, яким полюсом був повернутий до котушки магніт і G

віддалявся він від неї або наближався до неї. Результати досліду повністю підтвердили зроблений вище висновок про причину I

виникнення індукційного струму.

Рисунок 16.3

2 Закон Фарадея (закон електромагнітної індукції). Відкрите Фарадеєм явище, як

зазначалося вище, отримало назву електромагнітної індукції. Електричний струм у замкненому колі може виникнути тільки під дією сторонніх сил. Отже, в замкненому контурі, що знаходиться у змінному магнітному полі, з'являються сторонні сили, які індуковані змінним магнітним полем. Енергетичною мірою сторонніх сил, як відомо, є електрорушійна сила (ЕРС), або у випадку, що розглядається, ЕРС електромагнітної індукції E i.

Подальші дослідження індукційного струму в контурах різної форми й розмірів

показали, що ЕРС E i

електромагнітної індукції в контурі пропорційна швидкості зміни

магнітного потоку F, що проходить через поверхню, яка обмежена цим контуром (закон Фарадея):

E = - d F, (16.1)

i dt

При цьому ЕРС електромагнітної індукції не залежить від того, чим саме викликана зміна магнітного потоку: деформацією контуру, його переміщенням у магнітному полі або зміною самого поля.

3 Правило Ленца. Професор Петербурзького університету Е.X.Ленц досліджував зв'язок між напрямом індукційного струму й характером зміни магнітного потоку, який був причиною появи такого струму. В 1834 р. він встановив такий закон (правило Ленца): при будь-якій зміні магнітного потоку через поверхню, яка обмежена замкненим контуром, в останньому виникає індукційний струм такого напрямку, що його магнітне поле протидіє зміні магнітного потоку. Правилом Ленца обумовлений знак «–» в законі Фарадея (16.1). При цьому слід взяти до уваги, що вектор нормалі до поверхні, яка обмежена контуром, та напрям обходу цього контуру пов’язані між собою правилом правого гвинта.

Так, при наближенні магніту до котушки, яка замкнена на гальванометр, (див. рис. 16.3) в ній наводиться індукційний струм, що своєю магнітною дією перешкоджає наближенню магніту й пов'язаному з цим зростанню магнітного потоку через витки котушки. При віддаленні магніту від котушки в ній наводиться струм протилежного напрямку, що своєю магнітною дією також перешкоджає руху магніту. Легко перевірити, що усередині котушки вектори магнітної індукції поля магніту й поля індукційного струму в першому випадку спрямовані в протилежні боки, а в другому – в один й той самий бік.

4 Закон Фарадея для складного контуру. Нехай контур, у якому індукується ЕРС, складається не з одного витка, а з N витків, наприклад, являє собою соленоїд. Оскільки

витки з'єднуються послідовно, то загальна ЕРС E i

у такому складному контурі буде

дорівнювати сумі ЕРС, що індукуються у кожному з витків окремо:

E = -å d F = - d

(åF). (16.2)

Величину

i dt dt

Y = åF

(16.3)

називають потокозчепленням або повним магнітним потоком. Його вимірюють у тих самих одиницях, що й магнітний потік Ф, тобто у веберах (1 Вб=1 Тл·1 м2). Якщо потік, що пронизує кожний з витків, однаковий, то

Y = N F. (16.4)

ЕРС, яка індукується в такому складному контурі, визначається за формулою

E = - d Y

i dt

. (16.6)

§ 17 Електрорушійна сила індукції (механізм виникнення) у рухомих і нерухомих контурах. Максвеллівське трактування закону електромагнітної індукції [5, 9]

1 Електрорушійна сила індукції (механізм виникнення) у рухомих контурах. Можна за допомогою логічних міркувань знайти зв’язок між

E i B

1 1¢

Дата добавления: 2014-01-11