Явление электромагнитной индукции

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

Но если электрический ток, как гово­рят. «создает» 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 уче­ные. Поставил ее перед собой и англий­ский ученый Майкл Фарадей. «Превра­тить магнетизм в электричество» — так записал в своем дневнике эту задачу Фара­дей в 1822 г. Почти 10 лет упорной работы потребовалось Фарадею для ее решения.

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

На рисунке 126, а показано, что если в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигается магнит, то стрелка гальванометра при этом отклоняется, указывая на появление индукционного (наведенного) 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.

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 видоизменить. На неподвижный магнит будем наде­вать катушку и снимать ее (рис. 126, б). И опять можно обнаружить, что во время движения катушки относительно магнита в цепи снова появляется ток.

На рисунке 127 изображена катушка-А, включенная в цепь ис­точника тока. Эта катушка вставлена в другую катушку С, подклю­ченную к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи ка­тушки А в катушке С возникает индукционный ток.

Можно вызвать появление индукционного тока в катушке С и путем 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. 128, а). При повороте контура гальванометр отмечает появле­ние в нем индукционного тока. Ток будет появляться и в том случае, если рядом с контуром или внутри него вращать магнит (рис. 128, б).

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

В случаях, изображенных на рисунках 126, а, б и 127, поток менял­ся за счет изменения индукции магнитного поля. Действительно, при движении магнита и катушки относительно друг друга (см. рис. 126, а, б) катушка попадала в области поля с большей или меньшей маг­нитной индукцией (так как поле магнита неоднородно). При замыка­нии и размыкании цепи катушки А индукция создаваемого этой ка­тушкой магнитного поля менялась за счет изменения силы тока в ней.

При вращении проволочного контура в магнитном поле (см. рис. 128, а) или магнита относительно контура (см. рис. 128, б) магнитный поток менялся за счет изменения ориентации этого кон­тура по отношению к линиям магнитной индукции.

Итак, при всяком изменении магнитного потока, прони­зывающего контур замкнутого проводника, 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 XIXв. 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 ученые и техники разных стран. Среди них были и наши соотечественники: Эмилий Христианович Ленц, Борис Се­менович Якоби, Михаил Иосифович Доливо-Добровольский и другие, внесшие большой вклад в развитие электротехники.

Дата добавления: 2014-12-24