Електромагнітне поле

Попередня ◈ Наступна

Здатність магнітного поля впливати на провідник зі струмом привела до думки про те, а чи не можна за допомогою магнітного поля порушити ток в замкнутому контурі? І ця зада-ча була успішно вирішена М. Фарадеєм в 1831 р за допомогою наступних дослідів. У першому з них при введенні постійно-го магніту в соленоїд, замкнутий на гальванометр, спостерігаючи-ється відхилення стрілки гальванометра. Протилежне від-лень стрілки відбувається при видаленні магніту з ка-тушки. При цьому величина відхилення стрілки гальваномет-ра пропорційна швидкості руху магніту щодо котушки, тобто швидкості зміни магнітного поля. Мож-ника ток називають індукційним. Індукційний струм збуджується і в тому випадку, коли переміщується соленоїд щодо магніту. Цей же досвід можна повторити при заміні постійного магніту котушкою меншого діаметру, яка живиться від джерела струму. Відкриту М. Фарадеєм можливість отримання електричного струму за допомогою маг-нітних поля називають електромагнітної індукції. Фізі-чна сутність явища полягає в тому, що в замкнутому про-веденні контурі при зміні потоку магнітної індукції, що пронизує контур, виникає електричний струм, називаються ваемий, як уже зазначалося, індукційним. Спосіб зраді-ня потоку магнітної індукції при цьому не впливає на вели-чину індукційного струму. Так, появи індукційного струму взамкнутом провідному контурі можна домогтися, при пово-роті його в однорідному магнітному полі. І цей спосіб отри-ня індукційного струму реалізований в генераторах електрич-ного струму, в яких обертається не один, а ряд витків, з-єднання послідовно. Саме таким чином здійс-ствляется виробництво електричної енергії. Але при цьому необхідно мати джерело механічної роботи. На тепло-вих і атомних електричних станціях такими є парові турбіни, на гідростанціях - гідравлічні. Орі-гінальние спосіб перетворення механічної енергії в електричну випробуваний вперше на «Шаттл». Він, до Сожу-лення, закінчився обривом дроту. Суть способу полягала в тому, що надміцна дріт довжиною 22 км на супутнику, перетинаючи магнітне поле Землі, повинна була дати, як звичайні-ва динамо-машина, 5 кВт електроенергії при струмі силою 5 А.

Поява індукційного струму вказує на наявність в контурі електрорушійної сили електромагнітної індукції. Значення ЕРС електромагнітної індукції визначається тільки швидкістю зміни магнітного потоку

Справжнє співвідношення називається законом Фарадея. Знак «мінус» вказує на те, що збільшення потоку (dФВ / dt)> 0 викликає ei <0, то есть поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока (dФВ /dt)<0 вызывает еi> 0, тобто магнітне поле індукційного струму інаправленіе первинного магнітного потоку збігаються. Таким чином, ЕРС електромагнітної індукції ei в контурі чисельно дорівнює. і протилежна за знаком швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром. Фі-зические ж природа ЕРС електромагнітної індукції обус-лову дією сили Лоренца, що виникає при русі провідника або контуру, а отже, і вільних електричних зарядів, що знаходяться в них в постійному маг-нітних поле. З позиції електронної теорії провідності по-явище ЕРС індукції відбувається наступним чином. Нехай частина контуру у вигляді провідника (рис. 12.14) рухається зліва направо зі швидкістю v в однорідному магнітному полі, сило-ші лінії якого спрямовані зверху вниз. Разом з провідником рухаються його вільні електрони. Направлене ж рух заряджених частинок є електричний струм. Але на рухомі заряджені частинки діє магнітне поле у вигляді сил Лоренца в напрямку, який визначається правилом ле-виття руки. Рух негативних зарядів в провіднику під дією сили Лоренца відбувається так, як це вказано на рис. 12.14. В результаті в лівій частині провідника утворюється негативний заряд, а в правій - надлишковий позитивними-ний. Між кінцями провідника, таким чином, виникає напруга, яке і є мірою ЕРС індукції.

Знак «мінус» в законі Фарадея є математичним виразом правила Ленца (1833 г.), що дозволяє визна-лити напрямок індукційного струму. Індукційний струм в контурі має завжди такий напрямок, при якому создава-емое їм магнітне поле перешкоджає зміні магнітного потоку, що викликав індукційний струм.

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна