Физика для всех. Электроны - Китайгородский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
в начальном положении, пунктиром — проекции контура в повернутом положении, когда возник электрический ток. Пользуясь правилом левой руки, мы находим направление индукционных токов, которые возникают в обоих случаях. На нашем рисунке северный полюс изображен слева. Поэтому Рис. 3.9. при вращении по часовой
112
стрелке магнитный момент индукционного тока смотрит вниз, а при вращении против стрелки — вверх. По мере увеличения угла поворота собственное магнитное поле контуров все в большей степени уменьшает поле, явившееся причиной индукции. Мы видим, что и здесь работает то же правило.
Теперь посмотрим, как будут вести себя контура в неоднородных полях. Вернемся к рис. 3.8. Предположим, что сила тока электромагнита неизменна, и.рассмотрим, что произойдет при перемещении контура. Если приближать контур к северному полюсу, то магнитный момент будет смотреть против силовых линий. Если бы контур удалялся, то собственное поле индуцированного тока усиливало бы поле. Можно доказать такое поведение, пользуясь опять правилом левой руки.
А как будет обстоять дело в случае магнитных полей, создаваемых переменными токами? Увеличение или уменьшение силы тока в первичной катушке приводит к изменению потока. В контуре (опять взгляните на рис. 3.8) возникает ЭДС.
А как определить направление тока? Теперь уже правилом руки не воспользуешься, поскольку движения нет. Вот здесь-то наше обобщение и пригодится. Окажется, что и в этом случае направленна индукционного тока, возникшего благодаря уменьшению или увеличению числа силовых линий, пронизывающих контур, будет подчиняться все тому же правилу: индукционный ток будет создавать такое поле, которое как бы компен-; сирует изменение магнитного поля, явившееся причиной индукции.
К ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ ЗАКОНА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Открытие* явления электромагнитной индукции относится к считанным по пальцам руки событиям, оказавшим решающее влияние на прогресс человечества. Поэтому было бы непростительно не остановиться на истории этого открытия. Оно было сделано намного раньше, чем было исследовано поведение пучка электронов в магнитном поле, и исторический ход событий вовсе не совпадает с тем изложением, которое мы из-
MABKJI ФАРАДЕЙ (1791—1867)—великий английский физик. Ему принадлежит открытие явления электромагнитной индук* ции (1831 {г.). Фарадей сделал это открытие не случайно — он искал его. Законы электромагнитной индукции Фарадея лежат в основе электротехники.
Трудно переоценить значение установленных Фарадеєм законов электролиза. Великим ученым введены в обиход и разъяснены такие привычные сегодня термины, как анодТ катоду анион, катион, ион и электролит.
Фарадей доказал, что промежуточная среда влияет на электрическое взаимодействие.
Нельзя не 'упомянуть открытие магнитного вращения плоскости поляризации. То, что все тела относятся либо к парамагнетикам, либо к диамагнетикам, также установлено Фарадеєм.
Мир не знал более великого физика-зкспериментатора, чем Майкл Фарадей.
брали в предыдущем параграфе: логика и последовательность мышления вовсе не обязаны идти в параллель с историческим ходом событий.
К моменту, когда Фарадей приступил к своим опытам, приведшим к открытию электромагнитной индукции, ситуация в учении об электрических и магнитных полях была следующей.
Получение постоянного тока и закономерности его поведения в электрических цепях уже не представляли серьезных проблем для физиков. Было установлено воздействие тока на постоянный магнит и взаимодействие токов между собой. Стало ясным, что постоянный ток создает вокруг себя магнитное поле, которое может быть измерено как с помощью магнита, так и с помощью другого тока. А не существует ли обратного явления, не создает ли магнитное поле ток в провод-"нике?
В 1821 г. Фарадей оставляет в своем дневнике следующую запись: «Превратить магнетизм в электричество». Десять лет потребовалось великому ученому для того, чтобы добиться успеха. Многолетние неудачи объясняются тем, что Фарадей пытался получить ток, помещая проводник в* постоянное поле. В 1831 г. настойчивые усилия ученого увенчались успехом. Приводимая ниже цитата из статьи Фарадея 1831 г.—г перовое описание открытого явления.
N «На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной 203 фута и между витками её намотана проволока такой, же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром^ а Другая с сильной батареей... При замыкании цепи удавалось увидеть внезапное, но довольно слабое действие на гальванометр, и то. же самое замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей ни действия на гальванометр, ни вообще какого-нибудь действия на другую спираль не обнаружилось, несмотря на то, что нагревание всей спи-, рали, соединенной с батареей, и яркость искры, проскакивающей между углями, свидетельствовали о мощности батареи».
Открытие явления электромагнитной индукции было первым этапом двадцатилетнего труда Фарадея,
