«Изучение явления электромагнитной индукции».
Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции.
Оборудование: : миллиамперметр или гальванометр, дугообразный и полосовой магниты , источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита или катушка- моток, реостат, ключ, провода соединительные, модель генератора электрического тока.
Введение.
В 1831 г. Английский физик Майкл Фарадей установил, что электрический ток в контуре может возникать не только при движении проводника в магнитном поле, но и при любом изменении магнитного потока.
Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.
Электрический ток, возникающий при электромагнитной индукции, называется индукционным.
Направление индукционного тока (так же как и величина ЭДС индукции) считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура, и отрицательным, если оно противоположно этому направлению.
Согласно закону Фарадея - Максвелла:
ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину
|
где B
– модуль
вектора
магнитной индукции,
α – угол между вектором
и
нормалью
к
плоскости контура (рис. 1.).
|
Рисунок 1. Магнитный поток через замкнутый контур. |
Магнитный поток в 1 вебер создается однородным магнитным полем с индукцией в 1 тесла поверхностью, площадью 1 метр квадратный, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции.
Индукционный ток может иметь различные направления, которые зависят от того, убывает или возрастает магнитный поток, пронизывающий контур. Правило, позволяющее определить направление индукционного тока, было сформулировано в 1833г. Эмилием Христиановичем Ленцем.
Правило Ленца: Индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитное поле препятствует любым изменениям магнитного потока, вызывающим появление индукционного тока.
Фарадей обнаружил, что в замкнутом контуре можно создать Э.Д.С. тремя способами:
1.Двигая провод относительно магнита;
2.Двигая магнит относительно провода;
3.Меняя ток в соседнем проводе.
Явление электромагнитной индукции широко используется в современной технике. В детекторе металла магнитное поле, создаваемое силой тока передающей катушки, индуцирует токи в металлических предметах. Магнитное поле этих токов индуцирует в катушке – приемнике ток, запускающий сигнал тревоги.
В поезде на магнитной подушке сверхпроводящие катушки с током, размещенные на дне вагона, индуцируют ток в алюминиевых катушках на полотне дороги. Отталкивание этих катушек приподнимает вагон над землей. Движение поезда вызывается взаимодействием сверхпроводящих катушек, расположенных вдоль стенок вагонов и катушек внутри ограничительных бортиков полотна дороги.
Описание экспериментальной установки:
В работе наблюдается явление электромагнитной индукции. Через полость катушки перемещают магнит и определяют при этом направление индукционного тока по отклонению стрелки гальванометра.
Направление индукционного тока можно определить и по правилу Ленца. В работе его можно определить так:
1)определить расположение магнитных полюсов катушки при движении магнита (к магниту обращён полюс, который препятствует его движению);
2)определить направление вектора магнитного поля, созданного током в катушке;
3) определить (по правилу буравчика) направление тока в катушке.