§ 9. Случай изменяемого контура.

В качестве еще одного примера приведем опыт, проделанный автором настоящей книги в 1901 году с целью уяснения основного закона электромагнитной индукции.

Было взято железное кольцо А с равномерно распределенной на нем обмоткой из некоторого числа витков изолированной проволоки (рис. 15), через которую пропускался электрический ток от батареи.

Так как в данном случае мы имеем симметричный кольцевой соле­ноид, то все магнитные линии расположены, как известно, внутри него. На кольцо был надет медный челнок В указанной на чертеже формы, электрически не связанный с основной цепью соленоида. Второй контур составлялся из баллистического гальванометра с двумя проводниками, заканчивающимися двумя пружинящими контактными пластинами в виде щипцов С. В первом положении эти контакты замыкали контур гальванометра на себя. В этом положении с контуром гальванометра не связан никакой магнит­ный поток. В дальнейшем контакты надвигались на челнок, и,

таким образом, получалась возможность, не разрывая электрически цепи гальванометра, простым продвижением челнока между кон­тактными пластинами ввести в контур цепи магнитный поток соле­ноида (положение 2). Опыт должен был ответить на вопрос, возникнет ли, индуктированная ЭДС при таком введении магнитного потока в контур гальванометра. Казалось бы, что изменение маг­нитного потока, связанного с контуром (Ф0), должно вызвать возникновение ЭДС. Однако, при осуществлении опыта гальвано­метр не дает никакого отклонения. Не трудно убедиться, что его и :не должно быть. В самом деле, постановка опыта такова, что при :внесении соленоида в контур гальванометра, пересечение магнитных линий проводником не имеет места. Что же касается кажущегося изменения магнитного потока, связанного с контуром, то необходимо :помнить, что Максвелл в своей формулировке закона электро­магнитной индукции имел в виду неизменяемый контур, ибо только в этом случае, как указано выше, возможен математический переход

-от формулы (7): е=-dN/dt к формуле (8): e=-dФ/dt

В обстановке произведенного опыта контур гальванометра не является неизменным, в чем не трудно убедиться, рассмотрев схему

61

рис. 16, по существу совершенно аналогичную схеме поставленного опыта. Ясно, что поочередное замыкание и размыкание ключей 1 и 2 вполне соответствует выведению соленоида из контура гальванометра или введению его в этот контур при помощи челнока.

В то же время изме­нение контура во втором примере выступаем с со­вершенной очевидностью. Подобная подмена контура нередко встречается при постановках различных опытов, имеющих целью то или иное использова­ние явления электромагнитной индукции и приводящих к недоразумениям в случае недо­статочно правильного трактования основных законов индукции.

§ 10. Общий вывод по вопросу о законе электромагнитной

индукции.

Итак, чрезвычайно важно помнить, что две рассматриваемые формулировки (7) и (8) тождественны лишь при условии непрерыв­ности и определенности проводящего контура. В случае каких-либо переключений в этом контуре тождество формулировок (7) и (8) может и не иметь места. При этом фарадеевская формулировка (7):

е=-dN/dt является как бы более универсальной. Она приложима независимо от того, есть ли коммутация в рассматриваемой цепи или нет. Во всех сложных случаях электромагнитной индук­ции тока мы обычно легче разбираемся, обращаясь к первичной фор­мулировке Фарадея. Он мыслил индукцию как результат непосред­ственного взаимодействия магнитного потока и проводящего контура, т. е. как результат пересечения магнитного потока проводником. Если мы это пересечение имеем — есть и ЭДС индукции. Если пересе­чения нет — нет и ЭДС, не может быть и индуктированного тока в замкнутом контуре. Сказанное отнюдь не имеет целью умалить

значение максвелловской формулировки (8): е =-dФ/dt. Последняя

представляет собою совершенно точное выражение индуктированной ЭДС, приложимое ко всем случаям, когда мы имеем дело с опре­деленным неизменяемым контуром. Весьма часто максвелловская формулировка оказывается при математическом анализе явлений даже более удобной, чем формулировка фарадеевская. Но всегда, во всех электромагнитных устройствах, в которых мы имеем дело с какими-либо изменениями в области расположения магнитного потока, внимательное рассмотрении схемы и анализ физического процесса неминуемо должны приводить нас к картине относитель­ного движения проводника и магнитных линий и так называемого „пересечения" их проводником. Это — необходимое следствие из принципа замкнутости магнитного потока.

62