7. 2. Вопросы

1. Как можно обнаружить наличие магнитного поля при протекании тока через проводник?

2. Как можно определить направление силовых линий вок­руг проводника?

3. Что случится, если разместить рядом два проводника с токами, текущими:

а. В одном направлении?

б. В противоположных направлениях?

4. Каковы три способа увеличения величины электромаг­нитного поля?

5. Как можно определить полярность электромагнита?

9. 3. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Магнитная индукция — это влияние магнита на объект без механического контакта. Например, магнит может ин­дуцировать магнитное поле в железном бруске (рис. 9-12). Проходя через железный брусок, магнитные силовые ли­нии ориентируют домены железного бруска в одном на­правлении. Теперь железный брусок является магнитом.

Рис. 9-12. Размещение железного бруска в магнитном поле изме­няет конфигурацию магнитных силовых линий и намагничивает железный брусок.

Домены в железном бруске ориентируются своим Южным полюсом по направлению к Северному полюсу магнита, так как противоположные полюсы притягиваются. По той же причине железный брусок подтягивается по направлению к магниту. Теперь из конца бруска выходят силовые ли­нии — железный брусок является продолжением магни­та. Этот метод является эффективным способом увеличе­ния длины или изменения формы магнита, не изменяя его физически.

Если магнит и железный брусок удалить друг от друга, домены в железном бруске вернутся к своему хаотичному распределению, хотя некоторые домены останутся в преж­нем упорядоченном состоянии, сохраняя у бруска слабое магнитное поле. Это магнитное поле называется остаточ­ной намагниченностью. Способность материала сохранять магнитное поле после удаления намагничивающей силы называется способностью сохранять остаточную намагни­ченность. Мягкое железо имеет низкую способность к ос­таточной намагниченности. С другой стороны, алнико, сплав из алюминия, никеля и кобальта, имеет высокую способность к остаточной намагниченности.

Силовые линии можно изогнуть, вставив материал с низким магнитным сопротивлением перед источником магнитного поля. Материалы с низким магнитным сопро­тивлением называются магнитными экранами. Примером служит материал, который называется мю-металл. Магнит­ный экран размещается вокруг предмета, который должен быть защищен. Электронное оборудование, особенно осцил­лографы, требуют экранирования от магнитных силовых линий.

Электромагнитная индукция является эффектом, ле­жащим в основе производства электричества: если замк­нутый проводник перемещается в магнитном поле или на­ходится в изменяющемся магнитном поле, то в нем возни­кает электрический ток. При перемещении проводника в магнитном поле электроны перемещаются к одному концу проводника, создавая на другом конце проводника дефицит электронов. В результате на концах проводника возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов существует только тогда, когда проводник перемещается относитель­но магнитного поля. Когда проводник удаляют из магнит­ного поля, свободные электроны возвращаются к атомам.

Электромагнитная индукция имеет место в двух случа­ях: когда проводник перемещается относительно магнит­ного поля, или когда магнитное поле перемещается отно­сительно проводника. Напряжение, возникающее в провод­нике, называется индуцированным напряжением, или э.д.с индукции. Величина этой э.д.с. определяется величиной магнитного поля, скоростью, с которой проводник переме­щается относительно магнитного поля, углом, под которым находится проводник относительно магнитного поля, и длиной проводника.

Чем сильнее магнитное поле, тем больше величина э.д.с. индукции. Чем быстрее проводник перемещается относи­тельно поля, тем больше э.д.с. индукции. Относительное движение проводника и магнитного поля может возникать вследствие перемещения проводника (но не вдоль самого себя), магнитного поля или и того, и другого. Максималь­

ное напряжение индуцируется, когда проводник перемеща­ется под прямым углом по отношению к силовым линиям магнитного поля. При углах меньших 90 градусов инду­цируется меньшее напряжение. Если проводник перемеща­ется параллельно силовым линиям, э.д.с. индукции не возникает. Чем длиннее проводник, тем больше индуци­рованное напряжение.

Закон Фарадея, основной закон электромагнетизма, формулируется следующим образом: э.д.с. индукции в про­воднике прямо пропорциональна скорости, с которой про­водник пересекает магнитные силовые линии, т.е. скоро­сти изменения магнитного потока.

Полярность индуцированного напряжения может быть определена с помощью правила левой руки для генерато­ров: большой палец, указательный и средний пальцы не­обходимо установить под прямым углом друг к другу (рис. 9-13). Большой палец указывает направление пере­мещения проводника, указательный — направление сило­вых линий, а средний палец укажет на отрицательный конец проводника, то есть направление тока.

* Направление J движения

Магнитный поток

' Рис 9-13. Правило

Электричес- левой руки для гене- кииток раторов может быть

использовано для оп­ределения направле­ния индуцированного тока в генераторе