I. 6. Что называется явлением электромагнитной индукции? Какие токи называются индукционными? Закон Фарадея, правило Ленца.

Возникновение в замкнутом контуре электродвижущей силы под действием переменного магнитного поля называется явлением электромагнитной индукции. Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур, возникает электрический ток, получивший название индукционного. Значение индукционного тока, а, следовательно, и эдс электромагнитной индукции ε_i определяется только скоростью изменения магнитного потока.

Закон Фарадея: эдс индукции, возникающая в контуре определяется изменением потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром Ф. Возникающая в контуре эдс определяется по формуле

(2.8)

Знак минус показывает, что увеличение потока (dФ/dt) > 0 вызывает эдс ε_i < 0, т. е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока (dФ/dt) < 0 вызывает ε_i > 0, т. е. направление потока и поля индукционного тока совпадают.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле В’ препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.

Рис. 2.10

I. 7. Какое явление называется самоиндукцией? Взаимной индукцией? Что такое индуктивность контура?

Сцепленный с контуром магнитный поток Ф пропорционален току I в контуре:

Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. Возникновение эдс индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией.

(2.9)

знак минус, обусловленный правилом Ленца показывает, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем.

I. 8. Опишите в общих чертах строение магнитного поля Земли.

Помещенная в магнитное поле маленькая магнитная стрелка устанавливается в каждой его точке вполне определенным образом (вдоль силовой линии), указывая тем самым направление поля. Тот конец стрелки, который в магнитном поле Земли указывает на север, называется северным, а противоположный конец – южным. Но Северный географический полюс Земли, расположение которого устанавливают с помощью компаса, не совпадает с южным магнитным полюсом земного магнита. Магнитные полюса Земли смещены по отношению к географическим приблизительно на 2100 км (например, южный магнитный полюс Земли находится у берегов Северной Америки), причем магнитные полюса непрерывно смещаются (рис. 2.11). Так, южный магнитный полюс движется к Южному географическому полюсу со скоростью около 200 км за 100 лет, т. е. идет процесс переполюсовки магнитного поля Земли.

Рис. 2.11

Природа земного магнетизма едина: магнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента.

Поэтому проводник с током создает в окружающей среде магнитное поле. Если возле какого-либо тела поместить проводник с током (макроток), то под действием его магнитного поля микроскопические токи (микротоки) в атомах тела будут определенным образом поворачиваться и создавать в теле дополнительное магнитное поле. Для характеристики результирующего магнитного поля, создаваемого макро- и микротоками, введен вектор магнитной индукции. Очевидно, что при одном и том же макротоке в проводнике и прочих равных условиях величина в различных средах будет иметь разные значения.