12. Магнитная индукция.

Подготовьте магнитный зонд к работе. Для этого подключите выводы измерительной обмотки индикатора с маркировкой "Г" к зажимам переменного тока демонстрационного гальванометра (от амперметра); выводы обмотки возбуждения индикатора с маркировкой "3Г"– к зажимам звукового генератора, соответствующим выходу (для сопротивления нагрузки 600 Ом). Включите генератор и (после прогревания ламп) подайте напряжение на обмотку возбуждения индикатора. При это индикатор начинает слабо звучать.

Если через внутреннею обмотку прибора пропустить переменный ток, то во внешней обмотке ЭДС не возникает, т.к. суммарный маг. поток, охватываемый наружной обмоткой, в любой момент равен нулю. При появлении постоянного внешнего маг. п., направленного вдоль ос наружной обмотки, в последней возникает ЭДС инд. Магнитные потоки, создаваемые в ветвях сердечника двумя внутренними обмотками, изменяются неодинаково и результирующий маг. поток, охватываемый наружной обмоткой уже не равен нулю; его изменение вызывает в наружной обмотке появление ЭДС, пропорциональной продольной составляющей напряженности внешнего маг. поля. Эту ЭДС регистрирует гальванометр, по показаниям которого можно судить о величине вектора индукции исследуемого поля. Направление вектора индукции этим зондом определить нельзя; только можно утверждать, что он направлен вдоль оси прибора, если стрелка гальванометра дает максимальное отклонение.

Поднесите зонд к постоянному магниту. Поворачивая лимб генератора и изменяя частоту колебаний (1000-2000Гц), добейтесь наибольшего отклонения стрелки гальванометра. Помещая зонд в разные точки вблизи магнита и поворачивая его, установите, при каком положении зонда относительно силовых линий магнитного поля наблюдается наибольшее отклонение стрелки гальванометра. Удаляя зонд от магнита, можно установить зависимость показаний прибора от расстояния до магнита, получаем, что маг. инд. магнитного поля прямо пропорциональна расстоянию от магнита до зонда.

При внесении зонда в соленоид получаем зависимость величины инд. маг. поля внутри соленоида от числа витков, приходящихся на единицу его длины. стержня

13. Нма «эл. Маг. Индукция»

В данной теме изучаются основные опытные факты по Эл маг инд установленных Фарадеем и т.ж. закон Эл маг инд. З-н Эл маг инд явл одним из важнейших фундамент-х з-в физики, каким объясняются многочисленные явл в живой и неживой природе и который лежит в основе многих разделов современной электроники и радиотехники и их практических приложений. Школьники уже изучили потенциальные электростатическое и стационар-ное поля, а также вихревое магнитное поле. Теперь их нужно познакомить с вихревым электрическим полем, а также с изменениями во времени электрического и магнитного вихревых полей, со связью этих полей. Все это удается сделать при изучении явления электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем. Им же был сформулирован и закон электро-магнитной индукции: во всех случаях ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком. Этот закон обычно записывают в дифференциальном виде. ЭДС электромагнитной индукции связана со скоростью изменения магнитного потока следующим образом: /

Знак «минус» в законе объясняется правилом Ленца или законом сохра-нения энергии. Явление электромагнитной индукции демонстрируют различ-ными способами: при движении проводника в поле неподвижного магнита; при движении магнита относительно проводника; в моменты включения и выключения тока в катушке электромагнита; при увеличении и уменьшении силы тока в индукционной катушке. Таким образом рассматривают все возможные случаи изменения Магнитного потока, пронизывающего данный контур, и случай относительного движения проводника и магнита.

Рассмотрим простейший случай: магнитное поле однородно и его вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости которой находится кон-ур площадью S. Магнитный поток этом случае равен BS, а возникающая при изменении магнитного потока ЭДС индукции: . Так как магнитная индукция В и площадь контура S могут изменяться одновременно, то можно записать: .Первый член в этом выражении характеризует ЭДС индукции, возникающую при изменении во времени площади контура, который пронизывается магнитным потоком, а второй - ЭДС индукции, возникающую при изменении магнитного поля.

Именно эти два случая возникновения ЭДС индукции и должны быть объяснены школьникам. Обратимся сначала к первому случаю. Если площадь контура изменяется, то части проводника, образующего его, обязательно приходят в движение. Тогда на заряды в этих проводниках действует сила Лоренца, которая и перемещает при возможности эти заряды.

Во втором случае, когда изменяется магнитное поле проводники и заряды неподвижны. На неподвижные электрические заряды может действовать только электрическое поле. Если в покоящемся проводнике возник электрический ток, значит, на находящиеся в нем свободные электроны подействовало электрическое поле. Можно предположить, что изменяющееся магнитное поле вызывает появление электрического поля. Это поле называют индукционным или вихревым электрическим полем.

ЭДС индукции заключается в возникновении вихревого электрического поля. Особенности вихревого электрического поля целесообразнее выяснить, сравнивая его с другими видами полей, а именно: с электрическим, имеющим потенциальный характер, и с магнитным_j которое, как и индукционное электрическое поле, является вихревым. Силовое действие индукционного электрического поля на заряды характеризуется вектором напряженности. Энергетическая характеристика индукционного поля - ЭДС индукции .

Индукционное электрическое поле, в отличие от электростатического, не потенциально, оно является вихревым полем: линии напряженности вихревого электрического поля замкнутые.

Так как линии напряженности индукционного электрического поля замкнуты, то источником данного поля не могут быть электрические заряды - оно возбуждается переменным магнитным полем

Принципиально важно здесь подытожить знания старшеклассников о различных проявлениях электромагнитного поля, а главное, подчеркнуть, что переменное вихревое магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. В свою очередь, вихревое электрическое поле будет порождать вихревое магнитное поле. В совокупности эти два заключения важны для обоснования распространения электромагнитного поля в пространстве.

Затем ставят задачу нахождения правила для определения направления инд-го тока. Вдвигают виток в магнит и по отклонению стрелки гальванометра определят направление инд-го тока в витке. Маг. поток, пронизывающий контур витка может меняться в результате изменения маг. инд., площади витка, угла α. Правило Ленца: индукционный ток всегда направлен так, что создаваемое им маг. поле противодействует изменению маг. потока, кот-й вызвал этот индукционный ток.

13. Прибор для демонстрации правила Ленца состоит из двух алюминиевых колец, закрепленных на концах легкого алюминиевого коромысла. В середине коромысла запрессован стеклянный подпятник для насаживания на острие. Игла установлена в стойке, которая укреплена на подставке. Размеры и вес обоих колец одинаковы, но одно из них разрезано. Установив прибор на подставке магнит быстро вводят внутрь целого кольца. Наблюдают, что кольцо при этом отталкивается от магнита. Когда магнит из кольца вынимают, последнее двигается вслед за магнитом. Затем опыт повторяют с разрезанным кольцом и показывают, что при любом движении магнита кольцо остается неподвижным. Можно по-разному объяснить наблюдаемые результаты, подтверждающие правило Ленца. Например, причиной возникновения индукционного тока в одном случае является приближение магнита к кольцу, а в другом ─ удаление. Как показывает опыт, магнитное поле индукционного то противодействует как одному, так и другому движению.