Электромагнитная индукция

Конспект по физике для 9 класса «Электромагнитная индукция». Что такое электромагнитная индукция. От каких факторов зависит возникновение электромагнитной индукции.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Электромагнитная индукция.

Первая половина XIX столетия ознаменовалась двумя выдающимися открытиями. В 1820 г. Г. Эрстед обнаружил совершенно новое электрическое явление, заключавшееся в том, что при прохождении тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле. А примерно через десятилетие М. Фарадей открыл ещё одно важное свойство магнетизма, позволившее глубже понять взаимосвязь электрических и магнитных явлений.

ОПЫТЫ ФАРАДЕЯ

М. Фарадей ясно осознавал значение открытия Г. Эрстеда: обнаружен факт порождения электрическим полем поля магнитного. Но у каждого из полей один и тот же источник — электрические заряды. Поэтому М. Фарадей был глубоко уверен в единой природе электрических и магнитных явлений. «Превратить магнетизм в электричество» — такой девиз записал в 1822 г. М. Фарадей в своём рабочем дневнике.

Проделаем опыт, который повторяет один из первых опытов Фарадея, выполненных им в 1831 г. Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, чувствительного гальванометра, реостата, двух катушек и ключа. Подключим одну из катушек к источнику тока, а вторую катушку расположим так, чтобы часть её входила внутрь первой катушки. Соединив выводы второй катушки с гальванометром, замкнём ключ.

Опыт показывает, что в момент замыкания ключа стрелка гальванометра отклоняется на несколько делений, а затем возвращается в исходное положение. Это говорит о том, что в течение короткого времени по виткам второй катушки протекал электрический ток. Аналогичное явление наблюдается и при размыкании ключа, только в этом случае стрелка гальванометра отклоняется в противоположную сторону, что свидетельствует об изменении направления тока в катушке.

Проделаем другой опыт Фарадея, используя то же самое оборудование. Только на этот раз ключ оставим в замкнутом положении, а катушку, соединённую с гальванометром, будем перемещать относительно первой катушки, подключённой к источнику. В процессе перемещения катушки в её цепи протекает ток. Как установил учёный, неважно, какая из катушек перемещается: можно перемещать катушку, соединённую с источником, оставляя вторую катушку неподвижной. Результат будет тот же самый — в цепи катушки, соединённой с гальванометром, появляется ток.

Фарадей первый в 1830-х годах ввёл понятие поля, в 1845 г. употребил термин «магнитное поле», а в 1852 г. сформулировал свою концепцию поля. Все основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял Королевскому обществу в виде серий докладов на протяжении 24 лет под названием «Экспериментальные исследования по электричеству». Он писал: «…надежда получить электричество при помощи обыкновенного магнетизма в разные времена побуждала меня экспериментально изучить индуктивное действие электрических токов».

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Как объяснить описанный выше опыт? Может быть, определяющую роль здесь играет наличие источника тока? Для проверки этого предположения видоизменим опыт. Соберём цепь, состоящую только из катушки и гальванометра. Если теперь внутрь катушки вводить полосовой магнит, то стрелка гальванометра будет отклоняться, указывая на возникновение индукционного (от лат. inductor — возбудитель), т. е. наведённого тока в цепи катушки.

«Ток возникает лишь при движении магнита относительно провода, а не в силу свойств, присущих ему в покое», — записал Фарадей в свой научный дневник. Майкл Фарадей (1791—1867) — aнглийский физик и химик, основоположник учения об электромагнитном поле.

В дневнике М. Фарадея записана дата открытия явления электромагнитной индукции — 29 августа 1831 г. Интересно, что почти в одно и то же время с Фарадеем эксперименты по получению электрического тока с помощью магнита проводил швейцарский физик Жан-Даниэль Колладон. Для этого он использовал гальванометр с лёгкой магнитной стрелкой. Магнит вдвигался в катушку, в которой Колладон надеялся получить ток. Чтобы магнит не оказывал влияния на стрелку, концы катушки были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вдвинув магнит в катушку, Колладон шёл в эту комнату и видел, что гальванометр показывает нуль. Если бы он всё время наблюдал за гальванометром, а магнитом занимался бы кто-то другой, замечательное открытие было бы сделано Колладоном. Но этого не случилось.

Практически в это же время американский физик Дж. Генри, много лет занимавшийся исследованием электромагнитных явлений и ничего не знавший о работах М. Фарадея, пишет своему другу о своих экспериментах, «касающихся тождественности электричества и магнетизма».

Сегодня неизвестно, по какой причине Дж. Генри прекратил начатые в сентябре эксперименты и продолжил их лишь девять месяцев спустя. Однако точно установлено, что электромагнитную индукцию Дж. Генри открыл в промежутке между 14 и 28 июня 1832 г. Если бы Генри не прервал свои эксперименты, он разделил бы славу этого открытия с М. Фарадеем.

Хотя приведённые опыты внешне выглядят различно, М. Фарадей уловил нечто общее, от чего зависит возникновение индукционного тока. Именно в замкнутом проводящем контуре индукционный ток возникает только тогда, когда изменяется число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Поскольку число линий индукции определяет магнитный поток, то при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает электрический ток, существующий в течение всего времени изменения магнитного потока.

Здесь мы сформулировали сущность явления электромагнитной индукции на качественном уровне. С количественной формулировкой закона электромагнитной индукции вы познакомитесь при дальнейшем изучении физики в старших классах.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Электромагнитная индукция».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *