какая связь существует между электрическим током и магнитным током
Тест по физике «Электромагнитные явления.»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
01. Какое явление наблюдается в опыте Эрстеда?
А) взаимодействие проводников с током; Б) взаимодействие двух магнитных стрелок;
В) поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током.
02. Возле проводника с током расположена магнитная стрелка. Как изменится ее направление, если изменить направление силы тока?
03. Почему магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током?
А) на нее действует магнитное поле; Б) на нее действует электрическое поле;
В) на нее действует сила притяжения;
Г) на нее действуют магнитные и электрические поля.
04. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?
А) магнитное поле существует вокруг неподвижных заряженных частиц;
Б) магнитное поле существует вокруг любого проводника с током;
В) магнитное поле действует на неподвижные заряженные частицы.
05. Что является надежным защитником человека от космических излучений?
А) магнитное поле Земли; Б) земная атмосфера; В) и то и другое.
06. Как взаимодействуют между собой полюсы магнита?
А) одноименные полюса отталкиваются, разноименные полюса притягиваются;
Б) разноименные полюса отталкиваются, одноименные полюса притягиваются;
В) не взаимодействуют.
07. Чем объяснить, что магнитная стрелка устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении?
А) существованием электрического поля; Б) существованием магнитного поля Земли;
В) существованием электрического и магнитного полей Земли.
08. Как называются магнитные полюсы магнита?
А) положительный, отрицательный; Б) синий, красный; В) северный, южный.
09. Где находятся магнитные полюсы Земли?
А) вблизи графических полюсов; Б) на географических полюсах;
В) могут быть в любой точке Земли.
10. Какое сходство имеется между катушкой с током и магнитной стрелкой?
А) катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса — северный и южный;
Б) существует электрическое поле; В) действуют на проводник с током.
11. Будет ли отклоняться магнитная стрелка вблизи проводника, если проводник, по которому течет ток, согнуть вдовое?
12. Как изменяется магнитное действие катушки с током, когда в нее вводят железный сердечник?
А) уменьшается; Б) не изменяется; В) увеличивается.
13. Что надо сделать, чтобы изменить магнитные полюсы катушки с током на противоположные?
А) изменить направление электрического тока в катушке;
Б) изменить число витков в катушке;
В) ввести внутрь катушки железный сердечник.
14. Что собой представляет электромагнит?
А) катушка с током с большим числом витков;
Б) катушка с железным сердечником внутри;
В) сильный постоянный магнит.
15. Какие устройства применяются для регулирования тока в катушке электромагнита?
А) ключ; Б) предохранитель; В) реостат.
16. В чем главное отличие электромагнита от постоянного магнита?
А) можно регулировать магнитное действие электромагнита, меняя силу тока в катушке;
Б) электромагниты обладают большей подъемной силой;
В) нет никакого отличия.
17. Какие из перечисленных веществ не притягиваются магнитом?
А) железо Б) сталь В) никель Г) алюминий.
18. Почему для изучения магнитного поля можно использовать железные опилки?
А) в магнитном поле они намагничиваются и становятся магнитными стрелками;
Б) железные опилки хорошо намагничиваются;
В) они очень легкие.
19. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?
А) располагаются вдоль проводника с током;
Б) образуют замкнутые кривые вокруг проводника с током;
В) располагаются беспорядочно.
.20. Какой магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса Земли?
А) северный Б) южный В) северный и южный Г) никакой.
21. Чем можно объяснить притяжение двух параллельных проводников с током?
А) взаимодействием электрических зарядов;
Б) непосредственным взаимодействием токов;
В) взаимодействием магнитных полей двух электрических токов.
22. К полюсу магнита притянулись две булавки. Почему их свободные концы отталкиваются?
А) концы булавок имеют разноименные полюсы;
Б) концы булавок имеют одноименные полюсы;
В) концы булавок не намагничены.
23. Какие явления происходят во время работы микрофона с его мембраной?
А) звуковые колебания Б) механические колебания в такт звуковым;
В) сопротивление то увеличивается, то уменьшается.
24. Если полосовой магнит разделить пополам
на части А и В, то каким магнитным свойством
будет обладать конец А?
А) будет южным магнитным полюсом;
A Б) будет северным магнитным полюсом;
В) не будет обладать магнитным полюсом.
25. Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его головке приблизить южный полюс магнита?
А) северный полюс Б) южный полюс В) не будет никакого полюса.
26. На чем основано устройство электродвигателя?
А) на взаимном притяжении проводников с током;
Б) на взаимодействии постоянных магнитов;
В) на вращении катушки с током в магнитном поле.
27. Что имеется общего в устройстве электрического звонка, телеграфного аппарата и телефонной трубки?
А) постоянный магнит Б) электромагнит В) источник тока.
.28. К одному из полюсов магнитной стрелки приблизили иголку. Полюс стрелки притянулся к иголке. Может ли это служить доказательством того, что игла намагничена?
29. Какие превращения энергии происходят при работе электродвигателя?
А) электрическая энергия превращается в механическую;
Б) механическая энергия превращается в электрическую;
В) внутренняя энергия превращается в электрическую.
30. Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях?
А) магнитное поле действует на проводник с током;
Б) магнитное поле возникает вокруг проводника с током.
Ключи правильных ответов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Номер материала: ДБ-159099
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами
Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно
Заболеваемость ковидом среди студентов и преподавателей снизилась на 33%
Время чтения: 4 минуты
Минпросвещения разработало проект новых правил русского языка
Время чтения: 2 минуты
Школьники Свердловской области с 8 ноября перейдут на дистанционку
Время чтения: 0 минут
СК предложил обучать педагогов выявлять деструктивное поведение учащихся
Время чтения: 1 минута
Путин попросил привлекать родителей к капремонту школ на всех этапах
Время чтения: 1 минута
В Воронежской области ввели масочный режим в школах
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Какая связь существует между электрическим током и магнитным током
7. Взаимная связь электрических и магнитных полей
Новые свойства электромагнитного поля
Электромагнитная индукция
Электрический ток, рассуждал Фарадей, способен намагнитить кусок железа. Для этого достаточно положить кусок внутрь катушки. Не может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока или изменить его величину? Долгое время ничего обнаружить не удавалось.
Электромагнитная индукция
Какого рода случайности могли помешать открытию, показывает следующий любопытный факт. Почти одновременно с Фарадеем швейцарский физик Колла- дон также пытался получить электрический ток с помощью магнита. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вдвинув магнит в катушку, Колладон шел в эту комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр показывает нуль. Стоило бы ему все время наблюдать за гальванометром и попросить кого-нибудь заняться магнитом, замечательное открытие было бы сделано. Но этого не случилось. Покоящийся относительно катушки магнит мог лежать преспокойно внутри нее сотни лет, не вызывая в катушке тока.
С подобного рода случайностями сталкивался и Фарадей, потому что он неоднократно пытался получить электрический ток при помощи магнита и при помощи тока в другом проводнике, но безуспешно.
* ( Сравнительно редкий случай, когда столь точно известна дата нового замечательного открытия.)
Итак, первоначально была открыта индукция неподвижных друг относительно друга токов. Затем, ясно понимая, что замыкание и размыкание соответствуют сближению или удалению проводников с током, Фарадей экспериментально доказал, что ток возникает при перемещении катушек друг относительно друга.
Фарадей не только открыл явление, но и первым осуществил несовершенную пока еще модель генератора электрического тока, превращающего механическую энергию вращения в ток. Это был массивный медный диск, вращающийся между полюсами сильного магнита. Присоединив ось и край диска к гальванометру, Фарадей обнаружил отклонение стрелки. Ток был, правда, слаб, но найденный принцип позволил впоследствии построить мощные генераторы. Без них электричество и по сей день было бы мало кому доступной роскошью.
Направление индукционного тока и сохранение энергии
Возникший индукционный ток немедленно начинает взаимодействовать с породившим его током или магнитом. Если магнит (или катушку с током) приближать к замкнутому проводнику, то появляющийся индукционный ток обязательно отталкивает магнит. Для сближения необходимо совершить работу. При удалении магнита возникает притяжение. Это правило, подмеченное Ленцем, выполняется совершенно неукоснительно. Представьте себе, что дело обстояло бы иначе: вы подтолкнули магнит к катушке, он сам собой устремляется внутрь ее и. нарушался бы закон сохранения энергии. Ведь механическая энергия магнита увеличивалась бы и одновременно возникал бы ток, что само по себе требует затраты энергии, ибо ток тоже может совершать работу. Природа мудро распорядилась направлением индукционного тока, с тем чтобы запасы энергии не изменялись. Индуцированный в якоре генератора электростанции ток, взаимодействуя с магнитным полем статора, тормозит вращение якоря. Только поэтому для вращения якоря нужно совершать работу, тем большую, чем больше сила тока. За счет этой работы и возникает индукционный ток.
Если катушка, в которой наводится ток, неподвижна относительно соседней катушки с переменным током, как, например, у трансформатора, то и в этом случае направление индукционного тока диктуется законом сохранения энергии. Этот ток всегда направлен так, что созданное им магнитное поле стремится уменьшить изменения тока в первичной обмотке.
Природа электромагнитной индукции
Сразу после открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции ученые стремились придать ему строгую количественную форму. Сейчас трудно представить себе те мучительные усилия, которые потребовались для формулировки этого закона на языке концепции действия на расстоянии. В конце концов были получены (Нейманом и Вебером) весьма и весьма сложные формулы, неясные по своему физическому содержанию, но все же способные количественно описывать опытные факты. В настоящее время их можно найти только в книгах по истории физики.
Истинный смысл закона электромагнитной индукции был найден Максвеллом. Он же придал закону ту простую и ясную математическую форму, базирующуюся на представлении о поле, которой сейчас пользуется весь мир.
Попробуем представить себе, с помощью какого рода рассуждений Максвелл смог усмотреть в явлении электромагнитной индукции новое фундаментальное свойство электромагнитного поля.
Допустим перед нами обыкновенный трансформатор. Включив первичную обмотку в сеть, мы немедленно получим ток в соседней вторичной обмотке, если только она замкнута. Электроны, находящиеся в проволоке обмотки, придут в движение.
Но ведь электронам закон электромагнитной индукции не известен. Короче говоря, какие силы приводят электроны в движение?
* ( В действительности дело обстоит не так уж просто. И в неподвижном проводнике электроны совершают беспорядочное движение. Но средняя скорость такого движения равна нулю, так как число электронов, движущихся в любом заданном направлении, равно в среднем числу электронов, движущихся в противоположном направлении. Соответственно ток, вызванный непосредственно магнитным полем, должен быть также равен нулю.)
Кроме магнитного, на заряды, мы знаем, действует еще электрическое поле. Причем оно-то как раз может действовать и на неподвижные заряды. Это его главное свойство. Но ведь то поле, о котором у нас шла речь (электростатическое поле), создается непосредственно электрическими зарядами, а индукционный ток появляется под действием переменного магнитного поля. Уж не замешаны ли здесь какие-то новые физические поля, коль скоро идея близкодействия считается незыблемой?
Не будем спешить с выводами и при первом же затруднении искать спасения в придумывании новых полей, как в свое время выход из всех трудностей видели во введении новых сил. Ведь у нас нет никакой гарантии, что все главные свойства магнитного и электрического полей известны. В законах Кулона и Ампера, заключающих в себе основную информацию о свойствах поля, фигурируют постоянные поля. А что если у переменных полей появляются новые свойства? Будем надеяться, что идея единства электрических и магнитных явлений, плодотворная до сих пор, не откажет и дальше.
Тогда остается единственная возможность: предположить, что электроны ускоряются во вторичной обмотке электрическим полем и это поле порождается переменным магнитным полем непосредственно в пустом пространстве. Тем самым утверждается новое фундаментальное свойство магнитного поля: изменяясь во времени, оно порождает вокруг себя электрическое поле.
Сущность явления электромагнитной индукции совсем не в появлении индукционного тока, а в возникновении электрического поля.
Вихревое электрическое поле
Возникающее при изменении магнитного поля электрическое поле имеет совсем другую структуру, чем электростатическое. Оно не связано непосредственно с электрическими зарядами, и его силовые линии не могут на них начинаться и кончаться. Они вообще нигде не начинаются и нигде не кончаются, представляя собой замкнутые линии, подобные силовым линиям магнитного поля. Это так называемое вихревое поле.
Может возникнуть вопрос: а почему, собственно, это поле называется электрическим? Ведь оно имеет другое происхождение и другую конфигурацию, чем статическое электрическое поле. Ответ прост: вихревое поле действует на заряд точно так же, как и электростатическое, а это мы считали и считаем главным свойством поля.
Еще один естественный вопрос. Ведь все сказанное в конце концов не более чем предположение, достоверность которого совсем не самоочевидна. Может быть, в действительности дело обстоит и не так? Само- то электрическое поле мы не воспринимаем и судим о его присутствии только по силам, действующим на заряженные частицы!
Не все вопросы имеют смысл
О симметрии
Порождение электрического поля магнитным Максвелл усмотрел в явлении электромагнитной индукции. Следующий и уже последний шаг в открытии основных свойств электромагнитного поля был им сделан без каких-либо указаний со стороны эксперимента.
Им руководили, надо полагать, в сущности те же соображения, которые заставили строителей Аничкова моста в Ленинграде поставить фигуры укрощаемых лошадей по обе стороны дороги, те же соображения, которые не позволяют вам перегружать вещами одну половину комнаты за счет другой. Это не что иное, как соображения симметрии, но только симметрии, понимаемой не в узком геометрическом смысле, а более широко.
Свойства симметрии глубоко заложены в природе, и, по-видимому, именно поэтому симметрия воспринимается нами как некая необходимая гармония окружающего мира.
В электромагнитных явлениях речь, конечно, идет не о той внешней красоте и изяществе, которая может быть присуща тому, что мы наблюдаем непосредственно с помощью органов чувств. Здесь речь может идти о внутренней стройности, гармоничности, которую открывает природа перед человеком, стремящимся постичь ее изначальные законы. Чувствуя эту гармонию в природе, человек, естественно, стремится усмотреть ее и там, где факты пока еще не демонстрируют ее с полной наглядностью.
Магнитное поле рождает электрическое. Не существует ли в природе обратного процесса, когда переменное электрическое поле в свою очередь порождает магнитное? Это диктуемое соображениями симметрии предположение составляет основу известной гипотезы Максвелла о токах смещения.
Ток смещения
Максвелл допустил, что такого рода процесс реально происходит в природе. Переменное электрическое поле в пустоте или внутри диэлектрика было названо им током смещения. Током названо потому, что это поле порождает магнитное поле точно так же, как и обычный ток. (Этим начинается, этим же и кончается сходство тока смещения с током проводимости.) Добавка «смещение«, с одной стороны, говорит нам, что это не обычный ток, а нечто специфическое, а с другой стороны, напоминает о том отдаленном времени, когда с изменением электрического поля в пустоте связывалось смещение частиц гипотетического эфира.
Утверждение Максвелла долгое время оставалось не чем иным, как гипотезой. Причем гипотезой, которую мы сейчас с полным правом можем назвать гениальной: экспериментально была доказана ее абсолютная справедливость.
Сейчас может показаться, что ничего нет в этом предположении необычайного, поражающего самой возможностью подобной догадки. Не мог ли ее высказать любой ученый? Нет! Не надо забывать, что сама возможность этой гипотезы возникла лишь после объяснения электромагнитной индукции на основе представлений о поле. И это в то время, когда большинство известных ученых вообще не придавало самому понятию поля сколько-нибудь серьезного значения и когда до момента экспериментального доказательства его существования оставалось еще несколько десятков лет.
Максвелл не только высказал гипотезу, но тут же сформулировал точный количественный закон, определяющий величину магнитного поля в зависимости от скорости изменения поля электрического.
Ток смещения
И, во-вторых, не каждый человек, к сожалению, Максвелл.)
Действуя подобным образом, вообще говоря, нетрудно из области науки шагнуть в область фантастики, если только с самого начала не будет угадано правильное направление. А заранее это никогда не бывает известно. Именно в выборе направления при построении теории сказываются в первую очередь способности гения.
Итак, еще одно фундаментальное, не подлежащее разложению на более элементарные, свойство электромагнитного поля было обнаружено. Переменное электрическое поле порождает в пустом пространстве магнитное поле с замкнутыми силовыми линиями (вихревое поле). Причем в растущем электрическом поле силовые линии магнитного поля образуют правый винт с полем, в отличие от левого винта для поля в явлении электромагнитной индукции. Глубокий смысл этого мы потом выясним.
Электромагнитное поле
Пусть в некоторой области пространства имеется неоднородное электрическое поле, созданное каким- либо зарядом, покоящимся относительно Земли. Магнитного поля вокруг заряда нет. Но так будет только по отношению к Земле. (В системе отсчета, связанной с Землей, как принято говорить.) Для движущегося наблюдателя неоднородное, но не меняющееся со временем поле будет представляться уже переменным. А переменное электрическое поле рождает магнитное, и движущийся наблюдатель зарегистрирует магнитное поле наряду с электрическим.
Точно так же лежащий на земле магнит создает только магнитное поле, но движущийся относительно него наблюдатель обнаружит и электрическое поле в полном соответствии с явлением электромагнитной индукции.
Подобно тому как меняется окраска окружающего нас пейзажа, если рассматривать его сквозь различные цветные стекла, меняется величина и конфигурация полей при переходе от одной системы отсчета к другой.
Электромагнитное поле
Подобно тому как синие предметы становятся невидимыми, если их рассматривать через красное стекло, подходящим выбором системы отсчета мы можем в ряде случаев сделать магнитное поле, к примеру, ненаблюдаемым.
Разница в одном, но очень важном обстоятельстве. Мы можем отбросить цветные стекла и сказать: вот истинные цвета пейзажа, вот каков он в действительности! С полным правом один из светофильтров (атмосферу) можно объявить привилегированным. Сделать же это с системой отсчета нельзя. Все они имеют совершенно одинаковые права на существование. Поэтому нет какой-то особой конфигурации полей, имеющей абсолютную значимость, независимую от системы отсчета.
Тема 1.3. Электромагнетизм.
Ханс Кристиан Эрстед
Первооткрывателем электромагнетизма считается датский физик Ханс Кристиан Э́рстед, обнаруживший воздействие электрического тока на магнит.
До начала XIX века никто не предполагал, что электричество и магнетизм что-то связывает. И даже разделы физики, в которых они рассматривались, были разными. Доказательство существования такой связи было получено Эрстедом в 1820 г. во время проведения опыта на лекции в университете. На экспериментальном столе рядом с проводником тока находился магнитный компас. В момент замыкания электрической цепи магнитная стрелка компаса отклонилась от своего первоначального положения. Повторив опыт, Эрстед получил такой же результат.
Силовые линии проводника с током
Как и магнитное поле, образованное постоянным магнитом, магнитное поле проводника с током характеризуется силовыми линиями.
Если прямой проводник, по которому идёт ток, пропустить через отверстие в листе картона, на котором рассыпаны мелкие железные или стальные опилки, то они образуют концентрические окружности, центр которых располагается на оси проводника. Эти окружности представляют собой силовые линии магнитного поля проводника с током.
Но если придать проводнику другую форму, картина будет иная.
Магнитное поле катушки с током:
Магнитное поле соленоида
Изогнув спиралью проводник с током, мы получим соленоид (от греческого «трубка»). Силовые линии создаваемого им магнитного поля представляют собой замкнутые линии. Наиболее часто они расположены внутри витков.
Простейший электромагнит
Магнитное поле электромагнита можно регулировать, увеличивая или уменьшая силу тока или количество витков в обмотке. Каждый виток создаёт своё магнитное поле. И чем больше витков в электромагните, тем сильнее его поле. Соответственно, если уменьшить количество витков, то магнитное поле ослабляется.
Первый электромагнит создал английский инженер Уильям Стёрджен в 1825 г. Его устройство представляло собой стержень изогнутой формы, сделанный из мягкого железа и покрытый лаком для изоляции от провода. На стержень был намотан толстый провод из меди.
Рисунок электромагнита Стёрджена
В современных электромагнитах сердечники изготавливают из ферромагнетиков – веществ, которые обладают высокой намагниченностью при температуре ниже точки Кюри даже в отсутствии внешнего магнитного поля. Для обмотки применяют изолированный алюминиевый или медный провод.
Параллельные проводники в магнитном поле.
Проводники с током в магнитном поле
Нужно заметить, что Ампер исследовал проводник в магнитном поле, созданном не постоянным магнитом, а другим проводником с током.
Объединив электричество и магнетизм, Ампер назвал новую область физики электродинамикой.
Магнитное поле. Индукция.
Если к средней части магнита прикрепить нить и позволить ему свободно вращаться, подвесив его к штативу, то он развернётся таким образом, что один из его полюсов будет ориентирован строго на север, а другой строго на юг. Конец магнита, обращённый на север, называют северным полюсом (N), а противоположный – южным (S).
Магнит притягивает другие магниты, не соприкасаясь с ними. Одноимённые полюсы разных магнитов отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Не правда ли, это напоминает взаимодействие электрических зарядов?
Физики XIX века пытались представить магнитное поле как аналог электростатического. Они рассматривали полюсы магнита как положительный и отрицательный магнитные заряды (северный и южный полюсы соответственно). Но вскоре поняли, что изолированных магнитных зарядов не существует.
Заряды в электрическом диполе можно легко отделить друг от друга, разрезав на две части проводник, в разных частях которого они находятся. Но с магнитом так не получится. Разделив таким же способом постоянный магнит, мы получим два новых магнита, каждый из которых тоже будет иметь два магнитных полюса.
И сколько бы не делили их дальше, всё равно будут получаться магнитные диполи.
Наиболее сильно притягиваются к магнитам ферромагнетики . Причём их собственное магнитное поле, создаваемое молекулами, атомами или ионами, в сотни раз превосходит вызвавшее его внешнее магнитное поле. Ферромагнетиками являются такие химические элементы, как железо, кобальт, никель, а также некоторые сплавы.
Парамагнетики – вещества, намагничивающиеся во внешнем поле в его направлении. Притягиваются к магнитам слабо. Химические элементы алюминий, натрий, магний, соли железа, кобальта, никеля и др. – примеры парамагнетиков.
Но есть материалы, которые не притягиваются, а отталкиваются от магнитов. Их называют диамагнетиками . Они намагничиваются против направления внешнего магнитного поля, но отталкиваются от магнитов довольно слабо. Это медь, серебро, цинк, золото, ртуть и др.
Если векторы магнитной индукции поля одинаковы по величине и направлению во всех точках поля, то такое поле называется однородным.
Графически магнитное поле изображают с помощью силовых линий.
Картину расположения этих линий можно получить с помощью простого опыта. Рассыпав на куске гладкого картона или стекла железные опилки и положив его на магнит, можно увидеть, как опилки располагаются по определённым линиям. Эти линии имеют форму силовых линий магнитного поля.
Правило буравчика (винта) и правило правой руки
Эти правила дают возможность просто и довольно точно определить направление линий магнитной индукции, не используя никаких физических приборов.
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением движения тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции.
Если мысленно обхватить правой рукой проводник с током таким образом, чтобы отогнутый на 90° большой палец показывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление линий магнитной индукции поля, создаваемого этим током, и направление вектора магнитной индукции, направленного по касательной к этим линиям.
Андре Мари Ампер
где I – сила тока в проводнике;
Направление силы Ампера удобно определять по правилу левой руки.
Располагаем левую руку таким образом, чтобы четыре пальца указывали направление тока, а линии поля входили в ладонь. Тогда отогнутый на 90 0 большой палец укажет направление силы Ампера.
Электромагнитная индукция (индукция значит наведение) это явление, при котором в замкнутом контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего его.
Явление электромагнитной индукции было обнаружено в 1831 г. М. Фарадеем. Ток, возникающий при электромагнитной индукции, называют индукционным. Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину
где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором и нормалью к плоскости контура
Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока в контуре.
Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I :
Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн).
Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Взаимоиндукция — частный случай более общего явления — электромагнитной индукции. При изменении тока в одном из проводников или при изменении взаимного расположения проводников происходит изменение магнитного потока через (воображаемую) поверхность, «натянутую» на контур второго, созданного магнитным полем, порожденным током в первом проводнике, что по закону электромагнитной индукции вызывает возникновение ЭДС во втором проводнике. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. И наоборот, изменение тока во второй цепи вызовет появление ЭДС в первой. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки).
Чем большая часть магнитного поля первой цепи пронизывает вторую цепь, тем сильнее взаимоиндукция между цепями. С количественной стороны явление взаимоиндукции характеризуется взаимной индуктивностью (коэффициентом взаимоиндукции, коэффициентом связи). Для изменения величины индуктивной связи между цепями, катушки делают подвижными. Приборы, служащие для изменения взаимоиндукции между цепями, называются вариометрами связи.
Явление взаимоиндукции широко используется для передачи энергии из одной электрической цепи в другую, для преобразования напряжения с помощью трансформатора.