Глава девятая. Электромагнитная индукция

§ 93. Явление электромагнитной индукции

Будем вращать рамку в неизменяющемся во времени магнитном поле, т. е. в поле с постоянной индукцией (рис. 138, а). Вследствие изменения угла а между вектором индукции В и перпендикуляром к плоскости рамки происходит изменение магнитного потока, проходящего через эту плоскость: Ф = BS cosα. При этом в рамке возникает индукционный ток. Не вращая рамку, начнем ее перемещать поступательно вдоль линий индукции магнитного поля (рис. 138, б), Это движение не приводит к изменению магнитного потока, проходящего через площадь рамки, и в ней не возникает индукционный ток.

Рис. 138. Получение индукционного тока во вращающейся рамке

При изменении силы тока I в катушке Д (рис. 139) путем замыкания, размыкания цепи или реостатом происходит изменение вектора магнитной индукции В = μμ₀^ln/_l поля, в котором находится катушка С, вследствие чего изменяется магнитный поток Ф и в катушке С возникает индукционный ток.

Рис. 139. Получение индукционного тока изменяющимся магнитным полем

Итак, при всяком изменении магнитного потока, проходящего через площадь, ограниченную замкнутым контуром, в последнем возникает индукционный ток. Явление возникновения индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через площадь контура, называется электромагнитной индукцией. Электродвижущая сила, вызывающая индукционный ток, называется электродвижущей силой индукции. Если проводник разомкнут, то на его концах возникает э. д. с. индукции. Явление электромагнитной, индукции было открыто в 1831 г. М. Фарадеем. Этим открытием была установлена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями.

Поворачивая медленно рамку (см. рис. 138, а), по отклонению стрелки гальванометра замечаем, что при полном обороте рамки возникающий индукционный ток дважды меняет свое направление. Направление индукционного тока, возникающего в проводнике, при его движении в магнитном поле определяется по правилу правой руки (рис. 140). Сторона рамки СД движется к нам (см. рис. 138, а). В ней по правилу правой руки - возникает индукционный ток I, направленный вверх. Когда эта сторона начнет двигаться от нас, в ней возникнет ток, идущий вниз. Значит, направление индукционного тока зависит от направления движения проводника в магнитном поле. Аналогичное происходит и в стороне рамки КЕ. Стороны СК и ДЕ при своем движении описывают поверхности, через площади которых магнитный поток не проходит, поэтому в них ток и не возникает.

Рис. 140. Правило правой руки

В опыте, показанном на рис. 139, при замыкании цепи катушки Д, а также при увеличении в ней силы тока реостатом магнитный поток, проходящий через площадь витков катушки С, увеличивается, при этом возникает ток одного направления. При размыкании той же цепи или при уменьшении в ней силы тока реостатом магнитный поток, проходящий через площадь витков, уменьшается и вызывает ток противоположного направления. В этом случае направление индукционного тока определить правилом правой руки нельзя.