Электромагнитная индукция

§ 43. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ.

Связь между электрическими и магнитными явлениями под­тверждается тем, что при движении проводника (витка) в магнитном поле или при изменении магнитного потока вокруг него в про­воднике (витке) индуктируется (наводится) электродвижущая  сила. Под действием индуктированной э. д. с. в замкнутом провод­нике возникает электрический ток. Возникновение э. д. с. индукции можно проследить на следующем опыте.

Между полюсами магнита будем перемещать проводник  А Б -пересекая магнитные линии (рис. 39, а). Стрелка электроизмери­тельного прибора, присоединенного к этому проводнику, отклонится. Если проводник остановить между полюсами магнита или перемещать его вдоль магнитных линий, то стрелка прибора не отклонится. Из этого опыта следует, что при пересечении проводником магнитных линий в нем индуктируется э. д. с. индукции.

Проделаем еще один опыт. Поместим магнит в проволочную катушку и присоединим к ней гальванометр (рис. 39, б). Если быстро вынуть магнит из катушки, то стрелка прибора отклонится и затем станет в исходное положение. Если также быстро вставить магнит в катушку, то стрелка прибора вновь отклонится, но в про­тивоположном направлении. Следовательно, и в случае перемеще­ния магнита относительно проводника в последнем возникает э. д. с. индукции.

Направление э. д. с. индукции можно определить по правилу правой руки (рис. 40), которое заключается в следующем: если ладонь правой руки расположить так, чтобы магнитные линии вхо­дили в нее, а большой палец указывал направление движения про­водника в магнитном поле, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной э. д. с.

Величина индуктированной э. д. с, возникающей в проводнике при пересечении им магнитных линий, зависит от магнитной индук­ции В, рабочей длины l проводника и скорости его движения в Магнитном поле. Эту зависимость можно выразить формулой

где Е — э. д. с. индукции, в,

      В — магнитная индукция, тл,

      l — длина проводника, м,

      ν — скорость движения проводника в магнитном  поле  м,

Эта формула справедлива для случая,  когда  проводник  пересекает магнитные линии под прямым углом. Если проводник пересекает магнитный поток под каким – либо  другим углом, то величину      э. д. с. индук­ции определяют по другой формуле:

Е=Blν sin α

где α - угол между направлением дви­жения проводника и направле­нием магнитного потока.

Пример. Магнитная индукция В=2 тл. Проводник длиной l=0,4 м движется под углом 90° 1 к магнитным линиям со скоростью ν =15 м/сек.  Определить индуктируемую в нем э. д. с.

Решение.

В простейшем   случае, когда α =90° и проводник   движется с равномерной скоростью в равномерном магнитном   поле,  то   скорость перемещения проводника

где Δх — отрезок пути, пройденного проводником за время Δt.

 Следовательно, электродвижущая сила индукции

Так как l Δх= ΔS — площадь, которую пересекает проводник, Δt время, а ВΔS = ΔS— магнитный поток, который этот проводник  пересекает за отрезок времени Δt, то электродвижущая сила индукции в проводнике

Таким образом, электродвижущая сила, индуктируемая в про воднике, равна отношению магнитного потока ΔФ, пересеченного 1 проводника, к времени Δt, за которое произошло это пересечение. 1

Следует иметь в виду, что величина э. д. с. индукции не зависит, от того, движется ли проводник по отношению к магнитному полю  или магнитное поле перемещается по отношению к проводнику. | Выражение э. д. с. индукции (36) используется широко для рассмотрения электромагнитных явлений. Действие ряда электрических  машин и приборов основано на использовании явления электромагнитной индукции, которое было открыто Фарадеем. К таким маши­нам относятся генераторы, трансформаторы, электродинамические микрофоны, звукосниматели и др.

Электродинамический микрофон (рис. 41, а) состоит из сильного постоянного магнита 1, мембраны 2 из алюминиевой фольги и по­движной катушки 3. Концы обмотки катушки подключены к первичной

обмотке трансформатора. Когда звуковые волны попадают на мембрану микрофона (рис. 41,6), она вместе с подвижной ка­тушкой перемещается вниз и вследствие пересечения магнитных линий в катушке индуктируется э. д. с. Под действием э. д. с. по первичной обмотке трансформатора протекает ток.

При разрежении пространства вокруг мембраны (рис. 41, в) она вместе с подвижной катушкой перемещается вверх, при этом в катушке также индуктируется э. д. с, которая создает ток, про­текающий в противоположном направлении. Возникающий в об­мотке микрофона ток, изменяющийся по величине и направлению, пройдя через усилитель, поступает в громкоговоритель.