Краткое теоретическое обоснование. Если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединён гальванометр

Если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединён гальванометр (рисунок 1а), то в цепи возникает индукционный ток. Если вынимать из катушки, гальванометр также показывает ток в цепи, но противоположного направления (рисунок 1б). Индукционный ток возникает и в том случае, когда магнит неподвижен, а движется катушка (вверх или вниз). Важно лишь наличие относительного движения. Как только движение прекращается, индукционный ток тотчас исчезает.

Однако не при всяком движении магнита (или катушки) возникает индукционный ток. Чтобы убедится в этом, будем вращать магнит вокруг его вертикальной оси (рисунок 1в). Индукционный ток в этом случае не возникает. Почему же в одном случае возникает ток, а в другом не возникает? Нетрудно заметить, что в двух первых опытах происходит изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, а в третьем магнитный поток остаётся постоянным. Итак, из опытов следует, что:

 

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур, образованный замкнутым проводником, в проводнике возникает индукционный ток, существующий в течение всего времени изменения магнитного потока.

 

Если магнит приближать к катушке, то в ней появляется индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к нему магниту. Одноименные же полюсы отталкиваются. В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита к катушке и его удаление? В первом случае число линий магнитной индукции, пронизывающих витки катушки или, что, то же самое, магнитный поток увеличивается, а во втором случае уменьшается. Причём в первом случае линии индукции магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, наоборот, входят в этот конец.

Согласно правилу Ленца:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

 

Оборудование: гальванометр демонстрационный, выпрямитель, реостат, катушка с большим числом витков, самодельная катушка, где стержнем является гвоздь,  магнит дугообразный или полосовой, провода соединительные.

 

Порядок выполнения работы

Г Г

а

г

в

б

 

 

Рис. 1 Исходная установка для наблюдения возникновения

индукционного тока

 

 

 

 

Рис.2 Схема электрической цепи для получения индукционного тока с использованием самодельной катушки

 

Присоединить гальванометр к зажимам катушки с большим количеством витков, как показано на рисунке 1 а, б, в, г.

1. Повторить наблюдение, внося и вынося магнит из катушки, а также меняя полюса магнита.

2. Проверить выполнение правила Ленца в каждом случае. Пояснить это в ходе работы.

3. Собрать электрическую цепь пользуясь схемой на рис.2.

4. Проверить появление индукционного тока при движении самодельной катушки, внося и вынося ее в катушку – из катушки.

5. Вставить в катушку 1 самодельную катушку 2, получить индукционный ток, замыкая и размыкая ключ, наблюдая отклонение стрелки гальванометра.

6. Проверить появление индукционного тока при движении ползунка реостата. Опыт объяснить в ходе работы.

7. Сделать вывод по всем проведенным опытам и записать формулы для: ЭДС индукции, ЭДС самоиндукции, пояснить, чему равна индуктивность и указать единицу измерения в Международной системе единиц.

 

Контрольные вопросы

1. В чём заключается явление электромагнитной индукции?

2. Как определяется направление индукционного тока?

3. В чём состоит главное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных?

4. Как должен двигаться замкнутый проводящий контур в однородном магнитном поле, не зависящем от времени: поступательно или вращательно, чтобы в нем возник индукционный ток?

5. Сформулируйте правило Ленца.

Лабораторная работа 6