Опыты Фарадея

В главном, наиболее убедительном опыте Фарадея (рис. 10.1.) полосовой постоянный магнит (А) вдвигается в катушку (В). Катушка имеет значительное число витков и замкнута на чувствительный гальванометр. При введении в катушку, например, северного магнитного полюса, гальванометр регистрирует в катушке электрический ток. Он получил название наведенного или индукционного тока. Чем энергичнее происходит перемещение магнита в катушке, тем больше отброс стрелки гальванометра. Если магнит резко удалить из катушки, в ней вновь возникнет индукционный ток, но только уже противоположного направления. Ток, возникающий в катушке, сменит направление и в том случае, если вдвигать в нее не северный, а южный полюс магнита.

Этот эксперимент и сотни других подобных опытов позволили Фарадею сделать следующий вывод:

В замкнутом проводящем контуре возникает индукционный ток при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении пронизывающего его магнитного потока получило название явление электромагнитной индукции.

Рис. 10.1.

Вспомним, что поток вектора магнитной индукции через поверхность равен скалярному произведению этих векторов: . Значит, изменение потока вектора магнитной индукции может быть связано с изменением только этих трех параметров: , или .

На рисунке 10.2 схематично представлена катушка индуктивности в виде одного витка, замкнутого на гальванометр. Рассмотрим теперь различные события, приводящие к возникновению в этом витке индукционного тока.

1.Постоянный магнит можно не только приближать или удалять от витка (т.е. менять вектор ), но и поворачивать: поток будет меняться за счет угла a.

2.Постоянный магнит можно заменить катушкой с током. Такая катушка создает магнитное поле, аналогичное полю постоянного магнита.

Рис. 10.2.

3.Катушку с током можно оставить неподвижной и менять в ней силу тока. При этом будет меняться магнитное поле и поток, пронизывающий наш замкнутый контур. В контуре гальванометр вновь зарегистрирует электрический индукционный ток.

4.Магнитную индукцию поля катушки можно изменить, не меняя тока в ней, но вводя в нее железный сердечник F.

5.Наконец, при неизменном наводящем поле можно наблюдать появление индукционного тока в витке в момент “вытягивания” этого витка “в линию”. При этом изменяется площадь витка S и поток магнитной индукции, что и приводит к возникновению индукционного тока.

Подобные эксперименты позволили Фарадею установить природу индукционного тока: он возникает в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.