Знак « – » в законе Фарадея отображает правило Ленца: индукционный ток в контуре всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот ток.
Другими словами – если магнитный поток, охваченный контуром, увеличивается, то индуцированное магнитное поле направлено против внешнего магнитного поля.
Если же магнитный поток уменьшается, то индуцированное магнитное поле будет совпадать по направлению с внешним полем.
Если известно направление индуцированного магнитного поля, то можно определить направление индукционного тока в контуре. Это можно сделать с помощью правила правого винта: если вращать правый винт так, чтобы направление его поступа-тельного движения совпадало с направлением индуцированного магнитного поля, то направление вращения винта совпадает с направлением индукционного тока в контуре.
Рассмотрим пример.
Пусть в однородном
магнитном поле находится контур. Вектор магнитной индук-ции перпендикулярен
плоскости контура и направлен вверх (см. рисунок).
Пусть внешнее магнитное поле с тече-нием времени уменьшается.
Уменьшение модуля вектора магнитной индукции вызывает уменьшение магнитного потока, охваченного контуром.
Следовательно, индуцированное магнит-ное поле должно совпадать по направлению с внешним магнит-ным полем.
Поставим правый винт параллельно силовым линиям внешнего магнитного поля.
Поскольку индуцированное магнитное поле должно совпадать по направлению с внешним, будем вращать правый винт так, чтобы он двигался по направлению силовых линий внешнего магнитного поля. В данном случае его необходимо вращать против часовой стрелки.
Таким образом, в
рассмотренном случае индукционный ток направлен против часовой стрелки.
Рассмотрим П-образный проводник со скользящей по нему с постоянной скоростью v перемычкой.
Пусть эта система находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура.
|
|
Свободные электроны, имеющиеся в перемычке, движутся вместе с ней в магнитном поле. Следовательно, на них действует сила Лоренца Fл = e[v, B]. Поэтому электроны в движущейся пере-мычке начнут под действием силы Лоренца упорядоченное движение, т. е. в контуре возникнет электри-ческий ток. Это и есть индук-ционный ток, возникший в результате движения проводника в магнитном поле или, другими словами, в результате изменения магнитного потока, охваченного контуром.
Индукционный ток вызывается индукционной эдс.
Величину эдс индукции можно рассчитать с помощью следующего выражения:
.
Этот интеграл нужно брать по той части контура, в которой действует сторонняя (т. е. не кулоновская) сила. В данном случае это – скользящая перемычка длиной l. Именно в ней существует поле сторонних сил, напряжённость которого мы обозначили как Е*.
В соответствии с правилом правого винта для векторного произведения сила Лоренца в перемычке направлена вниз. Поэтому и электроны в ней движутся вниз. Следовательно, ток направлен “вверх”◦. Точно так же направлена и Е*.
Напряжённость Е*можно вычислить. Определим её так же, как в своё время была определена напряжённость кулоновского поля (см. разд. 1.3), т. е. E* = F/q. Но в данном случае нужна не кулоновская сила, а сила Лоренца:
.
Тогда электродвижущая сила
,
где dl – элементарный вектор, направленный по напряжённости поля сторонних сил.
Учитывая, что в данном случае v и B постоянны,
.
Осуществляя циклическую перестановку векторов, получим
.
Таким образом, и в данном случае
,
т. е. действительно, в контуре возникает эдс, зависящая от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.
____________________________________
◦ За направление тока принято считать направление движения положительных зарядов, поэтому электроны, заряд которых отрицателен, движутся против направления тока.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
