ЭДС индукции возникает всегда, когда происходит изменение магнитного потока через рамку, независимо от того, каким способом это изменение достигается.
В рассматриваемом опыте изменение магнитного потока можно осуществить тремя способами:
1) внесением рамки в зазор между полюсами магнита (или вытаскиванием из этого зазора);
2) вращением рамки в зазоре между полюсами;
3) деформацией формы рамки, приводящей к изменению площади поверхности, пронизываемой силовыми линиями магнитного поля (сжатие или растяжение рамки).
Во всех этих случаях обнаруживается ЭДС индукции.
38
.
3.2.11. Непотенциальность вихревого электрического поля
В электростатике рассматривается электрическое поле, созданное неподвижными электрическими зарядами. Такое поле является потенциальным. Электрическое поле, возникающее при изменении магнитного поля, не является потенциальным. Это вихревое электрическое поле.
В чисто вихревом электрическом поле (при отсутствии поля неподвижных зарядов) разность потенциалов между двумя произвольными точками равна нулю. В этом можно убедиться на опыте.
Схема установки показана на рисунке. 1 0Вторичная обмотка трансформатора содержит 13 0витка медного провода. Если цепь вторичной катушки разомкнута, то под действием вихревого электрического поля (сторонних сил) на концах провода выступят разноименные заряды,которые создадут потенциальное электрическое поле. Разность потенциалов на концах провода в этом случае будет равна
ЭДС. Эту разность потенциалов можно измерить, подключив к клеммам
11 0 и 1 4 0 достаточно высокоомный вольтметр. Между клеммами 12 0 и 1 3 0 также будет наблюдаться некоторая разность потенциалов.
Если клеммы 11 0 и 1 4 0 теперь замкнуть с помощью очень низкоомной, расположенной перпендикулярно линиям напряженности вихревого поля перемычки, то в образовавшейся замкнутой цепи не будет мест скопления зарядов какого-либо одного знака. Следовательно, не будет и потенциального поля. Показания вольтметра, подключенного к клеммам
12 0и 13 0 (или каким-либо другим), должны быть равными нулю, несмотря на наличие тока в цепи.
В опыте используются сердечник трансформатора и первичная катушка от стандартного учебного набора по электромагнетизму. Вторичная обмотка расположена на отдельной катушке. Предел измерения вольтметра должен быть не менее двух вольт.
3.2.12. Правило Ленца. Взаимодействие постоянного магнита с индуцированным им током
Легкое коромысло 1 1 0 опирается на острие 12 0, закрепленное на подставке 1 3 0. Коромысло может вращаться в горизонтальной плоскости. На концах коромысла закреплены алюминиевые кольца 1 4 0 и 1 5 0. Кольцо 14 0 разомкнуто. Кольцо 1 5 0 замкнуто.
39
.
Если внутрь замкнутого кольца 15 0 вносить полюс постоянного магнита 1 6 0, то в кольце будет индуцироваться ЭДС и потечет индукционный ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитом в соответствии с правилом Ленца. Поскольку причиной появления тока является приближение магнита к кольцу, кольцо с током будет стремиться удалиться от магнита и тем самым ослабить причину, его породившую. Коромысло с кольцами начнет поворачиваться так, чтобы кольцо 15 0 удалялось от магнита. При выдергивании полюса магнита из кольца наблюдается движение кольца вслед за магнитом.
Если полюс магнита вносить в разомкнутое кольцо 1 4 0, то кольцо и магнит взаимодействовать не будут, так как в разомкнутом витке ток отсутствует (хотя ЭДС отлична от нуля).
3.2.13. Правило Ленца. Взаимодействие электромагнита с индуцированным им током
В этом опыте используется катушка 1 1 0 с железным сердечником 12 0.
На сердечник можно надеть либо замкнутое алюминиевое кольцо 1 3 0, либо разомкнутое кольцо 1 4 0.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.