ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Закон Біо – Савара – Лапласа

МАГНІТНЕ ПОЛЕ

 

Взимку 1819/20 р. Ганс Християн Ерстед читав у Копенгагенському університеті студентам старших курсів лекції з електрики, гальванізму і магнетизму. Електрика означала тоді електростатику; гальванізмом називалися явища, що спричиняються постійним струмом, отриманим від батарей; у магнетизмі розглядали давно відомі властивості залізних руд, стрілки компаса, магнітне поле, створене земною кулею. Ерстед мав, однак, може бути, неясну, але настирливу думку про те, що магнетизм, так само, як і гальванічний струм, може виявитися однією з „прихованих форм” електрики. У пошуках такого зв’язку він намагався виконати перед аудиторією дослід з пропусканням струму по дроту, підвішеному над стрілкою компаса під прямим кутом до неї. Дослід не дав ніякого ефекту. Після лекції щось спонукало його продовжити дослід, але з дротом, паралельним стрілці компаса. Стрілка дуже відхилилася, а коли гальванічний струм був пущений в зворотному напрямі, вона відхилилася в інший бік. Отже, можна зробити висновок, що при проходженні по провіднику електричного струму у просторі, що оточує провідник, виникає особливого роду поле, яке діє на магнітну стрілку, розміщену в цьому полі. Це поле називають магнітним полем. Струм у провіднику являє собою впорядкований рух електричних зарядів. Тому на підставі наведених дослідів природно вважати, що навколо будь-якого рухомого заряду має бути магнітне поле.

Термін „магнітне поле” впровадив у 1845 р. англійський фізик М. Фарадей. Класична теорія електромагнітного поля була створена Джемсом Максвеллом.

Магнітна індукція

 

Досвід показує, що сила , яка діє з боку магнітного поля на заряджену частинку, що рухається в цьому полі, підлягає наступним закономірностям:

а) сила завжди перпендикулярна до вектора швидкості частинки;

б) відношення не залежить ані від заряду частинки, ані від модуля її швидкості;

в) при зміні напряму швидкості частинки в точці A поля модуль сили змінюється від 0 до максимального значення , яке залежить не тільки від , але також від значення в точці A силової характеристики магнітного поля – вектора , що дістала назву магнітної індукції поля.

За означенням, модуль вектора дорівнює:

. (5.1)

Модуль вектора дорівнює відношенню сили, що діє на рухому заряджену частинку з боку магнітного поля, до добутку модуля заряду і швидкості частинки, якщо напрям швидкості є таким, що ця сила максимальна. Вектор напрямлений перпендикулярно до вектора сили , що діє на позитивно заряджену частинку , і до вектора швидкості частинки так, що з кінця вектора найкоротший поворот від напряму сили до напряму швидкості здається таким, що відбувається проти руху годинникової стрілки. Інакше кажучи, вектори , і складають праву трійку (див. рис. 5.2).

Магнітне поле називають однорідним, якщо в усіх його точках вектори магнітної індукції однакові як за модулем, так і за напрямом. У противному випадку поле називають неоднорідним.

Лініями магнітної індукції (силовими лініями магнітного поля) називають лінії, проведені в магнітному полі так, що дотичні до них в кожній точці збігаються з напрямом вектора магнітної індукції в цій точці.

Лінії магнітної індукції найпростіше спостерігати за допомогою дрібних залізних ошурків. У магнітному полі кожний з шматочків заліза, насипаних на аркуш картону, намагнічується і поводить себе як маленька магнітна стрілка (вільна магнітна стрілка встановлюється в магнітному полі так, що вісь стрілки, що з’єднує її південний полюс з північним, збігається з напрямом вектора ). Наявність такої великої кількості стрілок дає змогу у великій кількості точок визначити напрям магнітного поля і, отже, точніше з’ясувати розташування ліній індукції. Деякі з картин магнітного поля зображено на рис. 5.3 – 5.5. Лінії магнітної індукції для магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом являють собою концент
ричні кола, що лежать у площині, перпендикулярній до струму (див. рис.5.3). Центр кіл розташований на осі провідника.

Лінії індукції магнітного поля струму ні в яких точках не можуть обриватися, тобто вони не мають ані початку, ані кінця. Вони завжди замкнені або нескінченно навиваються на певну поверхню, усюди щільно заповнюють її, але ніколи не повертаються вдруге в будь-яку точку поверхні. Згадаймо, що з електростатичним полем справа відбувалася інакше. Лінії напруженості електростатичного поля (силові лінії) незамкнені. Вони починаються на позитивних зарядах, закінчуються на негативних і зовні перпендикулярні до поверхні зарядженого провідника. Замкненість силових магнітних ліній являє собою фундаментальну властивість магнітного поля. Поле такого типу називають вихровим.

Поле соленоїда, тобто довгої котушки зі струмом (рис. 5.5) подібне до магнітного поля штабового магніту (рис. 5.4). Така аналогія наштовхнула Ампера на гіпотезу, що магнітні властивості постійних магнітів визначаються замкненими електричними мікрострумами всередині них.

Сила Лоренца

 

Застосовуючи формулу (5.1), дістанемо силу, що діє з боку магнітного поля на рухому частинку тільки в тому випадку, якщо . У загальному випадку ця сила дорівнює:

. (5.2)

Модуль сили:

. (5.3)

Сила напрямлена перпендикулярно до швидкості зарядженої частинки і визначає нормальне прискорення частинки. Оскільки сила перпендикулярна швидкості, то вона роботи не виконує. Кінетична енергія частинки, а отже, і модуль її швидкості лишаються незмінними. Якщо на рухому частинку з електричним зарядом водночас діють і електричне, і магнітне поле, то вислідна сила сила Лоренца – дорівнює сумі двох складових − електричної та магнітної

, (5.4)

де − напруженість електричного поля.

Іноді під силою Лоренца розуміють тільки магнітну складову сили .

Закон Ампера

 

На провідники з електричним струмом, розташовані в магнітному полі, діють сили Ампера.

Розгляньмо малий елемент провідника зі струмом у формі циліндра завдовжки і площею поперечного перерізу . Він має бути фізично малим, тобто вектор магнітної індукції і густину струму в його межах можна вважати незмінними, а кількість носіїв струму в ньому ще досить великою, щоб до них можна було застосовувати статистичні закономірності. Сила Ампера , яка прикладена до малого елемента провідника зі струмом , дорівнює геометричній сумі сил, що діють з боку магнітного поля на рухомі заряди. Припустімо, що в провіднику є носії струму одного ґатунку з зарядами , а їхня концентрація дорівнює . Тоді

.

Якщо − швидкість -го носія струму, то сила, що діє на нього з боку магнітного поля з індукцією , дорівнює

,

де і − швидкості впорядкованого і теплового руху -го носія. Шукана сила Ампера дорівнює сумі сил для всіх носіїв, тобто:

,

де − середня швидкість впорядкованого руху, а − середня швидкість теплового руху. внаслідок безладності цього руху.

. (5.5)

Оскільки , та , де − вектор елемента провідника, напрям якого збігається з напрямом електричного струму. Після підстановки цих виразів у формулу (5.5) дістанемо силу Ампера, прикладену до малого елемента провідника зі струмом:

. (5.6)

Вираз (5.6) називають законом Ампера:

Сила, що діє на елемент провідника зі струмом в магнітному полі, дорівнює добуткові сили струму на векторний добуток елемента довжини провідника на магнітну індукцію поля.

Якщо , то сила є максимальною за модулем, тобто

.

Звідси

. (5.7)

Отже, модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню сили, яка діє з боку магнітного поля на малий елемент провідника з електричним струмом, до добутку сили струму на довжину цього елемента, якщо він так розташований в полі, що зазначене відношення має найбільше значення. Вектори , і складають праву трійку.

За одиницю магнітної індукції в СІ беруть тесла (Тл). Вона дістала назву на честь хорватського вченого − електротехніка Н. Тесла.

.

Сила Ампера, що діє в магнітному полі на провідник скінченої довжини зі струмом , дорівнює:

. (5.8)

Якщо магнітне поле є однорідним, а провідник прямолінійним, то

, (5.9)

де .

Якщо в магнітному полі розташовано замкнений провідний контур, по якому тече постійний струм, то магнітне поле спричиняє на контур орієнтуючу дію. На рис. 5.7 показано
прямокутну рамку, розташовану в однорідному магнітному полі. Рамка, що вільно підвішена на непружній нитці, за відсутності струму перебуває в стані рівноваги (суцільна лінія). При пропусканні постійного струму через рамку вона повертається під дією сил Ампера і встановлюється так, що її площина перпендикулярна вектору , причому з кінця вектора струм у рамці здається напрямленим проти руху годинникової стрілки. Це положення рамки зі струмом зображено штриховою лінією.

Знайдімо вираз для моменту сил, які діють в однорідному магнітному полі на прямокутну рамку 1 – 2 – 3 – 4. Нехай рамка має один виток дроту і по ньому тече струм . Вважатимемо, що сторони рамки 2 – 3 і 1 – 4 лежать у площинах, паралельних , а сторони 1 – 2 і 3 – 4 перпендикулярні . Це припущення не впливає на кінцевий результат, але трохи спрощує його одержання. Сили і , прикладені до прямолінійних провідників 2 – 3 і 1 – 4, дорівнюють одна одній за модулем і напрямлені вздовж вертикальної осі рамки в протилежні боки, тому вони повністю врівноважують одна одну (рис. 5.8, а). Сили і , які діють на прямолінійні провідники 1 – 2 і 3 – 4, напрямлені перпендикулярно до площини рисунка в протилежні боки ( на рис. 5.8, б зображено вид зверху) і згідно з формулою (5.9)

. (5.10)

Вислідний обертальний момент дорівнює моменту пари сил та . Модуль цього вектора

,

де . Підставивши з формули (5.10), дістанемо:

, (5.11)

де − площа рамки.

Формулу (5.11) можна перетворити, якщо ввести нову фізичну величину – магнітний момент.

Магнітним моментом плоского замкненого контура зі струмом називають вектор

, (5.12)

де − площа поверхні, обмеженої контуром, − одиничний вектор нормалі до площини контура. Вектори і перпендикулярні площині контура і напрямлені так, що з їхніх кінців струм у контурі здається напрямленим проти руху годинникової стрілки. З (5.11) і (5.12) випливає, що

, (5.13)

де − кут між векторами і .

Обертання рамки під дією пари сил і відбувається навколо вертикальної осі, перпендикулярної як , так і . Вектор відкладається вздовж осі обертання так, щоб з його кінця обертання рамки під дією пари сил і здавалося таким, що відбувається проти руху годинникової стрілки (рис. 5.8, б).

З (5.12) і (5.13) випливає, що обертальний момент, що діє на рамку зі струмом у магнітному полі, дорівнює векторному добуткові магнітного моменту контура і вектора магнітної індукції:

. (5.14)

Найбільше значення модуля обертального моменту

.

Звідси:

. (5.15)

Модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню модуля обертального моменту, що діє в магнітному полі на невеликий замкнений контур із струмом, до площі контура і струму в ньому (або модуля магнітного моменту контура) при такій його орієнтації в полі, коли це відношення є максимальним.

Напрям вектора збігається з напрямом вектора магнітного моменту контура (з напрямом нормалі ), який перебуває в стані стійкої рівноваги в розглядуваній точці поля.

Циркуляція вектора магнітної індукції поля у вакуумі вздовж довільного замкненого контура L дорівнює добуткові магнітної сталої на алгебраїчну суму струмів, охоплених цим контуром (тобто на електричний струм через поверхню, натягнуту на цей контур).

Закон повного струму можна також записати у формі:

, (5.39)

де − густина струму в межах малого елемента поверхні , натягнутої на контур L, а вектор напрямлений по нормалі до площинки так, що з його кінця обхід контура L здається таким, що відбувається проти руху годинникової стрілки.

Атом у магнітному полі

 

При внесенні атома в магнітне поле на електрон, що рухається по орбіті і створює замкнений орбітальний струм, діє обертальний момент (5.14):

, (5.65)

Згідно з (5.61) обертальний момент (5.65) можна записати у формі:

. (5.65а)

З основного закону динаміки обертального руху випливає:

. (5.66)

і відповідно

. (5.67)

Вектор збігається за напрямом з вектором .

Швидкість довільної точки тіла, що обертається навколо нерухомої точки О, дорівнює:

.

Зіставляючи це рівняння і рівняння (5.66) та (5.67), можна зробити висновок, що під впливом зовнішнього магнітного поля вектори і орбітальних моментів електрона в атомі обертаються з кутовою швидкістю

. (5.68)

При цьому вектори і описують співвісні колові конічні поверхні зі спільною вершиною в центрі О орбіти і віссю, паралельною вектору (рис. 5.19 а). Такий рух векторів і , а також орбіти електрона, що їм відповідає, називають прецесією Лармора. З формули (5.68) випливає, що кутова швидкість прецесії Лармора залежить тільки від магнітної індукції поля і збігається з нею за напрямом.

Отже, ми довели теорему Лармора (1895):

Єдиним результатом впливу магнітного поля на орбіту електрона в атомі є прецесія орбіти і вектора з кутовою швидкістю навколо осі, що проходить через ядро атома і паралельна вектору індукції магнітного поля.

Внаслідок прецесії Лармора виникає додатковий орбітальний струм

, (5.69)

напрям якого показано на рис. 5.19 б. Цьому струму відповідає наведений орбітальний магнітний момент електрона , модуль якого

, (5.70)

де − площа проекції орбіти електрона, яка прецесує, на площину, перпендикулярну до вектора . З рисунку 5.19 б видно, що вектор протилежний вектору за напрямом.. Тому

. (5.71)

Загальний наведений орбітальний магнітний момент атома, електронна оболонка якого складається з Z електронів, дорівнює:

, (5.72)

де − середнє значення площі для орбіт усіх електронів атома.

Феромагнетики

 

Феромагнетиками називають тверді речовини, що при не дуже високих температурах мають самочинну (спонтанну) намагніченість, яка сильно змінюється під зовнішнім впливом – магнітного поля, деформації, зміни температури.

Хоча феромагнітних тіл у природі не так вже й багато, саме вони мають найбільше практичне значення. Адже тільки в них магнітні властивості яскраво виявлені. Крім того, їхні магнітні властивості значно складніші й різноманітніші, ніж у діа- і парамагнетиків. Значно складніша також природа феромагнетизму.

Феромагнетики намагнічуються в напрямі поля. Це зближує їх з парамагнетиками, але у феромагнетиків внутрішнє магнітне поле може в сотні й тисячі разів перевищувати зовнішнє поле (магнітна проникність може бути значно більшою за одиницю). І нарешті, феромагнітні тіла мають залишковий магнетизм, якого немає у парамагнітних тіл. Феромагнетиками є кристали перехідних металів (залізо, кобальт, нікель), а також низка рідкоземельних елементів і багато сплавів.

Залежність намагніченості від напруженості магнітного поля показує так звана крива намагнічування, яку можна знайти експериментально (рис 5.26).

Якщо феромагнітний зразок не був намагнічений, то величина спочатку зростає із збільшенням Н майже за лінійним законом. Починаючи з певного значення , модуль вектора намагніченості лишається незмінним і дорівнює . Це явище називають магнітним насиченням.


Графік залежності В від Н відрізняється від графіка залежності J від H відсутністю горизонтальної частини: як тільки настає насичення, магнітна індукція зростає за лінійним законом в залежності від напруженості магнітного поля (рис. 5.27)

Магнітна проникність феромагнетиків не є сталою. Вона залежить від напруженості Н. Графік залежності подано на рис. 5.28. Ця крива має досить складну форму. Слід підкреслити, що для кожного феромагнетика характерна своя індивідуальна крива намагнічування. Відносна магнітна проникність спочатку швидко зростає, а потім спадає, прямуючи до одиниці в дуже сильних намагнічувальних полях. Це пояснюється тим, що дією можна знехтувати у порівнянні з . Тоді . Максимальні значення для феромагнетиків дуже великі: ~ .

Залежність J від H не є однозначною. Намагніченість залежить не тільки від напруженості поля в даний момент, а й від того, якою була його величина в попередні моменти часу. При зменшенні намагнічувального поля після досягнення насичення намагніченість J зменшуватиметься повільніше, ніж відбувалося її зростання. Це називають магнітним гістерезисом (у перекладі на українську „гістерезис” означає запізнювання).

Загальний характер залежності J від H подано на рис. 5.29. Відрізок Оа являє собою криву намагнічування, подібну до кривої, поданої на рис. 5.26. У точці а досягається насичення. При зменшенні до нуля намагніченість зменшується відповідно до . Її величина являє собою залишкову намагніченість. Феромагнітний зразок створює магнітне поле без зовнішнього намагнічувального поля. Отже, він є постійним магнітом. При збільшенні магнітної напруженості, напрямленої вже в протилежний бік, намагніченість зменшується і лише при вона дорівнює нулеві. Величину називають коерцитивною (затримуючою) силою. Це те поле, яке треба створити для розмагнічування зразка. Коерцитивна сила характеризує здатність феромагнітного матеріалу зберігати намагнічений стан.

Розрізняють „м’які” й „тверді” в магнітному відношенні матеріали. Магніто-м’які матеріали мають малі значення коерцитивної сили. До таких речовин належать, наприклад: залізо, пермалой (сплав заліза з нікелем). Магніто-м’які матеріали використовують для виготовлення сердечників трансформаторів, генераторів, електродвигунів тощо. Магніто-тверді матеріали намагнічуються до насичення і перемагнічуються в досить сильних полях. У цих матеріалів залишкова намагніченість і коерцитивна сила великі. Тому їх використовують для виготовлення постійних магнітів. До магніто-твердих матеріалів належать сталь і багато сплавів. У точці зразок знову намагнічений до насичення, але в оберненому напрямі. Зменшуючи напруженість до нуля і знову збільшуючи її до насичення (точка а), ми дістанемо замкнену криву, симетричну відносно точки О, яку називають петлею гістерезису.

Різні феромагнітні матеріали мають різні форми петлі гістерезису. Форма петлі є дуже важливою магнітною характеристикою матеріалу. У магніто-м’якого матеріалу площа петлі мала, а у магніто-твердого – велика. За умовами роботи сердечники весь час перемагнічуються у змінних магнітних полях. Перемагнічування вимагає виконання роботи. Площа петлі гістерезису, яка подана на рис. 5.29, пропорційна кількості теплоти, що виділяється в одиниці об’єму феромагнетика за один цикл зміни його намагніченості. Ця робота не пов’язана з виділенням тепла струмами Фуко. Тому у м’яких матеріалах енергетичні втрати менші, ніж у твердих.

При деякій певній для даного феромагнетика температурі його феромагнітні властивості зникають і речовина стає парамагнітною. Цю температуру називають температурою Кюрі, за ім’ям французького вченого, який відкрив це явище. Температура Кюрі для заліза , для нікелю . При температурі Кюрі феромагнетик не тільки втрачає власні феромагнітні властивості, але в нього змінюються теплоємність, електропровідність і деякі інші характеристики. Перехід речовини з феромагнітного в парамагнітний стан при температурі Кюрі не супроводжується виділенням або поглинанням теплоти, як, наприклад, плавлення і кристалізація, або кипіння і конденсація. Тому він є прикладом фазових переходів другого роду.

Класичну теорію феромагнетизму розробив французький фізик П.Вейс (1907). Згідно з цією теорією, весь об’єм феромагнітного зразка, що перебуває при температурі нижче за точку Кюрі, самочинно розбитий на невеликі області, намагнічені до насичення, так звані домени (від французького domaine – володіння, область, сфера). Поняття самочинно (спонтанно) припускає, що тут не треба накладання зовнішнього магнітного поля. У повсякденному значенні домени дуже маленькі області, їхні розміри порядку . В атомних масштабах це величезні області, тобто макроскопічні. Домени можна спостерігати безпосередньо за допомогою мікроскопа. Якщо гладко відполіровану поверхню феромагнетика покрити дуже тонким феромагнітним порошком, завислим у рідині, то цей порошок концентрується якраз на межах доменів. Це відбувається тому, що саме тут поле змінюється з відстанню найшвидше (рис. 5.30). Внаслідок хаотичного розподілу напрямів полів окремих доменів зразок в цілому буде ненамагніченим, хоча кожний домен намагнічений до насичення.

Намагнічування зразка в магнітному полі, напруженість якого повільно і монотонно зростає, відбувається за рахунок двох процесів: зміщення меж доменів і обертання магнітних моментів доменів. Процес зміщення меж між доменами спричиняє збільшення розмірів тих доменів, які самочинно намагнічені в напрямах, близьких до напряму вектора . Процес обертання магнітних моментів за напрямом відіграє основну роль тільки в області, близькій до насичення. Нижня частина кривої залежить від руху меж доменів, тобто від збільшення доменів, намагнічених у напрямі . У верхній частині кривої відбувся поворот магнітних моментів у напрямі, паралельному полю. При зменшенні намагнічувального поля дезорієнтація доменів також відбувається поступово. Крива не піде по тому самому шляху, що пояснюється в основному рухом меж доменів, який частково необоротний. Причому значна частина доменів не втрачає орієнтації навіть тоді, коли зовнішнє магнітне поле буде вимкнуто. Для постійних магнітів з доброго сплаву залишкова намагніченість може існувати нескінченно довго, якщо сплав не піддавати дії магнітних полів. Завдяки цьому явищу зберігається інформація, записана на магнітних плівках.

Виникнення доменів пояснює квантова механіка. Між електронами при певних умовах, що визначаються структурою атомної оболонки і характером кристалічних ґрат речовини, виникає специфічна сильна електрична взаємодія. Якщо енергія взаємодії більша за енергію теплового руху частинок, то за рахунок даної взаємодії з’являється строго певна орієнтація електронних спінів ( власних моментів імпульсу). Тільки при температурах, вищих за точку Кюрі, тепловий рух руйнує цю орієнтацію. У домені всі спіни орієнтовані однаково і створювані електронами магнітні поля додаються, підсилюючи одне одного. Феромагнетизм виникає в елементів з незаповненими шарами і оболонками.

У середині дев’ятнадцятого століття було відкрито два магнітомеханічні ефекти:

1) магнітострикція – явище, яке полягає в зміні форми і розмірів феромагнітного зразка при його намагнічуванні (Д. Джоуль, 1842 р.);

2) ефект Вілларі (Е. Вілларі, 1865 р.) – ефект, що полягає в зміні намагніченості феромагнітного зразка при його механічній деформації.

Механічні коливання, що виникають у феромагнетиках при їхньому намагнічуванні в магнітних полях, які періодично змінюються, використовуються в магнітострикційних випромінювачах ультразвуку.

Електромагнітна індукція

Явище електромагнітної індукції було відкрито 29 серпня 1831 р. Рідкісний випадок, коли дата нового чудового відкриття відома так точно. Ось короткий опис першого досліду, даний самим Фарадеєм.

„На широку дерев’яну котушку було намотано мідний дріт завдовжки 203 фути і між витками його намотано дріт такої самої довжини, але ізольований від першого бавовняною ниткою. Одну з цих спіралей було з’єднано з гальванометром, а другу – з потужною батареєю, що складалася з 100 пар пластин... При замиканні ланцюга вдавалося помітити раптову, але дуже слабку дію на гальванометрі, й те саме було помітно тоді, коли струм припинявся. А при безперервному проходженні струму через одну із спіралей не вдавалося помітити ні дії на гальванометр, ні взагалі якої-небудь індукційної дії на другу спіраль, незважаючи на те, що нагрівання всієї спіралі, з’єднаної з батареєю, і яскравість іскри, що проскакувала між вуглинами, свідчили про потужність батареї” (М. Фарадей. Експериментальне дослідження з електрики, І серія).

Схему досліду Фарадея подано на рис. 5.31. Тут М – немагнітний стрижень. Б − батарея елементів електрорушійної сили, К – ключ. Замінивши ключ реостатом, Фарадей помітив, що при зміні струму у першому провіднику, в другому виникає струм , напрям якого залежить від того, зменшується чи збільшується.

Отже, спочатку було відкрито індукцію в нерухомих один відносно одного провідниках (прообраз сучасного трансформатора). Потім, ясно розуміючи, що наближення або віддаляння провідників із струмом призводитиме до такого самого результату, як і замикання та розмикання ланцюга, Фарадей за допомогою дослідів довів, що струм виникає при переміщенні котушок одна відносно одної. Знаючи про роботи Ампера, Фарадей розумів також, що струм це – магніт, а магніт в свою чергу – сукупність струмів. 17 жовтня, як зареєстровано в його лабораторному журналі, було виявлено індукційний струм у котушці в момент всування (або виймання) магніту (рис. 5.32). Напрям струму в котушці залежить від того, яким полюсом магніт був звернений до котушки, і наближався чи віддалявся магніт від неї.

Протягом одного місяця Фарадей дослідним шляхом відкрив усі істотні особливості явища електромагнітної індукції. Досліди Фарадея ясно показали, що індукційний струм спричиняється зміною магнітного поля, що пронизує котушку. Відкрите Фарадеєм явище дістало назву електромагнітної індукції.

Індукційний струм провідності у замкненому ланцюгу може виникнути тільки під дією сторонніх сил. Е.р.с., що їм відповідає, називають електрорушійною силою електромагнітної індукції (е.р.с. індукції)i. Це дає змогу так сформулювати закон Фарадея – закон електромагнітної індукції:

Е.р.с. електромагнітної індукції в контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку Φm через поверхню, натягнуту на цей контур:

i , (5.91)

де − коефіцієнт пропорційності. Е.р.с. електромагнітної індукції не залежить від того, що спричиняє зміну магнітного потоку.

Професор Пете

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти