Если полосовой магнит выдвигать из сплошного кольца то справа от кольца возникает южный

В первом случае полосовой магнит выдвигают из сплошного медного кольца, а во втором случае его выдвигают из стального кольца с р

азрезом (см. рисунок). Индукционный ток

1) не возникает ни в одном из колец

2) возникает в обоих кольцах

3) возникает только в медном кольце

4) возникает только в стальном кольце

V=s/t (7kl)v=Л/T (9kl)Л=vT=v/v (T=1/v)длина волны = скорость : частотуЛ=330:500=0,66м

Eкинетическая= m V в квадрате /2= 30*16/2=240 ДЖ

E кинетическая 2 =30*4/2=60 ДЖ

уменьшилось на 180 ДЖ

Q=c×m(t2-t1).Я понял что t2-t1=75. Тогда подставляем значения Q=4200×0,5×75=157500дЖ. масса берётся в килограммах

6 омів бо за законом Ома,R=R1+R2+R3

В твоєму випадку 3 резистори дають 6 омів

Почему при приближении магнита к кольцу с прорезью они не взаимодействуют

Данное явление можно объяснить следующим образом: при приближении магнита к кольцу без прорези возрастает магнитный поток сквозь площадь кольца. Так как кольцо замкнуто, то в нем возникает индукционный ток. В кольце с разрезом ток циркулировать не может.

Почему кольца с разрезом не реагирует на приближение магнита

В кольце с разрезом не возникает индукционный ток, поэтому не создаётся магнитного поля, взаимодействующего с полем полосового магнита.

Что будет происходить при приближении отдалении магнита

Различие состоит в том, что при приближении магнита к катушке магнитный поток, который будет пронизывать катушку, увеличивается, так как у полюса магнита кучность линий магнитной индукции увеличивается. А при удалении магнита, магнитный поток, пронизывающий катушку, будет уменьшаться.

Почему магнит не притягивает

На движущиеся заряды в магнитном поле дейтвует сила Лоренца, поэтому магнит и притягивает другие ферромагнетики. Но не у всех металлов в атомах есть непарные электроны, сила Лоренца действует на парные электроны в противоположные стороны, поэтому они не притягиваются магнитами.

Как определить направление тока в кольце при приближении удалении магнита

Если магнитный поток сквозь кольцо уменьшается со временем, то вектор индукции магнитного поля кольца совпадает по направлению с вектором индукции магнита. Направление индукционного тока в кольце можно определить по правилу правой руки.

Что происходит В кольце когда В него входит магнит

При приближении магнита к кольцу без прорези возрастает магнитный поток сквозь площадь кольца. Так как кольцо замкнуто, то в нем возникает индукционный ток. В кольце с разрезом ток циркулировать не может. Ток в сплошном кольце создаёт магнитное поле, поэтому кольцо приобретает свойства магнита.

Как могут взаимодействовать магниты

Если соединить 2 магнита, то одинаковые полюсы отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются.

Что будет происходить с полюсами магнита если его разрезать

Если разрезать полосовой магнит посредине на две равные части, то магниты, у которых есть только северный или только южный полюс не получатся. Таких магнитов в природе не существует. Получатся половинки, каждая из которых будет тоже полосовым магнитом с двумя полюсами. Рисунок: http://bit.ly/2renfcv.

Что не притягивается к магниту

Золото, медь, алюминий, латунь, олово, серебро, свинец не притягиваются. Следовательно, магниты для поиска металлов могут применяться ограниченно.

Почему магнит притягивает и отталкивает

Магниты притягивают или отталкивают другие металлы. Это происходит потому, что каждый магнит имеет два полюса: северный и Южный. Северный и Южный полюса притягивают друг друга, но два северных или два южных полюса отталкивают друг друга.

Где сильнее всего притягивает магнит

Мы видим, что большим притяжением обладают полюса магнита, а центр не притягивает опилки вообще.

Как определить сторону магнита

«Северный» полюс определяется как полюс магнита, который, будучи подвешенный в свободном состоянии, указывает на географический Северный полюс Земли. Аналогично, «южный» полюс магнита указывает на географический Южный полюс Земли.

Почему катушка с током отталкивается от магнита

Магнит будет взаимодействовать с катушкой либо притягиваясь, либо отталкиваясь от нее. Это будет возникать вследствие того, что катушка с проходящим по ней током, будет подобна магниту с двумя полюсами. Направление индуцируемого тока будет определять, где у катушки будет находиться какой из полюсов.

В чем заключается правило Ленца

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Как может Размагнититься магнит

Вывод: Размагнитить магнит можно, если нагреть его до температурной границы, при которой он начинает терять свою магнитную силу.

Что сильнее магнита

Итак, самый сильный магнит — это редкоземельный супермагнит, главными составляющими которого являются неодим, железо и бор. Сила его поля сопоставима с мощностью электромагнитов с ферритовым сердечником.

Когда магнит теряет силу

Срок службы Во-вторых, срок службы магнита или количество времени, в течение которого магнит сохраняет свои магнитные характеристики. Неодимовый магнит теряет порядка 1% в течение 100 лет, в то время, как ферритовый магнит уже через 8-10 лет полностью теряет свои магнитные свойства и становится обычным куском железа.

Можно ли магнитом испортить телефон

Ответ: нет, навредить дисплею магнит не сможет. Большинство современных смартфонов имеет OLED или ЖК-дисплей. Подобные экраны никак не зависят от магнитного поля, магнита или от чего-то подобного.

Что всегда возникает вокруг постоянного магнита

Вокруг магнита существует магнитное поле. Поля двух магнитов взаимодействуют между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов. Для визуализации магнитного поля постоянного магнита используют железные опилки.

В чем суть закона электромагнитной индукции

Закон гласит: Для любого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус. или другими словами: Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Почему притягивает магнит

Как известно, магниты обладают способностью притягивать ряд металлов, атомы которых имеют возможность перестраиваться в присутствии магнита. У этих металлов начинают образовываться магнитные полюса, что и дает возможность притягиваться.

Какая часть магнита притягивает

Всякий магнит содержит полуденный и нордовый полюс. Однообразные полюса отталкиваются, а обратные — притягиваются.

Почему магнит теряет свойства

Почему мои магниты теряют магнитные свойства, когда я их нагреваю? Да, если Вы нагреваете магниты выше 80 градусов по Цельсию, магниты начинают теряют свои магнитные свойства. Поддерживая эту температуру длительное время или значительно увеличивая её, Вы можете полностью размагнитить магниты.

Сколько стоят Приколыши из магнита

Дополнительных Приколышей можно получить за покупку товаров спонсоров. Такая продукция отмечена специальными ценниками. Или просто купить игрушки на кассе. Цена одного Приколыша — 49 рублей.

Что такое Приколыши из магнита

Акция «Приколыши — Лови прикол» из Магнита Старт новой супер акции с 11 мая 2022 года — Приколыши. Это старт новой серии после всем известных скрепышей. Коллекция состоит из игрушек популярных героев, а также игрушек товаров спонсоров.

Что будет делать кольцо при выдвижении магнита из него

Решение. При выдвижении магнита из кольца влево магнитный поток от него через кольцо начинает уменьшаться. В кольце возникает индукционный ток. Согласно правилу Ленца, направление тока таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока.

Как понять силу магнита

Сила магнита рассчитывается, в первую очередь, исходя из его массы. То есть, чем больше масса магнита, тем больше его сила, так называемая, сила на отрыв. Обращаем внимание на то, что сила на отрыв измеряется в единицах килограмм-сила. Сила на отрыв не измеряется просто в килограммах.

Какие свойства магнита вам известны

Основные свойства магнита

Полюса нельзя разделить. Если взять кусок магнита и разделить его пополам, то у обоих половинок окажется по два полюса. Одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Почему магнитный поток меняется В этих случаях

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам: вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле

Как влияет температура на свойства магнита

При температурах порядка 400-500 °С в исследованных материалах достигается магнитное насыщение, и при увеличении температуры свыше указанной индукция магнитного поля, соответствующая наступлению насыщения, уменьшается.

Как можно увеличить силу действия магнита

Если один магнит разместить в области воздействия внешнего магнитного поля той стороной, которая противоположна к исходной, его магнитные свойства станут сильнее. Это актуально в случаях, когда продукт размагнитился в силу ряда объективных причин.

Чего боится магнит

Неодимовый магнит чувствителен к нагреванию. Если магнит нагревают выше его максимальной рабочей температуры 80 °С магнит может навсегда потерять свои магнитные силы. Если они нагреваются выше их температуры Кюри 300 °C, то они потеряют все свои магнитные свойства.

Все железо магнитися. Сплавы с его содержанием тоже притягиваются к магниту, например такие как, сталь, чугун. В свою очередь не притягиваются к магниту разновидности цветных металлов, такие как, золото, платина, серебро, олово.

Что будет если глотнуть магнит

Если магнит имеет острые края, очень высок риск повреждения слизистой оболочки пищевода на разную глубину, вплоть до ее полного линейного разрыва. Особенно тяжелые последствия возникают в тех случаях, когда инородное тело извлекается не сразу, а через несколько дней.

Что будет происходить с полюсами магнита если его разрезать так

Когда эти токи ориентированы одинаково, их магнитные поля складываются и получается большой магнит с северным и южным полюсами. При разделении магнита микротоки сохраняют ориентацию, и образуются новые магниты с прежней ориентацией полюсов в каждой части.

Как взаимодействуют 2 магнита

Оставить отзыв (1)

Ответка

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя. Выберите лучший ответ.

5 – 9 классы

При вдвигании полосового магнита в металлическое кольцо и выдвигании из него магнита в кольце возникает индукционный ток. Этот ток создаёт магнитное поле. Каким полюсом обращено магнитное поле тока в кольце к выдвигаемому южному полюсу магнита?

Любым
Южным
Северным
Сначала северным, потом южным

Ответы на вопрос

Бесплатные вебинары с ответами на все вопросы у нас на канале!

Репетиторы в городах

В предыдущем параграфе были рассмотрены опыты по получению индукционного тока и установлена причина его возникновения.

Как же направлен индукционный ток? Для ответа на этот вопрос воспользуемся прибором, изображённым на рисунке 123. Он представляет собой узкую алюминиевую пластинку с алюминиевыми кольцами на концах. Одно кольцо сплошное, другое имеет разрез. Пластинка с кольцами помещена на стойку и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Рис. 123. При приближении к сплошному кольцу любого полюса магнита кольцо отталкивается от него

Возьмём полосовой магнит и внесём его в кольцо с разрезом — кольцо останется на месте. Если же вносить магнит в сплошное кольцо, то оно будет отталкиваться, уходить от магнита, поворачивая при этом всю пластинку. Результат будет точно таким же, если магнит будет повёрнут к кольцам не северным полюсом (как показано на рисунке), а южным. Объясним наблюдаемые явления.

При приближении к кольцу любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается (рис. 124). При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом тока не будет.

Рис. 124. Возникновение индукционного тока в сплошном кольце при приближении к кольцу магнита

Ток в сплошном кольце создаёт в пространстве магнитное поле, благодаря чему кольцо приобретает свойства магнита. Взаимодействуя с приближающимся полосовым магнитом, кольцо отталкивается от него. Из этого следует, что кольцо и магнит обращены друг к другу одноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции (Вк и Вм) их полей направлены в противоположные стороны (рис. 125). Зная направление вектора индукции магнитного поля кольца, можно по правилу правой руки (см. рис. 97) определить направление индукционного тока в кольце. Отодвигаясь от приближающегося к нему магнита, кольцо противодействует увеличению проходящего сквозь него внешнего магнитного потока.

Рис. 125. Определение направления индукционного тока в кольце

Теперь посмотрим, что произойдёт при уменьшении внешнего магнитного потока сквозь кольцо. Для этого, удерживая кольцо рукой, внесём в него магнит. Затем, отпустив кольцо, начнём удалять магнит. В этом случае кольцо будет следовать за магнитом, притягиваться к нему (рис. 126). Значит, кольцо и магнит обращены друг к другу разноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в одну сторону (рис. 127). При одинаковом направлении Вк и Вм магнитное поле тока будет противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока, проходящего сквозь кольцо.

Рис. 126. При удалении магнита от сплошного кольца оно, притягиваясь, следует за магнитом

Рис. 127. Направление индукционного тока в кольце меняется при изменении направления движения магнита относительно кольца

Мы видим, что для определения направления индукционного тока прежде всего необходимо узнать, как направлен вектор магнитной индукции созданного этим током магнитного поля (в центре кольца). На основании результатов рассмотренных опытов (в одном из них внешний магнитный поток увеличивался, а в другом — уменьшался) было сформулировано правило, которое в современной формулировке звучит так:

Данное правило было установлено в 1834 г. российским учёным Эмилием Христиановичем Ленцем, в связи с чем называется правилом Ленца.

Может ли возникнуть индукционный ток в разрезанном кольце

Глава 1. Структура и содержание учебного материала § 4. Конструирование учебных текстов, ориентированных на интегрированную структурно-логическую схему изучения физических явлений 4.3 Пример «Максимального текста» (Часть 2)

&nbsp&nbsp&nbsp ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ § 1. Взаимоиндукция

1.5. Различные способы определения направления индукционного тока &nbsp&nbsp&nbspПри определении направления индуцируемых в замкнутом контуре электрических токов, сам Фарадей предлагал два различных правила для случая «вольтаэлектрической» и «магнитоэлектрической» индукции. &nbsp&nbsp&nbspТо, что в обоих случаях существует один и тот же индукционный процесс, подчиняющийся общему правилу, понял петербургский академик Э.Х.Ленц.

Рис. 11. Взаимодействие алюминиевого кольца с магнитом. &nbsp&nbsp&nbspЧтобы сформулировать правило Ленца, необходимо вновь вернуться к опытам по получению индукционных токов. Эти опыты можно провести, например, на такой установке: &nbsp&nbsp&nbspНа острие укреплено коромысло с двумя уравновешивающими друг друга кольцами, изготовленными из немагнитного металла (в данном случае — алюминия). Одно кольцо сплошное, другое — разрезанное. &nbsp&nbsp&nbspБудем вдвигать и выдвигать в кольца постоянный магнит, меняя его полюса. &nbsp&nbsp&nbsp Движение магнита не оказывает никакого влияния на разрезанное кольцо.

Рис. 12 .Результаты опыта с кольцом и магнитом. &nbsp&nbsp&nbsp При сближении магнита и сплошного кольца, кольцо отталкивается от магнита. &nbsp&nbsp&nbspПри удалении магнита от сплошного кольца, оно притягивается к магниту. &nbsp&nbsp&nbspРезультаты опытов не зависят от того, каким полюсом магнит обращен к кольцу. &nbsp&nbsp&nbspТаким образом, обобщая результаты наблюдений, можно построить следующую цепочку суждений. &nbsp&nbsp&nbsp1. Раз кольцо начинает взаимодействовать с магнитом, значит вокруг него возникает магнитное поле. &nbsp&nbsp&nbsp2. Поскольку кольцо изготовлено из немагнитного металла, это поле может породиться протекающим по кольцу током. &nbsp&nbsp&nbsp3. Так как взаимодействие появляется только при взаимном движении кольца и магнита, ток в кольце появляется за счет этого движения. &nbsp&nbsp&nbsp4. При движении магнита относительно кольца изменяется магнитный поток, пронизывающий кольцо, следовательно, ток возникающий в кольце, является индукционным. &nbsp&nbsp&nbsp5. Так как при взаимном сближении кольца и магнита, происходит их отталкивание, вектор индукции магнитного поля магнита направлен противоположно вектору индукции магнитного поля кольца. &nbsp&nbsp&nbsp6. Так как при взаимном удалении кольца и магнита, происходит их притяжение, вектор индукции магнитного поля магнита сонаправлен с вектором магнитного поля кольца. &nbsp&nbsp&nbsp7. Во всех случаях, направление индукционного тока можно определить исходя из правила: &nbsp&nbsp&nbsp При изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, что порожденное им магнитное поле создает магнитный поток препятствующий изменению магнитного потока, порождающего индукционный ток.

Рис. 13. Магнитный поток увеличивается. &nbsp&nbsp&nbspКонкретно, направление индукционного тока в проводнике и знак возникающей ЭДС можно определить следующим образом. &nbsp&nbsp&nbspРассмотрим случай, когда в проводящее кольцо вводится магнит. &nbsp&nbsp&nbspМагнитный поток, пронизывающий кольцо, нарастает. Вектор, индукции магнитного поля магнита, сонаправлен с вектором скорости движения магнита. &nbsp&nbsp&nbspВ этом случае вектор индукции магнитного поля, созданного индукционным током, направлен против скорости движения магнита.

Рис. 14.Первый способ определения направления индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspВращая правый винт так, чтобы он вкручиваясь в плоскость, пронизываемую магнитным полем, двигался в направлении, совпадающем с направлением вектора индукции магнитного поля, созданного индукционным током (или, что то же самое, в направлении, противоположном скорости движения магнита), по направлению вращения ручки определяем направление индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspМожно поступить по другому.

&nbsp&nbsp&nbsp Рис. 15.Второй способ определения направления индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspВращая правый винт так, чтобы направление вращения ручки совпадало с направлением силовых линий магнитного поля, созданного индукционным током (или, что то же самое, было противоположным направлению движения магнита), по направлению перемещения винта определяем направление индукционного тока. В нашем случае ток направлен против часовой стрелки. &nbsp&nbsp&nbspСоответствующие рассуждения можно провести для случая, когда магнит выдвигается из кольца.

&nbsp&nbsp&nbspМагнитный поток, пронизывающий кольцо, убывает. Вектор индукции магнитного поля магнита направлен противоположно вектору скорости движения магнита. &nbsp&nbsp&nbspВектор индукции магнитного поля, созданного индукционным током, также направлен противоположно вектору скорости движения магнита. &nbsp&nbsp&nbspВращая правый винт так, чтобы он вкручиваясь в плоскость, пронизываемую магнитным полем, двигался в направлении, совпадающем с направлением вектора индукции магнитного поля, созданного индукционным током (или, что то же самое, в направлении, противоположном скорости движения магнита), по направлению вращения ручки определяем направление индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspИли:

&nbsp&nbsp&nbsp Рис. 17. Определение направления индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspВращая правый винт так, чтобы направление вращения ручки совпадало с направлением силовых линий магнитного поля, созданного индукционным током (или, что то же самое, было противоположным направлению движения магнита), по направлению перемещения винта определяем направление индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspВ этом случае ток направлен против часовой стрелки. &nbsp&nbsp&nbspПравило определения направления индукционного тока в замкнутом проводнике получено нами на основе логических рассуждений, построенных в свою очередь на экспериментальных фактах. &nbsp&nbsp&nbspПроведенные рассуждения достаточно правдоподобны, но, тем не менее, они требуют дополнительной проверки. &nbsp&nbsp&nbsp Один из вариантов проверки достоверности сделанных выводов заключается в получении тех же самых результатов другими способами. &nbsp&nbsp&nbspВ математике существует способ косвенного доказательства, называемый доказательством от противного. Его можно попытаться применить и к нашему случаю. &nbsp&nbsp&nbsp Сущность доказательства от противного состоит в том, что вместо суждения, истинность которого требуется доказать, временно в качестве истинного принимается противоположное суждение, из которого вытекают свои следствия. Если удастся каким-то способом доказать ложность следствий, тем самым будет доказана и ложность принятого суждения, а значит справедливость суждения противоположного, изначально интересующего нас. &nbsp&nbsp&nbspПрименим этот способ доказательства к определению направления индукционного тока в замкнутом проводнике. &nbsp&nbsp&nbspПредположим, что индукционный ток, порожденный изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим замкнутый контур, имеет такое направление, что порожденное им магнитное поле создает магнитный поток не препятствующий, а содействующий изменению магнитного потока, порождающего индукционный ток. &nbsp&nbsp&nbspПусть, например, к алюминиевому кольцу начнет приближаться северный полюс полосового магнита. &nbsp&nbsp&nbspНарастающий магнитный поток, пронизывающий кольцо приведет к появлению в кольце индукционного тока. &nbsp&nbsp&nbspЧтобы, согласно нашей посылке, этот ток создал магнитное поле, способствующее нарастанию магнитного потока, пронизывающего контур, на краю кольца, расположенному ближе к северному полюсу полосового магнита, должен появиться южный полюс. &nbsp&nbsp&nbspЕсли это будет действительно так, то со стороны кольца на полосовой магнит начнет действовать сила, которая приведет к ускоренному сближению кольца и магнита. &nbsp&nbsp&nbspПо мере увеличения скорости их сближения, будет возрастать сила индукционного тока, соответственно увеличиваться индукция порожденного им магнитного поля и далее сила взаимодействия кольца и магнита. &nbsp&nbsp&nbspОписанный процесс должен начаться сразу же, как только произойдет малейшее движение полосового магнита в сторону кольца. Дальше всякое вмешательство извне можно было бы прекратить, процесс пошел бы сам по себе, безо всяких затрат энергии, что запрещается законом сохранения энергии. &nbsp&nbsp&nbspПоскольку сделанная посылка относительно направления индукционного тока приводит к выводам, противоречащим одному из фундаментальных законов природы, эта посылка оказывается неверной. Она требует замены посылкой прямо противоположной, той которая была сделана выше. &nbsp&nbsp&nbsp Доказательство справедливости рассуждений относительно направления индукционного тока может быть и прямым. &nbsp&nbsp&nbsp Способ прямого доказательства предполагает, что из какой-то посылки будут получены логические следствия, которые, в свою очередь, будут соотнесены с экспериментальными данными. Чем больше экспериментальных данных будет согласовано со следствиями, тем больше оснований будет у нас доверять выдвинутой посылке. &nbsp&nbsp&nbspЕсли наша посылка относительно направления индукционного тока верна, то следует ожидать существования эффекта торможения проводника, движущегося в магнитном поле, способном создать в этом проводнике изменяющийся магнитный поток. &nbsp&nbsp&nbspДействительно, если проводник будет входить в область пространства, в которой имеется магнитное поле, то магнитный поток, пронизывающий его, будет увеличиваться. &nbsp&nbsp&nbspЕсли проводник будет выходить из этой области, магнитный поток, пронизывающий его, будет уменьшаться. &nbsp&nbsp&nbspИ в том, и в другом случае, в проводнике должен возникать индукционный ток такого направления, что своим магнитным полем он будет препятствовать причине его вызывающей. &nbsp&nbsp&nbspЭффект торможения проводника должен быть выражен тем ярче, чем больший индукционный ток будет протекать по этому проводнику. &nbsp&nbsp&nbspСогласно закону Ома, сила тока прямо пропорциональна ЭДС (в данном случае ЭДС индукции) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. &nbsp&nbsp&nbspПри одинаковой скорости изменения магнитного потока, в разных проводниках будет наводиться одинаковая ЭДС индукции, следовательно сила индукционного тока в этих проводниках будет определяться сопротивлениями проводников. &nbsp&nbsp&nbspУвеличивая сопротивление проводника, можно уменьшить силу индукционного тока, возникающего в нем, что в свою очередь, приведет к уменьшению индукционного магнитного потока, порожденного этим током. Уменьшится и эффект торможения проводника в магнитном поле. &nbsp&nbsp&nbspСопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от материала, из которого проводник изготовлен. &nbsp&nbsp&nbspМеняя параметры, от которых зависит сопротивление проводника, можно, в конечном счете, влиять на индукционные эффекты. &nbsp&nbsp&nbspНапример, в нашем случае, чтобы снизить эффект торможения проводника, проходящего через область, пронизываемую магнитным полем, можно уменьшить его толщину и сделать в нем ряд прорезей, что эквивалентно увеличению длины проводника. &nbsp&nbsp&nbspПроведенные рассуждения можно проверить на опыте. &nbsp&nbsp&nbspВозьмем проводник, изготовленный из сплошной толстой алюминиевой пластины и укрепим его на штанге, подвешенной за верхний конец. Полученный таким образом маятник ,может совершать слабо затухающие колебания. Однако, если маятник будет двигаться вблизи электромагнита, степень затухания его колебаний должна значительно возрасти.

&nbsp&nbsp&nbsp Рис. 18. Колебания сплошной пластины в магнитном поле &nbsp&nbsp&nbspИзготовим электромагнит из дроссельной катушки, надетой на стальной сердечник с полюсными наконечниками. Катушку подключим к источнику постоянного тока напряжением несколько десятков вольт. &nbsp&nbsp&nbspПриведем в колебательное движение пластину и включим источник тока. &nbsp&nbsp&nbspКолебания пластины быстро затухают. &nbsp&nbsp&nbspУвеличим магнитный поток, пронизывающий пластину. Для этого пододвинем металлический стержень электромагнита ближе к колеблющейся пластине.

&nbsp&nbsp&nbsp Рис. 19. Колебания разрезанной пластины в магнитном поле. &nbsp&nbsp&nbspВремя затухания значительно уменьшается. &nbsp&nbsp&nbspЗаменим сплошную толстую пластину другой, более тонкой пластиной, изготовленной также из алюминия, но имеющей змееобразный разрез. &nbsp&nbsp&nbspВремя затухания колебаний такой пластины больше, чем соответствующее время для толстой сплошной пластины. &nbsp&nbsp&nbspТаким образом, обобщая результаты всех опытов имеем: &nbsp&nbsp&nbspПри изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает индукционный ток. &nbsp&nbsp&nbspНаправление индукционного тока зависит от направления вектора магнитной индукции поля, пронизывающего контур.

&nbsp&nbsp&nbsp 1.6. Электродвижущая сила индукции, закон электромагнитной индукции &nbsp&nbsp&nbspИндукционный ток представляет из себя направленное движение заряженных частиц, по своим действиям ничем в принципе не отличается от электрического тока, порожденного известными нам, например, химическими источниками, появляется за счет сил (точнее источников энергии) неэлектрического происхождения. &nbsp&nbsp&nbspФизическая же величина, измеряемая отношением работы сторонних сил по перемещению электрического заряда по электрической цепи к величине этого заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС, или — E ). &nbsp&nbsp&nbspИсходя из этого, можно было бы говорить о порождении изменяющимся магнитным потоком не индукционного тока, а электродвижущей силы индукции (ЭДС индукции, или — Еi). &nbsp&nbsp&nbspВведя понятие Еi, мы сможем характеризовать не только замкнутые, но и разомкнутые контуры, пронизываемые изменяющимся магнитным полем. &nbsp&nbsp&nbspПользуясь понятием Еi, можно сделать поправки в приведенных выше выводах и сформулировать их следующим образом: &nbsp&nbsp&nbsp Изменяющийся магнитный поток, пронизывающий проводящий контур, порождает в этом контуре Еi. &nbsp&nbsp&nbspПолярность Еi зависит от направления вектора магнитной индукции поля, пронизывающего контур и от того, нарастает магнитный поток, пронизывающий контур, или убывает. &nbsp&nbsp&nbspВеличина Еi прямо пропорционально зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур. &nbsp&nbsp&nbspОбобщая результаты опытов Фарадея, и учитывая направление индукционного тока, устанавливаемое с помощью правила Ленца, закон электромагнитной индукции можно записать в виде: &nbsp&nbsp&nbsp ЭДС индукции, возникающая в проводящем контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур. &nbsp&nbsp&nbspИменно такую форму придал математическому выражению закона электромагнитной индукции английский физик Д.К. Максвелл. &nbsp&nbsp&nbspМаксвелл же развил идею Фарадея о том, что индуцированное в проводнике изменяющимся магнитным потоком электрическое поле имеет вихревой характер и существенно отличается от кулоновского электростатического поля, порожденного неподвижными зарядами. &nbsp&nbsp&nbspОтличие, прежде всего, заключается в том, что силовые линии такого поля замкнуты сами на себя, а не начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах. Кроме того, работа, совершаемая вихревым электрическим полем при перемещении заряда по замкнутому контуру, не равна нулю.

1.7. Применение знаний о явлении электромагнитной индукции &nbsp&nbsp&nbspНа явлении электромагнитной индукции основана работа трансформатора — прибора, позволяющего преобразовывать напряжение и силу электрического тока.

Рис. 20. Трансформатор с разомкнутым сердечником. &nbsp&nbsp&nbspЕсли на стержень П-образного стального сердечника надеть проволочную катушку и пропустить по катушке изменяющийся по величине и направлению электрический ток, то во второй катушке, надетой на стальной сердечник, появится электродвижущая сила индукции. &nbsp&nbsp&nbspЕсли цепь второй катушки замкнута, например, с помощью электролампочки, по цепи пойдет электрический ток.

Рис. 21. Трансформатор с замкнутым сердечником. &nbsp&nbsp&nbspЧтобы потери электроэнергии были меньше, магнитную цепь делают замкнутой.

Рис. 22. Модель сварочного трансформатора. &nbsp&nbsp&nbspРазновидностью трансформатора является сварочный трансформатор. У сварочного трансформатора вторичная обмотка выполнена, как правило, очень толстым проводом и имеет меньшее количество витков, чем первичная обмотка. За счет этого сила тока в цепи вторичной катушки может достигать очень большой величины. &nbsp&nbsp&nbspВ качестве вторичной обмотки трансформатора может выступать сплошное металлическое кольцо с желобом. Такое кольцо укреплено на керамическом основании.

Рис. 23. Модель индукционной печи. &nbsp&nbsp&nbspЕсли кольцо надеть на стержень трансформатора, замкнуть магнитную цепь и включить первичную обмотку в сеть, то возникающие в кольце индукционные токи приведут к его нагреванию, в результате чего температура кольца значительно повысится. Брошенные в желобок кусочки канифоли, олова расплавятся. &nbsp&nbsp&nbspЭта установка служит моделью, иллюстрирующей принцип работы индукционной печи.

Рис. 24. Модель индукционного тахометра. &nbsp&nbsp&nbspВращение постоянного магнита вблизи алюминиевого диска приводит к появлению сил, заставляющих диск вращаться. &nbsp&nbsp&nbspЕсли диск соединен с пружиной, закручивающейся при вращении диска, диск при вращении магнита поворачивается на некоторый угол, пропорциональный скорости вращения магнита. &nbsp&nbsp&nbspПо углу поворота диска можно судить о частоте вращения магнита. &nbsp&nbsp&nbspНа таком принципе работают индукционные тахометры и спидометры — приборы, служащие для измерения частоты вращения деталей механизмов или связанной с ней скорости поступательного движения тела.

Рис. 25. Модель генератора тока. &nbsp&nbsp&nbspНа явлении электромагнитной индукции основано действие генераторов электрического тока электромеханического типа. &nbsp&nbsp&nbspЭДС, вырабатываемая генератором, зависит от частоты вращения рамки в магнитном поле. &nbsp&nbsp&nbspВ то же время, индукционные токи могут достигать в проводниках значительных величин и вести к нежелательным потерям энергии, ненужному их нагреванию. В случае, когда индукционные токи оказываются вредными, их называют паразитными, или токами Фуко, в честь французского физика Ж.Б. Фуко, впервые обнаружившего их и предложившего способ их уменьшения. &nbsp&nbsp&nbspОдин из способов уменьшения токов Фуко был уже назван — это увеличение сопротивления проводников различными способами. &nbsp&nbsp&nbspВ трансформаторах, например, это делается либо путем замены сплошных сердечников наборными, либо изготовлением их из специальных непроводящих электрический ток материалов, но с ярко выраженными ферромагнитными свойствами.

Проведем эксперимент. Для этого присоединим катушку к гальванометру, в ней возникает индукционный ток. Что мы видим? От того приближаем мы или удалям магнит к катушке зависит направление индукционного тока катушки (рис. 1, б).

А это означает, что индукционный ток возникает из разных направлений и, вступая во взаимодействие с магнитом, оттягивает или притягивает его. Катушка в данном случае подобна магниту с двумя полюсами. По направлению индукционного тока можно определить, где находится ее северный полюс — из него будут выходить линии магнитной индукции. Используя закон сохранения энергии можно сделать вывод о том, когда катушка будет отталкивать магнит, а когда, наоборот — притягивать его.

Эмилий Христианович Ленц

Знаменитый русский физик

Суть опытов, которые изображены на рисунке 1 состоит в том, что при определенных условиях магнитный поток в катушке может увеличиваться (рис. 1а) а в других, наоборот,

уменьшается (рис. 1.б). Причем в первом варианте катушка отталкивает магнит, и линии индукционного тока, которые выходят из ее верхнего конца, провоцируют создание магнитного поля. В данном эксперименте катушке отведена роль магнита, ее северный полюс может находиться вверху (1 вариант), а может — и внизу (2 вариант).

Проведем второй опыт, он показан на рис. 2. Закрепим два проводящих алюминиевых кольца на стержень, чтобы он мог вращаться вокруг своей оси свободно, без препятствий. Причем одно кольцо у нас будет иметь некоторый разрез. Поднесем магнит к целому кольцу, возникший индукционный ток создает магнитное поле, которое оттолкнет кольцо, благодаря чему стержень повернется. При удалении магнита от кольца, оно наоборот будет еще сильнее притягиваться к магниту. Если поднести магнит к разрезанному кольцу, то мы не наблюдаем никакой реакции. А это значит, что индукционный ток не возникает, соответственно и нет магнитного поля.

Исходя из проведенных экспериментов, можно сформулировать правило, которое определяет возникновение, и направление индукционного тока — правило Ленца.

В соответствии с правилом Ленца, индукционный ток направлен так, чтобы воспрепятствовать причине, по которой он возникает. Это правило назвали именем русского физика, который его и открыл. Его суть такова: индукционный ток, проходя через витки катушки, создает магнитное поле, которое препятствует усилению магнитного потока через ее витки или, наоборот, способствует усилению магнитного потока.

1. Для чего проводился опыт магнита с кольцом?

Чтобы определить, как направлен индукционный ток в кольце.

а) При приближении к сплошному кольцу любого полюса магнита свободно вращающееся на игле кольцо отталкивается от него. Почему? При приближении к кольцу любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток меняется (здесь увеличивается, т.е. увеличивается густота магнитных линий).

В сплошном кольце возникает индукционный ток, который создает вокруг собственное магнитное поле. Кольцо становится магнитом. Взаимодействуя с приближающимся полосовым магнитом, кольцо отталкивается от него.

б) При удалении магнита от сплошного кольца оно, притягиваясь, следует за магнитом. Почему? При удалении от кольца любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток меняется (здесь уменьшается). Возникающий в сплошном кольце индукционный ток создает вокруг собственное магнитное поле. Кольцо становится магнитом. Взаимодействуя с удаляющимся полосовым магнитом, кольцо притягивается к нему.

В обоих случаях мы наблюдаем взаимодействия двух магнитов: полосового магнита и магнита-кольца. Очевидно, у кольца-магнита в этих опытах меняются магнитные полюсы.

2. Почему кольцо с разрезом не реагирует на приближение магнита?

Индукционный ток в кольце с разрезом возникнуть не может, так как эта электрическая цепь разомкнута.

3. Как объяснить явления, происходящие при приближении магнита к сплошному кольцу; при удалении магнита?

а) При приближении магнита к кольцу они отталкиваются. Значит кольцо и магнит обращены друг к другу одноименными полюсами. А векторы магнитной индукции их полей направлены противоположно друг другу. Магнитное поле индукционного тока кольца будет противодействовать увеличению магнитного потока полосового магнита, проходящего сквозь кольцо. Кольцо будет отталкиваться от магнита.

б) При удалении магнита от кольца они притягиваются. Значит кольцо и магнит обращены друг к другу разноименными полюсами. Это возможно, когда вектора магнитной индукции их полей направлены одинаково. Магнитное поле индукционного тока кольца будет противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока полосового магнита. Кольцо будет притягиваться к магниту.

4. Как определить направление индукционного тока в кольце?

Для определения направления индукционного тока прежде всего необходимо знать, как направлен вектор магнитной индукции (направление магнитных линий) созданного этим током магнитного поля (в центре кольца).

Направление индукционного тока в кольце можно определить с помощью правила правой руки:

Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

. Правило правой руки можно применять не только для катушки (соленоида), но и для определения направления линий магнитного поля в центре одиночного витка с током. Можно использовать и обратную задачу, т.е. зная направление линий магнитного поля, можно опредилить направление тока в этом витке с током.

Если отставленный большой палец направить по известному уже направлению линий магнитного поля внутри витка (кольца), то четыре пальца, обхватывающие виток (кольцо), укажут направление индукционного тока в витке (кольце).

Правило правой руки применяем дважды: — для случая приближения магнита к кольцу, — для случая удаления магнита от кольца.

5. Как сформулировать правило Ленца?

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.

Kvant. Почему висит кольцо

Рыбин Б. Почему висит кольцо //Квант. — 1992. — № 9. — С. 47-49.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

Поговорим о двух опытах, которые вы можете провести в школьном физическом кабинете.

Первый опыт

Возьмите длинный железный стержень круглого сечения и вставьте его одним концом в катушку, длина которой в несколько раз меньше длины стержня. Расположите сердечник с катушкой горизонтально (см. рисунок). На выступающий конец сердечника наденьте легкое алюминиевое кольцо, диаметр которого чуть больше диаметра сердечника. К катушке через ключ подсоедините источник постоянного тока, напряжение на выходе которого можно при желании изменять.

Придвиньте алюминиевое кольцо вплотную к катушке и замкните ключ — кольцо оттолкнется от катушки. Величину постоянного тока можно подобрать так, чтобы кольцо удалилось почти на всю длину сердечника. Теперь разомкните цепь — кольцо возвратится почти в исходное положение.

Объяснение этого опыта кажется не очень сложным. Приведем его. Площадь, ограниченную алюминиевым кольцом, пронизывает магнитный поток, создаваемый током в катушке. При замыкании ключа этот магнитный поток растет, и по правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, направленный противоположно току в катушке. Антипараллельные токи отталкиваются, следовательно, кольцо действительно должно отталкиваться от катушки. При размыкании цепи магнитный поток уменьшается, и в кольце возникает ток, сонаправленный току в катушке. Такие токи притягиваются друг к другу, вот почему кольцо приближается к катушке.

Второй опыт

Расположите сердечник вертикально так, чтобы катушка находилась в нижней его части, и наденьте на него алюминиевое кольцо. Подключите к катушке источник переменного синусоидального тока (можно просто включить катушку в сеть, а для регулирования величины напряжения последовательно катушке подсоединить реостат) и замкните цепь. Кольцо, лежащее на катушке, приподнимается и висит в воздухе все время, пока по катушке идет ток. Если амплитуда тока достаточно большая, то в момент включения кольцо может даже слететь с сердечника.

Как же можно объяснить этот опыт? Попробуем сначала провести такие же рассуждения, как и в первом случае.

В течение той четверти периода, когда величина тока в катушке растет, в кольце возникает индукционный ток, направленный противоположно току в катушке, и между кольцом и катушкой возникают силы отталкивания. В течение следующей четверти периода, когда величина тока в катушке уменьшается, между кольцом и катушкой действуют силы притяжения. Таким образом, на кольцо должна действовать быстро меняющаяся по направлению сила. Среднее значение этой силы равно нулю, поэтому кольцо, казалось бы, не должно приподниматься и тем более висеть в воздухе.

В чем же дело?

Причина возникшего противоречия между приведенным объяснением и реальным поведением кольца заключена в следующем. Магнитный поток, пронизывающий площадку, ограниченную кольцом, создается не только током, идущим по катушке, но и индукционным током, возникающим в самом кольце (явление самоиндукции). И если при объяснении первого опыта пренебрежение этим фактором не привело к ошибочным выводам, то во втором случае мы пришли к противоречию. Попробуем разобраться, но прежде сформулируем три утверждения, которые нам понадобятся в дальнейшем.

Phi = Phi_1 + Phi_2) , где Ф1 — магнитный поток, создаваемый током I1, текущим по катушке, а Ф2 — лоток, создаваемый индукционным током I2 возникающим в кольце.

Теперь мы можем дать объяснение второму опыту. Перед включением переменного тока магнитный поток Ф был равен нулю. Согласно третьему утверждению, он будет равен нулю и после включения тока. Отсюда следует, что все время, пока по катушке идет переменный ток, Ф1 и Ф2 равны по величине, но противоположны по знаку. Тогда из второго утверждения получаем, что токи в этом случае антипараллельны, а значит, на кольцо в течение всего опыта действует сила отталкивания. Если амплитуда тока достаточно велика, возникающая сила отталкивания будет больше силы тяжести кольца. Однако при удалении от катушки сила отталкивания становится меньше, и на некоторой высоте она оказывается равной силе тяжести — это и есть положение равновесия кольца. Если кольцо успело развить достаточно большую скорость, оно может проскочить положение равновесия и слететь с сердечника.

Вернемся к первому опыту и объясним его с тех же позиций, что и второй. Поведение кольца при включении постоянного тока ничем не отличается от его поведения при протекании переменного тока. Поэтому рассмотрим подробно только процесс выключения тока. За время между включением тока и его выключением индукционный ток, текущий в кольце, успевает обратиться в нуль (за счет джоулевых потерь). Поэтому перед выключением тока Ф = Ф1. При выключении тока в катушке вместе с током I1 начинает быстро уменьшаться и поток Ф1. Одновременно в кольце возникает индукционный ток I2, а с ним и магнитный поток Ф2. Так как суммарный поток остается постоянным, знаки у Ф1 и Ф2 одинаковы. Это значит, что токи I1 и I2 — параллельны, следовательно, кольцо притягивается к катушке.

В заключение обсудим, что изменилось бы, если бы мы заменили алюминиевое кольцо на кольцо из сверхпроводника, сопротивление которого, как известно, не просто мало, а равно нулю. При включении тока это кольцо будет отталкиваться так же, как и алюминиевое. Однако теперь все время между включением тока и его выключением индукционный ток в кольце остается постоянным (R = 0, и джоулевы потери отсутствуют). Т. е. все время, пока по катушке идет ток, между катушкой и кольцом действуют силы отталкивания. Суммарный магнитный поток при этом остается равным нулю. При отключении источника тока I1 и I2 начинают убывать, оставаясь антипараллельными. Поэтому между кольцом и катушкой продолжают действовать силы отталкивания, правда, убывающие со временем.