§ 31. Магнітны паток. З’ява электрамагнітнай індукцыі
З’ява электрамагнітнай індукцыі. У 1831 г. Фарадэй правёў серыю доследаў, якія дазволілі пацвердзіць наступныя факты:
1) пры руху пастаяннага магніта адносна шпулі, падключанай да гальванометра, у шпулі ўзнікаў электрычны ток (стрэлка гальванометра адхілялася). Прычым напрамак току змяняўся на супрацьлеглы пры змене напрамку руху магніта. Гэтая ж з’ява адбывалася, калі магніт быў нерухомы, а рухалі шпулю (мал. 174);
2) у шпулі, падключанай да гальванометра, узнікаў электрычны ток, калі адносна яе рухалі іншую шпулю, якая была падключана да крыніцы пастаяннага току (мал. 175);
3) калі дзве шпулі былі наматаныя на агульны каркас і адну падключалі да гальванометра, а другую — да крыніцы току, то ток у першай шпулі ўзнікаў пры змене току ў другой (мал. 176).
Ва ўсіх разгледжаных выпадках электрычны ток у ланцугу гальванометра ўзнікаў толькі пры змене магнітнага патоку праз паверхні, абмежаваныя віткамі шпулі, падключанай да гальванометра (мал. 177). Прычым значэнне сілы току, які ўзнікаў у контуры, не залежала ад спосабу змянення магнітнага патоку, а вызначалася толькі скорасцю яго змянення. Назвалі такі ток індукцыйным токам.
Індукцыйны ток — электрычны ток, які ўзнікае ў замкнутым праводным контуры пры любой змене магнітнага патоку праз паверхню, абмежаваную гэтым контурам.
Для існавання току ў замкнутым электрычным ланцугу неабходна, каб на свабодныя зараджаныя часціцы дзейнічалі пабочныя сілы, гэта значыць у ланцугу павінна быць крыніца ЭРС. Відавочна, што ў доследах Фарадэя крыніцай гэтых пабочных сіл з’яўляўся магнітны паток, змена якога стварала ў ланцугу ЭРС. Гэтую ЭРС назвалі электрарухаючая сіла індукцыі або ЭРС індукцыі. Калі ланцуг замкнуты, ЭРС індукцыі стварае індукцыйны ток, гэта значыць узнікненне індукцыйнага току з’яўляецца другасным эфектам.
Электрамагнітная індукцыя — з’ява ўзнікнення ЭРС індукцыі ў контуры, які або знаходзіцца ў зменлівым у часе магнітным полі, або рухаецца ў пастаянным магнітным полі так, што магнітны паток праз паверхню, абмежаваную контурам, змяняецца.
1. Што змянілася б у доследах Фарадэя, калі б ён выкарыстаў шпулі з вялікай колькасцю віткоў?
2. Ці адрозніваецца электрычны ток, індуцыраваны ў правадніку, ад электрычнага току, які ствараецца любой іншай крыніцай, напрыклад гальванічным элементам?
З гісторыі фізікі
Адзін з гісторыкаў навукі пісаў: «...працы іншых вучоных — Кулона, Гальвані, Эрстэда, Араго, Ампера — уяўлялі з сябе асобныя пікі, тады як Фарадэй узвёў “горны ланцуг” з узаемазвязаных работ».
1. Што называюць магнітным патокам? Што з’яўляецца адзінкай магнітнага патоку ў СІ?
2. Якімі спосабамі можна змяніць магнітны паток праз паверхню?
3. Пры якіх умовах у замкнутым праводным контуры ўзнікае індукцыйны ток?
4. Што галоўнае ў з’яве электрамагнітнай індукцыі?
5. У якім выпадку ў замкнутым праводным прамавугольным контуры, што знаходзіцца ў аднародным магнітным полі, індуцыруецца электрычны ток: а) контур рухаецца паступальна; б) контур круціцца вакол восі, што праходзіць праз адну са старон? Чаму?