Под электромагнитной индукцией подразумевают явление, когда возникает электрический ток, поле или поляризация. При этом происходит изменение временного отрезка для магнитного поля или движение материальной среды внутри последнего. Основатель электромагнитной индукции — Майкл Фарадей. Он провёл многочисленные исследования, чтобы определить, какой ток называют индукционным.
Основные положения
Майкл Фарадей сделал это открытие при помощи эксперимента. Он доказал, что магнитный поток имеет свойство изменяться. Когда происходят колебания, то появляется электродвижущая сила. Её скорость равняется движению магнитного потока, который проходит через всю поверхность контура.
Эта закономерность получила официальное название — закон Фарадея или магнитной индукции. Опыт наглядно показывает, что индукционный электрический ток возникает исключительно в замкнутом круге, когда происходят вариации магнитного потока.
Чтобы получить формулу индукционного тока, необходимо разделить значение электродвижущей силы, действующей вдоль произвольного контура на магнитный поток. Ток имеет свойство передвигаться через всю поверхность, а также ограничивается определённым контуром. Перед формулой стоит знак «ла-ла», который отражает правило Ленца — русского физика, также занимавшегося изучением индукции. Благодаря исследованиям, опытам и экспериментам он создал своё правило. Индукционный ток, возникающий внутри замкнутого проводящего контура, имеет определённое направление. При этом магнитное поле способствует противодействию изменения потока.
Благодаря формуле можно определить ЭДС электромагнитной индукции, которая движется вдоль контура поля в произвольной форме, уровень сопротивления и самоиндукцию.
Значение индукции в электротехнике
Благодаря этому закону другие учёные начали разрабатывать новую электрическую технику. Они получали электричество при помощи действия магнитного поля. Закон электромагнитной индукции является обратным процессом. При нём механическая энергия превращается в силу электрического поля.
Сегодня во время производства электротехнического устройства применяется принцип электромагнитной индукции. Благодаря такой схеме изготавливаются разные электрические машины. Явление магнитной индукции и сила зависит от линии, которая есть в поле. Она пересекает проводник в течение одной единицы времени. Когда действие электродвижущей силы увеличивается, то она пересекает магнитное поле.
Конструктивные особенности
Чтобы разобраться в формуле и принципе действия, нужно изучить, какой ток называют индукционным. Он начинает возникать во время изменения потока магнитной индукции в проводящем контуре. Для определения направления нужно использовать правило Ленца.
Когда изменяется поток, в контуре начинает происходить компенсация этих изменений. Если поле создаётся в другом контуре — направление начинает меняться. Происходит увеличение внешнего потока, поэтому индукционный ток изменяет направление на противоположное.
Катушки имеют два основных полюса — северный и южный. Полюс определяют в зависимости от текущего направления тока. Иногда индукционные линии могут выходить из северного полюса. Когда магнит постепенно приближается к катушке, то происходит явление магнитной индукции с принципом отталкивания.
Индукционный ток появляется, только если присутствует замкнутый контур, который расположен в переменном магнитном поле. Контур бывает неподвижным или движущимся. Существует несколько способов, позволяющих создать индукционный ток:
- перемещение постоянного магнита относительно катушки;
- изменение положения сердечника (он монтируется в катушку электрического магнита);
- размыкание и замыкание цепи;
- регулирование уровня.
Благодаря современным технологиям с использованием индукции производители изготавливают технику для дома. Это могут быть котлы и печи.
Опыты Фарадея в домашних условиях
Для более точного понимания возникновения и явления электромагнитной индукции можно провести несколько опытов. Их выполняют в домашних условиях или в кабинетах физики. Вот наиболее распространённые и доступные из них:
К гальванометру можно присоединить проводник. Он должен быть длинным и гибким. Его располагают между разными полюсами магнита. Когда проводник и магнит находятся в неподвижном состоянии, ток отсутствует. Если он начинает шевелиться, значит, в цепи образовалось напряжение. Стрелка гальванометра будет отклоняться в разные стороны.- Присоединить к гальванометру катушку. Внутрь поля можно вводить магнит или выводить его. Гальванометр будет фиксировать появление тока в замкнутом круге цепи.
- Магнит закрепить в штативе, надеть катушку, присоединить к гальванометру. В катушке снова появится ток, но только при наличии движения.
Эти опыты стоит проводить с учителем или взрослыми, которые смогут правильно сделать все необходимые подключения. Перед началом важно пройти технику безопасности, чтобы не допустить ошибки.
