Совет 1: В чем сущность явления электромагнитной индукции

Современный человек пользуется всеми благами, которые дало ему электричество. Однако далеко не каждый понимает принцип выработки этого самого электричества, которое поставляется с электростанций.
В чем сущность явления электромагнитной индукции

Происхождение явления электромагнитной индукции


Еще около двухсот лет назад Ганс Христиан Эрстед заметил, что протекающий в цепи ток вызывает отклонение магнитной стрелки, лежащей неподалеку. Отсюда и пошло развитие идеи о том, что электричество и магнетизм взаимосвязаны. Особенно сильно эта мысль заняла М. Фарадея, который и положил начало опытам, приведшим к открытию закона электромагнитной индукции. В одном из своих опытов он обнаружил, что при выдвигании полосового магнита из катушки, подключенной к гальванометру, в катушке наводится некоторая электродвижущая сила. В чем же тут секрет?

Собственно явление электромагнитной индукции


Начнем с того, что любой магнит порождает вокруг себя магнитное поле. Если это полосовой магнит, как в опыте Фарадея, то важно заметить, что поле вблизи магнита отличается от того, что вдали от него. Если вы подносите магнит к катушке, то магнитное поле пронизывает ее. Причем в зависимости от того, как глубоко вы задвинули магнит в катушку, катушку будет пронзать разное магнитное поле.


Но каким же образом возникает Э.Д.С.? Возникновение напряжения в катушке обусловлено перемещением зарядов (электронов) в какую-либо одну сторону, то есть возникают полярно противоположные концы с избытком зарядов одного знака. Значит, переменное магнитное поле фактически перемещает заряды.

Строгое объяснение явления электромагнитной индукции


Изначально предполагалось, что магнитное и электрическое поле взаимосвязаны таким образом, что переменное магнитное поле оказывается способным перемещать электрические заряды, а переменное электрическое – так называемые магнитные. Однако на самом деле это оказалось не совсем так.

Дело в том, что переменное магнитное поле порождает вокруг себя переменное электрическое поле и наоборот. И именно это электрическое поле и перемещает заряды в катушке Фарадея. Этот факт о такой взаимосвязи полей отражен в уравнениях Джеймса Клерка Максвелла. А само явление электромагнитной индукции, проявляющееся в появлении Э.Д.С. в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него – это частный случай, вытекающий из этих уравнений.

Не стоит также забывать о том, что электромагнитная индукция предполагает изменение магнитного потока не только посредством изменения магнитного поля. Другой способ изменить поток – это менять площадь контура. В этом случае напряжение также появляется, то есть заряды также перемещаются по той причине, что само изменение площади означает перемещение контура, что фактически подразумевает собой макроскопическое перемещение зарядов внутри него. Движущиеся таким образом электрические заряды становятся магнитными, что и обуславливает их взаимодействие с внешним магнитным полем.
Видео по теме

Совет 2 : Что такое индукционный ток

Индукционный ток был впервые обнаружен в 1824 году Эрстедом. Через семь лет Фарадей и Генри развили и дополнили его теорию. Такой ток используют для оценки прочности конструкций и материалов, а потому знания о нем очень важны для современной промышленности и инженерной отрасли.
Ток

Индукция и ток



При прохождении проводника через магнитное поле в нем возникает ток. Это происходит благодаря тому, что силовые линии поля заставляют свободные электроны в проводнике двигаться. Такой процесс генерации тока с помощью непостоянного магнитного поля называется индукцией.

Одно из условий возникновения электромагнитной индукции, состоит в том, что проводник должен быть перпендикулярен силовым линиям магнитного поля с целью получения максимальной силы воздействия на свободные электроны. Направление, протекания тока определяется ориентацией силовых линий и направлением перемещения провода в поле.

Если через проводник пропускают переменный ток, то изменения магнитного поля будут совпадать с колебаниями электрического тока по фазе. Также возрастание и убывание магнитного поля может индуцировать электрический ток в другом проводнике, который находится под действием этого поля. Параметры тока во втором проводе будут похожи на первый.


Чтобы увеличить амплитуду переменного тока, проводник наматывают вокруг магнитного сердечника. Таким образом, магнитное поле становится локализованным внутри цилиндра или тора. Это многократно увеличивает разницу потенциалов на концах катушки.

Считается, что индукционный ток всегда протекает по поверхностному слою, а не внутри проводника. Также очень часто такой ток является циркулирующим и замкнутым. Чтобы понять это, надо представить водоворот или вихрь. Благодаря этому сходству, электрические токи такого типа были названы вихревыми.

Использование вихревых токов



Обнаружение и измерение напряженности магнитных полей, создаваемых вихревыми токами, позволяет изучать проводники, в случае если нет возможности исследовать их обычными методами. Например, электропроводность материала может быть определена с помощью силы вихревых токов, которые формируются в нем под воздействием магнитного поля.

Таким же методом можно определить микроскопические дефекты вещества. Трещины и другие неровности на поверхности материала будут предотвращать формирование вихревых токов в такой области. Это называется вихретоковым контролем разрушаемости материала. Техники и инженеры используют такой контроль, чтобы найти неровности и дефекты фюзеляжей самолетов и различных конструкций, которые находятся под большим давлением. Такие проверки делаются с определенной периодичностью, ведь каждый материал имеет свой порог усталости и при его достижении необходимо заменить деталь новой.
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500