Параграф 59 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Явление электромагнитной индукции

Майкл Фарадей стал первым, кто экспериментально доказал возможность создания электрического тока с помощью изменения магнитного поля. В начале XIX века ученый поставил задачу — преобразовать магнитное поле в электрический ток. В 1822 году он начал свои опыты и спустя 10 лет открыл явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через него. Это открытие стало основой для создания электрогенераторов и двигателей, что позволило развить многие отрасли науки и техники.

Опыты Фарадея с катушками и магнитами

Для демонстрации явления электромагнитной индукции Фарадей использовал простую установку с катушкой и магнитом (рис. 164). В опыте, если перемещать магнит вдоль катушки, в ней появляется индукционный ток. Это показывает, что движение магнита относительно проводника приводит к появлению электрического тока. Галванометр, подключенный к катушке, фиксирует отклонение стрелки, указывая на наличие тока. Если остановить магнит, индукционный ток исчезает, так как его возникновение связано исключительно с изменением магнитного потока. Это явление лежит в основе работы трансформаторов и генераторов, где постоянное изменение магнитного поля приводит к появлению электрической энергии.

Направление индукционного тока

Направление индукционного тока зависит от направления движения магнита (рис. 165). При движении магнита к катушке ток возникает в одном направлении, а при движении в обратную сторону — меняет свое направление. Это явление объясняется законом Ленца: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, который его вызывает. Следовательно, индукционный ток создает собственное магнитное поле, препятствующее движению магнита. Это свойство индукционного тока используется для управления токами в электрических устройствах.

Индукционный ток и изменение магнитного поля

Индукционный ток возникает не только при движении магнита, но и при изменении силы тока в другой катушке, находящейся поблизости (рис. 166). Это явление называется взаимной индукцией: когда ток в первой катушке изменяется, магнитное поле вокруг нее меняется и создает индукционный ток во второй катушке. Таким образом, две катушки могут обмениваться электрической энергией через магнитное поле, не имея прямого электрического контакта. Этот принцип используется в трансформаторах, которые позволяют изменять напряжение в электрических цепях.

Принцип работы электромагнитных устройств

Электромагнитная индукция лежит в основе работы многих устройств: от электрических генераторов и двигателей до трансформаторов и индукционных нагревателей. В генераторах магнитное поле создается вращающимся магнитом или катушкой, что приводит к появлению тока в обмотке. В трансформаторах переменное магнитное поле передает энергию между двумя катушками, изменяя напряжение и ток. В индукционных нагревателях переменный ток создает магнитное поле, которое нагревает металлические предметы. Все эти устройства используют свойства индукции для преобразования и передачи энергии.

Значение открытия электромагнитной индукции

Открытие электромагнитной индукции стало одним из самых важных достижений XIX века. Это явление позволило создать первые электростанции и развить электротехнику. На основе работ Фарадея в дальнейшем были разработаны мощные генераторы и двигатели, которые используются в промышленности и на транспорте. Ученые, такие как Джеймс Максвелл и Генрих Герц, развили теорию электромагнитного поля, что стало основой для современных радиотехнических систем. Электромагнитная индукция остается ключевым принципом в теории электромагнетизма и используется во многих современных технологиях.