Меню

Как узнать направление индукционного тока в кольце



§ 49. Направление индукционного тока. Правило Ленца. —

Вопросы.

1. Для чего проводился опыт, изображенный на рисунках 130 и 133?


Опыт проводился с целью определения направления индукционного тока.

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

В кольце с разрезом не может возникнуть электрический ток.

3. Объясните явления, происходящие при приближении магнита к сплошному кольцу (см. рис. 132); при удалении магнита (см. рис. 134).

При приближении магнита в замкнутом контуре создается индукционный ток, который в свою очередь создает магнитное поле. Судя по тому, что контур начинает отталкиваться, — кольцо и магнит обращены друг к другу одноименными полюсами, а векторы магнитной индукции их направлены в противоположные стороны. При удалении магнита от рамки (после того; как он был принудительно помещен внутрь) рамка начинает притягиваться, значит рамка с магнитом обращены друг к другу одноименными полюсами, а векторы индукции у них направлены в одну сторону.

4. Как мы определяли направление индукционного тока в кольце?

По правилу правой руки.

5. Сформулируйте правило Ленца.

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

Упражнения.

1. Как вы думаете, почему прибор, изображенный на рисунке 130. изготовлен из алюминия? Как проходил бы опыт, если бы прибор был железным? медным?

2. В данном ниже перечне логических операций, которые мы выполняли для определения направления индукционного тока, нарушена последовательность их проведения. Запишите в тетради буквы, обозначающие эти операции, расположив их в правильной последовательности. а) Определили направление индукционного тока в кольце (пользуясь правилом правой руки — см. §44). б) Определили направление индукции Вк магнитного поля тока в кольце по отношению к направлению магнитной индукции Вм поля магнита, исходя из того, что кольцо отталкивается от магнита при его приближении (значит, они обращены друг к другу одноименными полюсами, и Вк ↑↓ Вм) и притягивается при удалении (значит, кольцо и магнит обращены друг к другу разноименными полюсами, и Bк ↑↑ Bм) в) Определили направление магнитной индукции Вм поля магнита (по расположению его полюсов).

Источник

Как узнать направление индукционного тока в кольце

«Физика — 11 класс»

Направление индукционного тока

Направление индукционного тока, возникающего в катушке, зависит от того, приближается магнит к катушке или удаляется от нее.

Возникающий индукционный ток может притягивать или отталкивать магнит, т.к. катушка становится подобной магниту с двумя полюсами — северным и южным.
На основе закона сохранения энергии можно предсказать, в каких случаях катушка будет притягивать магнит, а в каких отталкивать его.

Взаимодействие индукционного тока катушки с магнитом.

В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита к катушке и его удаление?

Если магнит приближать к катушке

Число линий магнитной индукции, пронизывающих витки катушки, или, что то же самое, магнитный поток, увеличивается.
Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к ней магниту.
Линии индукции ‘ магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки.
В катушке появляется индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается.
Для сближения магнита и катушки нужно совершить положительную работу.

Если магнит удалять от катушки

Число линий магнитной индукции, пронизывающих витки катушки, или, что то же самое, магнитный поток, уменьшается.
Линии индукции ‘ магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, входят в верхний конец катушки.
Катушка с током становится аналогична магниту, северный полюс которого находится снизу.
В катушке возникает ток такого направления, что проявляется притягивающая магнит сила.

Читайте также:  Барк настройка токов покоя

Аналогично можно рассмотреть опыт, когда на концах стержня, который может свободно вращаться вокруг вертикальной оси, закреплены два проводящих алюминиевых кольца (одно из них с разрезом).

С разрезанным кольцом магнит не взаимодействует, так как разрез препятствует возникновению в кольце индукционного тока.
Отталкивает или притягивает другое кольцо магнит, зависит от направления индукционного тока, возникающего в кольце.
Поэтому закон сохранения энергии позволяет сформулировать правило, определяющее направление индукционного тока.

Правило Ленца

Существует правило, позволяющее определить направление индукционного тока, которое было установлено русским физиком Э. X. Ленцем:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

или более кратко:

Индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

При увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует усилению магнитного потока через витки катушки.
Ведь линии индукции ‘ этого поля направлены против линий индукции поля, изменение которого порождает электрический ток.
Если же магнитный поток через катушку ослабевает, то индукционный ток создает магнитное поле с индукцией ‘ увеличивающее магнитный поток через витки катушки.

Применение правила Ленца:

1. Определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром (ΔФ > 0), или уменьшается (ΔФ 0 и иметь одинаковое с ними направление при ΔФ По следам «английских ученых»

Источник

Как узнать направление индукционного тока в кольце

Направление индукционного тока

При внесении в катушку магнита в ней возникает индукционный ток. Если к катушке присоединить гальванометр, то можно заметить, что направление тока будет зависеть от того приближаем ли мы магнит или удаляем его.

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.

Если приближать к катушке магнит, то в ней будет возникать индукционный ток такого направления, что катушка обязательно будет отталкиваться от магнита. Если мы будет удалять магнит от катушки, то при этом в катушке возникнет такой индукционный ток, что она будет притягиваться к магниту.

Стоит отметить, что не важно каким полюсом мы подносим или убираем магнит, всегда при подносе катушка будет отталкиваться, а при удалении притягиваться. 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.

Узнать направление индукционного тока можно. Для этого существует правило Ленца. Оно основано на законе сохранения. Рассмотрим следующий опыт.

Так как должен выполняться закон сохранения, должно возникнуть магнитное поле, которое будет препятствовать изменению магнитного потока. В нашем случае магнитный поток увеличивался, следовательно, ток должен течь в таком направлении, чтобы линии вектора магнитной индукции, создаваемые катушкой, были направлены в противоположном направлении линиям магнитной индукции, создаваемым магнитом.

Читайте также:  Энергетические процессы при резонансе токов

То есть они должны в нашем случае быть направлены вверх. Теперь воспользуемся правилом буравчика. Направляем большой палец правой руки по необходимому нам направлению линий магнитной индукции, то есть — вверх. Тогда остальные пальцы укажут, в какую сторону должен быть направлен индукционный ток. В нашем случае, слева на право.

Аналогичный процесс происходит при удалении магнита. Убираем магнит, магнитный поток уменьшается, следовательно, должно возникнуть поле которое будет увеличивать магнитный поток. То есть поле линии магнитной индукции, которого будут сонаправлены с линиями магнитной индукции, создаваемыми постоянным магнитом. В нашем случае эти лини направлены вниз. Опять пользуемся правилом буравчика и определяем направление индукционного тока.

Правило Ленца.

Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока в контуре надо так:

1. Определить направление линий магнитной индукции вектора В внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( Δ Ф > 0), или уменьшается ( Δ Ф

3. Установить направление линий магнитной индукции вектора В’ магнитного поля индукционного тока. Эти линии должны быть согласно правилу Ленца направлены противоположно линиям магнитной индукции вектора В’ при Δ Ф > 0 и иметь одинаковое с ними направление при Δ Ф

4. Зная направление линий магнитной индукции вектора В’ , найти направление индукционного тока, пользуясь правилом буравчика.

Направление индукционного тока определяется с помощью закона сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях направлен так, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток.

Вихревое электрическое поле .

Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике — электрическое поле.

Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Индукционное электрическое поле является вихревым.Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока

Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

индукционное электрическое поле

(вихревое электрическое поле )

1. создается неподвижными электрическими зарядами

1. вызывается изменениями магнитного поля

2. силовые линии поля разомкнуты -потенциальное поле

2. силовые линии замкнуты — вихревое поле

3. источниками поля являются электрические заряды

3. источники поля указать нельзя

4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна нулю.

4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна ЭДС индукции

Источник

Как узнать направление индукционного тока в кольце

В § 93 было показано, что направление индукционного тока определяется правилом правой руки. Это правило не является универсальным, им нельзя определить направление индукционного тока в случае, когда он получается в проводнике, находящемся в переменном магнитном поле (см. рис. 139). Русский ученый Э. X. Ленц установил (в 1823 г.) общее правило для определения направления индукционного тока.

Читайте также:  Через 120 грамм 10 процентного раствора едкого натра пропустили электрический ток

На острие подставки (рис. 143, а) находятся уравновешенные алюминиевые кольца (кольцо А замкнутое, В — имеет разрез). При приближении магнита к замкнутому кольцу магнитный поток, проходящий через него, увеличивается. Вследствие этого в кольце возникает индукционный ток, который имеет собственное магнитное поле. Замечаем, что кольцо удаляется от магнита. Это означает, что на стороне кольца, обращенной к магниту, возник полюс, одноименный с полюсом магнита. Из рисунка видно, что выходящие из кольца линии индукции магнитного поля тока в кольце направлены против линий индукции магнитного поля магнита. В рассматриваемом опыте магнитный поток Ф1 магнитного поля индукционного тока уменьшил увеличивающийся магнитный поток Ф2, который вызвал индукционный ток в кольце.

Рис. 143. К правилу Ленца
Рис. 143. К правилу Ленца

При удалении магнита из кольца оно движется за магнитом. Это означает, что на стороне кольца, обращенной к магниту, возникает полюс, разноименный с полюсом магнита (рис. 143, б). Выходящие из кольца линии индукции магнитного поля тока в кольце направлены так же, как и линии индукции магнитного поля магнита. Поэтому магнитный поток Ф1 магнитного поля индукционного тока увеличил уменьшающийся магнитный поток Ф2 магнита, который вызвал индукционный ток в кольце.

На основе подобных опытов и рассуждений Ленц установил: индукционный ток возникает такого направления, что его магнитное поле препятствует изменению того магнитного потока, который вызвал этот ток. Правило Ленца является следствием закона сохранения и превращения энергии. Когда мы приближаем, например, к катушке (кольцу) магнит, то возникающий ток своим магнитным полем отталкивает магнит. Двигая его, мы преодолеваем эти силы отталкивания, т. е. совершаем работу, в результате чего механическая энергия превращается в энергию индукционного тока, При выдвигании магнита из катушки совершается работа по преодолению силы притяжения катушки. Механическая энергия в этом случае превращается в энергию индукционного тока.

Установив по правилу Ленца полюсы кольца, определим направление тока: если к наблюдателю обращен северный полюс, то для него ток в кольце имеет направление против часовой стрелки, а если южный полюс — то по часовой стрелке.

Рис. 144. Торможение якоря генератора тока при включении лампочек
Рис. 144. Торможение якоря генератора тока при включении лампочек

Правило Ленца можно проиллюстрировать также таким опытом. Падающий груз А приводит в действие генератор тока (рис. 144). Якорь генератора увеличивает скорость вращения. Замыкаем ключом цепь лампочек. Они загораются, а падение груза резко замедляется и продолжается с небольшой скоростью. При размыкании цепи скорость падения груза опять увеличивается и вновь уменьшается при замыкании цепи. Падающий груз увеличивает скорость вращения якоря, вследствие чего увеличивается проходящий через его обмотку магнитный поток. Это вызывает возникновение э. д. с. индукции. При замыкании цепи э. д. с. вызывает индукционный ток, индукция магнитного поля которого направлена против индукции магнитного поля магнатов, вследствие чего и происходит торможение вращения якоря.

Рис. 145. Определение знака э. д. с. индукции при помощи правила Ленца
Рис. 145. Определение знака э. д. с. индукции при помощи правила Ленца

Пользуясь правилом Ленца, покажем, как можно определить знаки полюсов источника э. д. с. индукции в случае, когда цепь разомкнута. Будем в разрезанное кольцо вдвигать магнит южным полюсом (рис. 145). На концах кольца знаки полюсов наведенной э. д. с. индукции должны быть так расположены, чтобы при замыкании цепи (показано пунктиром) ток шел по часовой стрелке и образовывал южный полюс на стороне кольца, обращенной к магниту.

Источник