Довольно часто случается, что, после того как открыт новый эффект, он обнаруживается во множестве внешне различных проявлений. Электромагнитная индукция, которую Фарадей впервые наблюдал в виде тока, возбуждаемого во вторичной цепи при изменении тока в близлежащих проводах, проявляется также в виде тока, текущего по контуру при изменении магнитного поля, пересекающего этот контур; в виде электрического поля, возбуждаемого в проводе при изменении магнитного поля вблизи провода; в виде электрического поля, возбуждаемого в проводе при перемещении провода в магнитном поле; в виде тока в контуре при вращении контура в постоянном магнитном поле и в виде других явлений, внешне различных, но описывающихся единым качественным выводом: переменные магнитные поля возбуждают электрические поля.
Это известный закон Фарадея. Представим его в следующей форме. Если имеется виток провода, Подобный изображенному на фиг. 327, то средняя разность потенциалов между концами витка, умноженная на временной интервал Δt, равна (1/с) * изменение потока магнитного поля через этот виток за время Δt1):
разность электрических потенциалов * временной интервал = —1/c *
* (изменение потока магнитного поля через виток). (21.1)
Это соотношение выглядит несколько замысловато, так как в нем ни с того ни с сего появился знак минус, и, кроме того, в него входит новое для нас понятие магнитного потока через виток.
Если магнитное поле однородно (постоянно по величине и направлению) и перпендикулярно плоскости витка (простейший случай, фиг. 328, а), то магнитный поток определяется как произведение поля на площадь витка:
магнитный поток (обозначается буквой Ф) = В X (площадь витка). (21.2)
Если магнитное поле однородно, но не перпендикулярно плоскости витка (фиг. 328, б), поток определяется как произведение нормальной к витку составляющей магнитного поля на площадь, витка. Если величина магнитного поля различна в разных точках площади витка, магнитный поток определяется следующим образом: площадь витка разбивается на достаточно маленькие площадки, на которых поле можно считать однородным, перемножаются величины этих «однородных нолей» на соответствующие малые площади (тем самым определяются потоки через эти площадки) и результаты складываются.
1) При стремлении М к нулю вместо «средняя» следует, как обычно, говорить «мгновенная».
Поток через контур может изменяться по разным причинам. Простейший случай — это когда однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости витка, изменяется по величине. В другом случае поток изменяется, когда виток поворачивается в постоянном магнитном поле. В обоих этих случаях изменение потока возбуждает в витке разность электрических потенциалов.
Направление тока, возбуждаемого в замкнутом контуре изменяющимся магнитным полем, определяется правилом, установленным в 1834 г, Э. X. Ленцем: ток, наводимый в контуре изменяющимся магнитным потоком через этот контур, течет в направлении, при котором возбуждается магнитное поле, стремящееся восстановить первоначальный поток через контур.
Иными словами, наводимый ток стремится уменьшить изменение потока. Рассмотрим, например, петлю, находящуюся в магнитном поле, которое направлено слева направо и уменьшается по величине (фин. 329, а). Поскольку поле уменьшается, наводимый в петле ток будет течь в таком направлении, при котором возбуждаемое им магнитное поле будет, как и раньше, направлено слева направо (фиг. 329, б). Если петля была разомкнута, в ней возбудится разность потенциалов, причем так, как показано на фиг. 330.
Пример 1. Допустим, что имеется виток (фиг. 331), площадь которого равна 30 см2, и что магнитное поле, нормальное плоскости витка, однородно и возрастает со скоростью:
ΔB/Δt=1000 Гс/с. (21.3)
Тогда разность потенциалов V между концами провода равна:
Спираль состоит из множества витков, и для нее можно считать, что каждый виток независимо от-других дает вклад в суммарную площадь.
Так, если однородное магнитное поле В перпендикулярно сечению спирали (фиг. 332), состоящей из N витков, его поток:
Ф = ВТ * (площадь витка), (21.5)
т. е. он в N раз больше потока через один виток. Если площадь витка 30 см2, число витков равно 1000, а магнитное поле, как и раньше, нарастает со скоростью 1000 Гс/с, то между концами спирали возбудится разность потенциалов в 0,3 В.
Пример 2. В системе, изображенной на фиг. 333, неожиданно размыкают левую цепь. В каком направлении будет течь ток в правой цепи?
Когда левая цепь замкнута, ее ток создает магнитное поле, направленное слева направо. При размыкании цепи — это поле уменьшается. Поэтому ток, наводимый в правой цепи, течет так,чтобы его поле было тоже направлено слева направо.
Если основа оригинала (карты пли плана) прозрачна, то копию можно снять при помощи стола со…
Определение координат точки. Пусть точка А (рис. 32) находится в квадрате, абсциссы и ординаты вершин…
Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности земли. В зависимости от характера рельефа местность делят…
Для обозначения на планах и картах различных предметов местности, применяются специально разработанные условные знаки. Для обличения…
В инженерной геодезии чаще всего пользуются топографическими картами. Их составляют в масштабах 1:10000, 1:25000, 1:50000…