Sai già che c'è sempre un campo magnetico attorno a una corrente elettrica. La corrente elettrica e il campo magnetico sono inseparabili l'uno dall'altro.
Ma se si dice che una corrente elettrica "crea" un campo magnetico, non è vero il contrario? È possibile "creare" una corrente elettrica con l'aiuto di un campo magnetico?
Tale compito all'inizio del XIX secolo. ha cercato di risolvere molti scienziati. Anche lo scienziato inglese Michael Faraday glielo ha messo davanti. "Trasforma il magnetismo in elettricità": così Faraday scrisse questo problema nel suo diario nel 1822. Lo scienziato ha impiegato quasi 10 anni di duro lavoro per risolverlo.
Michael Faraday (1791-1867)
fisico inglese. Ha scoperto il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, le correnti extra durante la chiusura e l'apertura
Per capire come Faraday è stato in grado di "trasformare il magnetismo in elettricità", eseguiamo alcuni degli esperimenti di Faraday utilizzando strumenti moderni.
La Figura 119, a mostra che se un magnete viene inserito in una bobina chiusa a un galvanometro, l'ago del galvanometro devia, indicando la comparsa di una corrente di induzione (indotta) nel circuito della bobina. La corrente di induzione in un conduttore è lo stesso movimento ordinato di elettroni della corrente ricevuta da una cella o batteria galvanica. Il nome "induzione" indica solo il motivo del suo verificarsi.
Riso. 119. Il verificarsi di una corrente induttiva quando un magnete e una bobina si muovono l'uno rispetto all'altro
Quando il magnete viene rimosso dalla bobina, la freccia del galvanometro devia nuovamente, ma nella direzione opposta, il che indica la presenza di corrente nella bobina nella direzione opposta.
Non appena il movimento del magnete rispetto alla bobina si interrompe, la corrente si interrompe. Pertanto, la corrente nel circuito della bobina esiste solo durante il movimento del magnete rispetto alla bobina.
L'esperienza può essere cambiata. Metteremo una bobina su un magnete fisso e lo rimuoveremo (Fig. 119, b). E ancora, puoi scoprire che durante il movimento della bobina rispetto al magnete, nel circuito appare di nuovo una corrente.
La Figura 120 mostra la bobina A inclusa nel circuito della sorgente di corrente. Questa bobina è inserita in un'altra bobina C collegata a un galvanometro. Quando il circuito della bobina A viene chiuso e aperto, si verifica una corrente di induzione nella bobina C.
Riso. 120. Presenza di corrente induttiva durante la chiusura e l'apertura di un circuito elettrico
È possibile causare la comparsa di una corrente di induzione nella bobina C e modificando l'intensità della corrente nella bobina A o spostando queste bobine l'una rispetto all'altra.
Facciamo un altro esperimento. Poniamo un contorno piatto di un conduttore in un campo magnetico, le cui estremità collegheremo a un galvanometro (Fig. 121, a). Quando il circuito viene ruotato, il galvanometro rileva l'aspetto di una corrente di induzione in esso. La corrente apparirà anche se un magnete viene ruotato vicino o all'interno del circuito (Fig. 121, b).
Riso. 121. Quando il circuito ruota in un campo magnetico (magnete relativo al circuito), un cambiamento nel flusso magnetico porta alla comparsa di una corrente di induzione
In tutti gli esperimenti considerati, la corrente di induzione nasce quando cambia il flusso magnetico che penetra nell'area coperta dal conduttore.
Nei casi rappresentati nelle figure 119 e 120, il flusso magnetico è cambiato a causa di un cambiamento nell'induzione del campo magnetico. Infatti, quando il magnete e la bobina si muovevano l'uno rispetto all'altro (vedi Fig. 119), la bobina cadeva nel campo con un'induzione magnetica maggiore o minore (poiché il campo del magnete non è uniforme). Quando si chiude e si apre il circuito della bobina A (vedi Fig. 120), l'induzione del campo magnetico creato da questa bobina è cambiata a causa di un cambiamento nell'intensità della corrente in essa.
Quando il circuito del filo ruotava in un campo magnetico (vedi Fig. 121, a) o il magnete relativo al circuito (vedi Fig. 121, b "), il flusso magnetico cambiava a causa di un cambiamento nell'orientamento di questo circuito rispetto alle linee di induzione magnetica.
Così,
- con qualsiasi variazione del flusso magnetico che penetra nell'area delimitata da un conduttore chiuso, in questo conduttore si genera una corrente elettrica, che esiste durante l'intero processo di modifica del flusso magnetico
Questo è il fenomeno dell'induzione elettromagnetica.
La scoperta dell'induzione elettromagnetica è una delle conquiste scientifiche più straordinarie della prima metà del XIX secolo. Ha causato l'emergere e il rapido sviluppo dell'ingegneria elettrica e radio.
Sulla base del fenomeno dell'induzione elettromagnetica, sono stati creati potenti generatori di energia elettrica, allo sviluppo dei quali hanno preso parte scienziati e tecnici di diversi paesi. Tra loro c'erano i nostri compatrioti: Emil Khristianovich Lenz, Boris Semyonovich Jacobi, Mikhail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky e altri che hanno dato un grande contributo allo sviluppo dell'ingegneria elettrica.
Domande
- Qual era lo scopo degli esperimenti rappresentati nelle Figure 119-121? Come sono stati eseguiti?
- In quale condizione negli esperimenti (vedi Fig. 119, 120) si è verificata una corrente di induzione in una bobina chiusa a un galvanometro?
- Cos'è il fenomeno dell'induzione elettromagnetica?
- Qual è l'importanza di scoprire il fenomeno dell'induzione elettromagnetica?
Esercizio 36
- Come creare una corrente di induzione a breve termine nella bobina K 2 mostrata nella Figura 118?
- L'anello di filo è posto in un campo magnetico uniforme (Fig. 122). Le frecce mostrate accanto all'anello mostrano che nei casi a e b l'anello si muove in linea retta lungo le linee di induzione del campo magnetico, e nei casi c, d ed e ruota attorno all'asse OO. "In quale di questi casi può verificarsi una corrente di induzione nell'anello?
In N 1 S 1. il campo magnetico è chiaramente rappresentato; linee chiuse; 2. linee chiuse; 3. La direzione indicata dal polo nord dell'ago magnetico è presa come direzione delle linee di forza, cioè le linee di forza sono dirette dal polo nord (N) del magnete permanente al polo sud (S). Linee del campo magnetico: FIG.1
VETTORE DI INDUZIONE MAGNETICA. LINEE MAGNETICHE. B è il vettore di induzione magnetica, sempre diretto lungo la tangente alle linee di induzione magnetica; B - è la potenza caratteristica del campo magnetico; Il modulo del vettore di induzione magnetica di un campo magnetico omogeneo è uguale al rapporto tra il modulo di forza, con il quale il campo magnetico agisce su un conduttore percorso da corrente situato perpendicolarmente alle linee di induzione magnetica, alla forza attuale e al lunghezza del conduttore
Campo magnetico uniforme campo, in ciascun punto del quale Campo magnetico uniforme è un campo, in ciascun punto del quale 1. le linee magnetiche sono distribuite con la stessa densità o sono parallele tra loro; 2. i vettori di induzione magnetica B hanno lo stesso modulo e direzione. omogeneo. Altrimenti il campo è disomogeneo. Campo magnetico omogeneo e disomogeneo. Fig.2 fig. 3 figura 4 figura 5 B
Il campo magnetico in corrente continua è la “succhiello” o regola della mano destra - permette di determinare la direzione delle linee del campo magnetico generate da un conduttore percorso da corrente: se si prende con la mano destra il conduttore percorso da corrente in modo che il il pollice indica la direzione della corrente, poi le restanti dita della mano che ricoprono il conduttore, indicano la direzione delle linee del campo magnetico; FIG.6
Un telaio con drenaggio è un conduttore piegato a forma di rettangolo o cerchio, attraverso il quale scorre una corrente costante; - crea un campo magnetico simile al campo magnetico di una barra magnetica permanente ed è l'elettromagnete più semplice; - se le dita della mano destra sono compresse nella direzione corrispondente alla direzione della corrente nell'inquadratura, allora il pollice indicherà la direzione dal polo sud a nord; applicando la regola - mano destra, è possibile determinare i poli nord e sud del campo magnetico del telaio con corrente: FIG.7
Solenoide: un conduttore avvolto a spirale, attraverso il quale scorre una corrente elettrica; Solenoide: un conduttore avvolto a spirale, attraverso il quale scorre una corrente elettrica; il campo magnetico del solenoide è simile al campo magnetico di una barra magnetica; strutturalmente il solenoide è un telaio circolare con corrente collegata in serie; è possibile determinare i poli nord e sud del campo magnetico del solenoide applicando la regola della mano destra per una spira con corrente. FIG.8
AMPER FORCE è la forza che agisce su un conduttore percorso da corrente posto in un campo magnetico; è uguale al prodotto del modulo del vettore di induzione magnetica B e dell'intensità di corrente I, della lunghezza della sezione l del conduttore e del seno dell'angolo α tra l'induzione magnetica e la sezione del conduttore. la direzione della forza Ampere è la regola della mano sinistra - se il palmo della mano sinistra è posizionato in modo tale da includere le linee di induzione magnetica e quattro dita tese sono posizionate nella direzione della corrente nel conduttore, allora il pollice piegato indicherà la direzione della forza in Ampere che agisce sulla corrente; FIG.9
FORZA DI LORENTZ forza che agisce su una particella carica in movimento da un campo magnetico esterno; è uguale al prodotto della carica q e dell'induzione magnetica B, della velocità della particella υ e del seno dell'angolo α tra la direzione della velocità della carica e l'induzione del campo magnetico DIREZIONE DELLA FORZA DI LORENTZ: se il palmo di la mano sinistra è posizionata in modo che il vettore B vi entri e quattro dita tese sono dirette lungo il vettore υ, quindi il pollice piegato mostrerà la direzione della forza che agisce sulla carica positiva. se il palmo della mano destra è posizionato in modo tale che il vettore B vi entri e le quattro dita tese sono dirette lungo il vettore υ, allora il pollice piegato mostrerà la direzione della forza che agisce sulla carica negativa. FIG.15
FLUSSO MAGNETICO (FLUSSO DI INDUZIONE MAGNETICA): CARATTERIZZA LA DISTRIBUZIONE DEL CAMPO MAGNETICO SULLA SUPERFICIE LIMITATA DA UN ANELLO CHIUSO; VALORE PARI AL PRODOTTO DEL MODULO DEL VETTORE DELL'INDUZIONE MAGNETICA SULL'AREA DEL CONTORNO E DEL COSENO DELL'ANGOLO TRA IL VETTORE DELL'INDUZIONE MAGNETICA E LA NORMALE ALLA SUPERFICIE; FLUSSO MAGNETICO (FLUSSO DI INDUZIONE MAGNETICA): CARATTERIZZA LA DISTRIBUZIONE DEL CAMPO MAGNETICO SULLA SUPERFICIE LIMITATA DA UN ANELLO CHIUSO; VALORE PARI AL PRODOTTO DEL MODULO DEL VETTORE DELL'INDUZIONE MAGNETICA SULL'AREA DEL CONTORNO E DEL COSENO DELL'ANGOLO TRA IL VETTORE DELL'INDUZIONE MAGNETICA E LA NORMALE ALLA SUPERFICIE;
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA INDUZIONE ELETTROMAGNETICA IL FENOMENO DELL'INDUZIONE ELETTROMAGNETICA FU SCOPERTO SPERIMENTALMENTE DA MICHAEL FARADEY NEL 1831. IL FENOMENO DELL'INDUZIONE ELETTROMAGNETICA È UN FENOMENO DELLA COMPARSA DI FORZA ELETTROMETICA IN UN CONDUTTORE POSIZIONATO IN UN CAMPO MAGNETICO ALTERNATO O IN MOVIMENTO IN UN CAMPO MAGNETICO COSTANTE.
IL CAMPO INDOTTO (VORTEX) non è creato da cariche elettriche, ma da un cambiamento nel campo magnetico; Le linee di forza del campo indotto sono chiuse e il campo stesso ha un carattere vorticoso; CORRENTE DI INDUZIONE - si verifica in un conduttore chiuso sotto l'azione di un campo indotto (vortice). LA CORRENTE DI INDUZIONE NELLA BOBINA C O IN UN CIRCUITO CHIUSO COMPARE QUANDO SI VARIA IL FLUSSO MAGNETICO CHE ATTRAVERSA L'AREA LIMITATA DAL CONDUTTORE: 1. QUANDO IL MAGNETE SI MUOVE; 2. QUANDO LA FORZA CORRENTE IN BOBINA CAMBIA; 3. DURANTE IL MOVIMENTO DELLE BOBINE AEC RELATIVAMENTE TRA LORO; 4. QUANDO ROTAZIONE DI UN CIRCUITO CHIUSO IN UN CAMPO MAGNETICO; 5. QUANDO IL MAGNETE RUOTA VICINO ALL'ANELLO O ALL'INTERNO DI ESSO. LA CORRENTE DI INDUZIONE NELLA BOBINA C O IN UN CIRCUITO CHIUSO COMPARE QUANDO SI VARIA IL FLUSSO MAGNETICO CHE ATTRAVERSA L'AREA LIMITATA DAL CONDUTTORE: 1. QUANDO IL MAGNETE SI MUOVE; 2. QUANDO LA FORZA CORRENTE IN BOBINA CAMBIA; 3. DURANTE IL MOVIMENTO DELLE BOBINE AEC RELATIVAMENTE TRA LORO; 4. QUANDO ROTAZIONE DI UN CIRCUITO CHIUSO IN UN CAMPO MAGNETICO; 5. QUANDO IL MAGNETE RUOTA VICINO ALL'ANELLO O ALL'INTERNO DI ESSO. PRODUZIONE:
Domande.
1. Qual era lo scopo degli esperimenti mostrati nelle Figure 126-128? Come sono stati eseguiti?
Gli esperimenti sono stati impostati con l'obiettivo di creare e determinare le condizioni per il verificarsi di una corrente di induzione. Per fare questo, nei primi due esperimenti (Fig. 126), sono stati utilizzati una bobina collegata a un galvanometro e un magnete. Nel primo esperimento è stato spostato un magnete, nel secondo una bobina. Nel terzo esperimento (fig. 127), il magnete è stato sostituito da una seconda bobina inclusa nel circuito. Nella quarta e quinta (fig. 128) il telaio è stato ruotato all'interno del magnete (a) e il magnete all'interno del telaio (b).
2. In quali condizioni si è verificata una corrente di induzione in una bobina chiusa a un galvanometro in tutti gli esperimenti?
La corrente è sorta nel caso di un cambiamento nel campo magnetico.
3. Qual è il fenomeno dell'induzione elettromagnetica?
Quando si modifica il flusso magnetico che penetra nel circuito di un conduttore chiuso, si verifica una corrente elettrica in questo conduttore, che non si interrompe fino a quando non si verifica il cambiamento.
4. Qual è l'importanza di scoprire il fenomeno dell'induzione elettromagnetica?
La scoperta dell'induzione elettromagnetica ha permesso di generare corrente elettrica su scala industriale, poiché sono stati creati generatori di energia elettrica.
Esercizi.
1. Come creare una corrente di induzione a breve termine nella bobina K2 mostrata nella Figura 125?
In qualsiasi modo ciò modifichi l'intensità di corrente nel circuito e, di conseguenza, il flusso magnetico: 1) con un reostato; 2) chiave; 3) cambiare la posizione della bobina K 2 .
2. L'anello di filo è posto in un campo magnetico uniforme (Fig. 129). Le frecce mostrate accanto all'anello mostrano che nei casi a e b l'anello si muove in linea retta lungo le linee di induzione del campo magnetico, e nei casi c, d ed e ruota attorno all'asse OO. In quale di questi casi può si verifica una corrente di induzione nell'anello?
La corrente di induzione si verifica nel caso d), perché questo cambia il flusso magnetico che penetra nell'anello.
LA CORRENTE DI INDUZIONE è una corrente elettrica che si verifica quando il flusso di induzione magnetica cambia in un circuito conduttore chiuso. Questo fenomeno è chiamato induzione elettromagnetica. Vuoi sapere quale direzione della corrente di induzione? Rosinductor è un portale di informazioni commerciali in cui troverai informazioni sulla corrente.
La regola che determina la direzione della corrente di induzione è la seguente: "La corrente di induzione è diretta in modo che il suo campo magnetico contrasti la variazione del flusso magnetico da cui è causata". La mano destra è rivolta con il palmo verso le linee di forza magnetiche, mentre il pollice è diretto verso il movimento del conduttore, e quattro dita mostrano in quale direzione fluirà la corrente di induzione. Muovendo il conduttore, muoviamo insieme al conduttore tutti gli elettroni racchiusi in esso, e quando ci muoviamo in un campo magnetico di cariche elettriche, una forza agirà su di essi secondo la regola della mano sinistra.
La direzione della corrente induttiva, così come la sua grandezza, è determinata dalla regola di Lenz, che afferma che la direzione della corrente induttiva indebolisce sempre l'effetto del fattore che ha eccitato la corrente. Al variare del flusso del campo magnetico attraverso il circuito, la direzione della corrente di induzione sarà tale da compensare tali variazioni. Quando il campo magnetico che eccita la corrente nel circuito si crea in un altro circuito, la direzione della corrente di induzione dipende dalla natura dei cambiamenti: quando la corrente esterna aumenta, la corrente di induzione ha verso opposto, quando diminuisce, è diretto nella stessa direzione e tende ad aumentare il flusso.
La bobina con corrente di induzione ha due poli (nord e sud), che vengono determinati in funzione della direzione della corrente: dal polo nord escono le linee di induzione. L'avvicinamento del magnete alla bobina provoca la comparsa di una corrente con una direzione che respinge il magnete. Quando il magnete viene rimosso, la corrente nella bobina ha una direzione che favorisce l'attrazione del magnete.
La corrente di induzione si verifica in un circuito chiuso in un campo magnetico alternato. Il circuito può essere stazionario (posto in un flusso variabile di induzione magnetica) o in movimento (il movimento del circuito provoca un cambiamento nel flusso magnetico). Il verificarsi di una corrente di induzione provoca un campo elettrico a vortice, che viene eccitato sotto l'influenza di un campo magnetico.
Puoi imparare come creare una corrente di induzione a breve termine da un corso di fisica scolastica.
Ci sono diversi modi per farlo:
- - movimento di un magnete permanente o elettromagnete rispetto alla bobina,
- - movimento del nucleo rispetto all'elettromagnete inserito nella bobina,
- - chiusura e apertura del circuito,
- - regolazione della corrente nel circuito.
La legge fondamentale dell'elettrodinamica (legge di Faraday) afferma che l'intensità della corrente induttiva per qualsiasi circuito è uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che passa attraverso il circuito, preso con un segno meno. L'intensità della corrente indotta è detta forza elettromotrice.
