При каких условиях возникает индукционный ток в катушке?
Индукционный ток возникает в катушке при изменении магнитного потока, проходящего через неё. Это явление основано на законе электромагнитной индукции Фарадея-Ленца.
Чтобы индукционный ток возник в катушке, необходимо выполнение следующих условий:
- Изменение магнитного поля: Индукционный ток возникает при изменении магнитного поля, проходящего через катушку. Это изменение магнитного поля может быть вызвано изменением тока в другой смежной катушке, изменением внешнего магнитного поля или изменением геометрии катушки.
- Переменность изменения магнитного поля: Для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы изменение магнитного поля было переменным со временем. Статическое (постоянное) магнитное поле не вызывает индукцию тока.
- Замкнутая проводящая петля: Чтобы индукционный ток возник в катушке, необходимо, чтобы вокруг неё была замкнутая проводящая петля. Это может быть обмотка катушки или другие проводники, создающие замкнутый контур.
Когда эти условия выполняются, изменение магнитного поля приводит к индукции электрического тока в катушке. Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, числа витков в катушке и других факторов, таких как сопротивление проводника и свойства материала катушки.
Индукционные явления в катушках широко используются в различных устройствах, таких как трансформаторы, генераторы и индуктивности, и имеют множество практических применений в электротехнике и электронике.
Помогите с решением. Лабораторная работа № 4 Физика 9 класс Перышкин
Цель работы: Изучить явление электромагнитной индукции.
Оборудование: Миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные, модель генератора электрического тока (одна на класс).
Указания к работе:
1. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.
2. Наблюдая за показаниями миллиамперметра, подводите один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановите магнит, а затем вновь приближайте его к катушке, вдвигая в неё (рис. 196). Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки.
Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита; во время его остановки.
4. На основании ваших ответов на предыдущий вопрос сделайте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.
5. Почему при приближении магнита к катушке магнитный поток, пронизывающий эту катушку, менялся? (Для ответа на этот вопрос вспомните, во-первых, от каких величин зависит магнитный поток Ф и, во-вторых, одинаков
ли модуль вектора индукции В магнитного поля постоянного магнита вблизи этого магнита и вдали от него.)
6. О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра.
Проверьте, одинаковым или различным будет направление индукционного тока в катушке при приближении к ней и удалении от неё одного и того же полюса магнита.
4. Приближайте полюс магнита к катушке с такой скоростью, чтобы стрелка миллиамперметра отклонялась не более чем на половину предельного значения его шкалы.
Повторите тот же опыт, но при большей скорости движения магнита, чем в первом случае.
При большей или меньшей скорости движения магнита относительно катушки магнитный поток Ф, пронизывающий эту катушку, менялся быстрее?
При быстром или медленном изменении магнитного потока сквозь катушку сила тока в ней была больше?
На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего этукатушку.
5. Соберите установку для опыта по рисунку 197.
6. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:
а) при замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2;
б) при протекании через катушку 2 постоянного тока;
в) при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2, путём перемещения в соответствующую сторону движка реостата.
10. В каких из перечисленных в пункте 9 случаев меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1? Почему он меняется?
11. Пронаблюдайте возникновение электрического тока в модели генератора (рис. 198). Объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.
Рис. 196
Рис. 197 Рис. 198
От чего зависит величина и направление индукционного тока
Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем.
Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается.
Если индукционный ток направлен против основного тока.
Если индукционный ток направлен в том же направлении, что и основной ток.
Индукционный ток всегда направлен так, чтобы уменьшить действие причины его вызывающей.
От чего зависит величина индукционного тока в катушке
Задание 19. Учитель на уроке, используя катушку, замкнутую на гальванометр, и полосовой магнит (см. рисунок), последовательно провёл опыты по наблюдению явления электромагнитной индукции. Условия проведения опытов и показания гальванометра представлены как опыт 1 и опыт 2.
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.
1) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки.
2) При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает электрический (индукционный) ток.
3) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.
4) Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий катушку.
5) Направление индукционного тока зависит от направления магнитных линий, пронизывающих катушку.
1) Ток, возникающий в катушке при электромагнитной индукции, определяется выражением:
где ∆Ф – величина изменения магнитного потока в катушке; L – индуктивность катушки.
При этом геометрические размеры катушки не играют никакой роли. (Большую роль играет число витков в катушке N, так как индуктивность L возрастает с числом витков N, а, следовательно, см. формулу, это приводит к возрастанию силы тока).
2) Да, как показано в п. 1 при изменении магнитного потока, то есть при , возникает электрический ток.
3) Скорость изменения магнитного потока, то есть величина не влияет на величину индукционного тока в катушке.
4) Направление магнитного потока, то есть влияет на направление тока в цепи (см. формулу выше).
5) Направление магнитных линий, пронизывающих катушку, зависит от направления тока в ней, а не наоборот.