Физика · конспекты ★0
Физика › 8 класс › Электромагнитные явления

Тема 58Явление электромагнитной индукции

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Индукционный токПревратить магнетизм в электричествоМайкл ФарадейВдвигаемВыдвигаемдругуюнеподвиженмагнитный потокгенераторытрансформаторы

Ток создаёт магнитное поле. А нельзя ли, наоборот, получить ток с помощью магнитного поля?

Вокруг проводника с током всегда есть магнитное поле
Вокруг проводника с током всегда есть магнитное поле Иллюстрация: light-fizika.ru

«Превратить магнетизм в электричество» — такую задачу записал в дневнике в 1822 г. английский физик Майкл Фарадей. Решить её удалось почти через 10 лет, в 1831 г.

Майкл Фарадей
Майкл Фарадей Иллюстрация: light-fizika.ru

Опыты Фарадея

Опыт

Катушку соединили с гальванометром.

  • Вдвигаем магнит в катушку — стрелка отклоняется: в катушке возник ток.
  • Выдвигаем магнит — стрелка отклоняется в другую сторону: ток изменил направление.
  • Магнит неподвижен — тока нет.
Ток возникает, только пока магнит движется относительно катушкиТок возникает, только пока магнит движется относительно катушки
Ток возникает, только пока магнит движется относительно катушки Иллюстрация: light-fizika.ru

Ток возникает и если двигать катушку относительно неподвижного магнита, и если вместо магнита взять катушку с током, и если вращать рамку в поле магнита (или магнит внутри рамки). Чем быстрее движение, тем сильнее ток.

Ток возникает при движении катушки, а также при движении или включении электромагнитаТок возникает при движении катушки, а также при движении или включении электромагнита
Ток возникает при движении катушки, а также при движении или включении электромагнита Иллюстрация: light-fizika.ru
Ток возникает при вращении рамки в поле магнита и при вращении магнита
Ток возникает при вращении рамки в поле магнита и при вращении магнита Иллюстрация: light-fizika.ru

Во всех случаях меняется магнитный поток, пронизывающий катушку.

Явление электромагнитной индукции

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в этом контуре возникает электрический ток. Ток существует, пока поток меняется.

Определение

Индукционный ток — ток, возникающий в замкнутом контуре при изменении магнитного потока. Это такое же упорядоченное движение электронов, как и ток от батарейки, — название говорит лишь о причине его появления.

Магнит приближается — поток через виток растёт — в витке возникает ток
Магнит приближается — поток через виток растёт — в витке возникает ток Иллюстрация: light-fizika.ru

На электромагнитной индукции работают генераторы всех электростанций, трансформаторы, индукционные плиты, беспроводные зарядки.

Образ для запоминания

Индукция — «поток должен меняться»: двигается — ток есть, стоит — тока нет. Не важно, что двигать: магнит, катушку или ток в соседней катушке.

⚗ Мини-опыт

Двигайте магнит в катушку и из неё, быстро и медленно. Когда стрелка гальванометра отклоняется? В какую сторону? Остановите магнит внутри катушки — есть ли ток?

▶ Симуляция PhET

Вдвигайте магнит в катушку и выдвигайте его. Сравните одну и две катушки, быстрое и медленное движение. Когда лампочка горит ярче?

Опыт Фарадея, правило ЛенцаОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Возникает ли ток в катушке, если магнит неподвижно лежит внутри неё?
Ток возникает только при изменении магнитного потока.
2Что произойдёт со стрелкой гальванометра, если магнит выдвигать из катушки, а не вдвигать?
Ток меняет направление.
3Как увеличить индукционный ток?
Чем быстрее меняется поток, тем больше ток.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Кто и когда открыл явление электромагнитной индукции?

    Ответ

    Майкл Фарадей, 1831 г.

    Как получилось?
  2. Будет ли ток в катушке, если магнит неподвижно лежит в ней?

    Ответ

    Нет.

    Как получилось?
  3. Как меняется направление тока, если магнит сначала вдвигают, а потом выдвигают?

    Ответ

    Меняется на противоположное.

    Как получилось?
  4. Назовите два способа увеличить индукционный ток.

    Ответ

    Двигать магнит быстрее, взять более сильный магнит или катушку с бо́льшим числом витков.

    Как получилось?
  5. Что такое индукционный ток?

    Ответ

    Ток, возникающий в замкнутом контуре при изменении магнитного потока.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Возникнет ли ток в кольце, если его двигать в однородном поле, не поворачивая?

    Ответ

    Нет: поток через кольцо не меняется.

    Как получилось?
  2. Внутри большой катушки, замкнутой на гальванометр, лежит маленькая катушка, подключённая к батарейке через ключ. Когда в большой катушке будет ток?

    Ответ

    В момент замыкания и размыкания ключа (и при изменении тока в маленькой катушке) — тогда меняется поток.

    Как получилось?
  3. Почему при вращении рамки в магнитном поле в ней возникает ток?

    Ответ

    При вращении меняется угол между рамкой и линиями индукции, а значит, и магнитный поток через рамку.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Индукционный ток
Существует, пока меняется поток; больше при более быстром изменении.
Электромагнитная индукция
При изменении магнитного потока через замкнутый контур в нём возникает ток.
Фарадей
Открыл электромагнитную индукцию в 1831 г.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.