Направление индукционного тока. Правило Ленца
Материалы к уроку
Конспект урока
Явление электромагнитной индукции было открыто английским ученым Майклом Фарадеем. Он не только обнаружил это явление, но и смог его объяснить. Немного позже в 1834 году российский ученый-физик Генрих Ленц смог определить направление индукционного тока в контуре. Для своего опыта, он собрал следующую установку: легкое коромысло с двумя кольцами (одно кольцо сплошное, второе с разрезом) укреплено на подставке с помощью иглы. Коромысло может свободно вращаться вокруг своей оси. Кольца коромысла изготовлены из алюминия, следовательно, магнитом они не притягиваются, но если магнит вносить в замкнутое кольцо (замкнутый контур), то кольцо начинает отталкиваться от магнита и коромысло начинает вращаться. Почему это происходит? Поднося магнит к кольцу, замкнутый контур начинает пронизывать увеличивающийся магнитный поток. Который, как нам уже известно, вызывает не только появление индукционного тока в самом контуре, но и появление магнитного поля вокруг кольца. Причем, если магнитный поток увеличивается, то магнитное поле индукционного тока будет противодействовать его дальнейшему увеличению. Поменяем полярность магнита, и снова внесем его в замкнутое кольцо. Оно снова отталкивается. Следовательно, индукционный ток, который возникает в кольце, создает вокруг него магнитное поле, то есть кольцо начинает обладать свойством магнита. При приближении магнита кольцо отталкивается, значит, полюса магнита и магнитного поля кольца обращены друг к другу одноименными полюсами. Вектора магнитной индукции магнита и кольца противонаправлены. В случае, если магнит подносят северным полюсом к кольцу, то вектор магнитной индукции кольца направлен вправо. Направление индукционного тока в кольце легко определить по правилу правой руки. Большой палец правой руки показывает направо, четыре согнутых пальца показывают направление тока в кольце. Если подносят магнит южным полюсом, - вектора магнитной индукции противонаправлены. Но теперь вектор магнитной индукции кольца направлен влево. Снова определим направление индукционного тока в контуре по правилу правой руки. Большой палец показывает влево, четыре согнутых пальца показывают, что движение тока будет от нас. А что произойдет, если внести в разомкнутое кольцо магнит. Поднося по очереди к разомкнутому кольцу магнит сначала северным, а затем южным полюсом, видим, что коромысло остается неподвижным. Это происходит потому, что в разомкнутом контуре индукционный ток не возникает. Теперь, аккуратно придерживая коромысло, поместим магнит в замкнутое кольцо. Отпустим коромысло. И начнем выводить магнит из кольца. Кольцо притягивается к магниту, и коромысло начинает вращаться, следуя за магнитом.
Почему это происходит? Магнитное поле индукционного тока теперь начинает препятствовать уменьшению магнитного потока. Поменяв полярность магнита, снова аккуратно поместим его в кольцо. Выводя кольцо из магнита, наблюдаем его притяжение, коромысло пришло в движение и следует за магнитом. Так как кольцо притягивается, следовательно, вектора магнитной индукции постоянного магнита и кольца сонаправлены. Направление индукционного тока мы также можем определить по правилу правой руки. В первом случает ток направлен от нас, во втором к нам. Теперь аккуратно поместим магнит в разомкнутое кольцо. Выводя магнит из кольца, движение кольца не наблюдаем. Мы еще раз убедились в том, что индукционный ток возникает только в замкнутом кольце. На основании данных опытов Генрих Ленц сформулировал общее правило (для случая увеличения и уменьшения магнитного потока через замкнутый контур). Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешного магнитного потока, которое вызвало этот ток.
Рассмотрим пример.
Замкнутое кольцо подвешено на нити. Определим направление индукционного тока в кольце при введении в него южного полюса магнита. При внесении магнита, согласно правилу Ленца, магнитное поле индукционного тока, который возникнет в кольце, будет противодействовать дальнейшему увеличению магнитного потока. Следовательно, кольцо оттолкнётся, значит, вектора магнитной индукции противонаправлены. По правилу правой руки определяем, что ток направлен от нас.
Почему это происходит? Магнитное поле индукционного тока теперь начинает препятствовать уменьшению магнитного потока. Поменяв полярность магнита, снова аккуратно поместим его в кольцо. Выводя кольцо из магнита, наблюдаем его притяжение, коромысло пришло в движение и следует за магнитом. Так как кольцо притягивается, следовательно, вектора магнитной индукции постоянного магнита и кольца сонаправлены. Направление индукционного тока мы также можем определить по правилу правой руки. В первом случает ток направлен от нас, во втором к нам. Теперь аккуратно поместим магнит в разомкнутое кольцо. Выводя магнит из кольца, движение кольца не наблюдаем. Мы еще раз убедились в том, что индукционный ток возникает только в замкнутом кольце. На основании данных опытов Генрих Ленц сформулировал общее правило (для случая увеличения и уменьшения магнитного потока через замкнутый контур). Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешного магнитного потока, которое вызвало этот ток.
Рассмотрим пример.
Замкнутое кольцо подвешено на нити. Определим направление индукционного тока в кольце при введении в него южного полюса магнита. При внесении магнита, согласно правилу Ленца, магнитное поле индукционного тока, который возникнет в кольце, будет противодействовать дальнейшему увеличению магнитного потока. Следовательно, кольцо оттолкнётся, значит, вектора магнитной индукции противонаправлены. По правилу правой руки определяем, что ток направлен от нас.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ