Определение направления индукционного тока

Определение направления индукционного тока

Чтобы определить направление индукционного тока, возникающего в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, поставим следующий опыт.

Будем приближать магнит к алюминиевому кольцу, закрепленному на свободно вращающемся стержне (рис. 15.1).

Мы увидим, что кольцо при этом отталкивается от магнита.

Определение направления индукционного тока 1 Рис. 15.1. При приближении магнита к проводящему кольцу в кольце возникает индукционный ток такого направления, что кольцо начинает отталкиваться от магнита.

Если же приближать магнит к такому же, но разрезанному кольцу (изображенному на рис. 15.1 справа), кольцо останется в покое.

В чем же причина этих эффектов?

Раз сплошное кольцо взаимодействует с магнитом, значит, в этом кольце идет ток. И понятно, почему он возник: при приближении магнита увеличивается поток магнитной индукции, пронизывающий кольцо, а это порождает индукционный ток.

Понятно также, почему не взаимодействует с магнитом разрезанное кольцо: из-за разреза в нем просто не может идти ток.

Выясним теперь, почему направление индукционного тока в кольце таково, что кольцо отталкивается от магнита?

Ответ на этот вопрос дает закон сохранения энергии.

Если кольцо отталкивается от магнита, то и магнит отталкивается от кольца (по третьему закону Ньютона). Следовательно, приближая магнит к кольцу, мы совершаем положительную работу, то есть затрачиваем энергию. Эта энергия превращается в энергию магнитного поля индукционного тока.

Закон сохранения энергии помогает найти ответ и на вопрос: как направлена магнитная индукция возникшего тока?

Заметим, что при приближении магнита к кольцу магнитная индукция внутри кольца увеличивается. Если индукция магнитного поля тока в кольце была бы направлена в ту же сторону, что индукция магнитного поля магнита, то общее изменение магнитного потока через кольцо увеличилось бы еще больше, вследствие чего сила индукционного тока возросла бы еще.

Это привело бы к новому увеличению магнитного потока, а вместе с ним к еще большему возрастанию силы тока. Но такое «беспричинное» возрастание индукционного тока и магнитного поля явно противоречило бы закону сохранения энергии.

Итак, мы приходим к выводу, что магнитное поле индукционного тока ослабляет изменение магнитного поля магнита.



Электродинамика.