Э. Парселл - Электричество и магнетизм (1115535), страница 54

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

3, далее, примем ли мы прекрасную теорию Ампера илн любую другую, все же представляется весьма необычным то, что любой электрический ток связан с соответствующей интенсивностью магнитного действия !направленного под пря. мым углом к току), тогда как в хороших проводниках электричества, расположенных в сфере магнитного действия, не индуцируется ни ток, ни какие.

нибудь другие оцгутимые явления, эквивалентные по силе такому току. 4. Эти рассуждения и заключенная в них, как следствие, надежда получить электричество нз обычного магнетизма много раз заставляли меня заниматься экспериментальным исследованием индуктивных явлений от электрических токов. Недавно я получил положительные результаты и не только осуществил свои нз.

дежды, но овладел, как мие кажется, ключом, который, полностью объясняет л~агнитные явления Араго, а такзке открывает новое состояние, которое, моясст быть, играет большую роль для неноторых из наиболее важных явлений, возникающих благодаря электрическим токам. Б. Эти результаты я намерсн описать не в порядке их получения, а такии способом, чтобы дать наиболее связное представление обо всей проблемем Так начинает М. Фарадей сообщение об открытии электромагнитной индукции.

Этот отрывок является частью статьи, представленной Фарадеем в !83! г., н цитируется по его кинге «Экспериментальные исследования по электричеству», опубликованной в Лондоне 223 в 1839 г.*), В статье приведено описание дюжины или более экспериментов, в которых Фарадей выявил все существенные особенности электрических явлений, возникающих под действием магнитного поля. Под «электричеством напряжения» Фарадей понимал электростатические зарядьц и индукцня, о которой он пишет в первом параграфе, пичем не отличается от явления, которое мы изучали в гл.

3. Присутствие заряда вызывает перераспределение зарядов на проводниках, расположенных поблизости. Фарадей недоумевал, почему электрический ток не вызывает в близлежащих проводниках другого тока. Создание магнитных полей с помощью электрических токов тщательно изучалось после открытия Эрстеда. Обычным лабораторным источником этих егальваннческих» токов была гальваническая батарея, а наиболее чувствительным прибором для их обнаружения служил гальванометр, Он состоял из намагниченной стрелки, вращающейся подобно стрелке компаса или подвешенной на слабой пружине между двумя катушками.

Иногда с наружной стороны катушки помеШалась другая стоелка, жестко скрепленная с первой и служившая для компенсации влияния магнитного поля Земли (рис. 7.1, а). На эскизах рис. 7.1, б — д показано несколько индукционных опытов Фарадея. Вы должны прочитать его собственное сообщение, представляюшее собой одно из классических произведений экспериментальной науки, чтобы оценить изобретательность, с которой он проводил исследования, а также силу и непредвзятость его мышления. В своих ранних опытах Фарадей с удивлением обнаружил, что постоянный ток не оказывает влияния на близлежащий контур.

Он изготовлял различные проволочные катушки, одна из которых изображена на рпс. 7.1, а, наматывая два проводника так, чтобы их витки располагались очень плотно друг к другу, но были бы разделены изолирующим слоем ткани или бумаги. Один проводник составлял с гальванометром замкнутую цепь. Через второй проводник шел сильный ток от батареи. К разочарованию Фарадея, стрелка гальванометра не отклонялась. Но в одном из опытов он замети.т очень слабое движение стрелки гальванометра при включении тока и такое же движение при его выключении. Продолжая эти опыты, он вскоре установил, что токи в других проводниках наводятся не п о с т о я иным, а изменяющимся током.

Одной из блестящих экспериментальных находок в опытах Фарадея этого периода была замена гальванометра (он понял, что гальванометр был недостаточно чувствительным прибором для обнаружения кратковременного импульса тока) простой маленькой катушкой, в которую он поместил ненамагниченную стальную стрелку (рис.

7.1, б). Фарадей обнаружил, что стрелка намагничивалась импульсом индуцированного тока при ») См. М. Ф а р а де й, Экспериментальные исследовании по электричеству, том 1, перевод с англ., Иэд-во АН СССР, 1947 г. 229 включении первичного тока н что направление намагничивания оказывалось обратным, если его причиной было выключение тока в первичном контуре. Приведем его собственное описание одного из опытов: <В предыдущих опытах провода были расположены близко друг к другу в, когда требовалось воспроизвести явление индукции, пндуцирующий провод соединялся с батареей; во так как зто явление вози икгло тснтько в моменты включения и 'ч' " цьц,тььцццгтгттуу гяьццц ьцьцц 'Жеццуце дгнютьтд гцгггьгыь ьвэжыю цуу У ацужтэ Ря . т К е~ — дГ Зсяняы е т ре атя объяснения нее лпрых апыт~ е ерьр Лея, ппнсенных е ып ю.нге Зьспстнхмнт.лы.ье нес, еаееыптя пе леягрнчестнт».

эыктючснпя контакта, инат кцпго ~тали полтчать другим петен. Ыа одной пз огерхностей псльшой доски юирокими знгзнгами в ваде буквы УР растягивали несколько футов т:е ного провода, второй провод растягнвалн точно таким ягс образом на второй доске, так чтооы прн сближении обеих ыкок провода нсюду касались Сы чруг друга, если Сы между ними пе находился лист толстой бтумэгн. Один нз этих прово;кю Сыл соединен с гэл~ ваиоь:етром, а другой с гальваннческоп батареей.

Затеи перьми провод дьигс.щ по направлению ко второму п, ногдэ он приближался, стрелка гальв..нометра отклонялась. При удгленни провода стрелка отклонялась в противоположном направлении. При приблиткекяи н удалении проводов друг от дрт га стрелка начиняла колебаться и размах этих колей. ннй становился весьма Гпльюнм; нп когда провода переставали приблияота и удалять друг от друга, с~репка быстро занимала свое обычное положение. 230 При сближении проводов направление пндуппрованного тока было о б р а тн ы и по отношению к индупируюпгему току.

Прн удалении проводон друг от друга наведенный ток шел в т о м ж е направлении, нто и наводящий ток. Когда провода оставались неподвигкньгэ',тп пндупированного тока пе былоэ. В этой главе мы изучаем электромагнитное взаимодействие, исследованное Фарадеем в его опытах.

С нашей современной точки зрения, индукцию можно рассматривать как естественный результат действия силы па заряд, движущийся в магнитном поле. В известном смысле мы можем вывести закон иидркции пз того, что нам уже известно. Следуя этому курсу, мы снова отклоняемся от хронологического порядка развития, но мы делаем это (запьгствуя собственные слова Фарадея иэ конца цпти- В рова якого выше отрывка), чтобы дать наыболве связное пргдгплпвлвгпте обо всей пгтшбсгллге.

л 7.2. Проводящий стержень, движущийся в однородном магнитном поле ! и На рпс. 7.2, и изобра кеп прямой отрезок провода, илп топкий металлический стержень, дппжущийся с постоянной скоростью ч в направлении, перпендшсулярком к его длине. В пространстве, в котором движется стержень, существует однородное магнитное поле В, постоянное во времени. Такое поле мог бы создать болыпой соленоид, охватывающий всю область рисунка.

В системе координат г с координатами .т, В, и соленоид находится в покое. В этой системе координат нет электрического поля, пока нет стержня, а существует только однородное магнитное поле В. Проводящий стержень содержит знряженгптге частицы, которые будут двигаться под действием силы. Любая заряженная частица, которая движется вместе со стержнем, как, например, частица с зарядом д на рис. 7.2, б, неизбежно пересекает магнитное поле В и, следовательно, испытывает действие силы Рнс. 7.2, а) Прояодяпшб стерже и, днюкетс>т е мятнятноя поле, Ь) Ня проятяолняма эеряп Е. дэаткусднася вт~есте со стержнем.

денет.уст саля ~а'с2ткп, е1 Спстема коордонат Р' деяжется вместе со стержнем, элоктрвяеское пале н этой снстеме обоэяеяено нерея Ес 231 Когда В и ч ориентированы, как показано на рис. 7.2, направление силы совпадает с положительным направлением оси х, если д— положительный заряд, и с противоположным направлением для отрицательно заряженных электронов, которые обычно являются подвижными носителями зарядов в большинстве проводников.

Наши выводы не будут зависеть от того, являются ли подан>кными отрицательные или положительные заряды пли и те и другие одновременно. Если стержень движется с постоянной скоростью, то сила (, определяемая уравнением (1), должна быть уравновешена в любой точке внутри стержня равнои и противоположно направленной силой. Последняя может возникнуть только благодаря наличию электрического поля в стержне. Это электрическое поле возникает следующим образом: сила г толкает отрицательные заряды к одному концу стержня, оставляя на другом конце избыток положительных зарядов. ркс т.з а~ эскятрняеск. поле.

Характеристики

Список файлов книги