Главная > Это интересно > Вихревое электрическое поле

Вихревое электрическое поле

Электрическое поле, образовавшееся при трансформации магнитного поля, значительно отличается от структуры электростатического. Оно характеризуется отсутствием связи с электрическими зарядами и спецификой силовых линий (которые обозначаются замкнутыми линиями, не имеющими начала и конца) и носит название вихревого электрического поля. Его источник – переменное магнитное поле.

Вихревые токи были обнаружены в XIX веке ученым Араго, но подробнее их исследовал спустя несколько лет физик Фуко, благодаря которому они и получили свое название. Вихревые токи образуются под воздействием переменного магнитного поля. Отмечено, что по физической сущности они не имеют отличий в сравнении с индукционными токами, которые образуются в обмотках трансформаторов (преимущественно, вторичных). С учетом того, что сопротивление крупного проводника мало, сила индукционного тока способна достигать особо больших значений. Зачастую хорошие проводники подвергаются торможению, которое связно с взаимодействием токов Фуко с внешним полем. Такой эффект применяют для амортизации подвижных составляющих гальванометров и аналогичных приборов.







Токи Фуко

Закон электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция представляет собой явление зарождения тока внутри замкнутого проводника, когда через него проходит магнитный поток. С помощью этого явления предоставляется возможность трансформировать механическую энергию в кинетическую энергию. До открытия электромагнитной индукции человечество не знало о способах получения тока (за исключением гальваники). Внутри проводника всегда образуется электродвижущая сила, когда он находится под воздействием электромагнитного. Выразить ЭДС количественно можно через закон электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции стало известно еще в начале XIX века благодаря английскому физику-экспериментатору Майклу Фарадею. С помощью экспериментов он доказал, что в период трансформации магнитного поля и внутри замкнутого проводящего контура зарождается ток, который носит название индукционного.

Закон Фарадея – основной закон электродинамики, напрямую связанный с принципами работы генераторов, трансформаторов и другого оборудования. Майкл Фарадей определил, что электродвижущая сила индукции внутри замкнутого контура равна по модулю скорости трансформации магнитного потока, который проходит через контур.

Физик Ленц установил тесную связь направленности индукционного тока и характера трансформации магнитного поля. Он должен быть направлен так, чтобы поле могло компенсировать видоизменение внешнего потока через контур. Это означает, что закон Фарадея должен преобразоваться, быть со знаком «минус»:

Закон Фарадея

Важные характеристики и свойства





Рассмотрим специфику вихревого поля на примере простого опыта. Берется катушка, обмотанная медной проволокой. Внутрь нее воткнут сердечник на основе распыленного железа, с помощью которого значительно усиливается магнитное поле. Через специальные проводники катушка подсоединена к источнику тока. При этом есть еще проволочный виток, который окутывает основу из дерева. К нему подсоединена лампа накаливания. На сырье, из которого изготовлена проволока, предварительно был нанесен слой изоляционного покрытия. Каркас для намотки провода – деревянный. Дерево это тот материал, который не способен проводить ток. На основании этого любая вероятность контакта лампочки с цепью, которая подсоединена к источнику тока, исключается. В момент замыкания источника, происходит загорание лампочки, что означает наличие электрического тока в витке. Остается вопрос: откуда возникают силы, совершающие внутри витка работу?

Магнитное поле имеет воздействие исключительно на движущиеся заряды, поэтому не в состоянии повлиять на возникновение электрического. Внутри металлов есть электроны, способные передвигаться внутри кристаллической решетки (на основании электронной теории). Но при отсутствии внешнего поля они начинают перемещаться в хаотичном порядке. Исходя из этого действие поля на проводник с током суммарно равно 0. Электрическое поле имеет одинаковое влияние, как на движущиеся, так и на статичные заряды.

Представим, что электроны, расположенные в проводнике, начинают двигаться хаотично под влиянием особой разновидности поля. При этом такое поле образуется не от электрических зарядов, а под влиянием магнитного переменного. Основная мысль этой концепции заключается в том, что электромагнитное поле является причиной возникновения электрического. Оно обнаруживается благодаря проводнику, который имеет электроны. Электроны при этом начинают двигаться в результате воздействия электрического поля. Явление электромагнитной индукции заключается в происхождении нового вида поля, способного вызывать движение электрических импульсов.

Закон электромагнитной индукции

Разница между вихревым и электростатическим полем

Переменное магнитное электрическое поле порождает индуцированное электрическое. Оно может локализироваться в любом месте, где имеется переменное магнитное поле (даже при отсутствии проводящего контура). Этим обусловлен физический смысл явления индукции. Индуцированное поле имеет отличительные особенности по сравнению с электростатическим:

  • его формирует переменное магнитное поле (распределение статичных зарядов не играет никакой роли);
  • линии напряженности (силовые линии) вихревого электрического поля – исключительно замкнутые, исходя из чего, его считают вихревым. Наряду с этим силовые линии электростатического поля берут свое начало с положительных зарядов, а заканчиваются на отрицательных;
  • вихревое поле не является потенциальным. Действие сил по передвижению зарядов по замкнутой траектории в электростатическом поле равно 0, а в вихревом – не равно 0. Электродвижущая сила индукции – энергетический параметр индуцированного поля.

Больше о явлении вихревого электрического поля: видео

Читайте также:





Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.