Шешімі: Ошибка в опыте Колладона
Мақала тапсырмағаТоки Фуко
Прочитайте текст и выполните тапсырмалар.
Токи Фуко
Изменение магнитного потока производит индуцированное вихревое электрическое поле даже в пустом пространстве. Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению электрического тока в металле. Причём чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше индуцированный ток.
Эти индуцированные токи называются вихревые токи или токи Фуко – в честь ученого Ж.Б.Л. Фуко, изучавшего эти токи. Первым же магнитное действие этих токов обнаружил французский ученый Д.Ф. Араго, проводивший в 1824 г. опыт с медным диском, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. В результате диск тоже начинал вращаться. Этот эффект стали называть в физике «явлением Араго».
Вредное действие вихревых токов связано с потерями энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменения магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи Фуко могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
С другой стороны, вихревые токи нашли применение для нагрева и плавки металлов в вакууме, для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в электроизмерительных приборах и других устройствах. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки.
Используя общий текст и рисунок, объясните, что помешало Колладону открыть явление электромагнитной индукции и в чём заключалась ошибка в постановке опыта.
Шешімін қадамдап көрсету
4 қадамИндукционный ток возникает не при нахождении неподвижного магнита в катушке, а при изменении магнитного потока через катушку.
$$\mathcal{E}_{\mathrm{инд}} = -\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}$$Изменение магнитного потока происходило только во время движения магнита: когда Колладон вводил магнит в катушку или вынимал его.
Колладон сначала перемещал магнит, а затем шёл в соседнюю комнату к гальванометру. За это время магнит останавливался, магнитный поток переставал изменяться, а индукционный ток исчезал.
Следовало наблюдать за гальванометром одновременно с движением магнита или использовать помощника, который следил бы за показаниями прибора.
Ошибка заключалась в том, что Колладон наблюдал за гальванометром не во время движения магнита. Индукционный ток возникал лишь кратковременно при изменении магнитного потока, а после остановки магнита исчезал, поэтому к моменту наблюдения стрелка возвращалась в исходное положение.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что ток возникает при неподвижном магните, находящемся внутри катушки.
Считать причиной неудачи большую длину проводов.
Не указать, что наблюдение за гальванометром должно проводиться одновременно с движением магнита.