Физика. Лекция 182.Вихревые токи (Токи Фуко). Задачи на правило Ленца.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы познакомились с явлением электромагнитной индукции, а на этой лекции поговорим об одном из проявлений электромагнитной индукции и порешаем задачи на правило Ленца. Но сначала давайте вернемся к задаче в которой необходимо определить направление индукционного тока, если у нас имеется магнит и катушка с током.

Давайте сначала вспомним правило Ленца - индукционный ток направлен так, что магнитное поле, создаваемое этим током препятствует изменению магнитного поля, вызвавшего этот ток.

А теперь вместо медного кольца давайте возьмем пластину, но не из ферромагнетика, а из алюминия или меди.

Токи Фуко (вихревые токи) - это токи, возникающие в массивном не магнитном проводнике при изменении магнитного поля в этом проводнике.

А теперь давайте пойдем дальше и вспомним о том, о чем мы говорили на прошлой лекции. Электроны, которые движутся в пластине движутся в противоположную сторону от направления движения индукционных токов, но так же двигаются по таким же замкнутым траекториям в металле, что и индукционные токи. Что их заставляет двигаться? Сила, которая на них действует. А в каком случае на заряженную частицу действует сила? Если эта частица находится в электрическом поле. Значит, получается вот что. Когда мы к пластинке приближаем магнит или каким-то другим способом меняем в ней магнитное поле, то в ней возникает и электрическое поле, которое является следствием изменения магнитного поля. Причем, оно заставляет двигаться носителей заряда по замкнутой кривой. Такое электрическое поле называется вихревым электрическим полем. Т.е мы приходим к выводу о том, что там где меняется магнитное поле - возникает электрическое поле оно-то и заставляет двигаться носителей заряда. А теперь давайте зададим такой вопрос: как будет относится магнит к пластинке, к которой мы будем его приближать? Наверное, со стороны движения магнита на пластинке образуется северный полюс, а с противоположной - южный. Значит, магнит, обращенный к пластинке северным полюсом к северному полюсу пластинки должен отталкивать пластинку от себя, а пластинка, в свою очередь, должна отталкивать магнит.

А теперь посмотрим на взаимодействие магнитного маятника и алюминиевой пластины.

Токи Фуко используются в обыкновенных спидометрах, не тех электронных, которые установлены в современных автомобилях, а более ранних спидометрах со стрелкой не цифровых. В таких спидометрах оказывается алюминиевая пластинка и с колесами соединен подковообразный магнит, который вращается вокруг своей оси и за счет движения и образовавшихся в пластинке токов Фуко он увлекает за собой эту пластинку. Пластинка эта расположена на пружине, она при этом поворачивается, пружина не дает ей поворачиваться в след за магнитом и она начинает отставать от магнита и чем быстрее вращается магнит, т.е чем быстрее вращаются колеса, тем больший момент силы действует на эту пластинку и тем сильнее отклоняется стрелка спидометра.

Токи Фуко используются в гашении колебаний электроизмерительных приборах. Например, в магнитоэлектрическом гальванометре рамка намотана на алюминиевый каркас, поэтому когда рамка поворачивается поворачивается и каркас в магнитном поле. В этом алюминиевом проводящем не магнитном каркасе возникают токи Фуко, которые гасят колебания. Если бы каркас, например, был бы из пластика, то стрелка бы очень долго бы успокаивалась, а так она успокаивается очень быстро подобно тому как успокаивался маятник проходя над алюминиевой пластиной. Это то что мы должны были узнать о токах Фуко и теперь давайте перейдем к решению задач.

И так первая задача на определение появления индукционного тока в кольце, расположенного в электрической цепи с реостатом.

Следующая задача на сравнение продолжительности колебания маятника расположенного над деревянным столом или алюминиевой пластиной.

Следующая задача на определение направления движения магнита относительно замкнутой проволочной катушки для возникновения в ней индукционного тока.

И последняя задача на определение направления вращения рамки для начала протекания индукционного тока.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.