История открытия электромагнитной индукции

Чтобы лучше понять суть дела, рассмотрим очень простой опыт. Пусть катушка состоит из одного витка проволоки и пронизывается  переменным магнитным полем, перпендикулярным к плоскости витка. В катушке, естественно, возникает индукционный ток. Исключительно смело и неожиданно истолковал этот эксперимент Максвелл. При изменении магнитного поля в  пространстве, по мысли Максвелла, возникает  процесс, для которого присутствие  проволочного витка не имеет никакого значения. Главное здесь — возникновение  замкнутых кольцевых линий электрического поля, охватывающих изменяющееся магнитное  поле.

Под действием возникающего электрического поля приходят в движение электроны, и в витке возникает  электрический ток. Виток — это  просто прибор, позволяющий обнаружить электрическое поле. Сущность же явления  электромагнитной индукции в том, что  переменное магнитное поле всегда порождает  в окружающем пространстве электрическое  поле с замкнутыми силовыми линиями. Такое поле называется вихревым».

Изыскания в области индукции, производимой земным магнетизмом, дали Фарадею возможность высказать  еще в 1832 году идею телеграфа, которая  затем и легла в основу этого  изобретения.

А вообще открытие электромагнитной индукции недаром относят к наиболее выдающимся открытиям XIX века — на этом явлении основана работа миллионов  электродвигателей и генераторов  электрического тока во всем мире...

Практическое  значение

 

Снижение  потерь энергии

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям  энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед  передачей электроэнергии, понижая  в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи.

Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней  мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены  последовательно. Сопротивление проводов ( ) можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки ( ) растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности ( ) пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.

 

 

Ток в сети для всех сопротивлений  постоянен. Следовательно, выполняются  соотношение

 

 

и для в каждом конкретном случае являются константами.

Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна  сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается  с ростом напряжения, так как

 

 

 

Откуда следует, что 

 

 

 

В каждом конкретном случае величина является константой, следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.

 

Выбор проводов для  цепей

электромагнитная  индукция фарадей ленц

Тепло, выделяемое проводником  с током, в той или иной степени  выделяется в окружающую среду. В  случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при сборке электрических цепей достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют, в частности, выбор сечения проводников.

 

Электронагревательные приборы

 

Если сила тока одна и  та же на всём протяжении электрической  цепи, то в любом выбранном участке  будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного  участка.

За счёт сознательного  увеличения сопротивления участка  цепи можно добиться локализованного  выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные  приборы. В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким  сопротивлением. Повышение сопротивления  достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, константан), увеличением длины проводника и  уменьшением его поперечного  сечения. Подводящие провода имеют  обычное низкое сопротивление и  поэтому их нагрев, как правило, незаметен.

 

Плавкие предохранители

 

Для защиты электрических  цепей от протекания чрезмерно больших  токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это  проводник относительно малого сечения  и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает  его, а при чрезмерно больших  перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется  и