ИНДУКЦИЯ

ИНДУКЦИЯ. 1. И. электростатическая. Если поместить проводник А (рис. 1), заряженный положительным электричеством, вблизи второго проводника В, изолированного на подставке, то в ближайших к проводнику А частях проводника В появится отрицательный электрический заряд, в более отдаленных частях— заряд положительный, причем между частями, заряженными положительно и отрицательно, будет проходить нейтральная линия, где заряда не будет. Если мы удалим проводник А, то проводник В становится нейтральным; это показывает, что количества отрицательного и положительного электричества, развившегося на проводнике, имели одну и ту же величину. Если в присутствии наэлектризованного проводника А прикоснуться к проводнику В предметом, соединенным с землей, то положительный заряд проводника В уходит в землю, а отрицательный заряд остается несмотря на соединение проводника с землей. Этот отрицательный заряд удерживается положительным зарядом тела А и является т. о. связанным с положением этого тела. Если после удаления положительного заряда с В устранить связь В с землей и удалить проводник А или его разрядить, то отрицательный заряд, находившийся в области С проводника В, распространится на всю поверхность проводника и расположится слоем равновесия. Т. о. можно зарядить проводник «через влияние», не прикасаясь к нему заряженным проводником. Это явление называется электростатическим влиянием или И. Электростатической И. пользуются для накопления электрических зарядов в электростатических машинах. 2. И. электромагнитная, а) Возьмем две цепи, из к-рых I (рис. 2) состоит из проводника АВ и гальванометра О, но не имеет источника электродвижущей силы, а II состоит из проводника CD, ключа К и элемента Е. До тех пор, пока в цепи IIтечет постоянный ток, в цепи I никакого тока не наблюдается. Замыкание (или усиление) и размыкание (или ослабление) тока в цепи II вызывают возникновение в цепи I кратковременных токов. Именно: при замыкании (а также при усилении) тока в цепи II в цепи I появляется ток, направленный противоположно току в цепи II (сплошная стрелка на рис. 2); при размыкании (а так – 1 i» « I1 Рисунок же при ослаблении) тока, в цепи / появляется ток, направленный в ту же сторону, что и в цепи II. Это явление, впервые открытое Фа-радеем(Faraday),называется электромагнитной И. Многочисленные опыты, поставленные в самых разнообразных условиях, привели Фарадея к заключению, что истинной р^с причиной возникно – вения индукционного тока является изменение магнитного поля вокруг проводника. Это яснее всего видно, если вместо прямого провода АВ взять катушку I, замкнутую на гальванометр, вместо провода CD взять другую катушку II меньшего диаметра, включенную в цепь элемента. Тогда, как известно, катушка II будет обладать внешним магнитным полем совершенно таким же, как линейный магнит. Изменяя положение этой катушки относительно катушки I, напр. сближая или удаляя их друг от друга, получают в катушке I индукционные токи. Особенно интенсивно выраяданы все эти явления, когда внутрь катушки II вложен сердечник из мягкого железа, т. к. в этом случае ее магнитное поле во много раз сильнее. Наконец индукционные токи в катушке I могут быть получены, если перемещать относительно нее обыкновенный стальной магнит. Направление индукционного тока определяется т. н. правилом Ленца: индукционный ток имеет всегда такое направление, что он препятствует тому процессу, к-рый его производит. Так напр. если индукционный ток возбуждается в замкнутом проволочном контуре путем приближения к нему какого-либо полюса магнита, то направление этого индукционного тока будет таково, что его маг-гнитное поле будет отталкивать приближающийся магнит. На преодоление этого отталкивания затрачивается работа, за счет которой и возникает индукционный ток. Если бы индукционный ток имел не то направление, которое указывается правилом Ленца, т. е. если бы он не препятствовал, а содействовал тому изменению, к-рым он производится, то, раз возникнув, индукционный ток и вызвавшее его изменение непрерывно усиливали бы друг друга и привели бы таким путем к созданию работы из ничего. Т. о. правило Ленца есть следствие закона сохранения энергии. Изменение магнитного поля влечет за собой прежде всего возникновение в окружающих проводниках электродвижущей силы И. Величина этой электродвижущей силы может быть найдена из расчетов, опираю
щихся на закон сохранения энергии. Оказывается, что электродвижущая сила И. в нек-ром контуре равна изменению в единицу времени, числа магнитных силовых линий, охватываемых контуром. Т, к. при увеличении числа магнитных силовых линий последние входят внутрь контура, а при уменьшении выходят за пределы контура, то сказанное можно формулировать так: электродвижущая сила И. равна числу магнитных силовых линий, пересекающих контур в единицу времени. б)&Индукционные токи, возникающие в массивных металлических массах, называются токами Фуко. Вследствие малого сопротивления массивных проводников токи Фуко могут достигать весьма значительной величины, особенно при быстром изменении магнитного поля. Результатом их действия может быть сильное нагревание проводников, к-рое сопряжено с бесполезной тратой энергии, если конечно само это нагревание не является целью процесса. Т. о. с возможностью возникновения токов Фуко приходится очень считаться при построении индукторов и трансформаторов, где как-раз мы имеем дело с часто-переменными магнитными полями и большими массами железа (сердечник). в)& Самоиндукция. Электрический ток окружен магнитным полем. Всякое изменение силы тока влечет за собой изменение его магнитного поля, т. е. изменение числа магнитных силовых линий, охватываемых контуром тока. Но отсюда на основании предыдущего неизбежно следует, что всякое изменение силы тока в проводнике вызывает появление индукционного тока в самом этом проводнике. Это явление — индуцирование тока в самом проводнике вследствие изменения силы тока в нем—называется самоиндукцией, а токи, возникающие вследствие самоиндукции, — экстратоками. Так, при замыкании тока причиной возникновения экстратока является усиление магнитного поля от нуля до нек-рой постоянной величины. Поэтому согласно правилу Ленца экстраток замыкания должен быть направлен так, чтобы ослаблять магнитное поле тока, т. е. в сторону, противоположную току в проводнике. Наоборот, экстраток размыкания стремится поддержать убывающее магнитное поле размыкаемого тока и потому направлен в ту же сторону, что и основной ток в проводнике. Экстраток размыкания обычно сказывается в виде всем хорошо известной искры размыкания: искра в ключе, наблюдаемая при размыкании тока, трамвайная искра, обусловленная отходом дуги от воздушного провода, суть результаты экстратока размыкания. 3. И. химическая—см. Катализ. Индуктор, индукционная катушка, спираль Румкорфа, один из наиболее распространенных приборов для преобразования тока (трансформаторов). Идея таких приборов может быть уяснена при помощи следующей упрощенной схемы. Пусть имеются две обмотки, навитые на общий сердечник из мягкого железа; первичная — с числом оборотов tij и вторичная — с бблыним числом оборотов па (рис. 3). Если в первичную обмотку пустить переменный ток, сердечнике переменное которое в свою очередь будет индуцировать ток во вторичной обмотке. Так как в

Рисунок 3.

то он возбудит в магнитное поле, каждом витке индуцируется одна и та же электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения магнитного поля, и т. к. все витки соединены между собой последовательно, то полная разность потенциалов

^нилсымшшшашфшиющ/г

|М« 411 ■lUUi

Рисунок 4.

V%, индуцируемая во вторичной обмотке, будет во столько раз больше разности потенциалов в первичной обмотке Vlt во сколько пг больше тц. Если сила тока в первичной обмотке будет Ilt а во вторичной-—12> т0 работа тока в первичной и вторичной обмотках за t сек. будет соответственно I^VJ и Jayat. По закону сохранения энергии в наиболее благоприятном случае, т. е. при полном отсутствии потерь, J1F1=J2F2- Это значит, что во сколько раз повысится напряжение, во столько же раз понизится сила тока. Т. к. коефициент трансформации равен нескольким тысячам, то сила тока во вторичной обмотке, вообще говоря, очень незначительна, вследствие чего вторичную обмотку можно делать из очень тонкой проволоки.—Все предыдущие рассуждения относились к общей схеме трансформаторного аппарата. Конструктивная особенность собственно индуктора состоит в том, что у него сердечник не замкнутый, а открытый. Рисунок 4 представляет разрез современного большого технического индуктора. Здесь К—сердечник; во избежание бесполезной траты энергии на токи Фуко его делают не сплошным, но в виде пучка железных проволок или пластин, покрытых шеллаком во избежание проводящих контактов; Р—первичная обмотка в виде нескольких сот оборотов

Рисунок 5.

толстой проволоки; R—толстая эбонитовая труба для изоляции первичной обмотки от вторичной; S—-вторичная обмотка из нескольких десятков тысяч оборотов тонкой проволоки в виде плоских секций, разде – ленных изолирующими прослойками; 1— либо изолирующая масса (например парафин), в которую погружена вторичная обмотка. На рисунке 5 отдельно показан способ намотки вторичной катушки в виде плоских секций. Индуктор как правило питают не переменным, но прерывистым током. Для этого в цепь первичной обмотки последовательно с ней включают прерыватель той или иной конструкции. Простейшим из них является молоточек Вагнера и Нефа, применяющийся теперь только в малых индукторах (см. Дюбуа-Реймона санный аппарат); в рентгенотехнике последнее время пользуются почти исключительно т. н. ртутно-газовыми прерывателями. Схема включения индуктора с таким прерывателем дана на рис. 6. Здесь R—реостат с пере – . менным сопротивлением,.& N Т—прерыватель, наиболее существенной частью которого является неболь-в-шая турбинка, погруженная в ртуть и приводимая в быстрое вращение электромотором; при этом ртуть засасывается турбинной и выбрасывается в виде двух противоположно направленных струй. Когда эти струи попадают на контактные сегменты Sx и2, ток замкнут; когда же они бьют мимо, ток разомкнут. С—конденсатор, назначение к-рого—сводить до минимума искру размыкания в прерывателе. Вследствие большой самоиндукции первичной обмотки эта искра была бы весьма значительной и вредно отражалась бы на режиме работы индуктора. Т. к. при замыкании и размыкании первичной обмотки во вторичной индуктируются токи противоположного направления, то индуктор дает переменный ток. Кривая этого тока, вообще говоря, резко асимметрична. На рис. 7 представлено соотношение между током в первичной обмотке и потенциалом— во вторичной. Нарастание тока при замыкании (сплошная кривая Ij) происходит медленно вследствие большой самоиндукции первичной обмотки. Наоборот, падение тока при размыкании благодаря присутствию конденсатора происходит круто. Поэтому электродвижущая сила, индуцируемая во вторичной обмотке (пунктирная кривая^),приразмыкании значительно больше, нежели при замыкании. Т. к. для питания рентгеновских трубок необходим ток постоянного направления, то асимметрия кривой напряжения во вторичной обмотке имеет большое значение в рентгенотехнике. Дей –

Рисунок 7.

ствительно, токи замыкания при посредстве вентильных приспособлений сравнительно легко могут быть поглощены, и остаются одни только токи размыкания, быстро из – 40в меняющиеся по величине, но постоянные по направлению. Лит.: К э и Г., Рентгеновские лучи, М.—Л., 1928; Лазарев П., Основы учения об электричестве и магнетизме (П. Мезерницкий, Физиотерапия, т. II, ч. 1, П., 1916); Поль Р., Введение в соврем, учение об электричестве, М.—Л.,1929; Хвольсон О., Курс физики, т. V, Берлин, 1923; Эйхенвальд А.,Электричество, М.—Л., 1928; Grossmann G., Physikalische u. technische Grundlagen der KOntgen-therapie, В.—Wien, 1925; Taylor-Jones E., The theory of the induction-coil, L., 1921. Э. Шшшьский.

Изучайте:

  • ПРОМЫШЛЕННАЯ
    ...
  • ПИРОГАЛЛОЛ
    ПИРОГАЛЛОЛ (Pyrogallolum, Acidum py-rogallicum, Trioxybenzol), триоксифенол формулы C6H3(OH)3 [1,2,3]. Открыт в конце 1...
  • ОСТЕОМА
    ОСТЕОМА (от греч. osteon—кость и ота — частица, прибавляемая для обозначения опухоли), костная опухоль; представляет от...
  • GLOSSO-PHARYNGEUS NERVUS
    GLOSSO-PHARYNGEUS NERVUS (языко-глоточный нерв), принадлежит IX паре че-репномозговых нервов, является смешанным: содер...
  • НЕВРОМА
    НЕВРОМА (neuroma), «опухоль из нервной ткани», собирательное обозначение для различных разрастаний, так или...