Теория:
Индукционный ток
Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?
Эксперименты привели исследователя к однозначному ответу на данный вопрос.
Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным.
Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов.
Причины электромагнитной индукции
Явление возникновения индукционного тока в контуре называют электромагнитной индукцией.
Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:
- магнитного поля;
Рис. \(1\). Возникновение индукционного тока при изменении магнитного поля
- площади контура;
Рис. \(2\). Возникновение индукционного тока при изменении площади контура
- ориентации контура в магнитном поле.
Рис. \(3\). Возникновение индукционного тока при изменении ориентации контура в магнитном поле
Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.
На рисунке \(4\) представлен пример отсутствия появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси.
Рис. \(4\). Отсутствие появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси
Развитие электротехники в России
В России электротехника развивалась интенсивно с поддержки Николая \(I\). Развитие электротехники в Европе отозвалось открытиями и изобретениями в России.
В \(1833\) году русский учёный Эмилий Христианович Ленц доказал, что электрическая машина может работать как электродвигатель и как генератор электричества. Такое свойство назвали обратимостью электрических машин.
В \(1834\) году Борис Семёнович Якоби построил действующий «магнитный аппарат» вращательного движения — классический электродвигатель; послал описание в Парижскую академию наук.
В \(1888\) году Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный генератор переменного тока, в \(1889\)\(~\)году — электродвигатель переменного тока, в \(1890\) году — трансформатор трёхфазного тока. На Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне (\(1891\)) представил изобретённую систему передачи трёхфазного тока на расстояние \(170\) км.
Применение электромагнитной индукции
Принцип работы индукционной плиты основан на явлении электромагнитной индукции. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет \(20\)–\(60\) кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.
Рис. \(5\). Индукционная плита
Источники:
Рис. 1. Возникновение индукционного тока при изменении магнитного поля. © ЯКласс.
Рис. 2. Возникновение индукционного тока при изменении площади контура. © ЯКласс.
Рис. 3. Возникновение индукционного тока при изменении ориентации контура в магнитном поле. © ЯКласс.
Рис. 4. Отсутствие появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси. © ЯКласс.
Рис. 5. Индукционная плита. https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/induction-vector-illustration-labeled-household-cooking-1252362460 (дата обращения: 12.09.2021).