Магнит, медна тръба и токове на Фуко
Каталог с магнити
Магнит, медна тръба и токове на Фуко
Продължаваме да изучаваме физични явления и необичайни ефекти с магнити.
Много дори доста възрастни хора не разбират връзката между магнетизма и електричеството. Междувременно тази връзка е в основата на почти цялата съвременна електротехника - от генератори до електродвигатели. А най-лесно ще го покажеш с обикновен магнит и медна тръба.
За експеримента ви трябват само две неща - това е неодимов магнит и обикновена метална тръба, изработена от немагнитен материал, например мед. Вътрешният диаметър на тръбата трябва да е малко по-голям от самия магнит. Е, сега опитайте просто да пуснете магнита на пода - за първи път извън тръбата. И вторият път, в тръбата.
В първия случай магнитът просто ще падне на пода след около секунда. Сега вземете магнита от пода и го пуснете в тръбата. Дръжте тръбата изправена. И докато чакате появата на магнит от долния разрез на напълно немагнитна (но непременно проводима!) Тръба, нека се опитаме да обясним защо това отнема толкова време. Ако погледнем вътре в тръбата, ще видим, че магнитът бавно, сякаш плава, се спуска надолу.
Причината за това е неразривната връзка между магнетизма и електричеството. Движението на магнита генерира промяна в магнитното поле, което от своя страна индуцира циркулиращи кръгови (вихрови) токове в тръбата.
И тези токове генерират магнитни полета, които взаимодействат с полето на магнита, забавяйки падането му. Е, вече знаете причината и можете да покажете на приятелите си ефектен трик. По-точно, можете да го направите, когато магнитът най-накрая прелети през тръбата до края.
Какви са тези течения?
Вихрови токове, илиТокове на Фуко(в чест на J. B. L. Foucault) - вихрова индукциятокове, възникващи в проводниците, когато магнитното поле, проникващо в тях, се промени.
Токовете на Фуко възникват под въздействието на променливо електромагнитно поле и по своята физическа природа не се различават по никакъв начин от индукционните токове, възникващи в линейни проводници. Те са вихрови, тоест затворени са в пръстен. Електрическото съпротивление на масивен проводник е малко, така че токовете на Фуко достигат много голяма сила.
Вихровите токове са открити за първи път от френския учен D. F. Arago (1786-1853) през 1824 г. в меден диск, разположен на ос под въртяща се магнитна стрелка. Поради вихрови токове дискът се завъртя. Това явление, наречено явление Араго, беше обяснено няколко години по-късно от М. Фарадей от гледна точка на открития от него закон за електромагнитната индукция: въртящо се магнитно поле индуцира вихрови токове в меден диск, които взаимодействат с магнитна стрелка. Вихровите токове са изследвани подробно от френския физик Фуко (1819-1868) и са кръстени на него. Той открива явлението на нагряване на метални тела, въртящи се в магнитно поле, от вихрови токове.
Следователно добрите проводници, движещи се в силно магнитно поле, изпитват силно спиране поради взаимодействието на токовете на Фуко с магнитно поле.
Ето какво се случи с нашия магнит, когато го спуснахме в медна тръба.
1)Докато магнитът пада, магнитният поток в тръбата се променя по такъв начин, че индуцира (индуцира) електрически ток, чиято посока се определя от правилото на Ленц. Този ток от своя страна генерира магнитно поле.
2)Най-простото обяснение на наблюдаваното явление се основава на два основни принципа на електромагнетизма:
1. Промяната в магнитното поле индуцира електрически ток в околните проводници.
2.Електрическият ток генерира свързано магнитно поле.
Падането ще бъде забавено независимо от ориентацията на магнита (и дори ако бъде обърнат по време на падане).
3)Над падащия магнит магнитният поток намалява. Посоката на тока е такава, че магнитното поле на този ток привлича магнита отгоре, забавяйки падането.
4)Под падащия магнит се натрупва магнитен поток. Посоката на тока е такава, че магнитното поле на този ток отблъсква магнита отдолу, като също забавя падането.
Тук можете да закупите готово решение за експерименти и трикове: