2017-01-08
Прямолинейный проводник начинает двигаться с возрастающей скоростью, пересекая линии индукции однородного магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости чертежа. В одном случае концы проводника замкнуты на омическое сопротивление $R$ (рис. а). В другом случае последовательно с таким же омическим сопротивлением $R$ включена катушка индуктивностью $L$ (рис. б). Во что в обоих случаях превращается работа, затрачиваемая на перемещение проводника? В каком из этих двух случаев при одинаковом перемещении будет совершена большая работа?
Решение:
В первом случае работа, совершаемая при перемещении проводника, превращается целиком в джоулево тепло, выделяющееся в сопротивлении $R$; во втором случае часть совершаемой работы идет на увеличение магнитной энергии поля, возникающего вокруг катушки индуктивности.
Работа, совершенная при перемещении проводника в единицу времени, равняется $\mathcal{E} I$, где $\mathcal{E}$ — одинаковая в обоих случаях электродвижущая сила, возникающая вследствие перемещения проводника в магнитном поле, $I$ — ток в контуре. Однако в первом случае ток $I_{1}$ больше, чем ток $I_{2}$ во втором, так как э.д.с. индукции замедляет нарастание тока. Следовательно, и работа в единицу времени $\mathcal{E} I_{1} > \mathcal{E} I_{2}$.
Это справедливо также и для равномерного движения проводника, но только до установления в контуре стационарного тока, после чего наличие самоиндукции в цепи уже никак не сказывается.