Исследование. Индуцировать э.д.с. в ка­тушке при помощи другой катушки.

Соедините одну катушку с гальваномет­ром, имеющим нуль в центре шкалы, и по­местите ее параллельно и непосредственно над другой катушкой. Соедините нижнюю ка­тушку с батареей, реостатом и выключателем (рис. 1). Замкните выключатель в нижней цепи. Стрелка гальванометра резко отклоняет­ся в одну сторону, а затем возвращается к нулю. Отклонение отсутствует, когда ключ ос­тается замкнутым. Теперь разомкните выклю­чатель. Стрелка гальванометра отклоняется резко в другом направлении и снова быстро возвращается к нулю. Если вы передвинете ползунок реостата назад и вперед при замкну­том выключателе, стрелка гальванометра от­клоняется в одну и в другую сторону.

Из этого исследования вы можете заключить, что когда ток в одной цепи изменяется, то в другой цепи ток ин­дуцируется. Изменение тока в нижней катушке изменяет образованное им магнитное поле и поэтому изменяет магнитное потокосцепление с верхней катушкой. Итак, в верхней катушке э.д.с. индуцирована. Помещение стержня из мягкого железа внутрь двух катушек значительно усиливает эффект, поскольку напряженность магнитного поля при этом увеличи­вается примерно в 1000 раз.

Соединение двух катушек может быть использовано для генерирования тока. В индукционной катушке (рис. 2) имеются две закрепленные ка­тушки, и ток в одной из них меняется для индуцирования э.д.с. в другой. Внутренняя катушка А, по которой проходит ток, называется первичной катушкой. Она состоит из относитель­но небольшого числа витков толстой изолированной медной проволоки, на­мотанной вокруг сердечника из мягко­го железа (пучка проволок из мягкого железа). Внешняя катушка В назы­вается вторичной катушкой, ее обмот­ка состоит из многих тысяч витков тонкой изолированной медной проволоки с выводами Е и F. Когда выклю­чатель К замкнут, то в катушке А появляется ток и сердечник из мягкого железа становится магнитом. Он при­тягивает цилиндр из мягкого железа D, и контакты размыкаются, таким образом выключая ток. Сердечник те­ряет свою намагниченность, цилиндр D отскакивает обратно, и контакт вос­станавливается. В результате ток не­прерывно включается и выключается, магнитное поле внутри катушки В не­прерывно изменяется и во вторичной катушке В индуцируется большая э.д.с. Она может быть достаточно боль­шой, чтобы создать искру в воздухе между точками Е и F.

Очень малое напряжение в пер­вичной катушке повышается до не­скольких тысяч вольт во вторичной. Ток во вторичной катушке очень мал, поскольку общая энергия не может быть увеличена. В лучшем случае, принимая КПД за 100%,

энергия во вторичной катушке = энергии в первичной катушке

V_вI_вt = V_nI_nt

V_вI_в = V_nI_n

где знак п представляет первичную катушку, а в — вторичную. Следова­тельно, если напряжение во вторичной катушке в несколько тысяч раз больше напряжения в первичной, то ток во вторичной катушке должен быть в несколько тысяч раз меньше, чем ток в первичной.

Конденсатор в цепи служит для двух полезных целей. Он гасит искре­ние на контактах и уменьшает время, в течение которого цепь прерывается. Итак, когда контакты прерываются, индуцируется большая э.д.с., которая является выходной для катушки. Об­разуемый в ее цепи ток является пуль­сирующим постоянным током.

Индукционные катушки некогда использовались для образования вы­соких напряжений, необходимых для обеспечения энергией искровых раз­рядников и рентгеновских трубок. Те­перь эти приборы обеспечиваются энергией при помощи трансформато­ров и выпрямителей. Вместе с тем индукционная катушка имеет очень ценное и распространенное примене­ние в системе зажигания автомобиль­ных двигателей, где она создает вы­сокое напряжение, необходимое для образования искры на свече зажига­ния. Прерыватель контакта довольно значительно отличается от изображен­ного на рисунке 2. В четырехци­линдровом двигателе прерыватель контакта представляет собой вращаю­щийся четырехсторонний кулачок (рис. 3).

Когда прерыватель контакта находится в соприкосновении с плоской стороной кулачка, то кон­такты замкнуты, а когда приходит за­кругленная часть кулачка, то контакты размыкаются, ток выключается и об­разуется искра. Эта искра образуется 4 раза в течение каждого оборота кулачка, а распределитель обеспечи­вает образование искры по очереди в каждом цилиндре в конце такта сжатия.