Электромагнитная индукция Явление электромагнитной индукции

М. Фарадей считал, что между электрическими и магнитными явлениями существует тесная взаимосвязь, а именно, если проводники с током создают вокруг себя магнитное поле, то должно наблюдаться и обратное явление – возникновение в замкнутом контуре электрического тока под действием магнитного поля.

Фарадей опытным путем доказал, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток. Это явление получило название электромагнитной индукции, а возникающий ток называют индукционным.

Направление индукционного тока зависит от того, возрастает или убывает магнитный поток, пронизывающий контур, а также от направления вектора магнитной индукции. Проследим, что происходит при приближении магнита к кольцу (см. рис.): число линий магнитной индукции, пронизывающих кольцо, увеличивается, т.е. увеличивается магнитный поток сквозь кольцо .

Линии индукции магнитного поля в кольце, создаваемого индукционным током, выходят из кольца (кольцо отталкивает магнит). Таким образом, вектор магнитного поля индукционного тока направлен против вектора внешнего магнитного поля. Направления и индукционного тока подчиняются правилу правого винта.

Из опытов следует, что индукционный ток имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует как нарастанию магнитного поля сквозь кольцо (при увеличении магнитного потока сквозь кольцо), так и его уменьшению (при уменьшении магнитного потока сквозь кольцо).

Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающему этот индукционный ток.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)

При изменении магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в контуре возникает индукционный ток. Это указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции.

ЭДС электромагнитной индукции Ԑ_i .

С учетом правила Ленца, это выражение можно записать в виде

Ԑ_i= .

Эта формула определяет закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС электромагнитной индукции Ԑ_i в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

ЭДС электромагнитной индукции выражается в вольтах:

Закон электромагнитной индукции – универсальный закон: Ԑ_i не зависит от способа изменения магнитного потока, а определяется только скоростью его изменения.

Максвелл для объяснения ЭДС индукции в неподвижных проводниках предположил, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле , которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике. Циркуляция вектора этого поля по любому неподвижному контуру L проводника представляет собой ЭДС электромагнитной индукции:

Ԑ_i =