Електромагнітна індукція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Неперевірена версія

Цей термін має також інші значення. Докладніше — у статті Індукція.

Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторi вихрового електричного поля змiнним магнiтним полем.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

де

 — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

,

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Зміст   [сховати]  1 Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі 2 Використання 3 Див. також 4 Примітки

[Ред.]Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі

Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі задається другим рівнянням Максвела^[1]

,

де   — напруженість електричного поля,   — магнітна індукція, c — швидкість світла у вакуумі.

Електричне поле, яке виникає при зміні магнітного поля призводить до появи електрорушійної сили.

[Ред.]Використання

Явище електромагнітної індукції використовується у генераторах електричного струму трансформаторах, динамо-машинах, лічильниках електроенергії тощо, тобто є основою виробництва й споживання електричної енергії.

Природа виникнення ерс індукції

ЕРС індукції виникає або у нерухомому провіднику, розміщеному в магнітному полі, яке змінюється з часом, або у провіднику, який рухається в постійному магнітному полі. Природа виникнення ЕРС у цих випадках різна.

Коли провідник нерухомий, електричний струм з’являється під дією магнітного поля. Таким чином, можна прийти до висновку, що електрони в нерухомому провіднику починають рухатися під дією електричного поля, яке утворює змінне магнітне поле. Тим самим стверджується нова фундаментальна властивість поля: змінюючись із часом, магнітне поле породжує індукційне електричне поле. Провідник із запасом вільних електронів дозволяє тільки виявити виникнення електричного поля.

Індукційне електричне поле має іншу структуру, ніж електростатичне:

- воно не пов’язане з електричними зарядами;

- силові лінії поля замкнуті.

Індукційне електричне поле – вихрове електричне поле.

Якщо провідник рухається у постійному магнітному полі, то ЕРС індукції обумовлена не вихровим електричним полем. У цьому випадку на рухомі електричні заряди (разом з провідником) діє сила Лоренца. ЕРС має магнітне походження. ЕРС можна розрахувати, помноживши модуль вектора магнітної індукції на швидкість руху провідника, на довжину провідника та синус кута між векторами магнітної індукції й швидкості.

Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканніелектричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

,

де   — е.р.с.,   — сила струму, L — індуктивність.