1. Явление электромагнитной индукции

Явление заключается в воз­никновении тока и эдс в замкнутом контуре, пронизываемом меняющимся магнитным потоком. Ток носит название индук­ционного тока, а эдс называют эдс электромагнитной индук­ции. Величина эдс электромагнитной индукции определяется по основному закону, электромагнитной индукции:

Эдс электромагнитной индукции прямо пропорциональна быстроте изменения магнитного потока, пронизывающего площадку, ограниченную контуром. Знак «минус» связан с на­правлением индукционного тока, которое определяется по пра­вилу Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что его действие противодействует причине, вызывающей появле­ние этого тока.

Рассмотрим пример определения направления индукцион­ного тока (рис.). Замкнутый проводящий контур помещен во внешнее магнитное поле, перпендикулярное площади чер­тежа. Поле убывает с течением времени, тогда уменьшается пронизывающий площадку, ограниченную контуром, магнитный поток. Чтобы его поддержать, магнитное поле индукцион­ного тока должно быть направлено в направлении внешнего поля. Для этого в соответствии с правилом правого буравчика возникающий индукционный ток должен протекать в контуре по часовой стрелке. Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии. Индукционные токи, возникающие в мас­сивных проводниках, называют Токами Фуко.

Причиной возникновения индукционного тока в движу­щемся контуре, находящемся в постоянном магнитном поле, является действие силы Лоренца на заряды, перемещающиеся вместе с проводником. В неподвижном контуре, находящемся в меняющемся магнитном поле, причина возникновения индук­ционного тока – действие на заряды вихревого электрического поля, возникающего вокруг меняющегося магнитного поля в соответствии с теорией Максвелла.

Поиск явления электромагнитной индукции велся физика­ми целенаправленно, начиная с момента обнаружения магнит­ного действия тока в 1919 г., но из-за его инерционности поис­ки увенчались успехом лишь в 1932 г. Явление было обнаруже­но английским физиком М, Фарадеем. В настоящее время явле­ние электромагнитной индукции широко используется в техни­ке. Без него сегодня немыслимы производство и распределение электрической энергии.

Явление самоиндукции – частный случай явления электромагнитной ин­дукции. Если по замкнутому проводя­щему контуру протекает электриче­ский ток (рис ), то магнитный по­ток, созданный магнитным полем это­го тока и

пронизывающий площадку, ограниченную контуром, прямо про­порционален силе этого тока: Ф =LI. Коэффициент пропорциональности между потоком и током носит название коэффициента самоин­дукции, или индуктивности, контура. Индуктивность контура измеряют в СИ в Генри (Гн).

Индуктивность контура зависит от размеров и формы контура. Замкнутые контуры, обладающие большим L, называют катушками индук­тивности.

На электрических схемах катушки индуктивности изображаются (рис.).

Простейшей, но часто используемой катушкой индуктив­ности является соленоид – прямой цилиндр с намотанными на него круговыми витками. Индуктивность соленоида рассчиты­вается по формуле , где - магнитная постоянная, - густота витков, V - объем соленоидальной катушки.

При изменении силы тока в контуре меняется пронизы­вающий его поток магнитной индукции, что вызывает появле­ние в контуре эдс электромагнитной индукции и индукционно­го тока. Эта эдс называется эдс самоиндукции, а ток - током самоиндукции. Их появление и является явлением самоиндук­ции. Эдс самоиндукции подсчитывается по формуле . Таким образом, эдс самоиндукции тем больше, чем больше индуктивность контура и чем быстрее ме­няется ток в нем. Направление тока самоиндукции, как и любо­го - индукционного тока, определяется по правилу Ленца. Его использование показывает, что если ток в контуре возрастает, то ток самоиндукции направлен ему навстречу, а если убывает – сонаправлен с ним.