Введение

Явление электромагнитной индукции можно сравнить по своей значимости с открытием самого электричества. В 1831 году Майкл Фарадей в результате опытов по электромагнетизму открыл новую главу в развитии физики. Эти опыты и открытие самого явления электромагнитной индукции стали основой для создания генераторов электроэнергии во всём мире, что дало толчок к применению самого электричества и развитию электронных приборов, без которых не представляется возможной жизнь современного человека.

За более чем вековую историю с момента открытия данного явления в научной литературе появилось исчерпывающее описание, как самого явления, так и области его применения в повседневной жизни людей. Но тем не менее, считаю необходимым в данной работе провести анализ данного явления посредством изучения различной литературы по данной тематике, с целью ознакомления и более глубокого усвоения предложенного материала.

К задачам исследования явления следует отнести следующее:

• Раскрытие истории явления;

• Описание и объяснение не только самого явления, но и сопутствующих физических законов, которые помогли открыть электромагнитную индукцию;

• Описание применения явления на примере электрогенераторов и трансформаторов.

1. Явление электромагнитной индукциии

1.1 Магнитный поток

Вектор магнитной индукции  B⃗  характеризует магнитное поле в каждой точке пространства. Введем еще одну величину, зависящую от значения вектора магнитной индукции не в одной точке, а во всех точках произвольно выбранной поверхности. Эту величину называют потоком вектора магнитной индукции, или магнитным потоком.

Выделим в магнитном поле настолько малый элемент поверхности площадью ΔS, чтобы магнитную индукцию во всех его точках можно было считать одинаковой. Пусть  n⃗  — нормаль к элементу, образующая угол α с направлением вектора магнитной индукции (рис. 1.1).

Потоком вектора магнитной индукции через поверхность площадью ΔS называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции  B⃗  на площадь ΔS и косинус угла α между векторами  B⃗  и  n⃗  (нормалью к поверхности):

ΔΦ=B⋅ΔS⋅cosα (1)

Произведение B∙cos α = В_n представляет собой проекцию вектора магнитной индукции на нормаль к элементу. Поэтому

ΔΦ=Bn⋅ΔS (2)

Поток может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от значения угла α.

Если магнитное поле однородно, то поток через плоскую поверхность площадью S равен:

Φ=B⋅S⋅cosα  (3)

Поток магнитной индукции наглядно может быть истолкован как величина, пропорциональная числу линий вектора  B⃗  , пронизывающих данную площадку поверхности.

Вообще говоря, поверхность может быть замкнутой. В этом случае число линий индукции, входящих внутрь поверхности, равно числу линий, выходящих из нее (Рис. 1.2). Если поверхность замкнута, то положительной нормалью к поверхности принято считать внешнюю нормаль.

Линии магнитной индукции замкнуты, что означает равенство нулю потока магнитной индукции через замкнутую поверхность. (Выходящие из поверхности линии дают положительный поток, а входящие – отрицательный.) Это фундаментальное свойство магнитного поля связано с отсутствием магнитных зарядов. Если бы не было электрических зарядов, то и электрический поток через замкнутую поверхность был бы равен нулю.