Электромагнитная индукция Индуцирование э. Д. С.

При пересечении проводником силовых линий магнитного поля в нем возникает или, как говорят, индуци­руется э. д. с. Это явление называется электромагнитной индукцией.

Возникновение э.д.с. объясняется действием сил магнитного поля а находящиеся в проводниках свободные электроны. Свободные электроны под влиянием этих сил начнут двигаться вдоль провод­ника. В результате этого движения на одном конце про­водника накопятся свободные электроны и возникнет отрицательный электрический заряд, а на другом конце ввиду недостатка электро­нов появится положительный заряд. Такое разделение электри­ческих зарядов при движении проводника в магнитном поле будет происходить до тех пор, пока электромагнитные силы не уравно­весятся силами электрического поля, возникающего в проводнике в результате появления на его концах разноименных электри­ческих зарядов. Разность потенциалов на концах проводника чис­ленно равна индуцированной в проводнике э.д.с. Индуцирование э.д.с. в проводнике происходит независимо от того, включен ли он в какую-либо электрическую цепь или нет. Если присоединить концы этого проводника к какому-либо приемнику электрической энергии, то под влиянием разности потенциалов на концах провод­ника по замкнутой цепи потечет электрический ток.

Само и взаимоиндукция. Взаимоиндукция

Взаимоиндукцей называется явление индуцирования э. д. с. в проводнике или катушке при изменении магнитного потока, созда­ваемого другим проводником (катушкой) 1. Индуцируемая таким образом э. д. с. носит название э. д. с. взаимоиндукции. Примером является индуцирование э. д. с. в проводнике при изменении тока в проводнике, а также индуцирование э. д. с. во вторичной катушке при изменении тока в первичной катушке.

В заимоиндукция дает возможность связывать посредством маг­нитного поля различные электрические цепи. Явление взаимоиндук­ции широко используются в трансформаторах, радиотехнических устройствах и устройствах автоматики. Однако в некоторых случаях возникновение э. д. с. взаимоиндукции является нежелательным. Например, э. д. с. взаимоиндукции, индуцированные в линиях связи (телефонных и телеграфных проводах), проложенных вдоль высоковольтных линий электропередачи или вдоль контактной сети электрифицированных железных дорог переменного тока, создают помехи при передаче телефонных или телеграфных сигналов. Поэтому линии связи стремятся располагать перпендикулярно проводам линий электропередачи или выполнять их в виде кабельных линий, защищенных металлическими экранами.

Вихревые токи

Вихревые токи или токи Фуко́ (в честь Ж. Б. Л. Фуко) — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении Жан Берна́р Лео́н Фуко́ пронизывающего их магнитного поля.

В первые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д. Ф. Араго (1786—1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой.

Доминик Франсуа Жан Араго́

За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M. Фарадеем с позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко (1819—1868) и названы его именем. Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе, ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольце

Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы.

В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и т. п., а также в некоторых конструкциях поездов, для торможения.