35. Явление электромагнитной индукции. Электродвижущая сила индукции. Правило Ленца. Токи Фуко.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина э.д.с. не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой э.д.с. , называется индукционным током.

Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поля в окружающем пространстве. Это явление называется магнитной индукцией. Величина ЭДС индукции в контуре определяется выражением

где Φ — поток магнитного поля через замкнутую поверхность S, ограниченную контуром.

Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре (правило Ленца).

Правило Ленца. Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Если индукционный ток направлен против основного тока.

Если индукционный ток направлен в том же направлении,что и основной ток.

Индукционный ток всегда направлен так, чтобы уменьшить действие причины его вызывающей.

Токи Фуко.

Индукционные токи, которые возникают в сплошных проводниках, называются вихревыми токами или токами Фуко. В толщах сплошных проводников возникает много замкнутых линий таких токов. Токи Фуко способствуют нагреванию проводника, это приводит к потерям энергии. Для их уменьшения сердечники трансформаторов, магнитные цепи электрических машин изготовляют не сплошными, а из отдельных изолированных пластин, поверхности которых располагаются параллельно линиям магнитной индукции.

36. Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность тороида и соленоида.

Электрический ток, текущий в любом контуре, создаёт пронизывающий этот контур магнитный поток При изменениях изменяется также и , вследствие чего в контуре индуцируется э. д. с. Это явление называется САМОИНДУКЦИЕЙ.

Ток в контуре и создаваемый им полный магнитный поток через контур пропорциональны друг другу:

Коэффициент пропорциональности между силой тока и полным магнитным потоком называется ИНДУКТИВНОСТЬЮ контура. Линейная зависимость от наблюдается только в том случае, если магнитная проницаемость среды, которой окружен контур, не зависит от напряженности поля , т. е. в отсутствии ферромагнетиков. В противном случае является сложной функцией от и, поскольку

Полный поток Зависимость от также будет довольно сложной. Однако соотношение распространяют и на тот случай, считая индуктивность функцией от . При неизменной силе тока полный поток может изменяться за счёт изменений формы и размеров контура.

Индуктивность зависит от геометрии контура, а также от магнитных свойств окружающей среды. Если контур жёсткий и поблизости от него нет ферромагнетиков, индуктивность является постоянной величиной.

Индуктивность соленоида.

Возьмём соленоид такой длины, чтобы его можно было практически считать бесконечным.

(всё, что написано выше относится и к тороиду)