33. Явление электромагнитной индукции. Основной закон (Фарадея) электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явления самоиндукции, взаимной индукции. Индуктивность

Взаимодействие неподв-ых электр. зарядов можно описать с помощью понятия "электр. поле", а взаимод-ие движущихся электр.х зарядов, т.е. токов, можно описать с помощью понятия "магнитное поле". В 1831 г. английский ученый Майкл Фарадей сделал открытие – он открыл явление эл-магнитной индукции. Это явление состоит в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магн. потока, пронизывающего поверхность, опирающуюся на этот контур, возникает электрический ток (индукционный ток).

Сам по себе электрический ток возникнуть не может, следовательно, в описанной ситуации в контуре возникает электродвижущая сила (Э.Д.С.) индукции.

В результате многочисленных опытов М.Фарадей установил, что Э.Д.С. индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, натянутую на контур. Выбором подходящей системы единиц можно обеспечить не только пропорциональность, но и строгое равенство упомянутых величин:     (5.22)     где S - поверхность, натянутая на контур. Примечательно, что изменение величины Ф за счет изменения во времени индукции магнитного поля , или за счет изменения взаимной ориентации векторов и нормали или за счет изменения площади поверхности S приводит к одинаковым результатам.

Смысл закона электромагнитной индукции Фарадея (5.22) состоит в том, что переменное во времени магнитное поле порождает электрическое поле , но это означает, что они связаны друг с другом внутренним образом, а не только посредством внешних проявлений.

В 1833 г. Э. Х. Ленц сформулировал "правило Ленца", согласно которому Э.Д.С. индукции вызывает ток такого направления, чтобы препятствовать причине его возникновения. Сегодня это правило обосновывают несколькими путями, и с помощью понятия "устойчивая термодинамическая система" (принцип Ле-Шателье-Брауна), и с помощью электромеханических методов (сила Ампера, работа по перемещению проводника с током в пространстве). Если Э.Д.С. индукции представить в форме интеграла по замкнутому контуру от индуцированной напряженности электрического поля , то "правильное" соотношение для закона Фарадея приобретет форму (5.23) Здесь положительное направление обхода контура (ориентация элемента длины контура) и направление нормали к элементу площади поверхности dS (и для совокупности элементов dS) связаны между собой правилом правого винта (иначе, с конца вектора положительное направление обхода контура – против часовой стрелки; еще иначе, если голова человека ориентирована в пространстве по направлению , то положительным считается такое направление движения, при котором область, ограниченная контуром, остается слева)

При изменении силы тока в проводнике меняется м.поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет в возникновению вихревого эл.поля и в цепи появляется ЭДС индукции. Самоиндукция - явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока.

Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции. Индуктивность - физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1Ампер за 1 секунду.

Также индуктивность можно рассчитать по формуле: где Ф - магнитный поток через контур, I - сила тока в контуре.