2.2. Закон электромагнитной индукции

Если при изменении магнитного потока в контуре возникает электрический ток, то должна быть и ЭДС (электродвижущая сила), называемая ЭДС индукции.

Закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром

.

Знак (-) в этой формуле определяет правило Ленца.

ЭДС индукции измеряется в вольтах (В). Таким образом, при скорости изменения магнитного потока 1 Вб/с в контуре индуцируется ЭДС, равная 1 В.

Если имеется не один контур, а последовательно соединенных контуров, охватывающих один и тот же магнитный поток, то общая ЭДС индукции враз больше ЭДС индукции в одном контуре

_.

ЭДС индукции приводит к возникновению в контуре электрического тока, который, протекая по проводникам, совершает работу. При этом выделяется тепловая энергия (джоулево тепло). Это широко используется в технике, например, в индукционных печах для плавления металлов.

ЭДС индукции возникает также на концах проводника, движущегося в магнитном поле со скоростью при пересечении проводником силовых линий магнитного поля. На рис. 10 показан проводник длиной, движущийся вправо в магнитном поле, вектор индукции которого направлен от "нас".

Для движущегося в магнитном поле проводника ЭДС индукции

,

где - это угол между направлением,- длина проводника.

Рис. 10. Возникновение ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле.

2.3. Явление самоиндукции

Если в замкнутом контуре площадью протекает изменяющийся со временем ток, создающий магнитное поле , то внутри контура возникнет и изменяющийся со временем магнитный поток . Поскольку в этом случае магнитное поле создается током, протекающим в контуре, то магнитный поток будет прямо пропорционален этому току, а в качестве коэффициента пропорциональности выступает физическая величина, получившая название индуктивности контура. Индуктивность обозначается буквой , измеряется вгенри :

Физический смысл индуктивности не сложно определить, исходя из формулы для индуктивности:

.

Индуктивность – это физическая величина, численно равная магнитному потоку, пронизывающему замкнутый контур при токе в нем, равном 1 А.

При изменении силы тока в контуре происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, должно вызывать появление ЭДС индукции в катушке.

Самоиндукция – явление возникновения ЭДС индукции в самом контуре при протекании в нем изменяющегося со временем электрического тока.

ЭДС самоиндукции (В) прямо пропорциональна индуктивности контура и скорости изменения силы тока в нем:

.

Знак минус в формуле обусловлен правилом Ленца и показывает, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем. Т.е. ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении и убыванию силы тока при выключении электрической цепи.

Если, например, ток возрастает, <0, тогда ток самоиндукции направлен навстречу току, обусловленному внешним источником, и тормозит его возрастание.

Контур с током всегда окружен магнитным полем, причем оно появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии.

Энергия магнитного поля определяется формулой

.