Правило Ленца.

Присоединив катушку, в которой возникает индукционный ток, к гальванометру, можно обнаружить, что напряжение тока зависит от того, приближается ли магнит к катушке, или удаляется от нее.

Если магнит приближать к катушке, то в ней появляется индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к ней магниту.

N S

→

Направление индукционного тока определяется законом сохранения энергии.

S

N

S

N

B¹

B B

B¹

При увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки.

Русский физик Э.Х. Ленц установил правило определения направления индукционного тока:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Опыты Фарадея показали, что сила индукционного тока Ii в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения числа линий магнитной индукции B, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром.

Иначе, сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Ii ~	Δ Ф
	Δ t

В цепи появляется электрический ток, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работу этих сил при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называется электродвижущей силой. Т.е. при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в последнем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемый ЭДС индукции ℰi.

Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, а не для силы тока, т.к. при такой формулировке закон выражает сущность явления, не зависящую от свойств проводников, в которых возникает индукционный ток.

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

ℰi =	Δ Ф		ℰI = -	Δ Ф
	Δ t			Δ t

Знак « - » означает, что при уменьшении магнитного потока Δ Ф < 0. ЭДС индукции создает индукционный ток, который препятствует уменьшению магнитного потока и наоборот.

Вихревое электрическое поле. Вихревые токи.

Представим две катушки, надетые на сердечник – трансформатор.

к источнику к потребителю

Если включить одну из обмоток в сеть переменного тока, в другой мы получим ток, т.е. электроны вторичной обмотки придут в движение.

Какие силы заставляют их двигаться? Ведь магнитное поле действует только на движущиеся заряды. На покоящиеся заряды могут действовать только электрическое поле, но откуда оно берется?

Объяснение этому впервые дал Дж. Максвелл. По теории Максвелла изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле с замкнутыми линиями напряженности, которые называются вихревыми.

А вихревое электрическое поле приводит в движение электроны в неподвижном проводнике.

Вихревое электрическое поле имеет замкнутые силовые линии. Работа этого поля при перемещении заряда по замкнутому контуру отлична от нуля.

при	Δ B	> 0
	Δ t

при возрастании магнитной индукции направление вектора напряженности образует левый винт с направлением вектора В.

В

Вектор напряженности (индукции) магнитного поля в каждой точке пространства перпендикулярен вектору напряженности созданного им электрического поля.

Работа вихревого электрического поля при перемещении положительного единичного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.

Если взять катушку с выступающим сердечником из мягкого ферромагнетика и положить на его конец металлический предмет, он быстро и сильно нагреется.

Перечисленное магнитное поле вокруг сердечника создает электрическое поле, поэтому в теле возникают сильные индукционные токи, т.к. сопротивление тела маленькое.

Индукционные токи, которые возникают в сплошных металлических телах, находящихся в переменном магнитном поле, и замыкаются внутри этих тел, называют вихревыми токами или токами Фуко.

Токи Фуко используют для нагревания проводников. На этом принципе основано устройство индукционных печей, которые используются для плавки металла в вакууме.

Но во многих устройствах эти токи приводят к бесполезной потери энергии. Поэтому железные сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов делают не сплошными, а состоящими из отдельных пластин, изолированных друг от друга.