3.5. Электромагнитная индукция



Замкнутый контур, помещенный в магнитное поле, пронизывается магнитным потоком
 Φ = BS cos α, 
где α – угол между магнитной индукцией и нормалью к плоскости контура. В СИ единицей потока является вебер (Вб). Знак (плюс или минус) магнитного потока зависит от выбора направления нормали В физике принято условие – направление нормали и положительное направление обхода контура связывать правилом буравчика (правого винта). Тогда можно одновременно говорить о знаках потока Φ, пронизывающего контур и тока I, текущего по контуру.

Рисунок 3.5.1.
Магнитный поток.

Экспериментально установлено, что если магнитный поток, пронизывающий контур, изменяется (например, контур изменяет ориентацию по отношению к вектору магнитной индукции или изменяется значение магнитной индукции), то в контуре появляется электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока. Это явление носит название электромагнитной индукции. Оно было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Электромагнитная индукция используется, в частности, при работе электрических двигателей.

Закон Фарадея. Электродвижущая сила индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:
 Δt →0 или  
Знак минус в этой формуле связан с указанным выше правилом выбора положительной нормали.

Рис. 3.5.2 иллюстрирует возникновение индукционного тока в случае, когда проводящий контур (или его часть) движется в магнитном поле. В этом случае причиной возникновения ЭДС индукции является сила Лоренца, действующая на электроны в движущемся проводнике. В соответствии с правилом Ленца, сила Ампера, действующая на индукционный ток в движущемся проводнике, будет направлена противоположно его скорости (магнитное торможение).

Рисунок 3.5.2.
Возникновение индукционного тока в движущемся проводнике.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I:
 Φ = LI. 
Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. В таком случае ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке, равна
  
В СИ единицей индуктивности является генри (Гн).

Энергия магнитного поля катушки определяется формулой
  





© Интерактивная физика




Использованы материалы сайта www.physics.ru