Закон электромагнитной индукции

Электрическое поле создается электрическими зарядами, а магнитное поле – движущимися зарядами, т.е. электрическим током. Самый важный факт - это теснейшая взаимосвязь между электрическим и магнитным полями. Изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле порождает магнитное. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих площадь, ограниченную этим контуром. И чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий индукционный ток.

Сформулируем закон электромагнитной индукции количественно. Магнитный поток наглядно истолковывается как число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью . Поэтому скорость изменения этого числа есть не что иное, как скорость изменения магнитного потока.

Если за малое время  магнитный поток меняется на , то скорость изменения магнитного потока равна Поэтому утверждение, которое вытекает непосредственно из опыта, можно сформулировать так: сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, а не для силы тока и выражает сущность явления, не зависящую от свойств проводников, в которых возникает индукционный ток.

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

В законе электромагнитной индукции учесть нужно направление индукционного тока (или знак ЭДС индукции) в соответствии с правилом Ленца.

При убывании магнитного потока индуктируемая ЭДС положительна, т.е. направлена по часовой стрелке. При возрастании магнитного потока индуктируемая ЭДС отрицательна, т.е. направлена против часовой стрелки.

Поэтому в законе электромагнитной индукции должен стоять знак минус, указывающий на то,  и  имеют разные знаки:

В международной системе единиц закон электромагнитной индукции используют для установления единицы магнитного потока. Эту единицу называют вебером (Вб).

Так как ЭДС индукции измеряют в вольтах, а время – в секундах, то вебер можно определить следующим образом: магнитный поток через площадь, ограниченную замкнутым контуром, равен 1 Вб, если при равномерном убывании этого потока до нуля за 1 с в контуре возникает ЭДС индукции 1 В. 1 Вб=1 В·1 с.

Единицу магнитной индукции устанавливают на основе соотношения , если вектор  перпендикулярен поверхности . Отсюда магнитная индукция равна единице, если она создает через площадь 1 м² магнитный поток в 1 Вб. Эту единицу магнитной индукции называют тесла (Тл)

 

Контрольные вопросы: