9. Электромагнитная индукция. Основной закон электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея – Максвелла): Э.Д.С. электромагнитной индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока Ф _m сквозь поверхность, натянутую на этот контур, т. е.

 _ИНД = – dФ _m / dt . (2.36)

Закон электромагнитной индукции можно также записать в форме

 _ИНД = – d_dt , (2.37)

где _потокосцепление электрической цепи.

Знак «минус» в выражении для Э.Д.С. индукции объясняется правилом Ленца.

При всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на замкнутый проводящий контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, что его собственное магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему индукционный ток (рис.2.18).

Явление электромагнитной индукции в неподвижном замкнутом проводнике объясняется тем, что переменное магнитное поле вызывает появление вихревого электрического поля, циркуляция напряжённости которого вдоль замкнутого проводящего контура L равна ЭДС электромагнитной индукции:

 _ИНД . (2.38)

Явление электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, объясняется действием силы Лоренца: разделение зарядов в проводнике (т.е. создание ЭДС) производится составляющей силы Лоренца, параллельной проводнику; составляющая, перпендикулярная проводнику- тормозит его движение (поэтому необходимо прикладывать внешнюю силу для создания ЭДС). Работа силы Лоренца в целом равна нулю.

10. Явление самоиндукции.

Самоиндукцией называется возникновение ЭДС электромагнитной индукции в электрической цепи вследствие изменения потокосцепления самоиндукции.

 _С = – d_cdt, (2.39)

где _с – потокосцепление самоиндукции рассматриваемого контура с током.

Индуктивностью контура называется положительная скалярная величина, численно равная потокосцеплению самоиндукции контура при силе тока в контуре -1 А.

Индуктивность зависит от размеров и формы контура и от магнитной проницаемости среды. В отсутствии ферромагнетиков не зависит от силы тока в контуре.

L = _c / I.

Индуктивность соленоида:

L = _^S / l = _n²V , (2.40)

где  относительная магнитная проницаемость среды, заполняющей весь объём соленоида ,V = lS; l– длина соленоида, S – площадь одного витка, N – общее число витков, n - число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.

ЭДС самоиндукции

 _С = –= –. (2.41)

Если контур не деформируется и находится в неферромагнитной среде:

 _С = –. (2.42)

Электродвижущая сила самоиндукции противодействует, в соответствии с правилом Ленца, изменению тока в цепи, замедляя его убывание или возрастание.

При замыкании цепи начальный ток I₀ = 0 и зависимость силы тока от времени имеет вид (рис.2.19):

. (2.43)

При отключении источника ЭДС (без изменения сопротивления R цепи) ток в цепи спадает по закону (рис.2.20):

, (2.44)

где: R - эквивалентное сопротивление цепи, включенное последовательно с индуктивностью; L - индуктивность цепи; - ЭДС источника, действующего в цепи.