Электромагнитная индукция

§1Опыты Фарадея

Электрические и магнитные поля это две взаимосвязанные компоненты электромагнитного поля. Взаимосвязь этих компонент обнаруживается в явлении электромагнитной индукции.

В 1831 г. английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции.

• Электромагнитная индукция – явление, заключающееся в возникновении в замкнутом проводящем контуре электрического тока (индукционного тока)при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Рассмотрим опыты по обнаружению явления электромагнитной индукции (Таблица 1).

Таблица 1. Опыты Фарадея

Опыт	Описание опыта
Опыт 1	Если в подключенную к гальванометру катушку вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты перемещения магнита наблюдается отклонение стрелки гальванометра. Направление отклонения стрелки зависит от направления перемещения магнита. Отклонения стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения постоянного магнита.
Опыт 2	При вдвигании катушки, подключенной к источнику тока в катушку, соединенную с гальванометром, через последний протекает электрический ток, о чем свидетельствует отклонение стрелки гальванометра.
Опыт 3	Вследствие изменения силы тока в цепи с помощью реостата стрелка гальванометра испытывает отклонения. Направления отклонения противоположны при увеличении и уменьшении тока в электрической цепи.
Опыт 4	При вращении рамки в постоянном магнитном поле в рамке возникает электрический ток.

Таким образом, всякое изменение магнитного потока пронизывающего замкнутый контур, в последнем возникает индукционный ток. Направление этого тока определяется правилом Ленца.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, которым он был вызван.

	Если постоянный магнит движется вправо, увеличивая магнитный поток через замкнутый контур, то индукционный ток создает поле , направленное противоположно полю, создаваемого магнитом.
	Если постоянный магнит движется влево, уменьшая магнитный поток через замкнутый контур, то индукционный ток создает поле , направленное также как и поле , создаваемое магнитом.

§2 Закон электромагнитной индукции

Возникновение в контуре индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей сил получившей название ЭДС индукции , значение которой определяется скоростью изменения магнитного потока

(2.1)

Получим точную связь между и скоростью изменения магнитного потока, используя закон сохранения энергии. Для этого рассмотрим контур прямоугольной формы (рис.7) с подвижной перемычкой, помещенный в однородное магнитное поле индукцией . По контуру течет ток I.

Под действием сил Ампера перемычка перемещается на dx. При этом сила совершает работу: , где - магнитный поток, пересекаемый перемычкой.

Так как полное сопротивление контура , то согласно закону сохранения энергии работа источника тока за время складывается из работы , идущей на выделение количества теплоты и работы , совершаемой при перемещении перемычки

	(2.2)
	(2.3)
	(2.4)
	(2.5)
	(2.6)

Выражение (2.6) является частным случаем закона Ома для полной цепи. В числителе правой части полученного уравнения стоит алгебраическая сумма электродвижущих сил, действующих в контуре:

1. ЭДС источника тока – ;

2. ЭДС электромагнитной индукции, возникающей в результате изменения магнитного потока, пронизывающего контур – , равная

(2.7)

Формула (2.6) является законом электромагнитной индукции (законом Фарадея-Максвелла): ЭДС индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока, через поверхность ограниченную этим контуром, взятой с противоположным знаком.

Знак «–» показывает, что если магнитный поток уменьшается , то (направление потока и поля индукционного тока совпадают); если , то (поле индукционного тока направлено навстречу потоку).

Если изменяющийся магнитный поток пронизывает несколько контуров, то

,

(2.8)

где - потокосцепление, т.е. полный магнитный поток.

Если то , тогда закон Фарадея-Максвелла имеет вид:

(2.9)