3.2. Электромагнитная индукция
3.2.1. Общий закон электромагнитной индукции
В данном разделе изучаются процессы, происходящие в электрической цепи, нахо-
М.Фарадеем. Он же в 1831 г. сформулировал закон элек-
тромагнитной индукции: при движении проводника агнитном поле в проводнике ин-
дуктируется ЭДС, равная числу магнитных линий, пересекаемых проводником за одну
секу
движущаяся
сила, индуктируемая в контуре (витке), равна изменения магнитного потока
дящейся в изменяющемся магнитном поле. Под термином «электромагнитная индукция»
понимается явление возникновения ЭДС в проводнике, когда проводник находится в
изменяющемся магнитном поле.
Явление электромагнитной индукции было открыто на основании серии опытных
исследований, проведенных
в м
нду.
Дж. Максвелл, развивая математическую теорию электромагнитной индукции, дал
более общую формулировку закона электромагнитной индукции: электро
скорости
внутри контура, взятой с обратным знаком, что выражается формулой
dt
e −=
.
Закон электром
dФ
агнитной индукции, сформулированный Фарадеем и Максвеллом,
иллюстрировать на большом числе примеров. Рассмотрим некоторые из них.
Предположим, что прямолинейный проводник движется в магнитном поле со ско-
ярно полю (рис. 3.18).
Вместе с проводником с той же скоростью будут перемещаться положительные за-
ряды ядер атомов и свободные электроны этог проводника. Движущиеся положитель-
ные заряды образуют ток, направление которого совпадает с направлением движения
олож -
правл б-
жительных зарядов магнит-
тельных зарядов – с силой
F
2
.
ки. В этом случае силы магнит-
еляющих разноименные заряды
электроны сосредоточатся на
недостаток, т. е. там преобла-
ского поля
F
эл
будут направле
и движения ика разде-
ть потенциа-
лов, аем величину ЭДС, индукти-
руемой в проводнике длиною ю
V в равномерном магнит-
ном поле с индукцией
В. Пу расстояние, равное Vt
(рис. 3.19), при (она ), и тем самым пересек
ний.
то ледователь 1 с проводник пересек
можно
ростью
V параллельно самому себе и в то же время перпендикул
о
п ительных зарядов. Движущиеся отрицательные заряды тоже образуют ток, на
п ния отрицательных зарядов. Оение которого ротивоположно направлению движе
разовавшиеся токи находятся в магнитном поле. На токи поло
ное поле будет действовать с силой
F
1
, а на токи отрица
Направ
F
ление сил
1
и F
2
определяется правилом левой ру
ного поля
F
1
и F
2
выступают в роли сторонних сил, разд
и тем самым создающих электрическое поле.
Действительно, под действием силы
F
2
свободные
ближнем конце проводника, а на дальнем конце будет их
дают положительные заряды (рис. 3.21). Силы электриче
ны навстречу сторонним силам. При постоянной скорост
ление зарядов (создание электрического поля) будет происходить до тех пор, пока
сторонние силы не уравновесятся силами электрического поля. При равенстве этих сил
движе тановится разнос
-
проводн
ние зарядов прекратится и на концах проводника ус
равная ЭДС, индуктируемой в проводнике. Подсчит
l и движущемся со скорость
сть за время
t проводник прошел
вычертив
магнитных ли
этом площадь
S заштрихована
ВSФ =
B=
Так как
S lVt= , ВlVФ = t . С но, за
lV
t
у ение ЭДС, ктируем дви ся д-
Движу гнитном п оводник жет с
ой энергии, в кото ЭДС им правлен от к су
(рис. 3.19). Направление ЭДС, индуктируемой при движении проводни а м
поле, известно, определяется по правилу правой руки (рис. 3.21). Если расположить
Ф
магнитных линий, чем
lV .
и равно
щийся
знач инду ой в жущем прово
нике, т. е. Be = в ма оле пр мо тать источником
электрическ ром еет на ие минуса плю
ка в м гнитно
как
107