9.11 Явище електромагнітної індукції. Закони Фарадея і Ленца

Явище електромагнітної індукції було відкрите англійським фізиком М.Фарадеєм(1791-1867) у 1821 році і заключається у виникненні електрорушійної сили і індукційного струму в замкнутому контурі при зміні магнітного потоку через площу, обмежену цим контуром. Величина е.р.с. дорівнює швидкості зміни магнітного потоку – це закон Фарадея

(9.33)

Знак (–) відображає правило (закон) Ленца про напрямок індукційного струму. Індукційний струм має такий напрямок, щоб своїм магнітним полем протидіяти зміні основного магнітного поля. Це зовсім не означає, що магнітне поле індукційного струму протилежне основному. Якщо потік зовнішнього поля зростає, поле індукційного струму протилежне йому, якщо ж потік зовнішнього поля зменшується, то магнітне поле індукційного струму співпадає з ним.

Електрорушійна сила виникає і в розімкнутому провіднику, якщо він рухається в магнітному полі.

Під дією сили Лоренца   вільні електрони зміщуються до одного кінця провідника. Відбувається розділення зарядів (рис.9.22). Виникає електричне поле напруженістю Е, яке діючи на заряд з силою , перешкоджає подальшому перерозподілу зарядів. В стаціонарному випадку  ці сили рівні між собою  .

Напруженість

Одержуємо для е.р.с.

(9.34)

Якщо врахувати, що

одержимо формулу (9.33).

Німецький фізик Г.Гельмгольц (1821-1894) показав, що закон електромагнітної індукції (9.33) можна одержати із закону збереження енергії. Дійсно, нехай по  контуру опором R під дією джерела з е.р.с. ε протікає струм І. Контур поміщений у магнітне поле буде рухатись.

Робота сторонніх сил витрачається на переміщення контура  і на його нагрівання 

Запишемо закон збереження енергії

Знайдемо струм

А це не що інше, як закон Ома

де  є е.р.с. сила індукції (9.33).

You must be logged in to post a comment.

Фізика