Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея)

В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Опыт 1. Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать явный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.

Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определи лишь скоростью его изменения.

закона электромагнитной индукции Фарадея: какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре э. д. с.

.                                                   (123.2)

Знак минус показывает, что увеличение потока () вызывает э. д. с. , т. е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока () вызывает , т. е. направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак минус в формуле (123.2) определяется правилом Ленца.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.

ВЫВОД ЗАКОНА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ИЗ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ.

εIdt=I(c.2)Rdt+dA; dA=IdФm; εIdt=I(c.2)Rdt+IdФm;

I=(ε – dФm/dt)/R=(ε+ε инд)/R;

Согласно закону Фарадея возникающая ЭДС индукции,

возникает не только в движущемся проводнике, но и в неподвижном. Появление ЭДС индукции в движущемся проводнике можно объяснить действием силы Лоренца на свободные заряды, движущиеся в магнитном поле вместе с проводником. Однако такое объяснение не подходит для неподвижных зарядов. Сила Лоренца на неподвижные заряды не действует. Для объяснения появления ЭДС индукции в неподвижных проводниках Максвел предположил, что всякое перемещене магнитного поля порождает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновеня ЭДС индукции. Циркуляция вектора E электрического поля по замкнутой поверхности контура и есть ЭДС индукции, т.е. ε инд = замкнутый ∫E(в) dl(в)= - dФm/dt. Это электрическое поле является вихревым (для потенциального поля циркуляция вектора E по замкнутому контуру равна нулю).