Электромагнитная индукция. 3.1. Явление электромагнитной индукции

3.1. Явление электромагнитной индукции.
ЭДС индукции. Правило Ленца

В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое заключалось в следующем: в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Механизм возникновения индукционного тока рассмотрим на классических опытах Фарадея.

Первый опыт. Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его движения наблюдается отклонение стрелки гальванометра, т.е. возникает индукционный ток (рис. 3.1). Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость магнита относительно катушки.

При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока можно передвигать соленоид, оставляя неподвижным магнит.

Второй опыт.Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускают ток (рис. 3.2). Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения, или при перемещении катушек относительно друг друга.

В результате многочисленных опытов были сделаны выводы.

1. Индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции.

2. Сила индукционного тока не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения.

Появление индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, которая получила название ЭДС индукции.

Закон Фарадея. ЭДС индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:

. (3.1)

Этот закон является универсальным, так как ЭДС индукции не зависит от способа изменения магнитного потока. Общее правило для нахождения направления индукционного тока выведено в 1833 г. Э. Х. Ленцем.

Правило Ленца. Индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток. Или в другой формулировке: индукционный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

Правило Ленца выражает электромагнитную инерцию– стремление системы противодействовать изменению ее состояния.