Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея

Известно, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Этот экспериментальный факт привел к многочисленным попыткам получить электрический ток с помощью магнитного поля. Эта фундаментальная задача была решена в 1831 г. английским ученым М. Фарадеем, открывшим явление электромагнитной индукции.Это явление заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, охватываемого этим контуром.

Потоком магнитной индукции называется скалярная величина, определяемая соотношением:

. (2.6.11)

В случае однородного магнитного поля формула (2.6.11) имеет вид

Ф = BScosα. (2.6.12)

Поток магнитной индукции численно равен числу силовых линий магнитного поля, пронизывающего поверхность S. В опытах Фарадея поток магнитной индукции менялся либо путем изменения величины магнитного поля B, либо вращением рамки в магнитном поле (изменением угла α между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к поверхности).

Опытным путем было установлено, что величина индукционного тока (и, следовательно, электродвижущая сила индукции) определяется скоростью изменения магнитного потока и не зависит от способа этого изменения. Согласно закону Фарадея электродвижущая сила индукции ε связана со скоростью изменения магнитного потока соотношением

. (2.6.13)

Знак ”минус” является математическим выражением правила Ленца: индукционный ток в контуре всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. Правило Ленца связано с законом сохранения энергии.

Явление электромагнитной индукции и его частные случаи (самоиндукция и взаимная индукция) широко применяются в технике. На этом явлении основан принцип превращения механической энергии в электрическую. Более подробно этот вопрос может быть рассмотрен на семинаре.

Открытие явления электромагнитной индукции доказало возможность получения электрического тока с помощью магнитного поля. Была установлена связь между электрическими и магнитными явлениями, что в дальнейшем послужило толчком для разработки теории электромагнитного поля.