Закон электромагнитной индукции.

Опыты Фарадея показали, что сила индукционного тока I_i в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения числа линий магнитной индукции , пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Более точно это утверждение формулируется с использованием понятия магнитного потока.

Магнитный поток наглядно истолковывается как число ли­ний магнитной индукции, пронизывающих поверх­ность площадью S. Поэтому скорость изменения этого числа есть не что иное, как скорость изменения магнитного потока. Если за малое время ∆tмагнитный поток меняется на ∆Ф, то скорость изменения магнитного потока равна .

Поэтому утверждение, которое вытекает непосредственно из опыта, можно сформулировать так: сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного по­тока через поверхность, ограниченную контуром:

Известно, что в цепи появляется электрический ток в том случае, когда на свободные заряды действуют сторонние си­лы. Работу этих сил при перемещении единичного положи­тельного заряда вдоль замкнутого контура называют электро­движущей силой. Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в нем по­являются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемой ЭДС индукции. Обозначим ее буквой ξ_i . Закон электромагнитной индукции формулируется именно для ЭДС, а не для силы тока. При такой формулировке закон выражает сущность явления, не зависящую от свойств про­водников, в которых возникает индукционный ток. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнит­ного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Как в законе электромагнитной индукции учесть направле­ние индукционного тока (или знак ЭДС индукции) в соответ­ствии с правилом Ленца?

На рисунке 5.6 изображен замкну­тый контур. Будем считать положи­тельным направление обхода контура против часовой стрелки. Нормаль к контуру образует правый винт с на­правлением обхода. Знак ЭДС, т. е. удельной работы, зависит от направле­ния сторонних сил по отношению к на­правлению обхода контура. Если эти направления совпадают, то ξ_i >0 и со­ответственно I_i > 0. В противном слу­чае ЭДС и сила тока отрицательны.

Пусть магнитная индукция В внешнего магнитного поля направлена вдоль нормали к контуру и возрастает со време­нем. Тогда Ф > 0 и > 0. Согласно правилу Ленца индукционный ток создает магнитный поток Ф' < 0. Линии индукции В' магнитного поля индукционного тока изображены на рисунке 5.6 штрихом. Следовательно, индукционный ток I_i направлен по часовой стрелке (против положительного на­правления обхода) и ЭДС индукции отрицательна. Поэтому в законе электромагнитной индукции должен стоять знак ми­нус:

Правило Ленца.