Закон фарадея (закон электромагнитной индукции)

Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарад ей пришел к количественному закону электромагнитной индукции. Он показал, что всякий раз, когда происходит изменение потока магнитной индукции, пронизывающего контур, в контуре возникает индукционный ток; возникновение которого указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции. Значение индукционного тока, а следовательно, и ЭДС электромагнитной индукции &1 определяются только скоростью изменения магнитного потока, т. е.

Пользуясь этими представлениями и выводами, можно соответственно прийти к формулировке закона электромагнитной индукции Фарадея.

Какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре ЭДС

Теперь о знаке

г} (АФ Л

Знак «минус» показывает, что увеличение потока > О

1А' )

вызывает 0, т.е. поле индукционного тока направлено на-

(ДФ о)

встречу потоку; уменьшение потока -^-<0 вызывает

> 0, т.е. направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак «минус» в формуле (1) является математическим выражением правила Ленца — общего правила для нахождения направления индукционного тока (см. п. 12.3). Закон Фарадея можно сформулировать еще таким образом. ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

Этот закон является универсальным: ЭДС не зависит от способа изменения магнитного потока.

ЭДС электромагнитной индукции измеряется в вольтах. Действительно, учитывая, что единицей магнитного потока является вебер (см. п. 12.1), получим

ЭДС индукции в движущихся проводниках

В однородном магнитном поле движется отрезок проводника I. Вектор магнитной индукции В перпендикулярен проводнику и составляет с направлением скорости v проводника угол а.

Свободные заряды проводника движутся вместе с проводником. На движущиеся в магнитном поле заряды действует сила Лоренца (см. (4) п. 11.6):

Рис. 291

где Q0 — заряд частицы.

Под действием силы Лоренца (ее направление определяется по правилу левой руки (см. п. 11.6)) в проводнике произойдет разделение зарядов: положительные и отрицательные заряды накапливаются на противоположных концах проводника (рис. 291). В результате внутри проводника появляется электрическое поле, напряженность Е которого направлена от сечения 1 к сечению 2. Перемещение зарядов под действием силы Лоренца будет происходить до тех пор, пока сила, действующая на заряд в электрическом поле, не уравновесит силу Лоренца.

ЭДС индукции в отрезке проводника определяется работой силы Лоренца по перемещению единичного положительного заряда вдоль проводника

откуда, с учетом (1), следует

Формула (2) определяет ЭДС индукции для любого проводника длиной I, движущегося со скоростью v в однородном магнитном поле.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >