Закон за електромагнетна индукција. Ленц и Фарадеј владеат

ЕлектричниИ магнетни полињасе генерираат од истите извори - електрични полнежи, така што можеме да претпоставиме дека постои одредена поврзаност помеѓу овие полиња. Оваа претпоставка најде експериментална потврда во 1831 година во експериментите на извонредниот англиски физичар М. Фарадеј. Тој отвори феномен на електромагнетна индукција.

Феноменот на електромагнетна индукцијае основата на работата на индукциските генератори на електрична струја, на кои отпаѓа целата електрична енергија произведена во светот.

• Магнетен флукс

Квантитативна карактеристика на процесот на менување на магнетното поле преку затворена јамка е физичката величина т.н. магнетен тек. Магнетниот флукс (F) низ затворена јамка со површина (S) е физичка количина еднаква на производот на големината на векторот на магнетната индукција (B) од областа на јамката (S) и косинусот на аголот помеѓувектор Б и нормален на површината: Φ = BS cos α. Единица за магнетен тек F - вебер (Wb): 1 Wb = 1 T · 1 m 2.

нормално максимум.

Ако векторот на магнетна индукција паралелнообласта на контурата, потоа магнетниот тек еднаква на нула.

• Закон за електромагнетна индукција

Законот за електромагнетна индукција е воспоставен експериментално: индуцираниот емп во затворено коло е еднаков по големина на брзината на промена на магнетниот тек низ површината ограничена со колото: Оваа формула се нарекува Фарадејовиот закон .

Класичната демонстрација на основниот закон за електромагнетна индукција е првиот експеримент на Фарадеј. Во него, колку побрзо го движите магнетот низ свиоците на серпентина, толку е поголема индуцираната струја во неа, а оттука и индуцираниот EMF.

• Правилото на Ленц

Зависноста на насоката на индукциската струја од природата на промената на магнетното поле преку затворена јамка беше експериментално утврдена во 1833 година од рускиот физичар Е.Х. Ленц. Според Правилото на Ленц , индуцираната струја што произлегува во затворено коло со своето магнетно поле ја спротивставува промената на магнетниот тек со кој повикани.Пократко, ова правило може да се формулира на следниов начин: индуцираната струја е насочена така што да спречи причината што го предизвикува. Правилото на Ленц го одразува експерименталниот факт дека тие секогаш имаат спротивни знаци (минус најава Формулата на Фарадеј).

Ленц дизајнираше уред кој се состои од два алуминиумски прстени, цврсти и исечени, монтирани на алуминиумска попречна шипка. Тие можеа да ротираат околу оската како рокер. Кога магнет беше вметнат во цврст прстен, тој почна да „бега“ од магнетот, соодветно вртејќи ја рокерската рака. Кога магнетот беше отстранет од прстенот, тој се обиде да го „фати“ магнетот. Кога магнетот се движеше во внатрешноста на исечениот прстен, не се појави движење. Ленц го објасни експериментот велејќи дека магнетното поле на индуцираната струја се обидува да ја компензира промената во надворешниот магнетски флукс.

Правилото на Ленц има длабоко физичко значење - тоа изразува закон за зачувување на енергијата.

Кој е подобар начин да прочитате за основите во понеделник навечер? електродинамика. Така е, можете да најдете многу работи кои се подобри. Сепак, сепак ви предлагаме да ја прочитате оваа статија. Не одзема многу време, а корисни информации ќе останат во потсвеста. На пример, за време на испит, под стрес, ќе биде можно успешно да се извлече законот на Фарадеј од длабочините на меморијата. Бидејќи постојат неколку закони на Фарадеј, да разјасниме дека овде зборуваме за законот на Фарадеј за индукција.

Електродинамика– гранка на физиката која го проучува електромагнетното поле во сите негови манифестации.

Ова вклучува интеракција на електрични и магнетни полиња, електрична струја, електромагнетно зрачење и влијание на полето врз наполнети тела.

Овде немаме за цел да ја разгледаме целата електродинамика. Не дај Боже! Ајде подобро да погледнеме во еден од неговите основни закони, кој се нарекува Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција.

Историја и дефиниција

Фарадеј, паралелно со Хенри, го открил феноменот на електромагнетна индукција во 1831 година. Точно, успеав да ги објавам резултатите порано. Законот на Фарадеј е широко користен во технологијата, во електромотори, трансформатори, генератори и пригушници. Која е суштината на Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција, едноставно кажано? Еве ја работата!

Кога магнетниот флукс се менува низ затворена спроводна јамка, во јамката се јавува електрична струја. Тоа е, ако извртуваме рамка од жица и ја ставаме во променливо магнетно поле (земете магнет и извртете ја околу рамката), струјата ќе тече низ рамката!

Фарадеј ја нарече оваа струја индукција, а самиот феномен беше наречен електромагнетна индукција.

Електромагнетна индукција– појава на електрична струја во затворено коло кога се менува магнетниот тек кој минува низ колото.

Формулацијата на основниот закон на електродинамиката - Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција, изгледа и звучи како што следува:

ЕМП, што произлегува во колото, е пропорционална со брзината на промена на магнетниот тек Ф преку колото.

Од каде доаѓа минусот во формулата, прашувате? За да се објасни знакот минус во оваа формула постои посебен Правило на Ленц. Тој вели дека знакот минус, во овој случај, ја означува насоката на емфот што се појавува. Факт е дека магнетното поле создадено од индукциската струја е насочено на таков начин што ја спречува промената на магнетниот тек што ја предизвика индукциската струја.

Примери за решавање проблеми

Се чини дека тоа е сè. Значењето на законот на Фарадеј е фундаментално, бидејќи основата на речиси целата електроиндустрија е изградена врз употребата на овој закон. За да ви помогнеме побрзо да разберете, ајде да погледнеме пример за решавање на проблем користејќи го законот на Фарадеј.

И запомнете, пријатели! Ако некоја задача ви се заглавила како коска во грлото, а повеќе не можете да ја издржите, контактирајте ги нашите автори! Сега знаеш . Брзо ќе обезбедиме детално решение и ќе ги разјасниме сите прашања!

Како резултат на бројни експерименти, Фарадеј го воспоставил основниот квантитативен закон за електромагнетна индукција. Тој покажа дека секогаш кога има промена во флуксот на магнетна индукција поврзан со колото, во колото се појавува индуцирана струја. Појавата на индукциона струја укажува на присуство на електромоторна сила во колото, наречена електромоторна сила на електромагнетна индукција. Фарадеј утврдил дека вредноста на emf на електромагнетната индукција E i е пропорционална со брзината на промена на магнетниот тек:

E i = -k, (27.1)

каде K е коефициент на пропорционалност кој зависи само од изборот на мерните единици.

Во системот на единици SI, коефициентот K = 1, т.е.

E i = -. (27.2)

Оваа формула го претставува Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција. Знакот минус во оваа формула одговара на правилото (законот) на Ленц.

Фарадејовиот закон може да се формулира и на овој начин: електромагнетната индукција emf E i во колото е нумерички еднаква и спротивна по знакот на брзината на промена на магнетниот тек низ површината ограничена со ова коло. Овој закон е универзален: EMF E i не зависи од начинот на кој се менува магнетниот тек.

Знакот минус во (27.2) покажува дека зголемувањето на флуксот ( > 0) предизвикува emf E i< 0, т.е. магнитный поток индукционного тока направлен навстречу потоку, вызвавшему его; уменьшение потока ( < 0) вызывает E i >0, односно насоките на магнетниот тек на индуцираната струја и флуксот што ја предизвикал се совпаѓаат. Знакот минус во формулата (27.2) е математички израз на Ленцовото правило - општо правило за наоѓање на насоката на индуцираната струја (а со тоа и знакот и емф на индукција), изведено во 1833 година. Правилото на Ленц: индуцираната струја е секогаш насочена така да се спротивстави на причината што ја предизвикува . Со други зборови, индуцираната струја создава магнетен флукс кој ја спречува промената на магнетниот флукс што го предизвикува индуцираниот EMF.

Индуцираниот emf се изразува во волти (V). Навистина, имајќи предвид дека единицата на магнетниот флукс е Вебер (Wb), добиваме:

Ако затвореното коло во кое се индуцира индуцираниот emf се состои од N вртења, тогаш E i ќе биде еднаков на збирот на emf индуциран во секое од свиоците. И ако магнетниот флукс покриен со секоја кривина е ист и еднаков на Ф, тогаш вкупниот флукс низ површината на N кривини е еднаков на (NF) - вкупниот магнетен тек (флуксно поврзување). Во овој случај, индуцираниот EMF е:

E i = -n ×, (27.3)

Формулата (27.2) го изразува законот за електромагнетна индукција во општа форма. Тоа се однесува и на стационарни кола и на подвижни проводници во магнетно поле. Временскиот дериват на магнетниот флукс вклучен во него генерално се состои од два дела, од кои едниот е предизвикан од промената на магнетната индукција со текот на времето, а другиот од движењето на колото во однос на магнетното поле (или неговата деформација). Ајде да погледнеме неколку примери на примена на овој закон.

Пример 1. Прав проводник со должина l се движи паралелно со себе во еднообразно магнетно поле (Слика 38). Овој проводник може да биде дел од затворено коло, чии преостанати делови се неподвижни. Ајде да го најдеме emf што произлегува во проводникот.

Ако моменталната вредност на брзината на спроводникот е v, тогаш во време dt ќе ја опише областа dS = l× v×dt и за ова време ќе ги премине сите линии на магнетна индукција што минуваат низ dS. Според тоа, промената на магнетниот тек низ колото, кое вклучува проводник што се движи, ќе биде dФ = B n ×l× v×dt. Овде B n е компонентата на магнетната индукција нормална на dS. Заменувајќи го ова во формулата (27.2) ја добиваме вредноста на emf:

E i = B n ×l× v. (27.4)

Насоката на индуцираната струја и знакот на EMF се одредуваат со правилото на Ленц: индуцираната струја во колото секогаш има таква насока што магнетното поле што го создава ја спречува промената на магнетниот тек што ја предизвика оваа индуцирана струја. Во некои случаи, можно е да се одреди насоката на индуцираната струја (поларитет на индуцираниот емф) според друга формулација на Ленцовото правило: индуцираната струја во проводник што се движи е насочена на таков начин што добиената амперска сила е спротивно на векторот на брзина (го успорува движењето).

Ајде да погледнеме нумерички пример. Вертикален проводник (антена за автомобил) со должина l = 2 m се движи од исток кон запад во магнетното поле на Земјата со брзина v= 72 km/h = 20 m/s. Ајде да го пресметаме напонот помеѓу краевите на проводникот. Бидејќи проводникот е отворен, во него нема да има струја и напонот на краевите ќе биде еднаков на индуцираниот емф. Имајќи предвид дека хоризонталната компонента на магнетната индукција на полето на Земјата (т.е. компонентата нормална на насоката на движење) за средните географски широчини е еднаква на 2 × 10 -5 T, користејќи ја формулата (27.4) наоѓаме

U = Bn×l× v= 2×10 -5 ×2×20 = 0,8×10 -3 V,

тие. околу 1 mV. Магнетното поле на Земјата е насочено од југ кон север. Затоа, откриваме дека emf е насочен од врвот до дното. Ова значи дека долниот крај на жицата ќе има поголем потенцијал (наполнет позитивно), а горниот крај ќе има помал потенцијал (наполнет негативно).

Пример 2. Постои затворена жичана кола во магнетно поле, продрено од магнетен флукс F. Да претпоставиме дека овој флукс се намалува на нула и да ја пресметаме вкупната количина на полнење поминато низ колото. Моменталната вредност на emf за време на исчезнувањето на магнетниот флукс се изразува со формулата (27.2). Затоа, според законот на Ом, моменталната вредност на струјата е

каде што R е вкупниот отпор на колото.

Износот на положеното полнење е еднаков на

q = = - = . (27.6)

Резултирачката врска го изразува законот за електромагнетна индукција во форма пронајдена од Фарадеј, кој од неговите експерименти заклучил дека количината на полнеж помината низ колото е пропорционална на вкупниот број на линии на магнетна индукција што ги поминува проводникот (т.е. промената во магнетен флукс Ф 1 -Ф 2), и е обратно пропорционален на отпорот на колото R. Врската (27.6) ни овозможува да ја дефинираме единицата на магнетниот тек во системот SI: вебер - магнетен флукс, кога се намалува на нула, полнење од 1 C поминува низ коло поврзано со него со отпор од 1 Ohm.

Според законот на Фарадеј, појавата на електромагнетна индукција emf е можна и во случај на стационарно коло лоцирано во наизменично магнетно поле. Меѓутоа, Лоренцовата сила не делува на стационарни полнежи, па во овој случај не може да биде причина за појава на индуциран емф. За да го објасни индуцираниот EMF во стационарни проводници, Максвел предложи дека секое наизменично магнетно поле возбудува вителско електрично поле во околниот простор, што е причина за појавата на индуцирана струја во проводникот. Циркулацијата на векторот на јачината на ова поле долж која било фиксна контура L на проводникот е EMF на електромагнетната индукција:

E i = = -. (27,7)

Линиите на интензитет на електричното поле на вител се затворени кривини, затоа, кога полнењето се движи во вителско електрично поле по затворена контура, се изведува работа не-нула. Ова е разликата помеѓу вителското електрично поле и електростатското поле, чии затегнувачки линии започнуваат и завршуваат на полнежите.

Федун В.И. Белешки за предавање за физика Електромагнетика

Предавање 26.

Електромагнетна индукција. Откривање на Фарадеј .

Во 1831 година, М. Фарадеј направи едно од најважните фундаментални откритија во електродинамиката - феноменот беше откриен електромагнетна индукција .

Во затворено спроводно коло, кога магнетниот тек (векторски флукс) покриен со ова коло се менува, настанува електрична струја.

Оваа струја се нарекува индукција .

Појавата на индукциската струја значи дека кога магнетното поле се менува

Фарадеј открил дека индуцираната струја може да се произведе на два различни начини, што може лесно да се објасни со помош на дијаграм.

1 метод: поместување на рамката во магнетното поле на стационарна калем (види Сл. 26.1).

Втор метод: менување на магнетното поле , создаден од серпентина , поради неговото движење или поради промени во моменталната јачина во него (или и двете заедно). Рамка додека неподвижен.

Во двата случаи, галванометарот ќе укаже на присуство на индукциона струја во рамката .

Насоката на индукциската струја и, соодветно, знакот на емф. индукција се определени со правилото на Ленц.

Правилото на Ленц.

Индукциската струја секогаш е насочена на таков начин што ќе се спротивстави на причината што ја предизвикува. .

Правилото на Ленц изразува важно физичко својство - желбата на системот да се спротивстави на промените во неговата состојба. Овој имот се нарекува електромагнетна инерција .

Закон за електромагнетна индукција (Закон на Фарадеј).

Без оглед на причината за промената на магнетниот флукс покриен со затворено спроводно коло, што произлегува во колото на emf. индукцијата е дадена со формулата

Природата на електромагнетната индукција.

Со цел да се разјаснат физичките причини кои доведуваат до појава на емф. Со индукција, разгледуваме два случаи последователно.

1. Колото се движи во постојано магнетно поле.

дејствува сила

Електромоторната сила создадена од ова поле се нарекува електромоторна сила на индукција . Во нашиот случај

Знакот минус е поставен овде бидејќи полето од трета страна насочени против позитивниот бајпас на колото определен со правилото за десната завртка. Работа е стапката на зголемување на површината на контурата (зголемување на површината по единица време), затоа

Каде
- зголемување на магнетниот тек низ колото.

Добиениот резултат може да се генерализира во случај на произволна ориентација на векторот на индукција на магнетното поле во однос на контурната рамнина и на која било контура која се движи (и/или се деформира) на произволен начин во константно нерамномерно надворешно магнетно поле.

Значи, возбудувањето на емф. индукцијата кога колото се движи во постојано магнетно поле се објаснува со дејството на магнетната компонента на Лоренцовата сила, пропорционална на
, што се јавува кога проводникот се движи.

2. Колото е во мирување во наизменично магнетно поле.

Експериментално забележаното појавување на индукциона струја покажува дека во овој случај, во колото се појавуваат надворешни сили, кои сега се поврзани со временски променливо магнетно поле. Каква е нивната природа? Одговорот на ова фундаментално прашање го дал Максвел.

Бидејќи проводникот е во мирување, брзината на нарачаното движење на електричните полнежи
а со тоа и магнетна сила пропорционална на
, исто така е еднакво на нула и повеќе не може да поставува обвиненија во движење. Меѓутоа, покрај магнетната сила, единствената сила што може да дејствува на електричен полнеж е електричното поле, еднакво на . Затоа, останува да се заклучи дека индуцираната струја е предизвикана од електричното поле , што произлегува кога надворешното магнетно поле се менува со текот на времето. Токму ова електрично поле е одговорно за појавата на емф. индукција во стационарно коло. Според Максвел, временски променливо магнетно поле генерира електрично поле во околниот простор. Појавата на електрично поле не е поврзана со присуството на спроводно коло, што овозможува само да се открие постоењето на ова поле со појава на индукциона струја во него.

Формулација закон за електромагнетна индукција , дадена од Максвел, е една од најважните генерализации на електродинамиката.

Секоја промена на магнетното поле со текот на времето го возбудува електричното поле во околниот простор .

Математичката формулација на законот за електромагнетна индукција според разбирањето на Максвел е:

Циркулација на векторот на затегнување на ова поле по која било фиксна затворена контура се определува со изразот

Каде - магнетен флукс што продира низ колото .

Знакот за парцијален извод што се користи за означување на брзината на промена на магнетниот тек покажува дека колото е неподвижно.

Вектор на проток преку површина ограничена со контура , е еднаков
, затоа, изразот на законот за електромагнетна индукција може да се преработи на следниов начин:

Ова е една од равенките во Максвеловиот систем на равенки.

Фактот дека циркулацијата на електричното поле возбудено од временски променливо магнетно поле е ненула значи дека предметното електрично поле не потенцијален.Тоа, како и магнетното поле, е вител.

Во принцип, електричното поле може да се претстави со векторскиот збир на потенцијалните (поле на статички електрични полнежи, чија циркулација е нула) и вител (поради временски променливо магнетно поле) електрични полиња.

Врз основа на појавите што ги разгледавме, кои го објаснуваат законот за електромагнетна индукција, не постои забележлив општ принцип што ни овозможува да ја утврдиме заедништвото на нивната физичка природа. Затоа, овие феномени треба да се сметаат за независни, а законот за електромагнетна индукција - како резултат на нивното заедничко дејство. Дотолку повеќе изненадува фактот што емф. Индукцијата во колото е секогаш еднаква на брзината на промена на магнетниот тек низ колото. Во случаи кога полето исто така се менува и локацијата или конфигурацијата на колото во магнетното поле, emf. индукцијата треба да се пресмета со формулата

Изразот на десната страна на оваа еднаквост го претставува вкупниот дериват на магнетниот тек во однос на времето: првиот член е поврзан со промената на магнетното поле со текот на времето, вториот со движењето на колото.

Можеме да кажеме дека во сите случаи индуцираната струја е предизвикана од вкупната Лоренцова сила

Кој дел од индуцираната струја е предизвикан од електричната, а од која магнетна компонента на Лоренцовата сила зависи избор на референтен систем.

За работата на силите Лоренц и Ампер.

Од самата дефиниција на работа, следува дека силата што дејствува во магнетно поле на електрично полнење и нормално на нејзината брзина не може да работи. Меѓутоа, кога проводник со струја се движи, носејќи полнења заедно со него, амперската сила сè уште работи. Електричните мотори се јасен доказ за тоа.

Оваа противречност исчезнува ако земеме предвид дека движењето на спроводникот во магнетно поле е неизбежно придружено со феноменот на електромагнетна индукција. Затоа, заедно со силата на Ампере, работата на електрични полнежи ја извршува и електромотивната сила на индукција што се јавува во спроводникот. Така, вкупната работа на силите на магнетното поле се состои од механичка работа предизвикана од силата на Ампере и работата на ЕМФ предизвикана од движењето на спроводникот. Двете задачи се еднакви по големина и спротивни по знак, така што нивниот збир е нула. Навистина, работата што ја врши амперската сила при елементарно движење на проводник со струја во магнетно поле е еднаква на
, во исто време emf. индукцијата функционира

потоа целосна работа
.

Силите на Ампере работат не заради енергијата на надворешното магнетно поле, што може да остане константно, но заради изворот на ЕМФ што ја одржува струјата во колото.

Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција.

Ние во доволно детали испитавме три различни, на прв поглед, варијанти на феноменот на електромагнетната индукција, појава на електрична струја во спроводно коло под влијание на магнетно поле: кога проводник се движи во постојано магнетно поле; кога се движи изворот на магнетното поле; кога магнетното поле се менува со текот на времето. Во сите овие случаи, законот за електромагнетна индукција е ист:
ЕМФ на електромагнетна индукција во колото е еднакво на стапката на промена на магнетниот флукс низ колото, земен со спротивен знак

без оглед на причините кои водат до промена на овој тек.
Дозволете ни да разјасниме некои детали од горната формулација.
 Прво. Магнетниот тек низ колото може да се промени на кој било начин, односно функцијата Ф(t)не мора секогаш да биде линеарен, но може да биде сè. Ако магнетниот флукс се промени според линеарен закон, тогаш индуцираниот EMF во колото е константна, во овој случај вредноста на временскиот интервал Δtможе да биде произволна, вредноста на релацијата (1) во овој случај не зависи од вредноста на овој интервал. Ако протокот се менува на покомплексен начин, тогаш големината на емф не е константна, туку зависи од времето. Во овој случај, временскиот интервал што се разгледува треба да се смета за бесконечно мал, тогаш односот (1) од математичка гледна точка се претвора во извод на функцијата на магнетниот тек во однос на времето. Математички, оваа транзиција е целосно аналогна на преминот од просечна во моментална брзина во кинематиката.
 Второ. Концептот на проток на векторско поле е применлив само на површина, па затоа е неопходно да се разјасни за која површина се дискутира во формулацијата на законот. Сепак, флуксот на магнетното поле низ која било затворена површина е нула. Затоа, за две различни површини што се потпираат на контурата, магнетните текови се исти. Замислете млаз течност што тече од дупка. Без оглед на површината што ќе ја изберете, чија граница е границите на дупката, тековите низ нив ќе бидат исти. Друга аналогија е соодветна овде: ако работата на сила по затворена контура е нула, тогаш работата на оваа сила не зависи од формата на траекторијата, туку е одредена само со почетните и крајните точки.
 Трето. Минусниот знак во формулацијата на законот има длабоко физичко значење; всушност, обезбедува исполнување на законот за зачувување на енергијата во овие феномени. Овој знак е израз на владеењето на Ленц. Можеби ова е единствениот случај во физиката кога еден знак добил свое име.
Како што покажавме, во сите случаи физичката суштина на феноменот на електромагнетната индукција е иста и накратко е формулирана како што следува: наизменичното магнетно поле генерира вителско електрично поле. Од оваа гледна точка на полето, законот за електромагнетна индукција се изразува преку карактеристиките на електромагнетното поле: циркулацијата на векторот на јачината на електричното поле по секое коло е еднакво на стапката на промена на магнетниот флукс низ ова коло

Во ова толкување на феноменот, неопходно е електричното поле на вител се појавува кога магнетното поле се менува, без оглед на тоа дали постои вистински затворен проводник (коло) во кој се појавува струјата или не. Ова вистинско коло може да игра улога на уред за откривање на индуцираното поле.
На крајот, уште еднаш нагласуваме дека електричните и магнетните полиња се релативни, односно нивните карактеристики зависат од изборот на референтниот систем во кој е даден нивниот опис. Меѓутоа, ова самоволие во изборот на референтен систем, во изборот на метод на опис не води до никакви противречности. Измерените физички величини се непроменливи и не зависат од изборот на референтниот систем. На пример, силата што делува на наелектризираното тело од електромагнетното поле не зависи од изборот на референтната рамка. Но, кога тоа е опишано во некои системи, може да се толкува како сила на Лоренц, во други може да се „додаде“ електрична сила на неа. Слично (дури и како последица), индуцираниот емп во колото (јачината на индуцираната струја, количината на ослободена топлина, можна деформација на колото итн.) не зависи од изборот на референтниот систем.
Како и секогаш, може и треба да се користи обезбедената слобода на избор - секогаш постои можност да се избере методот на опис што најмногу ви се допаѓа - како наједноставен, највизуелен, најпознат итн.

Феномен електромагнетна индукција беше откриен од извонреден англиски физичар М. Фарадејво 1831. Се состои во појава на електрична струја во затворено проводно коло при промена со текот на времето магнетен тек пробивање на контурата.

Магнетен флукс Φ низ областа Сконтурата се нарекува вредност

Каде Б- модул вектор на магнетна индукција, α е аголот помеѓу векторот и нормалната кон контурната рамнина (сл. 1.20.1).

Дефиницијата на магнетниот тек е лесно да се генерализира во случај на нерамномерно магнетно поле и нерамнинско коло. SI единицата за магнетен тек се нарекува Вебер (ВБ). Магнетен флукс еднаков на 1 Wb се создава со магнетно поле со индукција од 1 T, продирајќи во нормална насока рамна контура со површина од 1 m2:

Фарадеј експериментално утврди дека кога магнетниот флукс се менува во спроводното коло, се појавува индуциран емф, еднаков на брзината на промена на магнетниот тек низ површината ограничена со колото, земена со знак минус:

Оваа формула се нарекува Фарадејовиот закон .

Искуството покажува дека индукциската струја што се возбудува во затворена јамка кога се менува магнетниот тек е секогаш насочена на таков начин што магнетното поле што го создава ја спречува промената на магнетниот тек што ја предизвикува индукциската струја. Оваа изјава, формулирана во 1833 година, се нарекува Правилото на Ленц .

Ориз. 1.20.2 го илустрира правилото на Ленц користејќи го примерот на стационарно спроводно коло кое е во еднообразно магнетно поле, чијшто индукциски модул се зголемува со текот на времето.

Правилото на Ленц го одразува експерименталниот факт дека инд и секогаш имаат спротивни знаци (знакот минус во формулата на Фарадеј). Правилото на Ленц има длабоко физичко значење - го изразува законот за зачувување на енергијата.

Промената на магнетниот флукс што продира во затворено коло може да се случи поради две причини.

1. Магнетниот флукс се менува поради движењето на колото или неговите делови во временско постојано магнетно поле. Ова е случај кога проводниците, а со нив и слободните носители на полнеж, се движат во магнетно поле. Појавата на индуцирана ЕМФ се објаснува со дејството на Лоренцовата сила на слободните полнежи кај проводниците што се движат. Лоренцова силаигра во овој случај улога на надворешна сила.

Да ја разгледаме, како пример, појавата на индуциран емф во правоаголно коло поставено во еднообразно магнетно поле нормално на рамнината на колото. Една од страните на контурата нека биде со должина лсе лизга со брзина по другите две страни (сл. 1.20.3).

Лоренцовата сила делува на слободните полнежи во овој дел од колото. Една од компонентите на оваа сила поврзана со преносливбрзина на полнење, насочена долж проводникот. Оваа компонента е прикажана на сл. 1.20.3. Таа ја игра улогата на надворешна сила. Неговиот модул е ​​еднаков

Според дефиницијата за ЕМП

За да се утврди знакот во формулата за поврзување на ind и потребно е да се одбере нормалната насока и позитивната насока на поминување на контурата кои се конзистентни меѓусебно според десното правило на гимлетот, како што е направено на сл. 1.20.1 и 1.20.2. Ако ова е направено, тогаш лесно е да се дојде до формулата на Фарадеј.

Ако отпорот на целото коло е еднаков Р, тогаш низ него ќе тече индуцирана струја еднаква на Јасинд = инд / Р. Во текот на времето Δ тна отпорот Рќе се истакне Џоулска топлина

Се поставува прашањето: од каде доаѓа оваа енергија, бидејќи силата на Лоренц не работи! Овој парадокс настана затоа што ја земавме предвид работата на само една компонента на силата на Лоренц. Кога индукциската струја тече низ проводник лоциран во магнетно поле, друга компонента на Лоренцовата сила, поврзана со роднинабрзината на движење на полнежите по проводник. Оваа компонента е одговорна за изгледот Амперски сили. За случајот прикажан на сл. 1.20.3, модулот на амперската сила е еднаков на Ф A= I B l. Амперовата сила е насочена кон движењето на проводникот; затоа врши негативна механичка работа. Во текот на времето Δ товаа работа Акрзното е еднакво

Спроводник што се движи во магнетно поле низ кое тече индуцирана струја магнетно сопирање . Вкупната работа направена од силата на Лоренц е нула. Топлината на џули во колото се ослободува или поради работата на надворешна сила, која ја одржува брзината на проводникот непроменета, или поради намалувањето на кинетичката енергија на проводникот.

2. Втората причина за промената на магнетниот флукс што продира низ колото е промената на времето на магнетното поле кога колото е неподвижно. Во овој случај, појавата на индуциран емф повеќе не може да се објасни со дејството на Лоренцовата сила. Електроните во неподвижен спроводник можат да бидат управувани само со електрично поле. Ова електрично поле е генерирано од време-променливо магнетно поле. Работата на ова поле кога се движи единечно позитивно полнење по затворено коло е еднаква на индуцираниот EMF во стационарен проводник. Затоа, електричното поле генерирано од менувањето на магнетното поле не е потенцијал . Тој се вика вителско електрично поле . Концептот на вителско електрично поле беше воведен во физиката од големиот англиски физичар Џ. Максвелво 1861 година

Феноменот на електромагнетна индукција во стационарни проводници, кој се јавува кога околното магнетно поле се менува, исто така е опишан со формулата на Фарадеј. Така, феномените на индукција кај подвижните и стационарни проводници продолжи на ист начин, но физичката причина за појавата на индуцираната струја се покажува различна во овие два случаи: во случај на подвижни проводници, индуцираниот емф се должи на силата на Лоренц; кај стационарни спроводници, индуцираниот EMF е последица на дејството на слободните полнежи на вителското електрично поле кое се јавува при промена на магнетното поле.