Электронный учебно-методический комплекс по учебному предмету
Главная»Раздел 2. Электромагнетизм»Явление и ЭДС электромагнитной индукции
2.3 Явление и ЭДС электромагнитной индукции
Явление электромагнитной индукции открыто английским физиком М.Фарадеем в 1831г. Если внутрь цилиндрической катушки, соединённой с гальванометром, вводить постоянный магнит, то стрелка гальванометра будет отклоняться, т.е. в катушке появится ток. При выведении магнита стрелка снова отклонится, но в другую сторону. Причиной появления тока в катушке является электромагнитная индукция.
Электромагнитная индукция – это явление возникновения ЭДС в контуре под действием изменения магнитного поля. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.
Электромагнитную силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, можно рассматривать как силу F (сила Лоренца), действующую на свободный электрический заряд q, движущийся со скоростью v перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, т.е.
FЛ = Bvq (2.6)
Силу, действующую на электрический заряд, движущийся в магнитном поле, называют силой Лоренца. Под действием этой силы осуществляется смещение электронов на один конец проводника, оставляя в избытке положительные заряды на другом конце проводника.
Как только сила Лоренца уравновешивается силой кулоновского взаимодействия зарядов, поток электронов прекращается. При этом напряженность электромагнитного поля индукции
Уравновешивается напряженностью электрического поля Ek Кулоновского взаимодействия зарядов
Если концы проводника не замкнуты, то разность потенциалов между ними равна ЭДС. При длине проводника l ЭДС электромагнитной индукции равна произведению напряженности на длину проводника:
Ekl = Eэl = Bvl (2.7)
Следовательно, ЭДС электромагнитной индукции
e = Bnl (2.7’)
где e – ЭДС электромагнитной индукции, – скорость движения проводника перпендикулярно направлению силовым линиям магнитной индукции B, l – длина проводника.
Направление ЭДС индукции на практике определяют по правилу правой руки (рис. 2.4): «Если расположить правую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, отогнутый под прямым углом большой палец показывал направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца покажут направление ЭДС индукции».
Если за время Проводник переместится на расстояние , то
Где – магнитный поток, пересекаемый проводником под углом – скорость изменения магнитного потока; получим
т.е. ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пересекаемого проводником.
В 1834 г. Э.Х. Ленц установил, что “ЭДС индукции создает в контуре индукционный ток такого направления, что создаваемый им магнитный поток Ф2 препятствует изменению магнитного потока Ф1 создающего этот поток”. Это правило называется правилом Ленца. Следовательно, ЭДС индукции противодействует изменению тока (магнитного потока), т.е. при увеличении силы тока (магнитного потока) препятствует его росту, а при уменьшении силы тока (магнитного потока) задерживает его уменьшение, поэтому в формуле (2.8) ставится знак «минус».