§ 16. Закон электромагнитной индукции

ЭДС индукции

1. Опыты по наблюдению явления электромагнитной индукции показывают, что чем быстрее магнит вносят в катушку или выносят из неё, т. е. чем быстрее изменяется магнитный поток, тем больше значение силы индукционного тока. Таким образом, напрашивается вывод, что сила индукционного тока определяется скоростью изменения магнитного потока: чем быстрее изменяется магнитный поток, тем больше сила индукционного тока.

Однако даже при одинаковой скорости изменения магнитного потока индукционный ток в разных проводниках может различаться, поскольку сопротивление проводников может быть неодинаковым. В отличие от индукционного тока, ЭДС индукции, которая вызывает индукционный ток, не зависит от свойств проводника, а определяется исключительно тем, как изменяется магнитный поток. Поэтому закон электромагнитной индукции формулируют для ЭДС индукции.

ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур, с обратным знаком.

ЭДС индукции

Знак «минус» показывает, что ЭДС индукции вызывает индукционный ток такого направления, что созданный им магнитный поток направлен против изменения магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Если магнитный поток пронизывает не один контур, а n витков, соединённых последовательно и образующих катушку, то при этом ЭДС индукции увеличивается в n раз.

Сущность явления электромагнитной индукции

2. Как вам известно, электрический ток в замкнутом проводнике представляет собой направленное движение электрических зарядов при условии наличия электрического поля в нём. Возникает вопрос: какое поле является причиной индукционного тока?

Напомним, что магнитное поле на покоящиеся заряды не действует, и потому оно не может вызвать их направленное движение; на покоящиеся заряды действует электрическое поле. Можно предположить, что изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, под действием которого электрические заряды совершают направленное движение.

Это электрическое поле, в отличие от электростатического или электрического стационарного поля, не связано с существованием электрических зарядов: оно возникает при изменении магнитного поля. Линии магнитной индукции такого поля замкнуты, и значит, это поле, так же как и магнитное поле, вихревое.

Таким образом, сущность явления электромагнитной индукции состоит в том, что переменное (вихревое) магнитное поле порождает переменное (вихревое) электрическое поле. Важно понимать, что замкнутый проводник является лишь индикатором поля и в опытах Фарадея, и в опытах, описанных выше, использовался лишь для того, чтобы доказать существование явления электромагнитной индукции.

Окончание >>>