Закон електромагнітної індукції фарадея
На малюнках магнітний потік пропорційний числу силових ліній магнітного поля, які пронизують поверхню.
Закон електромагнітної індукції Фарадея
У першій половині XIX століття англійський фізик М. Фарадей експериментально встановив закон електромагнітної індукції: ЕРС індукції # 949; інд. що виникає в контурі, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. пронизливого цей контур.
Мінус у формулі закону показує, що ЕРС індукції перешкоджає змінам, що відбуваються в контурі (див. Правило Ленца). У вирішенні багатьох завдань шкільного курсу фізики знак ЕРС індукції не потрібен. У таких завданнях закон Фарадея записують в модульної формі:
Якщо контур складається з N послідовно з'єднаних витків (котушка), які пронизують одним і тим же магнітним потоком, то ЕРС індукції в контурі дорівнює:
У вищій математиці ЕРС індукції знаходиться як межа, до якого прагне швидкість зміни магнітного потоку за нескінченно малий інтервал часу, тобто як похідна магнітного потоку за часом:
Закон Фарадея дозволяє розрахувати силу індукційного струму. Напрямок індукційного струму визначає правило, сформульоване в першій половині XIX століття українським фізиком Е. Ленцем.
Правило Ленца: індукційний струм завжди має такий напрямок, при якому створене ним індукційне магнітне поле компенсує то зміна магнітного потоку, яке породжує цей індукційний струм. Принцип компенсації в правилі Ленца підтверджується при спостереженні взаємодії замкнутого алюмінієвого кільця з постійним магнітом. Кільце завжди рухається в ту ж сторону, що і магніт. На малюнку показаний момент наближення магніту, від якого кільце відштовхується.
Правило Ленца можна формулювати, використовуючи напрямок індукційного поля і перпендикулярної складової до площини контуру зовнішнього поля.
Якщо зростає, то І навпаки, якщо убуває, то
Ідеальний контур - замкнутий контур з нульовим активним опором (R = 0).
Правило Ленца має важливий наслідок для ідеального контуру: магнітний потік в ідеальному контурі змінити не можна. Фідеал = const або Ф0 = Ф.
Тому правило Ленца іноді називають законом збереження магнітного потоку.
Самоіндукція - явище електромагнітної індукції в замкнутому контурі, що виникає при зміні електричного струму, що протікає в цьому контурі.
Якщо в процесі зміни сили струму в контурі не спостерігається інших змін, то із закону електромагнітної індукції слід рівність, зване законом самоіндукції:
де # 949; с - ЕРС самоіндукції, L - індуктивність контуру. - швидкість зміни сили струму в контурі.
Мінус у формулі закону самоіндукції показує, що ЕРС самоіндукції перешкоджає зміні сили струму в контурі, що є наслідком правила Ленца. У вирішенні багатьох завдань шкільного курсу фізики знак ЕРС самоіндукції не потрібен. У таких завданнях закон Фарадея для самоіндукції записують в модульної формі:
Якщо із закону висловити індуктивність контуру, то можна отримати ще одну форму представлення одиниці виміру індуктивності і сформулювати фізичний зміст індуктивності.
Індуктивність показує величину ЕРС самоіндукції, що виникає в контурі при зміні сили струму на 1 А за 1 с. Отже, в ланцюгах з великою індуктивністю слід міняти силу струму з малою швидкістю, щоб уникнути виникнення великих ЕРС.
У вищій математиці ЕРС самоіндукції знаходиться як добуток індуктивності на межу, до якого прагне швидкість зміни сили струму за нескінченно малий інтервал часу, тобто на похідну сили струму за часом:
Висока напруга, яка в контурі, створює в навколишньому просторі магнітне поле. Це поле, пронизуючи породжує його контур, призводить до появи власного магнітного потоку через контур. При цьому власний магнітний потік завжди прямо пропорційний силі струму, що породжує цей потік.
Індуктивність - коефіцієнт пропорційності між силою струму в контурі і створюваним цим струмом магнітним потоком через контур.
Індуктивність - величина, що залежить від геометричних розмірів контуру і магнітних властивостей середовища.
Індуктивність має ще одну форму представлення одиниці виміру, яка виходить із закону Фарадея для самоіндукції. Фізичний сенс індуктивності також формулюється із закону Фарадея.