Электромагнитная индукция. 
Физика: механика, электричество и магнетизм

Явление электромагнитной индукции

В разд. 4.1.1 показано, что электрический ток порождает магнитное поле. Следовательно, магнитное поле и электрический ток взаимосвязаны.

Но взаимосвязь магнитного поля и электрического тока должна быть симметричной, поэтому магнитное поле, в свою очередь, должно порождать электрический ток в проводниках. Эту гипотезу сформулировал в 1823 г. в своём дневнике английский исследователь Майкл Фарадей.

После многолетних попыток (в 1831 г.) ему удалось получить электрический ток, порождённый магнитным полем.

Успешный эксперимент Фарадея заключался в следующем.

На деревянный цилиндрический каркас он намотал около 30 м медной проволоки.

Между витками первой катушки была намотана вторая такая же, причём витки катушек были разделены шнуром, не дававшим им соприкасаться.

К первой катушке была подключена мощная гальваническая батарея, а к второй — гальванометр (прибор для измерения электрического тока).

Фарадей обнаружил, что при включении и выключении тока в первой катушке во второй катушке возникал кратковременный ток.

Эго показало, что электрический ток порождается изменяющимся магнитным полем.

Дальнейшие эксперименты показали, что ток в замкнутом проводящем контуре можно получать различными способами (например, приближая к соленоиду другой соленоид с током или постоянный магнит).

Количественный анализ результатов многочисленных экспериментов позволил сформулировать закон Фарадея, в соответствии с которым можно рассчитать величину ЭДС, возникающей в замкнутом кон- (/ф туре:? =—, где е — ЭДС, возникающая в замкнутом контуре при.

dt

изменении магнитного потока через замкнутый контур; с!Ф — приращение магнитного потока.

Явление возникновения электродвижущей силы за счёт изменения магнитного потока называется электромагнитной индукцией. ЭДС ?, возникающая за счёт электромагнитной индукции, называется индукционной ЭДС. В свою очередь, ток, возбуждаемый индукционной ЭДС в замкнутом контуре, называется индукционным током.

Индукционный ток, как и любой другой ток, создаёт магнитное поле. Это поле называют индуцированным магнитным полем.

Знак «- «в законе Фарадея отображает правило Ленца: индукционный ток в контуре всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот ток.

Другими словами, если магнитный поток, охваченный контуром, увеличивается, то индуцированное магнитное поле направлено против внешнего магнитного поля.

Если же магнитный поток уменьшается, то индуцированное магнитное поле будет совпадать по направлению с внешним нолем.

Если известно направление индуцированного магнитного поля, то можно определить направление индукционного тока в контуре. Это можно сделать с помощью правила правого винта: если вращать правый винт так, чтобы направление его поступательного движения совпадало с направлением индуцированного магнитного поля, то направление вращения винта совпадает с направлением индукционного тока в контуре.

Рассмотрим пример.

Пусть в однородном магнитном поле находится проводящий контур.

Пусть вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости контура и направлен перпендикулярно рисунку.

Пусть внешнее магнитное поле с течением времени уменьшается.

Уменьшение модуля вектора магнитной индукции вызывает уменьшение магнитного потока, охваченного контуром.

Следовательно, индуцированное магнитное поле должно совпадать по направлению с внешним магнитным полем.

Поставим правый винт параллельно силовым линиям внешнего магнитного поля.

Поскольку индуцированное магнитное поле должно совпадать по направлению с внешним, будем вращать правый винт так, чтобы он двигался по направлению силовых линий внешнего магнитного поля. В данном случае его необходимо вращать против часовой стрелки.

Таким образом, в рассмотренном случае индукционный ток направлен против часовой стрелки.