3.Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем в 1831г. Это открытие является одним из наиболее фундаментальных в электродинамике. Оно заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, охватываемую этим контуром, возникает электрический ток, называемый индукционным.

П оявление тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает э.д.с. индукции Є_i. При этом величина Є_i совершенно не зависит от того, каким образом производят изменение магнитного потока и определяется лишь скоростью его изменения, т.е. . Изменение знака производной ( при уменьшении потока) приводит к изменению знака э.д.с.

Индукционный ток можно вызвать, перемещая рамку в поле постоянного магнита или магнита относительно рамки. Можно перемещать рамку или вращать ее в магнитном поле, созданном проводником с током. Можно, оставляя рамку неподвижной, изменять магнитное поле увеличением или уменьшением тока в проводнике, рис.9.1. Во всех случаях происходит изменение магнитного потока через площадь проводящей рамки.

Ленц установил правило, позволяющее найти направление индукционного тока, а значит и знак э.д.с.: Индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызвавшей. Т.е. он создает магнитный поток, препятствующий изменению магнитного потока, вызывающего э.д.с. индукции. Например, если рамку приближать к катушке, рис.9.1, то поток через нее возрастает. В ней возникает ток, направленный по часовой стрелке (если смотреть справа). Этот ток создает магнитное поле B_i , направленное влево (навстречу), препятствующее возрастанию магнитного потока, вызвавшего этот ток.

То же произойдет, если увеличивать силу тока в катушке, оставляя катушку и рамку неподвижными. При уменьшении тока в катушке индукционный ток в рамке изменит свое направление (против часовой стрелки) Соответственно изменит направление на противоположное и магнитное поле индукционного тока и будет усиливать поток катушки.

Правило Ленца выражает такой существенный физический факт, как стремление физической системы противодействовать изменению ее состояния (электромагнитная инерция).

Согласно этому закону э.д.с. индукции в контуре независимо от причины изменения магнитного потока в нем определяется скоростью изменения этого магнитного потока:

Знак минус определяется правилом Ленца. Знак магнитного потока на практике определяется выбором нормали к поверхности. Нормаль к поверхности S и положительное направление обхода связаны правилом правого винта, рис.9.2. Выбирая направление нормали, мы определяем как знак потока Ф, так и знак э.д.с. индукции.Э.д.с. положительна, если совпадает с направлением положительного обхода по контуру. В соответствии с этим, знаки Є_i и противоположны.

Единицей потока магнитной индукции является вебер (Вб), это поток через поверхность 1 м ² , расположенную нормально линиям магнитного поля с =1Тл. При скорости изменения потока 1Вб/с в контуре индуцируется э.д.с. 1В.

Б.6

1. Поток вектора Е. Теорема Гаусса в интегральной форме.

2. Правила Кирхгофа.

3. Природа эл.магн. индукции (контур движется в магнитном поле).