Явление электромагнитной индукции установлено Майклом Фарадеем в 1831 году. После многолетней (около 10 лет) серии опытов им был установлен закон, определяющий это явление.

Рассмотрим часть пространства, в котором есть магнитное поле. В этой части есть трубчатая поверхность, образованная совокупностью линий магнитной индукции (рис.1.6). Эта часть пространства – трубка магнитной индукции. Все пространство поля, можно представить в виде совокупности трубок, а каждую трубку изображать одной линией магнитной индукции, совпадающей с осью трубки. Если поток через поперечное сечение трубки магнитной индукции равен единице (1 Вебер), то такую трубку называют единичной; линию магнитной индукции, изображающую единичную трубку, называют единичной линией магнитной индукции.

Подпись:  
Рис.1.6
 
Рис.1.6

Магнитный поток  через поверхность   равен числу   единичных трубок магнитной индукции (равен числу единичных линий магнитной индукции), охватываемых контуром , ограничивающим эту поверхность (рис.1.7). Линии магнитной индукции всюду непрерывны. Поэтому линия магнитной индукции может войти внутрь контура , затем выйти из него, сцепившись с ним, или перерезать его где-либо. Это значит, что изменение  потока, охваченного контуром , должно равняться числу единичных линий магнитной индукции D n , сцепленных с контуром  либо им перерезанных:

.                       (1.7)

Подпись:  
Рис.1.7
 
Рис.1.7

Закон электромагнитной индукции (см.1.5) имеет вид:

 -                    (1.8)

электрический заряд, перенесенный за время  через поперечное сечение цепи индуктированного тока, равен взятому со знаком "минус" отношению числа единичных линий магнитной индукции, сцепленных с контуром L или перерезанных им за это время, к сопротивлению цепи.

М.Фарадей в такой форме и дал закон электромагнитной индукции. То, что , должно быть справедливо для любого изменения потока в течение любого промежутка времени .

Вернемся, однако к уравнению (1.5). Очень важным является то, что поток  через поверхность , ограниченную контуром цепи , обусловлен всеми внешними по отношению к рассматриваемой цепи токами и намагниченными телами, а также и током в самой рассматриваемой цепи. Поэтому в (1.5)  – приращение результирующего потока через поверхность  , ограниченную контуром цепи L . При бесконечно малом изменении потока

.                                                           (1.9)

В (1.9)  – электрический заряд, переносимый через поперечное сечение цепи за промежуток времени . За это время поток изменится на . Поэтому

,                                                           (1.10)

или

.                                                           (1.11)

Произведение в левой части , согласно закону Кирхгофа, равно электродвижущей силе, действующей в рассматриваемой цепи (пробная рамка - гальванометр). Поэтому в правой части (1.11) – электродвижущая сила электромагнитной индукции:

     -                                               (1.12)

электродвижущая сила , индуктируемая в цепи при изменении магнитного потока через поверхность , ограниченную контуром цепи, равна скорости () изменения потока , взятой со знаком "минус". Эта формулировка закона электромагнитной индукции принадлежит Дж.К.Максвеллу.

Уравнение Максвелла для индуктированной электродвижущей силы по смыслу может быть применено только к замкнутым контурам. Выражение закона электромагнитной индукции (1.8) определяет действием пересечение контура единичными линиями магнитной индукции и может быть применено и к отрезкам контура (отдельным его участкам).

Яндекс.Метрика