Електромагнетна индукција
Електромагнетна индукција настаје када се магнетни флукс кроз коло мења. Није пресудна само јачина магнетног поља, већ колики део поља пролази кроз изабрану површ и како се та величина мења током времена.
Магнетни флукс мери поље кроз површ
За хомогено поље и равну површ ΦB = BA cos θ, где је θ угао између B⃗ и нормале површи. SI јединица је вебер, Wb = T m².
Ако је поље паралелно са површи, θ = 90° и флукс је нула иако B није нула. Флукс се може мењати променом B, површине A или оријентације θ.
Фарадејев закон повезује промену флукса и индуковану емс
За калем са N навоја важи ℰ = −N dΦB/dt. Величину индуковане електромоторне силе одређује брзина промене флукса, а не само вредност флукса.
Велики, али сталан флукс не даје трајну индукцију. Мала, али брза промена може произвести већи ℰ од велике и споре промене.
Индукована емс из промене флукса
Ленцов закон одређује смер и изражава одржање енергије
Минус у Фарадејевом закону представља Ленцов закон: индукована струја ствара магнетно поље које се супротставља промени флукса која ју је изазвала. Оно не мора увек бити супротно самом спољашњем пољу.
Када се северни пол магнета приближава калему, флукс расте. Калем ствара поље које се супротставља том расту, па његова ближа страна постаје северни пол и одбија долазећи северни пол.
Мотонапон је иста физика посматрана у покретном проводнику
Проводна шипка дужине L која се креће брзином v нормално на B и на шипку може имати ℰ = BLv. Наелектрисања у шипки трпе qv × B и раздвајају се док електрична сила не уравнотежи магнетну.
Мотонапон и правило флукса нису конкурентни закони већ доследни описи исте индукције. У општем случају потребно је правилно третирати и покретна кола и временски променљива поља.
Поуздан редослед решавања
Најпре изаберите површ и смер нормале. Запишите ΦB = ∫B⃗·dA⃗, утврдите шта се заиста мења, па израчунајте dΦ/dt. На крају примените Ленцов закон за смер.
Овим се рачун величине одваја од аргумента о смеру и смањују грешке са знацима. Проверите и јединице: T m² = Wb и Wb s⁻¹ = V.
Решени примери
1. Флукс кроз петљу
Петља површине 0,020 m² има нормалу паралелну са хомогеним пољем 0,30 T. Одредите флукс.
Решење
θ = 0°, па је Φ = BA = (0,30)(0,020) = 6,0 × 10⁻³ Wb.
2. Индукована емс у калему
Калем има 200 навоја. Флукс по навоју се промени за 3,0 mWb за 0,050 s. Одредите |ℰ|.
Решење
|ℰ| = N|ΔΦ|/Δt = 200(3,0 × 10⁻³)/0,050 = 12 V.
3. Ленцов закон за магнет који се приближава
Северни пол штапног магнета приближава се калему. Који пол има ближа страна калема док се магнет приближава?
Решење
Ближа страна постаје северни пол. Индуковано поље се супротставља порасту флукса и зато одбија долазећи северни пол.