Наука

Електромагнітна індукція

Електромагнітна індукція виникає, коли змінюється магнітний потік через контур. Закон Фарадея ε=−dΦ_B/dt описує індуковану ЕРС, а знак мінус — закон Ленца: індукований струм протидіє саме зміні потоку, що його породила.

Що має змінюватися

Електромагнітна індукція виникає, коли змінюється магнітний потік через контур. Закон Фарадея ε=−dΦ_B/dt описує індуковану ЕРС, а знак мінус — закон Ленца: індукований струм протидіє саме зміні потоку, що його породила.

Закон Ленца

Потік Φ_B залежить від B, площі контуру та його орієнтації. Тому ЕРС можна створити, змінюючи силу поля, рухаючи контур у неоднорідному полі, обертаючи його або змінюючи площу. Саме поле може бути ненульовим і сталим — тоді нерухомий контур не обов’язково має індуковану ЕРС.

Енергетичний зміст

Якщо магнітний потік у певному напрямі зростає, індукований струм створює власне поле, яке намагається цьому зростанню протидіяти. Якщо потік зменшується, індукований струм намагається його підтримати. Це не “опір магнітному полю”, а опір зміні потоку.

Рухома ЕРС

Закон Ленца потрібен для збереження енергії. Якщо наближати магніт до провідного кільця, індукований струм створює силу, яка чинить опір руху. Щоб продовжувати рух, зовнішній агент виконує роботу; ця енергія може перейти в електричну та теплову.

Електромагнітна індукціяε = −dΦ_B/dt

Що має змінюватися

Провідник, що рухається в магнітному полі, може мати розділення зарядів через qv×B. Для простого стрижня довжини ℓ, який рухається перпендикулярно B зі швидкістю v, модуль ЕРС може бути Bℓv. Це узгоджується зі зміною потоку контуру.

Потік Φ_B залежить від B, площі контуру та його орієнтації. Тому ЕРС можна створити, змінюючи силу поля, рухаючи контур у неоднорідному полі, обертаючи його або змінюючи площу. Саме поле може бути ненульовим і сталим — тоді нерухомий контур не обов’язково має індуковану ЕРС.