Відкрити головне меню

Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним потоком. Одним із наслідків електромагнітної індукції є зв'язок між змінними електричним та магнітними полями в електромагнітній хвилі, інший наслідок, практично важливий для генерації електричного струму, — виникнення електрорушійної сили в провідному контурі, магнітний потік через який змінюється.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Зміст

Електрорушійна силаРедагувати

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

 ,

де

  — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах
N — кількість витків у котушці
Φ — магнітний потік у веберах.

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

 ,

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Закон електромагнітної індукції в інтегральній форміРедагувати

Джеймс Клерк Максвелл узагальнив закон електромагнітної індукції, записавши його через напруженість електричного поля і магнітну індукцію.

 ,

де   — напруженість електричного поля,   — магнітна індукція, c — швидкість світла у вакуумі.

Закон електромагнітної індукції в диференціальній форміРедагувати

Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі задається другим рівнянням Максвела[1]

 ,

Електричне поле, яке виникає при зміні магнітного поля призводить до появи електрорушійної сили.

Закон електромагнітної індукції для випадку змінного у часі контураРедагувати

Можна помітити, що інтегральне рівняння Максвелла для ротора напруженості електричного поля, не враховує залежності поверхні від часу, а отже, оператор похідної по часу не можна виносити за інтеграл, не зафіксувавши при цьому елемент вектора площі  . Проте результат, що отриманий при виведенні цього рівняння, можна узагальнити. Для цього треба взяти повну похідну від виразу  :

 .

Оскільки елемент вектора площі дорівнює

 ,

що описується як сегмент кривої  , що був пройдений за час   із швидкістю  , то, використовуючи роторне рівняння Максвелла для напруженості електричного поля і щойно написане, можна отримати, що

 
 .

Цей вираз називається законом Фарадея для випадку змінного у часі контуру.

ВикористанняРедагувати

Явище електромагнітної індукції використовується у генераторах електричного струму, трансформаторах, динамо-машинах, лічильниках електроенергії тощо, тобто є основою виробництва й споживання електричної енергії.

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в систему СІ дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему СІ.

ЛітератураРедагувати