Pirmoje eksperimentinėje demonstracijoje elektromagnetinė indukcija(1831 m. rugpjūčio mėn.) Faradėjus apvyniojo du laidus aplink priešingas geležinio toro puses (konstrukcija panaši į šiuolaikinio transformatoriaus). Remdamasis neseniai atrastos elektromagneto savybės įvertinimu, jis tikėjosi, kad įjungus srovę viename laide, specialios rūšies banga praeis per torą ir sukels tam tikrą kiekį. elektrinis poveikis priešingoje jos pusėje. Jis prijungė vieną laidą prie galvanometro ir žiūrėjo į jį, o kitą laidą prijungė prie akumuliatoriaus. Iš tiesų, prijungęs laidą prie akumuliatoriaus, jis pamatė trumpą srovės bangą (kurią pavadino „elektros banga“), ir kitą panašų bangą, kai jį atjungė. Per du mėnesius Faradėjus rado keletą kitų elektromagnetinės indukcijos apraiškų. Pavyzdžiui, jis pamatė srovės šuolius, kai greitai įkišo magnetą į ritę ir ištraukė jį atgal. D.C. variniame diske, besisukančiame šalia magneto su slankiojančia elektros viela („Faraday diskas“).

Faradėjus paaiškino elektromagnetinę indukciją naudodamasis vadinamųjų jėgos linijų sąvoka. Tačiau dauguma to meto mokslininkų atmetė jo teorines idėjas, daugiausia dėl to, kad jos nebuvo suformuluotos matematiškai. Išimtis buvo Maxwellas, kuris naudojo Faradėjaus idėjas kaip savo kiekybinį pagrindą elektromagnetinė teorija. Maksvelo darbuose elektromagnetinės indukcijos laike kintantis aspektas išreiškiamas diferencialinių lygčių pavidalu. Oliveris Heaviside'as pavadino šį Faradėjaus dėsnį, nors forma jis šiek tiek skiriasi nuo pradinės Faradėjaus dėsnio versijos ir neatsižvelgia į emf indukciją judant. Heaviside'o versija yra šiandien pripažintos lygčių grupės, žinomos kaip Maksvelo lygtys, forma.

Faradėjaus dėsnis kaip du skirtingi reiškiniai

Kai kurie fizikai pažymi, kad Faradėjaus dėsnis apibūdina du skirtingus reiškinius vienoje lygtyje: variklio EMF, susidaro veikiant magnetinei jėgai judančiam laidui, ir transformatorius EMF, susidaro veikiant elektros jėgai dėl pokyčių magnetinis laukas. Jamesas Clerkas Maxwellas atkreipė dėmesį į šį faktą savo darbe Apie fizines jėgos linijas 1861 metais. Antroje šio darbo II dalies pusėje Maxwellas pateikia atskirą fizinį kiekvieno iš šių dviejų reiškinių paaiškinimą. Kai kuriuose šiuolaikiniuose vadovėliuose yra nuoroda į šiuos du elektromagnetinės indukcijos aspektus. Kaip rašo Richardas Feynmanas:

Taigi „srauto taisyklė“ teigia, kad grandinės emf yra lygus pokyčio greičiui magnetinis srautas per grandinę, taikoma neatsižvelgiant į srauto pokyčio priežastį: arba dėl to, kad laukas keičiasi, arba dėl to, kad grandinė juda (arba abu). įvairių įstatymų dviem atvejais      v × B (\displaystyle (\stackrel (\mathbf (v\times B) )()))  už „judančią grandinę“ ir   ∇ x E = − ∂ t B (\displaystyle (\stackrel (\mathbf (\nabla \ x\ E\ =\ -\partial _(\ t)B) )()))  už „kintančią sritį“.

Nežinome jokios analogiškos fizikos situacijos, kai jiems būtų reikalingi tokie paprasti ir tikslūs bendrieji principai tikras supratimas analizė dviejų skirtingų reiškinių požiūriu.

Šios akivaizdžios dichotomijos atspindėjimas buvo vienas iš pagrindinių kelių, paskatinusių Einšteiną sukurti specialiąją reliatyvumo teoriją:

Yra žinoma, kad Maksvelo elektrodinamika – kaip paprastai suprantama šiuo metu – pritaikoma judantiems kūnams sukelia asimetriją, kuri, atrodo, nėra būdinga šiam reiškiniui. Paimkime, pavyzdžiui, magneto ir laidininko elektrodinaminę sąveiką. Stebimas reiškinys priklauso tik nuo santykinis judėjimas laidininkas ir magnetas, tuo tarpu bendra nuomonė nubrėžia ryškų skirtumą tarp šių dviejų atvejų, kai juda vienas arba kitas kūnas. Mat, jei magnetas juda, o laidininkas yra ramybės būsenoje, šalia magneto atsiranda tam tikro energijos tankio elektrinis laukas, sukuriantis srovę ten, kur yra laidininkas. Bet jei magnetas yra ramybės būsenoje, o laidininkas juda, tada šalia magneto neatsiranda elektrinio lauko. Tačiau laidininke mes randame elektrovaros jėgą, kuriai pati savaime nėra atitinkamos energijos, bet kuri sukuria – darant prielaidą, kad santykinis judėjimas abiem nagrinėjamais atvejais lygus – elektros sroves ta pačia kryptimi ir tokiu pat intensyvumu kaip ir pirmas atvejis.

Tokio pobūdžio pavyzdžiai kartu su nesėkmingas bandymas aptikti bet kokį Žemės judėjimą „šviečiančios terpės“ atžvilgiu rodo, kad elektrodinamikos reiškiniai, kaip ir mechanika, neturi savybių, atitinkančių absoliutaus poilsio idėją.

- Albertas Einšteinas, Apie judančių kūnų elektrodinamiką

Srautas per paviršių ir EML grandinėje

Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis naudoja magnetinio srauto Φ sąvoką B per uždarą paviršių Σ, kuris apibrėžiamas per paviršiaus integralą:

Kur d S - paviršiaus elemento plotas Σ( t), B- magnetinis laukas ir B· dS- skaliarinis produktas B Ir dS. Manoma, kad paviršius turi „burną“, nubrėžtą uždara kreive, pažymėta ∂Σ( t). Faradėjaus indukcijos dėsnis teigia, kad pasikeitus srautui, darbas atliekamas judant vienetinį teigiamą testo krūvį uždara kreive ∂Σ E (\displaystyle (\mathcal (E))), kurios vertė nustatoma pagal formulę:

Kur E |= | B d Φ d t |

, (\displaystyle |(\mathcal (E))|=\left|((d\Phi ) \over dt)\right|\ ,)

|

E |

yra elektrovaros jėgos (EMF) dydis voltais ir Φ

- magnetinis srautas weberiuose. Elektrovaros jėgos kryptis nustatoma pagal Lenco dėsnį.

Lorenco jėga

Čia mes naudojome B kaip duotybę, iš tikrųjų tai priklauso nuo konstrukcijos ratlankių geometrinių matmenų ir šią vertę galima apskaičiuoti naudojant Biot-Savart-Laplace dėsnį. Šis efektas taip pat naudojamas kitame įrenginyje, vadinamame „Railgun“.

Faradėjaus dėsnis

Intuityvus, bet ydingas srauto taisyklės naudojimo būdas išreiškia srautą per grandinę pagal formulę Φ B = Bwℓ, kur w- judančios kilpos plotis.

Šio požiūrio klaidingumas yra tas, kad tai nėra rėmas įprasta to žodžio prasme. stačiakampį paveiksle sudaro atskiri laidininkai, uždaryti į apvadą. Kaip matyti paveiksle, srovė teka abiem laidininkais ta pačia kryptimi, t.y. čia nėra koncepcijos "uždaras ciklas"

Paprasčiausias ir aiškus paaiškinimasŠį efektą suteikia ampero jėgos sąvoka. Tie. gali būti tik vienas vertikalus laidininkas, kad neklaidintų. Arba dirigentas galutinis storis gali būti ant ašies, jungiančios ratlankius. Laidininko skersmuo turi būti baigtinis ir skirtis nuo nulio, kad Ampero jėgos momentas nebūtų lygus nuliui.

Faradėjaus – Maksvelo lygtis

Kintamasis magnetinis laukas sukuria elektrinį lauką, aprašytą Faradėjaus-Maksvelo lygtimi:

Ši lygtis yra šiuolaikinėje Maksvelo lygčių sistemoje, dažnai vadinamoje Faradėjaus dėsniu. Tačiau, kadangi jame yra tik daliniai laiko išvestiniai duomenys, jis naudojamas tik tais atvejais, kai krūvis yra ramybės būsenoje laikui bėgant kintančiame magnetiniame lauke. Jame neatsižvelgiama į [ ] elektromagnetinė indukcija tais atvejais, kai įkrauta dalelė juda magnetiniame lauke.

Kita forma Faradėjaus dėsnis gali būti parašytas terminais vientisa forma Kelvino-Stokso teorema:

Norint atlikti integravimą, reikalingas nuo laiko nepriklausomas paviršius Σ (aptarta šiame kontekste kaip dalinių išvestinių aiškinimo dalis). Kaip parodyta pav. 6:

Elementai d ℓ ir d A turi neapibrėžtus ženklus. Norėdami įdiegti teisingi ženklai, naudojama dešinės rankos taisyklė, kaip aprašyta straipsnyje apie Kelvino-Stokso teoremą. Už plokščias paviršiusΣ teigiama kelio elemento kryptis dℓ kreivė ∂Σ nustatoma pagal taisyklę dešine ranka, kurioje keturi dešinės rankos pirštai nukreipti šia kryptimi, kai nykščiu rodo normalios krypties nį paviršių Σ.

Integralas baigtas ∂Σ paskambino kelio integralas arba kreivinis integralas. Paviršiaus integralas dešinėje Faradėjaus-Maxwell lygties pusėje yra aiški magnetinio srauto Φ B per išraiška Σ . Atkreipkite dėmesį, kad nulinio kelio integralas for E skiriasi nuo elektrinio lauko veikimo, sukurtas mokesčiais. Sugeneruotas mokestis E-laukas gali būti išreikštas kaip skaliarinio lauko gradientas, kuris yra Puasono lygties sprendimas ir turi nulinio kelio integralą.

Integralinė lygtis galioja bet koks būdais ∂Σ erdvėje ir bet kuriame paviršiuje Σ , kuriam šis kelias yra riba.

D d t ∫ A B d A = ∫ A (∂ B ∂ t + v div B + rot (B × v)) d A (\displaystyle (\frac (\text(d))((\text(d))t ))\int \limits _(A)(\mathbf (B) )(\text( d))\mathbf (A) =\int \limits _(A)(\left((\frac (\partial \mathbf) (B) )(\partial t))+\mathbf (v) \ (\text(div))\ \mathbf (B) +(\text(rot))\;(\mathbf (B) \times \mathbf (v))\right)\;(\text(d)))\mathbf (A) )

ir atsižvelgiant į div B = 0 (\displaystyle (\text(div))\mathbf (B) =0)(Gausso serija), B × v = − v × B (\displaystyle \mathbf (B) \times \mathbf (v) =-\mathbf (v) \times \mathbf (B) )(kryžminis produktas) ir ∫ A rot X d A = ∮ ∂ A ⁡ X d ℓ (\displaystyle \int _(A)(\text(rot))\;\mathbf (X) \;\mathrm (d) \mathbf (A) = \oint _(\partial A)\mathbf (X) \;(\text(d))(\boldsymbol (\ell )))(Kelvino-Stokso teorema), mes nustatome, kad galima išreikšti bendrą magnetinio srauto išvestinę

Nario pridėjimas ∮ ⁡ v × B d ℓ (\displaystyle \oint \mathbf (v) \times \mathbf (B) \mathrm (d) \mathbf (\ell ) )į abi Faradėjaus-Maksvelo lygties puses ir įvesdami aukščiau pateiktą lygtį, gauname:

kuris yra Faradėjaus dėsnis. Taigi Faradėjaus dėsnis ir Faradėjaus-Maksvelo lygtys yra fiziškai lygiavertės.

Ryžiai. 7 parodytas magnetinės jėgos indėlio į emf kairėje lygties pusėje aiškinimas. Segmentais nušluota sritis dℓ kreivas ∂Σ laiku dt judant greičiu v, yra lygus:

taigi magnetinio srauto pokytis ΔΦ B per paviršiaus dalį ribojamas ∂Σ laiku dt, lygus:

ir jei sudėsime šiuos ΔΦ B indėlius visame cikle visiems segmentams dℓ , gauname bendrą magnetinės jėgos indėlį į Faradėjaus dėsnį. Tai yra, šis terminas yra susijęs su variklis EMF.

3 pavyzdys: Judantis stebėtojo žvilgsnis

Grįžtant prie pavyzdžio pav. 3, judančiame atskaitos rėme jis atskleidžiamas glaudus ryšys tarp E- Ir B-laukai, taip pat tarp variklis Ir sukeltas EMF. Įsivaizduokite stebėtoją, judantį su kilpa. Stebėtojas apskaičiuoja emf kilpoje, naudodamas Lorenco ir Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Kadangi šis stebėtojas juda kartu su kilpa, jis nemato jokio kilpos judėjimo, t. y. nulinės reikšmės v × B. Tačiau kadangi laukas B keičiasi tam tikru momentu x, judantis stebėtojas mato laikui bėgant kintantį magnetinį lauką, būtent:

Kur k - vieneto vektorius kryptimi z.

Lorenco dėsnis

Faradėjaus-Maksvelo lygtis sako, kad judantis stebėtojas mato elektrinį lauką E y ašies kryptimi y, nustatoma pagal formulę:

(\displaystyle (\frac (dB)(dt))=(\frac (dB)(d(x+vt)))(\frac (d(x+vt))(dt))=(\frac (dB) )(dx))v\ .) E Sprendimas dėl

E y (x, t) = − B (x + v t) v. t(\displaystyle E_(y)(x,\ t)=-B(x+vt)\ v\ .)

E = - ℓ [ E y (x C + w / 2 , t) - E y (x C - w / 2 , t) ] (\displaystyle (\mathcal (E))=-\ell ) x= v ℓ [ B (x C + w / 2 + v t) − B (x C - w / 2 + v t) ] , (\displaystyle =v\ell \ ,) x ir matome, kad lygiai toks pat rezultatas randamas stacionariam stebėtojui, kuris mato tą masės centrą C perkėlė sumą C+ v t . Tačiau judantis stebėtojas gavo rezultatą, susidaręs įspūdį, kad tik pagal Lorentzo dėsnį elektrinis komponentas, o nejudantis stebėtojas manė, kad jis veikia tik

magnetinis

komponentas. x Faradėjaus indukcijos dėsnis x Norėdami pritaikyti Faradėjaus indukcijos dėsnį, apsvarstykite stebėtoją, judantį tašku

C yra fiksuotas, nes stebėtojas juda kartu su kilpa. Tada srautas: BΦ B = − ∫ 0 ℓ d y ∫ x C − w / 2 x C + w / 2 B (x + v t) d x , (\displaystyle \Phi _(B)=-\int _(0)^(\ell )dy\int _(x_(C)-w/2)^(x_(C)+w/2)B(x+vt)dx\ ,)

ir matome tą patį rezultatą. Laiko išvestinė naudojama integruojant, nes integravimo ribos nepriklauso nuo laiko. Vėlgi, norint konvertuoti laiko išvestinę į laiko išvestinę x naudojami sudėtingų funkcijų diferencijavimo metodai.

Stacionarus stebėtojas EML mato kaip variklis , o judantis stebėtojas mano, kad taip yra sukeltas EMF.

Elektros generatorius

Elektros generatorių veikimo pagrindas yra EML atsiradimo reiškinys, atsirandantis pagal Faradėjaus indukcijos dėsnį dėl santykinio grandinės ir magnetinio lauko judėjimo. Jei nuolatinis magnetas juda laidininko atžvilgiu arba atvirkščiai, laidininkas juda magneto atžvilgiu, tada atsiranda elektrovaros jėga. Jei laidininkas yra prijungtas prie elektros apkrovos, per jį tekės srovė, todėl mechaninė judėjimo energija bus paversta elektros energija. Pavyzdžiui, disko generatorius pastatytas tuo pačiu principu, kaip parodyta fig. 4. Kitas šios idėjos įgyvendinimas yra Faradėjaus diskas, pavaizduotas supaprastinta forma pav. 8. Atkreipkite dėmesį, kad analizė Fig. 5, o tiesioginis Lorenco jėgos įstatymo taikymas rodo, kad kietas laidus diskas veikia taip pat.

Faradėjaus disko pavyzdyje diskas sukasi vienodame magnetiniame lauke statmenai diskui, todėl radialinėje rankoje atsiranda srovė dėl Lorenco jėgos. Įdomu suprasti, kaip šiai srovei valdyti būtinas mechaninis darbas. Kai generuojama srovė teka per laidųjį kraštą, pagal Ampero dėsnį, ši srovė sukuria magnetinį lauką (8 pav. jis pažymėtas „Indukuota B“). Taigi ratlankis tampa elektromagnetu, kuris priešinasi disko sukimuisi (Lenzo taisyklės pavyzdys). Tolimojoje paveikslėlio dalyje atvirkštinė srovė teka iš besisukančios svirties per tolimąją ratlankio pusę į apatinį šepetį. Šios atvirkštinės srovės sukurtas B laukas yra priešingas taikomam laukui ir sukelia sumažinimas tekėti per tolimąją grandinės pusę, priešingai padidinti srautas, kurį sukelia sukimasis. Artimojoje paveikslėlio pusėje atvirkštinė srovė teka iš besisukančios svirties per artimiausią ratlankio pusę į apatinį šepetį. Indukuotas laukas B didėja srautas šioje grandinės pusėje, priešingai sumažinimas srautas, kurį sukelia sukimasis. Taigi abi grandinės pusės sukuria emf, kuri neleidžia suktis. Energija, reikalinga išlaikyti disko judėjimą prieš tai reaktyvioji jėga, lygiai lygus sugeneruotam elektros energija(plius energija, skirta kompensuoti nuostolius dėl trinties, dėl Džaulio šilumos išsiskyrimo ir pan.). Toks elgesys būdingas visiems generatoriams, kurie mechaninę energiją paverčia elektros energija.

Nors Faradėjaus dėsnis aprašo visų elektros generatorių veikimą, detalus mechanizmas kiekvienu atveju gali skirtis. Kai magnetas sukasi aplink nejudantį laidininką, kintantis magnetinis laukas sukuria elektrinį lauką, kaip aprašyta Maksvelo-Faradėjaus lygtyje, ir šis elektrinis laukas stumia krūvius per laidininką. Šis atvejis vadinamas sukeltas EMF. Kita vertus, kai magnetas stovi ir laidininkas sukasi, judančius krūvius veikia magnetinė jėga (kaip aprašyta Lorenco dėsnio), ir ši magnetinė jėga stumia krūvius per laidininką. Šis atvejis vadinamas variklis EMF.

Elektros variklis

Elektros generatorius gali dirbti „atvirkščia kryptimi“ ir tapti varikliu. Apsvarstykite, pavyzdžiui, Faradėjaus diską. Tarkime, per laidžiąją radialinę svirtį nuo tam tikros įtampos teka nuolatinė srovė. Tada, pagal Lorenco jėgos dėsnį, šį judantį krūvį veikia magnetinio lauko jėga B, kuris pasuks diską ta kryptimi tam tikra taisyklė kaire ranka. Nesant poveikio, sukeliančio išsklaidymo nuostolius, pvz., trinties arba Džaulio šilumos, diskas suksis tokiu greičiu, kad dΦB/dt buvo lygi įtampai, sukeliančiai srovę.

Elektros transformatorius

Faradėjaus dėsnio numatytas emf taip pat yra elektros transformatorių veikimo priežastis. Keičiantis elektros srovei vielos kilpoje, besikeičianti srovė sukuria kintamąjį magnetinį lauką. Antrasis jam prieinamas magnetinio lauko laidas patirs šiuos magnetinio lauko pokyčius kaip su juo susijusio magnetinio srauto pokyčius dΦB/ d t. Elektrovaros jėga, atsirandanti antroje kilpoje, vadinama sukeltas emf arba Transformatorius EMF. Jei du šios kilpos galai yra sujungti per elektros apkrovą, srovė tekės per ją.

Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis.

Pakankamai išsamiai išnagrinėjome tris skirtingus, iš pirmo žvilgsnio, elektromagnetinės indukcijos reiškinio variantus, atsiradimo elektros srovė laidžioje grandinėje veikiant magnetiniam laukui: kai laidininkas juda pastoviame magnetiniame lauke; kai magnetinio lauko šaltinis juda; kai laikui bėgant keičiasi magnetinis laukas. Visais šiais atvejais elektromagnetinės indukcijos dėsnis yra tas pats:
  Elektromagnetinės indukcijos emf grandinėje yra lygus magnetinio srauto per grandinę kitimo greičiui, paimtam su priešingu ženklu

nepaisant priežasčių, lemiančių šio srauto pasikeitimą.
  Paaiškinkime kai kurias aukščiau pateiktos formuluotės detales.
 Pirma. Magnetinis srautas per grandinę gali keistis bet kokiu būdu, tai yra, funkcija Ф(t) ne visada turi būti linijinis, bet gali būti bet koks. Jeigu magnetinis srautas pasikeičia pagal tiesinis įstatymas, Tai sukeltas emf grandinėje yra pastovi, šiuo atveju laiko intervalo reikšmė Δt gali būti savavališkas, santykio (1) reikšmė šiuo atveju nepriklauso nuo šio intervalo reikšmės. Jei srautas keičiasi sudėtingiau, tada emf dydis nėra pastovus, bet priklauso nuo laiko. Šiuo atveju nagrinėjamas laiko intervalas turėtų būti laikomas be galo mažu, tada santykis (1) su matematinis taškas regėjimas virsta magnetinio srauto funkcijos išvestiniu laiko atžvilgiu. Matematiškai šis perėjimas yra visiškai analogiškas perėjimui iš vidutinio į momentinis greitis kinematikoje.
 Antra. Srauto samprata vektorinis laukas taikoma tik paviršiui, todėl būtina išsiaiškinti, kuris paviršius mes kalbame apieįstatymo redakcijoje. Tačiau magnetinio lauko srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui. Todėl dviejų skirtingų paviršių, besiremiančių ant kontūro, magnetiniai srautai yra vienodi. Įsivaizduokite skysčio srovę, ištekančią iš skylės. Kad ir kokį paviršių pasirinktumėte, kurio riba yra skylės ribos, srautai per juos bus vienodi. Čia tinka kita analogija: jei jėgos darbas išilgai uždaro kontūro yra lygus nuliui, tai šios jėgos darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos, o yra nulemtas tik jos pradinės ir pabaigos taškai.
 Trečia. Minuso ženklas įstatymo formuluotėje yra gilus fizinę reikšmę, iš tikrųjų tai užtikrina šių reiškinių energijos tvermės dėsnio įvykdymą. Šis ženklas yra Lenco taisyklės išraiška. Galbūt tai vienintelis atvejis fizikoje, kai buvo apdovanotas vienas ženklas savo vardą.
  Kaip parodėme, visais atvejais fizinis subjektas Elektromagnetinės indukcijos reiškinys yra toks pat ir trumpai suformuluotas taip: kintamasis magnetinis laukas sukuria sūkurinį elektrinį lauką. Šiuo lauko požiūriu elektromagnetinės indukcijos dėsnis išreiškiamas per charakteristikas elektromagnetinis laukas: elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija išilgai bet kurios grandinės yra lygi magnetinio srauto kitimo greičiui per šią grandinę

Šiam reiškinio aiškinimui labai svarbu, kad sūkurinis elektrinis laukas atsirastų kintant magnetiniam laukui, nepriklausomai nuo to, ar yra tikras uždaras laidininkas (grandinė), kuriame kyla srovė, ar ne. Ši tikroji grandinė gali atlikti indukuoto lauko aptikimo įrenginio vaidmenį.
  Galiausiai dar kartą pabrėžiame, kad elektriniai ir magnetiniai laukai yra santykiniai, tai yra, jų charakteristikos priklauso nuo atskaitos sistemos, kurioje pateikiamas jų aprašymas, pasirinkimo. Tačiau ši savivalė pasirenkant atskaitos sistemą, pasirenkant aprašymo metodą nesukelia jokių prieštaravimų. Išmatuoti fizikiniai dydžiai yra nekintami ir nepriklauso nuo atskaitos sistemos pasirinkimo. Pavyzdžiui, jėga, veikianti įkrautą kūną iš elektromagnetinio lauko, nepriklauso nuo atskaitos rėmo pasirinkimo. Tačiau kai kuriose sistemose ji gali būti interpretuojama kaip Lorenco jėga, kitose ji gali būti „pridėta“ prie jos. elektrinė jėga. Panašiai (netgi dėl to) grandinėje indukuotas emf (indukuotos srovės stiprumas, išsiskiriančios šilumos kiekis, galima grandinės deformacija ir kt.) nepriklauso nuo atskaitos sistemos pasirinkimo.
  Kaip visada, suteikiama pasirinkimo laisve galima ir reikia pasinaudoti – visada yra galimybė pasirinkti labiausiai patinkantį aprašymo būdą – kaip paprasčiausią, vaizdingiausią, žinomiausią ir pan.

Fenomenas elektromagnetinė indukcija atrado puikus anglų fizikas M. Faradėjus 1831 m. Jį sudaro elektros srovės atsiradimas uždaroje laidžioje grandinėje, kai laikui bėgant kinta magnetinis srautas pradurti kontūrą.

Magnetinis srautas Φ per sritį S kontūras vadinamas verte

Kur B– modulis magnetinės indukcijos vektorius, α – kampas tarp vektoriaus ir normaliosios į kontūro plokštumą (1.20.1 pav.).

Magnetinio srauto apibrėžimą lengva apibendrinti netolygaus magnetinio lauko ir neplokštumos grandinės atveju. Magnetinio srauto SI vienetas vadinamas Weberis (Wb). Magnetinis srautas, lygus 1 Wb, sukuriamas magnetiniu lauku, kurio indukcija yra 1 T, normalia kryptimi prasiskverbiantį į plokščią 1 m2 ploto kontūrą:

Faradėjus eksperimentiškai nustatė, kad pasikeitus magnetiniam srautui laidžioje grandinėje, atsiranda indukuotasis emf ind, lygus magnetinio srauto per grandinės ribojamą paviršių kitimo greičiui, paimtam su minuso ženklu:

Ši formulė vadinama Faradėjaus dėsnis .

Patirtis tai rodo indukuota srovė, sužadinamas uždarame kontūre, kai keičiasi magnetinis srautas, visada nukreiptas taip, kad jo sukuriamas magnetinis laukas neleistų keistis magnetinio srauto, sukeliančio indukuotą srovę. Šis teiginys, suformuluotas 1833 m., vadinamas Lenzo taisyklė .

Ryžiai. 1.20.2 iliustruoja Lenco taisyklę naudojant stacionarios laidžios grandinės, esančios vienodame magnetiniame lauke, kurios indukcijos modulis laikui bėgant didėja, pavyzdžiu.

Lenco taisyklė atspindi eksperimentinį faktą, kad ind ir visada turi priešingi ženklai(minuso ženklas Faradėjaus formulėje). Lenco taisyklė turi gilią fizinę prasmę – ji išreiškia energijos tvermės dėsnį.

Magnetinio srauto, prasiskverbiančio į uždarą grandinę, pokytis gali atsirasti dėl dviejų priežasčių.

1. Magnetinis srautas kinta dėl grandinės ar jos dalių judėjimo laiko pastoviame magnetiniame lauke. Taip yra, kai laidininkai, o kartu ir laisvieji krūvininkai, juda magnetiniame lauke. Indukuoto emf atsiradimas paaiškinamas Lorenco jėgos įjungimu nemokami mokesčiai judančiais laidininkais. |šiuo atveju atlieka išorinės jėgos vaidmenį.

Panagrinėkime, kaip pavyzdį, indukuoto emf atsiradimą stačiakampėje grandinėje, esančioje vienodame magnetiniame lauke. statmenai plokštumai kontūras. Tegul viena iš kontūro kraštinių yra ilgio l greičiu slysta išilgai kitų dviejų pusių (1.20.3 pav.).

Lorenco jėga veikia laisvuosius krūvius šioje grandinės dalyje. Vienas iš šios jėgos komponentų, susijusių su nešiojamas krūvių greitis, nukreiptas išilgai laidininko. Šis komponentas parodytas fig. 1.20.3. Ji atlieka išorinės jėgos vaidmenį. Jo modulis yra lygus

Pagal EML apibrėžimą

Norint nustatyti ženklą formulėje, jungiančioje ind, reikia pasirinkti normalią ir teigiamą kontūro važiavimo kryptį, kurios yra suderintos viena su kita pagal dešiniojo kampo taisyklę, kaip tai daroma Fig. 1.20.1 ir 1.20.2. Jei tai bus padaryta, tada lengva pasiekti Faradėjaus formulę.

Jei visos grandinės varža yra lygi R, tada juo tekės indukuota srovė, lygi aš ind = ind / R. Per laiką Δ t apie pasipriešinimą R išsiskirs Džaulio karštis

Kyla klausimas: iš kur ši energija, nes Lorenco jėga neveikia! Šis paradoksas atsirado todėl, kad atsižvelgėme tik į vieno Lorenco jėgos komponento darbą. Kai indukcijos srovė teka laidininku, esančiu magnetiniame lauke, kitas Lorenco jėgos komponentas, susijęs su giminaitis krūvių judėjimo išilgai laidininko greitis. Šis komponentas yra atsakingas už išvaizdą Ampero jėgos. Atvejui, parodytam fig. 1.20.3, Ampero jėgos modulis yra lygus F A= I B l. Ampero jėga nukreipta į laidininko judėjimą; todėl ji daro negatyvą mechaninis darbas. Per laiką Δ tšis darbas A kailis lygus

Laidininkas, judantis magnetiniame lauke, kuriuo teka indukuota srovė magnetinis stabdymas . Pilnas darbas Lorenco jėga lygi nuliui. Džaulio šiluma grandinėje išsiskiria arba dėl darbo išorinė jėga, kuri išlaiko nepakitusią laidininko greitį arba sumažindama laidininko kinetinę energiją.

2. Antroji magnetinio srauto, prasiskverbiančio į grandinę, kitimo priežastis yra magnetinio lauko laiko pasikeitimas, kai grandinė nejuda. Šiuo atveju sukeltos emf atsiradimo nebegalima paaiškinti Lorenco jėgos veikimu. Stacionariame laidininke esantys elektronai gali būti varomi tik elektriniu lauku. Šį elektrinį lauką sukuria laikui bėgant kintantis magnetinis laukas. Šio lauko veikimas perkeliant singlą teigiamas krūvis uždarame kontūre yra lygus indukuotai emf stacionariame laidininke. Todėl kintančio magnetinio lauko sukuriamas elektrinis laukas nėra potencialą . Jie jį vadina sūkurinis elektrinis laukas . Sūkurinio elektrinio lauko sąvoką į fiziką įvedė didysis anglų fizikas J. Maksvelas 1861 metais

Nejudančių laidininkų elektromagnetinės indukcijos reiškinys, atsirandantis pasikeitus aplinkiniam magnetiniam laukui, taip pat aprašomas Faradėjaus formule. Taigi, indukcijos reiškiniai judančiuose ir nejudančius laidininkus tęsti tuo pačiu keliu, tačiau fizinė indukuotos srovės atsiradimo priežastis šiais dviem atvejais pasirodo esanti skirtinga: judančių laidininkų atveju indukuota emf atsiranda dėl Lorenco jėgos; stacionarių laidininkų atveju indukuota emf yra sūkurinio elektrinio lauko laisvųjų krūvių, atsirandančių pasikeitus magnetiniam laukui, poveikio pasekmė.

1831 metais anglų kalba mokslininkas fizikas savo eksperimentuose M. Faradėjus atrado reiškinį elektromagnetinė indukcija. Tada rusų mokslininkas E.Kh. Lenzas ir B. S. Jacobi.

Šiuo metu daugelis prietaisų yra pagrįsti elektromagnetinės indukcijos reiškiniu, pavyzdžiui, variklyje ar elektros srovės generatoriuje, transformatoriuose, radijo imtuvuose ir daugelyje kitų įrenginių.

Elektromagnetinė indukcija- tai srovės atsiradimo uždarame laidininke reiškinys, kai per jį praeina magnetinis srautas. Tai yra, šio reiškinio dėka mes galime transformuotis mechaninė energija prie elektrinio – ir tai nuostabu. Juk iki šio reiškinio atradimo žmonės nežinojo apie elektros srovės gamybos būdus, išskyrus galvanizavimą.

Kai laidininkas yra veikiamas magnetinio lauko, jame atsiranda emf, kuris gali būti kiekybiškai išreikštas per elektromagnetinės indukcijos dėsnį.

Elektromagnetinės indukcijos dėsnis

Elektrovaros jėga, indukuota laidžioje grandinėje, yra lygi magnetinio srauto sujungimo su ta grandine kitimo greičiui.

Ritėje, kurioje yra keli apsisukimai, bendra emf priklauso nuo apsisukimų skaičiaus n:

Bet į bendras atvejis, kreiptis EMF formulė su bendra srauto jungtimi:

Grandinėje sužadintas EMF sukuria srovę. Dauguma paprastas pavyzdys Srovės išvaizda laidininke yra ritė, per kurią praeina nuolatinis magnetas. Indukuotos srovės kryptį galima nustatyti naudojant Lenzo taisyklės.

Lenzo taisyklė

Srovė, indukuota, kai keičiasi per grandinę einantis magnetinis laukas, jos magnetinis laukas neleidžia šiam pokyčiui.

Tuo atveju, kai į ritę įvedame magnetą, magnetinis srautas grandinėje didėja, o tai reiškia, kad indukuotos srovės sukurtas magnetinis laukas pagal Lenco taisyklę yra nukreiptas prieš magneto lauko padidėjimą. Norėdami nustatyti srovės kryptį, turite pažvelgti į magnetą iš šiaurinio ašigalio. Iš šios padėties prisuksime antgalį srovės magnetinio lauko kryptimi, ty link šiaurės ašigalį. Srovė judės antgalio sukimosi kryptimi, tai yra pagal laikrodžio rodyklę.

Tuo atveju, kai nuimame magnetą iš ritės, magnetinis srautas grandinėje sumažėja, o tai reiškia, kad indukuotos srovės sukuriamas magnetinis laukas yra nukreiptas prieš magneto lauko sumažėjimą. Norėdami nustatyti srovės kryptį, turite atsukti antgalio sukimosi kryptį, kuri parodys srovės kryptį laidininke - prieš laikrodžio rodyklę.

Jei paimsite uždarą laidžią sistemą ir sukursite joje sąlygas magnetiniam srautui keistis magnetiniame lauke, tada dėl šių judesių atsiras elektros srovė. Ši aplinkybė aprašo Faradėjaus, anglų mokslininko, kuris eksperimentų metu magnetinę energiją pavertė elektra, elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Jis buvo vadinamas indukciniu, nes iki tol jį buvo galima sukurti tik priemonėmis.

Atradimų istorija

Elektromagnetinės indukcijos reiškinį iš karto atrado du mokslininkai. 1831 m. atrado Michaelas Faradėjus ir Josephas Henry. Faradėjus savo eksperimentų rezultatus paskelbė anksčiau nei jo kolega, todėl indukcija siejama su šiuo mokslininku. Vėliau ši koncepcija buvo įtraukta į GHS sistemą.

Reiškiniui pademonstruoti buvo panaudotas geležinis toras, primenantis šiuolaikinio transformatoriaus konfigūraciją. Priešingos jo pusės buvo apvyniotos dviem laidininkais, kad būtų panaudotos elektromagnetinės savybės.

Prie vieno iš laidų buvo prijungta srovė, sukeldama tam tikrą elektros bangą eidama pro torą ir tam tikrą elektros bangą su priešinga pusė. Srovės buvimas buvo aptiktas galvanometru. Lygiai toks pat elektros antplūdis buvo pastebėtas ir tuo metu, kai buvo atjungtas laidas.

Palaipsniui buvo atrastos kitos elektromagnetinės indukcijos pasireiškimo formos. Ją generuojant ant vario disko, besisukančio šalia magneto, buvo pastebėtas trumpalaikis srovės atsiradimas. Pačiame diske buvo sumontuotas stumdomas elektros laidas.

Didžiausią idėją apie tai, kas yra induktyvumas, suteikė eksperimentas su dviem ritėmis. Vienas iš jų, mažesnių matmenų, yra prijungtas prie skysto akumuliatoriaus, esančio paveikslėlyje su dešinėje pusėje. Taigi per šią ritę pradeda tekėti elektros srovė, kurios įtakoje atsiranda magnetinis laukas.

Kai abi ritės yra nejudančioje padėtyje viena kitos atžvilgiu, reiškinių nevyksta. Kai maža ritė pradeda judėti, tai yra išeiti arba patekti į didelę ritę, pasikeičia magnetinis srautas. Dėl to didelėje ritėje atsiranda elektrovaros jėga.

Faradėjaus atradimą toliau patobulino kitas mokslininkas – Maxwellas, kuris jį pagrindė matematiškai, parodydamas tai. fizinis reiškinys diferencialines lygtis. Kitas fizikas sugebėjo nustatyti elektros srovės kryptį ir emf, gautą veikiant elektromagnetinei indukcijos.

Elektromagnetinės indukcijos dėsniai

Elektromagnetinės indukcijos esmę lemia uždara elektros laidumo kilpa, kurios plotas leidžia per ją praeiti kintančiam magnetiniam srautui. Šiuo metu, veikiant magnetiniam srautui, atsiranda elektrovaros jėga Ei ir grandinėje pradeda tekėti elektros srovė.

Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis yra tas, kad emf ir greitis yra tiesiogiai proporcingi. Šis greitis parodo laiką, per kurį keičiasi magnetinis srautas.

Šis dėsnis išreiškiamas formule Ei = - ∆Ф/∆t, kurioje Ei grandinėje atsirandančios elektrovaros jėgos reikšmė, o ∆Ф/∆t magnetinio srauto kitimo greitis. Šioje formulėje minuso ženklas lieka ne visai aiškus, tačiau jis taip pat turi savo paaiškinimą. Remiantis rusų mokslininko Lenzo, kuris tyrinėjo Faradėjaus atradimus, taisyklę, šis ženklas atspindi grandinėje kylančios EML kryptį. Tai yra, indukcinės srovės kryptis atsiranda taip, kad jos sukuriamas magnetinis srautas grandinės apribotoje srityje užkerta kelią šios srovės sukeliamiems pokyčiams.

Faradėjaus atradimus dar labiau patobulino Maxwellas, kurio elektromagnetinio lauko teorija gavo naujas kryptis. Dėl to atsirado Faradėjaus ir Maksvelo dėsnis, išreikštas šiomis formulėmis:

• Edl = -∆Ф/∆t – rodo elektrovaros jėgą.
• Hdl = -∆N/∆t – rodo magnetovaros jėgą.

Šiose formulėse E atitinka elektrinio lauko stiprumą tam tikroje srityje dl, H – magnetinio lauko stiprumą toje pačioje srityje, N – elektros indukcijos srautą, t – laiko periodą.

Abi lygtys yra simetriškos, todėl galime daryti išvadą, kad magnetinės ir elektriniai reiškiniai sujungti vienas su kitu. SU fizinis taškasŽvelgiant iš perspektyvos, šios formulės apibrėžia:

• Elektrinio lauko pokyčius visada lydi magnetinio lauko susidarymas.
• Magnetinio lauko pokyčiai visada vyksta kartu su elektrinio lauko susidarymu.

Kintantis magnetinis srautas, einantis per uždarą laidžios grandinės konfigūraciją, sukelia elektros srovės generavimą toje grandinėje. Tai yra pagrindinė Faradėjaus dėsnio formuluotė. Jei pagaminsite vielinį rėmą ir įdėsite jį į besisukančio magneto vidų, elektra atsiras pačiame rėmelyje.

Tai bus indukuota srovė, visiškai atitinkanti Michaelo Faradėjaus teoriją ir dėsnį. Magnetinio srauto, einančio per grandinę, pokyčiai gali būti savavališki. Vadinasi, formulė ∆Ф/∆t yra ne tik tiesinė, bet tam tikromis sąlygomis ji gali turėti bet kokią konfigūraciją. Jei pokyčiai vyksta tiesiškai, grandinėje atsirandantis elektromagnetinės indukcijos emf bus pastovus. Laiko intervalas t tampa kokiu tik nori, o santykis ∆Ф/∆t nuo jo trukmės nepriklausys.

Jei jie ims daugiau sudėtinga forma, tada sukeltas emf nebebus pastovus, o priklausys nuo tam tikro laiko. Šiuo atveju laiko intervalas laikomas be galo maža reikšme ir tada santykis ∆Ф/∆t matematikos požiūriu taps kintančio magnetinio srauto išvestine.

Yra dar vienas variantas, interpretuojantis Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Trumpa jo formuluotė paaiškina, kad kintamo magnetinio lauko veikimas sukelia sūkurinio elektrinio lauko atsiradimą. Tą patį dėsnį galima interpretuoti kaip vieną iš elektromagnetinio lauko charakteristikų: lauko stiprumo vektorius gali cirkuliuoti išilgai bet kurios grandinės greičiu, lygiu magnetinio srauto, einančio per vieną ar kitą grandinę, kitimo greičiui.

Mūsų pasaulyje visokių esamas pajėgas, išskyrus gravitacines jėgas, yra pavaizduotos elektromagnetinėmis sąveikomis. Visatoje, nepaisant nuostabios kūnų įtakos vienas kitam įvairovės, bet kokiose medžiagose ar gyvuose organizmuose visada pasireiškia apraiška. elektromagnetinės jėgos. Toliau aprašysime, kaip įvyko elektromagnetinės indukcijos (EI) atradimas.

EI atidarymas

Magnetinės adatos sukimasis šalia srovės laidininko Oerstedo eksperimentuose pirmasis parodė ryšį tarp elektros ir magnetinių reiškinių. Akivaizdu: Elektros srovė „supa“ save magnetiniu lauku.

Taigi ar įmanoma pasiekti jo atsiradimą naudojant magnetinį lauką? panaši užduotis režisierius Michael Faraday. 1821 m. jis pažymėjo šią savybę savo dienoraštyje apie magnetizmo transformaciją į .

Sėkmė mokslininką atėjo ne iš karto. Tik gilus pasitikėjimas gamtos jėgų vienybe ir sunkus darbas po dešimties metų atvedė jį prie naujo didelio atradimo.

Problemos sprendimas Faraday ir kitiems jo kolegoms nebuvo duotas ilgą laiką, nes jie bandė generuoti elektrą stacionarioje ritėje, naudojant nuolatinį magnetinį lauką. Tuo tarpu vėliau paaiškėjo: keičiasi laidų perveriančių elektros linijų skaičius, atsiranda elektra.

EI fenomenas

Elektros atsiradimo ritėje procesas, pasikeitus magnetiniam laukui, yra būdingas elektromagnetinei indukcijai ir apibrėžia šią sąvoką. Visiškai natūralu, kad įvairovė, kuri atsiranda per šis procesas, vadinamas indukcija. Poveikis tęsis, jei pati ritė bus palikta nejuda, bet magnetas bus perkeltas. Naudodami antrą ritę, galite apsieiti be magneto.

Jei praleidžiate elektrą per vieną iš ritinių, tada, kai jie juda tarpusavyje antroje bus indukuota srovė. Galite uždėti vieną ritę ant kitos ir pakeisti vienos iš jų įtampą uždarydami ir atidarydami jungiklį. Šiuo atveju magnetinis laukas, prasiskverbiantis į ritę, kurį veikia raktas, pasikeičia, o tai sukelia indukcinės srovės atsiradimą sekundėje.

Teisė

Eksperimentų metu nesunku pastebėti, kad ritę perveriančių jėgos linijų skaičius didėja – naudojamo prietaiso (galvanometro) adata pasislenka į vieną pusę, o į kitą mažėja. Išsamesnis tyrimas rodo, kad indukcijos srovės stipris yra tiesiogiai proporcingas elektros linijų skaičiaus kitimo greičiui. Tai yra pagrindinis elektromagnetinės indukcijos dėsnis.

Šis dėsnis išreiškiamas formule:

Jis taikomas, jei per laikotarpį t magnetinis srautas pakinta tiek pat, kai magnetinio srauto kitimo greitis Ф/t yra pastovus.

Svarbu! Indukuotoms srovėms galioja Omo dėsnis: I=/R, kur indukuota emf, randama pagal EI dėsnį.

Įspūdingus eksperimentus, kuriuos kadaise atliko garsus anglų fizikas ir kurie tapo jo atrasto įstatymo pagrindu, šiandien bet kuris moksleivis gali atlikti be didelių sunkumų. Šiems tikslams naudojami šie:

• magnetas,
• dvi vielos ritės,
• elektros energijos šaltinis,
• galvanometras.

Pritaisykime magnetą ant stovo ir prie jo atveskime ritę, kurios galai pritvirtinti prie galvanometro.

Sukdami, pakreipdami ir judindami aukštyn ir žemyn, keičiame magnetinio lauko linijų, kurios prasiskverbia į jo posūkius, skaičių.

Galvanometriniai registrai elektros atsiradimas, kurio dydis ir kryptis eksperimento metu nuolat kinta.

Ritė ir magnetas, esantys vienas kito atžvilgiu, nesudarys sąlygų elektros gamybai.

Kiti Faradėjaus įstatymai

Remiantis atliktais tyrimais, buvo suformuoti dar du to paties pavadinimo dėsniai:

1. Pirmojo esmė yra tokia schema: medžiagos masė m, kurį išskiria elektros įtampa prie elektrodo, yra proporcinga elektros energijos kiekiui Q, praleistam per elektrolitą.
2. Antrojo Faradėjaus dėsnio apibrėžimas arba elektrocheminio ekvivalento priklausomybė nuo elemento atominės masės ir jo valentingumo formuluojamas taip: elektrocheminis medžiagos ekvivalentas yra proporcingas jos atominei masei, o taip pat atvirkščiai proporcinga valentiškumui.

Iš visų esamų rūšių indukcija didelę reikšmę turi izoliuotas vaizdasŠis reiškinys yra savęs indukcija. Jei imsime ritę, kurioje yra daug apsisukimų, tada, kai grandinė uždaroma, lemputė neužsidega iš karto.

Šis procesas gali užtrukti kelias sekundes. Iš pirmo žvilgsnio labai stebinantis faktas. Norėdami suprasti, kas čia vyksta, turite suprasti, kas vyksta grandinės uždarymo momentas. Atrodo, kad uždara grandinė „pažadina“ elektros srovę, kuri pradeda judėti išilgai laido posūkių. Tuo pačiu metu erdvėje aplink jį akimirksniu sukuriamas didėjantis magnetinis laukas.

Ritės posūkius prasiskverbia kintantis elektromagnetinis laukas, koncentruojamas šerdies. Indukcinė srovė, sužadinama ritės posūkiuose, padidėjus magnetiniam laukui (šiuo momentu grandinė uždaryta), atsveria pagrindinę. Momentinis jo pasiekimas maksimali vertėšiuo metu grandinė užsidaro, ji palaipsniui „auga“. Štai paaiškinimas, kodėl lemputė neužsidega iš karto. Kai grandinė atidaroma, pagrindinė srovė padidėja indukcija dėl savaiminės indukcijos reiškinio, o lemputė mirksi ryškiai.

Svarbu! Reiškinio, vadinamo saviindukcija, esmei būdinga elektromagnetinio lauko indukuotą srovę sužadinančio pokyčio priklausomybė nuo grandine tekančios elektros srovės stiprumo pokyčio.

Saviindukcijos srovės kryptis nustatoma pagal Lenco taisyklę. Savęs indukcija yra lengvai palyginama su inercija mechanikos srityje, nes abu reiškiniai turi panašias charakteristikas. Ir tikrai, viduje kaip inercijos rezultatas veikiamas jėgos kūnas tam tikrą greitį įgauna palaipsniui, o ne akimirksniu. Ne iš karto – veikiant saviindukcijos – kai akumuliatorius prijungiamas prie grandinės, atsiranda elektra. Tęsdami palyginimą su greičiu, pastebime, kad jis taip pat negali akimirksniu išnykti.

Sūkurinės srovės

Prieinamumas sūkurinės srovės masyviuose laidininkuose gali būti dar vienas elektromagnetinės indukcijos pavyzdys.

Specialistai žino, kad metalinės transformatorių šerdys, generatorių ir elektros variklių armatūra niekada nėra tvirtos. Jų gamybos metu atskiri ploni lakštai, iš kurių jie yra sudaryti, padengiami lako sluoksniu, atskiriant vieną lakštą nuo kito.

Nesunku suprasti kokia jėga verčia žmogų sukurti tokį įrenginį. Veikiant elektromagnetinei indukcijai kintamajame magnetiniame lauke, šerdį prasiskverbia sūkurinio elektrinio lauko jėgos linijos.

Įsivaizduokime, kad šerdis pagaminta iš tvirto metalo. Kadangi tai elektrinė varža mažas, indukcinės įtampos atsiradimas didelio dydžio būtų visiškai suprantama. Šerdis ilgainiui įkais ir didelė dalis elektros energijos būtų nenaudingai prarasta. Be to, reikėtų imtis specialių aušinimo priemonių. Ir izoliaciniai sluoksniai neleidžia pasiekti didelių vertybių.

Indukcinės srovės, būdingos masyviems laidininkams, ne veltui vadinamos sūkurinėmis srovėmis – jų linijos uždaros kaip elektros linijos elektriniai laukai, kur jie atsiranda. Dažniau sūkurinės srovės naudojami indukcinėse metalurginėse krosnyse metalams lydyti. Sąveikaujant su juos pagimdžiusiu magnetiniu lauku, jie kartais tampa įdomių reiškinių priežastimi.

Paimkime galingą elektromagnetą ir įdėkite, pavyzdžiui, penkių kapeikų monetą tarp vertikaliai išdėstytų stulpų. Priešingai nei tikėtasi, jis ne kris, o lėtai leisis žemyn. Prireiks sekundžių, kol ji nukeliaus kelis centimetrus.

Padėkime, pavyzdžiui, penkių kapeikų monetą tarp vertikaliai išsidėsčiusių galingo elektromagneto polių ir paleiskite.

Priešingai nei tikėtasi, jis nenukris, o lėtai leisis žemyn. Prireiks sekundžių, kol ji nukeliaus kelis centimetrus. Monetos judėjimas primena kūno judėjimą klampioje terpėje. Kodėl taip atsitinka?

Pagal Lenco taisyklę sūkurinių srovių, kylančių monetai judant netolygiame magnetiniame lauke, kryptys yra tokios, kad magnetinis laukas monetą stumia aukštyn. Ši funkcija naudojama adatai „nuraminti“ matavimo priemonėse. Aliuminio plokštė, esanti tarp magnetiniai poliai, yra pritvirtintas prie rodyklės, o joje kylančios sūkurinės srovės prisideda prie greito svyravimų slopinimo.

Nuostabaus grožio elektromagnetinės indukcijos reiškinio demonstravimas pasiūlė Maskvos universiteto profesorius V.K. Arkadijevas. Paimkime švino dubenį, turintį superlaidžių savybių, ir pabandykime ant jo numesti magnetą. Jis nenukris, bet atrodys, kad „svyruos“ virš dubens. Paaiškinimas čia paprastas: lygus nuliui superlaidininko elektrinė varža prisideda prie didelio kiekio elektros generavimo jame, kuris gali išlikti ilgą laiką ir „laikyti“ magnetą virš dubens. Pagal Lenco taisyklę, jų magnetinio lauko kryptis yra tokia, kad jis atstumia magnetą ir neleidžia jam nukristi.

Studijuojame fiziką – elektromagnetinės indukcijos dėsnį

Teisingas Faradėjaus dėsnio formulavimas

Išvada

Elektromagnetinės jėgos yra jėgos, leidžiančios žmonėms matyti mus supantį pasaulį ir gamtoje aptinkami dažniau nei kiti, pavyzdžiui, šviesa taip pat yra pavyzdys elektromagnetiniai reiškiniai. Neįmanoma įsivaizduoti žmonijos gyvenimo be šio reiškinio.