Электромагнитная индукция в прямолинейном проводнике

При движении проводника в магнитном поле со скоростью v перпендикулярно магнитным силовым линиям на каждую элементарную частицу будет действовать электромагнитная сила F.

Под действием этой силы электроны переместятся на один край проводника, где будет создаваться избыточный отрицательный заряд, а на противоположном конце возникнет избыточный отрицательный заряд, а на противоположном конце возникнет избыточный положительный заряд. Т.о. на концах проводника возникают равные по величине и противоположные по знаку заряды. По пере накопления зарядов усиливается напряженность эл. поля, и на каждую частицу будет действовать электростатическая сила F, направленная противоположно электромагнитной силе. Когда эти силы уравновесят друг друга, разделение зарядов прекращается.

Разделение зарядов, возникающее под действием электромагнитной силы, можно рассматривать как результат действия ЭДС, которую называют ЭДС электромагнитной индукции. При разомкнутом проводе эта ЭДС равна напряжению между концами провода. Величина этой ЭДС:

,

где В – магнитная индукция;

l – длина провода;

v – скорость.

Если проводник расположен под углом к магнитным силовым линиям, то ЭДС будет равна: .

Направление ЭДС совпадает с направлением электромагнитной силы, действующей на положительный заряд и противоположно направлению силы, действующей на электрон.

Обычно направление ЭДС электромагнитной индукции определяют по правилу правой руки: если правую руку поставить так, чтоб магнитные силовые линии входили в ладонь, а большой палец показывал направление перемещения проводника, то 4 вытянутых пальца укажут направление индуктированной ЭДС.

Формулу ЭДС электромагнитной индукции можно привести к другому виду. Допустим, что под действием внешних сил проводник за время переместился на расстояние , тогда скорость его перемещения будет равна:

, то есть ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

Для того, чтобы учесть направление ЭДС перед правой частью ставят два минуса, поэтому окончательный вид формулы: .

Если (магнитный поток возрастает), то ЭДС отрицательная; если же (магнитный поток убывает), то ЭДС будет положительная.

Правило Ленца

Ток, возникающий в контуре под действие наведенной ЭДС всегда направлен так, что противодействует изменению магнитного потока, пронизывающего контур.

Т.е. ЭДС электромагнитной индукции направлено так, что препятствует причине своего возникновения.

Преобразование механической энергии в электрическую