2015-05-14
434
Явление электромагнитной индукции состоит в том, что при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводящим контуром, в последнем возбуждается электродвижущая сила εi. Если контур замкнутый, то под действием этой ЭДС в нем возникает электрический ток, называемый индукционным. Согласно закону Ленца, индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока. Магнитный поток 
(где В – магнитная индукция; S – площадь контура; α – угол между вектором 
и нормалью к поверхности контура), пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, может изменяться по ряду причин: за счет изменения геометрии контура и его расположения в магнитном поле, вследствие зависимости магнитной индукции от времени, а также благодаря совместному действию этих факторов. Величина εi определяется законом Фарадея−Ленца и не зависит от способа, которым осуществляется изменение потока. Закон Фарадея−Ленца гласит: электродвижущая сила индукции εi, возникающая в контуре, численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
. (122)
Согласно закону Ленца, величину εi считают положительной, если магнитный момент 
соответствующего ей индукционного тока образует острый угол с линиями магнитной индукции поля, которое возбуждает индукционный ток Ii (рис. 36 а). И εi считают отрицательной, если угол тупой (рис. 36 б).
Рассмотрим контур, в котором индуцируется ЭДС, состоящий из N витков. Поскольку витки соединяются последовательно, то ЭДС, возбуждаемые в каждом витке, будут складываться. Поэтому 
. Величину 
называют потокосцеплением (или полным магнитным потоком). Если магнитный поток Φm, пронизывающий каждый из витков, одинаков, то ψ = N·Фm и уравнение (122) будет иметь вид
. (123)
Уравнение (123) выражает закон электромагнитной индукции для контура из N витков.
Если в контуре течет ток I, то вокруг проводника возникает собственное магнитное поле, которое создает собственный магнитный поток Φs сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Согласно закону Био − Савара − Лапласа, индукция поля В прямо пропорциональна току I. Значит, величины Φs и I тока пропорциональны друг другу, то есть
Φs = L·I, (124)
где L – индуктивность контура.
Величина L зависит от геометрии контура (то есть его формы и размеров), а также от магнитных свойств среды (µ), в которой он находится.
Когда ток в контуре каким-нибудь образом изменяется, то это приводит к изменению собственного потока Φs, вследствие чего в контуре, по закону электромагнитной индукции, возбуждается ЭДС, называемая электродвижущей силой самоиндукции εs. Это явление получило название явления самоиндукции. Из (123) и (124) следует, что
(125)
Если среда не ферромагнитная и контур не деформируется, то L = const и выражение (125) будет иметь вид
(126)
Индукционный ток, возникающий под действием ЭДС самоиндукции, по правилу Ленца противодействует изменению первоначального тока в цепи, то есть замедляет его возрастание или убывание.
