Глава 17. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля

В предыдущей главе была показана одна из сторон взаимосвязи электрических и магнитных явлений: движущийся электрический заряд является источником магнитного поля. Данная глава посвящена другой стороне этой взаимосвязи: переменное магнитное поле порождает электрическое поле; в этом суть явления электромагнитной индукции, которое бьыо открыто М. Фарадеем в 1831 г. после многолетних настойчивых поисков.

17.1. ОСНОВНОЙ ЗАКОН

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает э.д.с. электромагнитной индукции.

Пусть контур прямоугольной формы, расположенный в магнитном поле индукции В, имеет подвижную часть длиной l (рис. 17.1). При протекании тока I по контуру сила Ампера / действует на подвижную часть и она перемещается на расстояние dx за промежуток времени dt. Работа, совершаемая при этом источником тока, равна энергии, идущей на нагревание по закону Джоуля-Ленца и на перемещение подвижной части:

¹ Материал, из которого сделан реальный контур, может влиять на э.д.с, если его магнитная проницаемость зависит от индукции магнитного поля. Здесь это не учитывается.

17.2. ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ

Возникновение э.д.с. в одном контуре при изменении силы тока, протекающего по другому контуру, называют взаимной индукцией. Это частный случай электромагнитной индукции.

Рассмотрим два контура I и II (рис. 17.4). Если замкнуть ключ К, то по контуру I пойдет ток I₁, который создаст магнитное поле. Контур II при этом пронижет магнитный поток Ф₂. Он пропорционален магнитной индукции, а магнитная индукция - силе тока, создающего магнитное поле.

¹ Формулу (16.7) здесь можно применить условно, так как магнитное поле неоднородно.

17.3. САМОИНДУКЦИЯ

Возникновение э.д.с. индукции в контуре при изменении силы тока этого же контура называют самоиндукцией. Это также частный случай электромагнитной индукции.