Рассмотрим теперь неподвижный замкнутый проводник, находящийся в переменном магнитном поле. Поскольку сила Лоренца в этом случае отсутствует, а других сил, действую- щих на заряды, кроме электрической, нет, то остается предположить, что при изменениях магнитного поля индукционный ток обусловлен возникающим в проводнике электрическим полем Е. Согласно Максвеллу, изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению в пространстве вихревого электрического поля независимо от наличия контура. Контур лишь позволяет обнаружить по току существование электрического поля. Циркуляция вектора Е по контуру определяет ЭДС электромагнитной индукции
(2.5)
Так как а контур и поверхность неподвижны, то
(2.6)
В заключении отметим, что несмотря на различие механизмов возникновения ЭДС, закон электромагнитной индукции (2.1) выполняется в обоих случаях.
Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида
Электромагнитная индукция наблюдается во всех случаях, когда изменяется магнитный поток сквозь контур. Если в некотором контуре течет изменяющийся ток, то магнитное поле тока также будет изменяться. Это повлечет изменение магнитного потока через контур и, следовательно, появление ЭДС индукции. Данное явление называется самоиндукцией.
Если в пространстве, где находится контур с током, нет ферромагнетиков, то в соответствии с законом Био-Савара величина магнитной индукции B и полный магнитный поток y будут пропорциональны силе тока. Это позволяет написать
. (2.7)
Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. Единица индуктивности в СИ называется Генри:
Индуктивность L зависит от геометрии контура и магнитных свойств окружающей среды.
Вычислим индуктивность соленоида. При протекании по соленоиду тока внутри него возбуждается магнитное поле, индукция которого равна
, (2.8)
где n = N/l – плотность витков.
Полный магнитный поток при этом будет
, (2.9)
где l – длина соленоида, S – площадь поперечного сечения, а V - его объем.
Таким образом, индуктивность соленоида
. (2.10)
При изменениях силы тока I в контуре возникает ЭДС самоиндукции, равная
Если L = const, то
(2.11)
Знак минус показывает, что ЭДС самоиндукции всегда направлена так, чтобы препятствовать изменению силы тока в соответствии с правилом Ленца.
Характерные проявления самоиндукции – экстратоки, возникающие при замыкании и размыкании электрических цепей с индуктивностью.
2.3. Расчёт токов при замыкании и размыкании цепей
С индуктивностью