Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея – Максвелла)
ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на этот контур, т. е.
.
Закон электромагнитной индукции можно также записать в форме
,
где Ym - потокосцепление электрической цепи.
Знак «минус» в выражении для ЭДС индукции объясняется правилом Ленца
«При всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на замкнутый проводящий контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, что его собственное магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему индукционный ток» (рис. 2.18).
Явление электромагнитной индукции в неподвижном замкнутом проводнике объясняется тем, что переменное магнитное поле вызывает появление вихревого электрического поля, циркуляция напряжённости которого вдоль замкнутого проводящего контура L равна ЭДС электромагнитной индукции
вихр.× d 
= 
.
Явление электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, объясняется действием силы Лоренца: разделение зарядов в проводнике (т.е. создание ЭДС) производится составляющей силы Лоренца, параллельной проводнику; составляющая, перпендикулярная проводнику, тормозит его движение (поэтому необходимо прикладывать внешнюю силу для создания ЭДС). Работа силы Лоренца в целом равна нулю.
Явление самоиндукции
Самоиндукцией называется возникновение ЭДС электромагнитной индукции в электрической цепи вследствие изменения потокосцепления самоиндукции и находится по формуле
,
где YS – потокосцепление самоиндукции рассматриваемого контура.
Индуктивностью контура называетсяположительная скалярная величина, численно равная потокосцеплению самоиндукции контура при силе тока в контуре 1 А.
Индуктивность зависит от размеров и формы контура, от магнитной проницаемости среды и в отсутствие ферромагнетиков не зависит от силы тока в контуре.
L = YS / I.
Индуктивность длинного соленоида
L = mm0N2S / l = mm0n2V,
где m - относительная магнитная проницаемость среды, заполняющей весь объём соленоида, V = lS; l - длина соленоида, S - площадь одного витка, N - общее число витков, n - число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.
ЭДС самоиндукции
.
Если контур не деформируется и находится в неферромагнитной среде, то
.
Электродвижущая сила самоиндукции противодействует, в соответствии с правилом Ленца, изменению тока в цепи, замедляя его убывание или возрастание.
При замыкании цепи начальный ток I0 =0 и зависимость силы тока от времени имеет вид
.
При отключении источника ЭДС (без изменения сопротивления R цепи) ток в цепи спадает по закону
,
где R - эквивалентное сопротивление цепи, включенное последовательно с индуктивностью; L - индуктивность цепи; e - ЭДС источника, действующего в цепи.
Графики зависимости силы тока от времени приведены на рис. 2.19 и 2.20.
