Закон Фарадея. Правило Ленца

В своих опытах Майкл Фарадей ((1791-1867) – английский физик) показал, что всякий раз, когда проис­ходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток; возникновение индукционного тока ука-зывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электро­магнитной индукции.

Руководствуясь результатами своих опытов, М. Фарадей пришел к формулировке закона электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции Фарадея гласит: какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим кон­туром, возникающая в контуре э.д.с. пропор-циональна скорости изменения магнитного потока сквозь площадь поверхности, ограни-ченную этим контуром:

. (16.1)

Знак минус показывает, что увеличение потока вызывает э.д.с. Е_i < 0, т.е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока вызывает Е_i > 0, т.е. направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак минус в формуле (16.1) определяется правилом Ленца. - общим правилом для нахождения направления индукционного тока, выведен-ного в 1833 г.

Правило Ленца гласит: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.

Э.д.с. электромагнитной индукции выра-жается в вольтах. Покажем это. Учитывая, что единицей магнитного потока является вебер (Вб), получим

.

Какова природа э.д.с. электромагнитной индукции? Если проводник движется в постоянном магнитном поле, то сила Лоренца, действующая на заряды внутри проводника, движущиеся вместе с проводником будет направлена противоположно току, т.е. она будет создавать в проводнике индукционный ток противоположного направления (за направление электрического тока, принимается движение положительных зарядов). Таким образом, возбуждение э.д.с. индукции при движении контура в постоянном магнитном поле объясняется действием силы Лоренца, возникающей при движении проводника.

Согласно закону Фарадея, возникновение э.д.с. электромагнитной индукции возможно и в случае неподвижного контура, находящегося в переменном магнитном поле. Однако сила Лоренца на неподвижные заряды не действует, поэтому в данном случае ею нельзя объяснить возникновение э.д.с. индукции. Максвелл для объяснения э.д.с. индукции в неподвижных проводниках предположил, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике. Циркуляция вектора Е _в этого поля по любому неподвижному контуру L проводника представляет собой э.д.с. электромагнитной индукции:

. (16.2)