Элементарным магнитным потоком
через физически малый элемент поверхности площадью
называется скалярное произведение вектора индукции магнитного поля
на вектор нормали
к данному элементу поверхности и на площадь dS:
Магнитным потоком ФB через поверхность площадью S называется сумма всех элементарных потоков через все элементы этой поверхности (интеграл по поверхности):
Анализируя свойства интеграла в правой части данного соотношения, можем получить условия, когда для определения потока не требуется интегрирование.
Простейший вариант: потока нет, если
1) |
магнитное поле равно нулю, или |
2) |
вектор магнитной индукции направлен по касательной к поверхности в любой ее точке ( ). |
Второй вариант: поток есть произведение индукции на площадь (т. е.
, если . В частном случае одновременно выполняются два условия: вектор индукции направлен под постоянным углом к нормали и имеет одну и ту же величину в любой точке поверхности.
Индукцией называется явление возникновения одного поля (например, электрического) при изменении другого поля (например, магнитного). В общем случае циркуляция одного поля пропорциональна быстроте изменения потока второго поля (через поверхность, ограниченную контуром, по которому рассчитана циркуляция).
Электромагнитной индукцией называется явление возникновения электрического поля при изменении потока магнитного поля.
Закон ЭМИ: циркуляция электрического поля по замкнутому контуру
пропорциональна быстроте изменения потока магнитного поля
через поверхность
ограниченную контуром
по которому рассчитана циркуляция. Математически:
где знак «–» соответствует «правилу Ленца» (см. учебник).
В расшифрованном виде
В результате ЭМИ возникает электрическое поле с ненулевой циркуляцией. Поле с ненулевой циркуляцией называется вихревым.
Если в таком поле находится проводящее вещество, то в веществе возникает вихревой электрический ток, величина которого пропорциональна напряженности вихревого электрического поля. Такие токи называются токами Фуко.
Если проводящее вещество имеет форму замкнутого контура (кольца), тогда циркуляция электрического поля в нем по пределению является ЭДС, которая в случае ЭМИ называется ЭДС индукции. Закон ЭМИ для проводящего контура будет выглядеть так:
Ток, который в этом случае появляется в контуре, называется индукционным.
Обозначая ЭДС индукции символом инд и используя закон Ома для полной цепи, получим выражение для тока индукции:
Iинд = инд/R,
где R – сопротивление контура.
Если имеется замкнутый контур с переменным током, тогда магнитное поле с изменяющимся потоком создается собственным током в этом контуре, и в соответствии с законом ЭМИ в контуре возникает дополнительная ЭДС, называемая ЭДС самоиндукции.
Явлением самоиндукции называется возникновение ЭДС индукции (в данном случае самоиндукции) при протекании по самому проводнику переменного тока.
Закон самоиндукции:
где L – индуктивность проводника.
|