Электромагнитная индукция

Как меняющееся магнитное поле порождает электрический ток.

Электромагнитная индукция — явление возникновения ЭДС (и тока) в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него.

Майкл Фарадей обнаружил: если двигать магнит внутри катушки, в ней появляется ток. Это открытие сделало возможными генераторы и трансформаторы — всю современную энергетику.

Магнитный поток

$$ \Phi = B S \cos\alpha $$

где $S$ — площадь контура, $\alpha$ — угол между полем и нормалью к контуру. Единица потока — вебер (Вб).

Закон электромагнитной индукции

ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока:

$$ \varepsilon = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $$

Знак минус — это правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать вызвавшему его изменению потока.

Как решать задачи

Задача: «Магнитный поток через контур за 0,1 с изменился с 0,6 Вб до 0,2 Вб. Найдите модуль ЭДС индукции».

Phi1 = 0.6
Phi2 = 0.2
dt = 0.1
eps = abs((Phi2 - Phi1) / dt)
print("ЭДС индукции:", eps, "В")

Вывод:

ЭДС индукции: 4.0 В

Частые ошибки

• Забывать, что ЭДС возникает только при изменении потока, а не при его наличии.
• Игнорировать правило Ленца при определении направления тока.
• Путать магнитный поток ($BS\cos\alpha$) и магнитную индукцию ($B$).

Итоги

• Магнитный поток $\Phi = BS\cos\alpha$.
• ЭДС индукции $\varepsilon = -\Delta\Phi/\Delta t$.
• Правило Ленца: индукционный ток противодействует изменению потока.