Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Самоиндукция

МАГНИТНЫЙ ПОТОК (символ Ф), мера силы и протяженности МАГНИТНОГО ПОЛЯ. Поток через площадь А под прямым углом к одинаковому магнитному полю есть Ф=mНА, где m - магнитная ПРОНИЦАЕМОСТЬ среды, а Н - интенсивность магнитного поля. Плотность магнитного потока - это поток на единицу площади (символ В), который равен Н. Изменение магнитного потока через электрический проводник наводит электродвижущую.силу.
уравнение I = является законом Ома для полной цепи. В числителе правой части уравнения стоит алгебраическая сумма электродвижущих сил, имеющихся в контуре: э.д.с. ε источника и э.д.с. , электромагнитной индукции, возникающаяв рез-те изменения магнитного потока, пронизывающего контур. Итак = - dФ/dt - Основной з-н электромагнитной индукции(или З-н Фарадея)

При изменении магнитного потока, пронизывающего контур(изменение магнитного поля со временем, приближение или удаление магнита, изменение силы тока в соседнем или данном контуре), в контуре всегда возникает э.д.с. электромагнитной индукции, пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

В выражение = - dФ/dt не входят какие-либо свойства материала, из которого сделан реальный контур; следовательно, э.д.с. электромагнитной индукции от этих свойств не зависит.

Используя з-н Ома для полной цепи и основной з-н электромагнитной индукции, запишем ур-е для индукционного тока: I = = -

Самоиндукция – возникновение э.д.с индукции в контуре при изменении силы тока этого же контура. Это также частный случай электромагнитной индукции. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I: Ф=LI

Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки.

Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб: 1 Гн = 1 Вб / 1 А.

В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида, имеющего N витков, площадь сечения S и длину l. Магнитное поле соленоида определяется формулой B = μ0 I n, где I – ток в соленоиде, n = N / e – число витков на единицу длины соленоида.

Магнитный поток, пронизывающий все N витков соленоида, равен Φ = B S N = μ0 n2 S l I

Следовательно, индуктивность соленоида равна: L = μ0 n2 S l = μ0 n2 V, где V = Sl – объем соленоида, в котором сосредоточено магнитное поле.

ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности, согласно закона Фарадея равна

ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.