Перейти к содержанию

Электромагнитная индукция

Если магнитное поле, пронизывающее контур, меняется, в контуре появляется ЭДС. На этом явлении, открытом Фарадеем в 1831 году, работают генераторы, трансформаторы, катушки индуктивности и датчики — и из-за него же возникают выбросы при отключении катушек.

Обновлено Редакция GAW

Электромагнитная индукция — появление ЭДС в контуре при изменении магнитного потока через него. Количественно её описывает закон Фарадея (OpenStax, раздел 13.1):

ε=−N⋅dΦdt,Φ=B⋅S для однородного поля, перпендикулярного площадке.\varepsilon = -N \cdot \frac{d\Phi}{dt}, \qquad \Phi = B \cdot S\ \text{для однородного поля, перпендикулярного площадке}.

Здесь Φ — магнитный поток через один виток, N — число витков. Поток измеряют в веберах: 1 Вб = 1 Тл·м². Знак минус означает, что наведённая ЭДС противодействует изменению потока, — это правило Ленца.

Что наводит ЭДС

СитуацияЕсть ли ЭДС
Магнит движется относительно катушкида, тем больше, чем быстрее движение
Магнит неподвижен относительно катушкинет
Ток в соседней цепи включают или выключаютда, кратковременный импульс
Ток в соседней цепи постоянныйнет

Важно не само поле, а его изменение — поэтому трансформаторы и катушки работают на переменном или импульсном токе.

Где это в электронике

  • Собственная индуктивность. Изменение тока катушки наводит ЭДС в ней самой — это индуктивность, из-за которой при обрыве тока появляется выброс напряжения.
  • Взаимная индуктивность. Ток одной обмотки наводит ЭДС в другой — на этом работают трансформаторы, это же даёт наводки между проводниками; см. взаимная индуктивность.
  • Источники ЭДС. Генераторы превращают механическое движение в ЭДС за счёт той же индукции.

Частые вопросы

Почему трансформатор не работает на постоянном токе?

ЭДС наводится только изменением магнитного потока: ε = −N·dΦ/dt. Постоянный ток создаёт постоянный поток, и во вторичной обмотке ничего не наводится — Фарадей видел ток во второй цепи лишь в моменты включения и выключения первой.

Что такое магнитный поток?

Мера того, сколько магнитного поля проходит через поверхность контура: для однородного поля, перпендикулярного площадке, это индукция, умноженная на площадь. Измеряется в веберах: 1 Вб = 1 Тл·м².

От чего зависит наведённая ЭДС?

От скорости изменения потока и числа витков: ε = N·dΦ/dt по модулю. Чем быстрее движется магнит или меняется ток и чем больше витков, тем больше ЭДС.

Источники

  1. OpenStax. University Physics Volume 2, section 13.1: Faraday's Law — опыты Фарадея 1831 года: магнит, движущийся относительно катушки, наводит ЭДС, важна относительная скорость, без движения ЭДС нет; включение и выключение тока в одной цепи даёт кратковременный ток в соседней; магнитный поток Φ = ∫B·n dA, единица — вебер, 1 Вб = 1 Тл·м²; ε = −dΦ/dt, для катушки из N витков ε = −N·dΦ/dt; знак минус задаёт направление — правило Ленца
  2. OpenStax. University Physics Volume 2, section 13.2: Lenz's Law — наведённая ЭДС создаёт ток, противодействующий изменению потока, которое её вызвало

Нашли ошибку?

Смотрите также