Odkritje Faradaya in Lenza: zakon elektromagnetne indukcije je formula pojava. Kaj določa moč in smer indukcijskega toka

MAGNETNO POLJE

Magnetna interakcija gibljivih električnih nabojev v skladu s koncepti teorije polja je razložena takole: vsako premikanje električni naboj ustvarja magnetno polje v okoliškem prostoru, ki lahko deluje na druge gibljive električne naboje.

AT - fizična količina, kar je močnostna lastnost magnetno polje. Imenuje se magnetna indukcija (ali indukcija magnetnega polja).

Magnetna indukcija- vektorska količina. Modul vektorja magnetne indukcije je enak razmerju največje vrednosti Amperove sile, ki deluje na prevodnik z enosmernim tokom, do jakosti toka v prevodniku in njegove dolžine:

Enota magnetne indukcije. AT mednarodni sistem enot na enoto magnetne indukcije, se vzame indukcija takega magnetnega polja, pri kateri za vsak meter dolžine prevodnika pri jakosti toka 1 A, največja moč Amper 1 N. Ta enota se imenuje tesla (skrajšano: Tl), v čast izjemnega jugoslovanskega fizika N. Tesle:

LORENTZOVA SILA

Gibanje prevodnika s tokom v magnetnem polju kaže, da magnetno polje deluje na premikajoče se električne naboje. Na prevodnik deluje amperska sila F A \u003d IBlsin a, na gibajoči se naboj pa deluje Lorentzova sila:

kje a- kot med vektorjema B in v.

Gibanje nabitih delcev v magnetnem polju. V enotnem magnetnem polju na nabiti delec, ki se giblje s hitrostjo pravokotno na indukcijske črte magnetnega polja, deluje sila m, konstantna absolutna vrednost in usmerjena pravokotno na vektor hitrosti. Pod delovanjem magnetne sile delec pridobi pospešek, katerega modul je enak:

V enotnem magnetnem polju se ta delec giblje v krogu. Polmer ukrivljenosti poti, po kateri se delec premika, je določen iz pogoja, iz katerega sledi,

Polmer ukrivljenosti trajektorije je konstantna vrednost, saj sila, pravokotna na vektor hitrosti, spremeni le svojo smer, ne pa tudi svojega modula. In to pomeni, da je ta pot krog.

Obdobje vrtenja delca v enotnem magnetnem polju je:

Zadnji izraz kaže, da obdobje vrtenja delca v enotnem magnetnem polju ni odvisno od hitrosti in polmera poti njegovega gibanja.

Če napetost električno polje enaka nič, potem je Lorentzova sila l enaka magnetni sili m:

ELEKTROMAGNETNA INDUKCIJA

Fenomen elektromagnetna indukcija odkril Faraday, ki je ugotovil, da električni tok nastane v zaprtem prevodnem krogu s kakršno koli spremembo magnetnega polja, ki prodre v vezje.

MAGNETNI PRETOK

magnetni tok F(tok magnetne indukcije) skozi površino s površino S- vrednost, ki je enaka zmnožku modula vektorja magnetne indukcije in površine S in kosinus kota a med vektorjem in normalo na površino:

F=BScos

SI enota magnetni tok 1 Weber (Wb) - magnetni tok skozi površino 1 m 2, ki se nahaja pravokotno na smer enakomernega magnetnega polja, katerega indukcija je 1 T:

Elektromagnetna indukcija- pojavni fenomen električni tok v zaprtem prevodnem krogu s kakršno koli spremembo magnetnega toka, ki prodre v vezje.

Indukcijski tok, ki nastane v zaprtem krogu, ima takšno smer, da njegovo magnetno polje nasprotuje spremembi magnetnega toka, ki ga povzroča (Lenzovo pravilo).

ZAKON ELEKTROMAGNETNE INDUKCIJE

Faradayjevi poskusi so pokazali, da je moč induktivnega toka I i v prevodnem vezju premosorazmerna s hitrostjo spremembe števila magnetnih indukcijskih vodov, ki prodirajo na površino, ki jo omejuje to vezje.

Zato je moč indukcijskega toka sorazmerna s hitrostjo spremembe magnetnega toka skozi površino, omejeno s konturo:

Znano je, da če se v vezju pojavi tok, to pomeni, da zunanje sile delujejo na proste naboje prevodnika. Delo teh sil za premikanje enotnega naboja po zaprti zanki se imenuje elektromotorna sila (EMF). Poiščite EMF indukcije ε i .

Po Ohmovem zakonu za zaprto vezje

Ker R ni odvisen od , Potem

Indukcijska emf sovpada v smeri z indukcijskim tokom, ta tok pa je v skladu z Lenzovim pravilom usmerjen tako, da magnetni tok, ki ga ustvari, nasprotuje spremembi zunanjega magnetnega toka.

Zakon elektromagnetne indukcije

Indukcijska emf v zaprtem vezju je enaka hitrosti spremembe magnetnega toka, ki prodira v vezje, vzeto z nasprotnim predznakom:

SAMOINDUKCIJA. INDUKTIVNOST

Izkušnje kažejo, da je magnetni tok F, povezana z vezjem, je neposredno sorazmerna s trenutno močjo v tem vezju:

F \u003d L * I .

Induktivnost zanke L- koeficient sorazmernosti med tokom, ki poteka skozi vezje, in magnetnim tokom, ki ga ustvari.

Induktivnost prevodnika je odvisna od njegove oblike, velikosti in lastnosti okolja.

samoindukcija- pojav pojava EMF indukcije v tokokrogu ob spremembi magnetnega pretoka, ki je posledica spremembe toka, ki teče skozi samo vezje.

Samoindukcija - poseben primer elektromagnetna indukcija.

Induktivnost - vrednost, številčno enaka EMF samoindukcija, ki nastane v vezju, ko se jakost toka v njem spremeni za enoto na enoto časa. V SI je enota induktivnosti induktivnost takega prevodnika, v katerem, ko se jakost toka spremeni za 1 A, v 1 s nastane EMF samoindukcije 1 V. Ta enota se imenuje henry (H) :

ENERGIJA MAGNETNEGA POLJA

Fenomen samoindukcije je podoben pojavu vztrajnosti. Induktivnost ima pri spremembi toka enako vlogo kot masa pri spremembi hitrosti telesa. Hitrost je analogna toku.

Torej lahko energijo magnetnega polja toka štejemo za vrednost, podobno kinetični energiji telesa:

Recimo, da potem, ko je tuljava odklopljena od vira, se tok v vezju s časom zmanjšuje po linearnem zakonu.

EMF samoindukcije ima v tem primeru konstantno vrednost:

kjer je I začetna vrednost toka, t je časovni interval, v katerem se tok zmanjša z I na 0.

V času t skozi vezje preide električni naboj q = I cp t. Kot I cp = (I + 0)/2 = I/2, potem je q=It/2. Torej, delo električnega toka:

To delo se opravi zaradi energije magnetnega polja tuljave. Tako dobimo spet:

Primer. Določite energijo magnetnega polja tuljave, v kateri je pri toku 7,5 A magnetni tok 2,3 * 10 -3 Wb. Kako se bo spremenila energija polja, če se tok prepolovi?

Energija magnetnega polja tuljave W 1 = LI 1 2 /2. Po definiciji je induktivnost tuljave L \u003d F / I 1. zato

Induktivni tok je tok, ki nastane v zaprtem prevodnem krogu v izmeničnem magnetnem polju. Ta tok se lahko pojavi v dveh primerih. Če obstaja fiksno vezje, ki ga prodre spreminjajoči se tok magnetne indukcije. Ali ko se prevodno vezje premika v konstantnem magnetnem polju, kar povzroči tudi spremembo magnetnega toka prodornega vezja.

Slika 1 - Prevodnik se giblje v konstantnem magnetnem polju

Vzrok za indukcijski tok je vrtinec električno polje, ki ga ustvarja magnetno polje. To električno polje deluje na proste naboje v prevodniku, ki je nameščen v tem vrtinčnem električnem polju.

Slika 2 - vrtinčno električno polje

Lahko najdete tudi takšno definicijo. Induktivni tok je električni tok, ki nastane zaradi delovanja elektromagnetne indukcije. Če se ne poglobimo v zapletenosti zakona elektromagnetne indukcije, ga lahko na kratko opišemo takole. Elektromagnetna indukcija je pojav toka v prevodnem vezju pod vplivom izmeničnega magnetnega polja.

S tem zakonom lahko določite tudi velikost indukcijskega toka. Ker nam daje vrednost EMF, ki nastane v vezju pod delovanjem izmeničnega magnetnega polja.

Formula 1 - EMF indukcije magnetnega polja.

Kot je razvidno iz formule 1, je velikost EMF indukcije in s tem indukcijskega toka odvisna od hitrosti spremembe magnetnega toka, ki prodira v vezje. To pomeni, da hitreje se spreminja magnetni tok, večji je indukcijski tok. V primeru, ko imamo konstantno magnetno polje, v katerem se giblje prevodno vezje, bo vrednost EMF odvisna od hitrosti vezja.

Za določitev smeri indukcijskega toka se uporablja Lenzovo pravilo. Kar pravi, da je indukcijski tok usmerjen proti toku, ki ga je povzročil. Od tod znak minus v formuli za definicije EMF indukcija.

Indukcijski tok igra pomembno vlogo v sodobni elektrotehniki. Na primer, indukcijski tok, ki se pojavi v rotorju indukcijski motor, medsebojno deluje s tokom, ki ga dovaja iz vira energije v njegovem statorju, zaradi česar se rotor vrti. Na tem principu so zgrajeni sodobni elektromotorji.

Slika 3 - asinhroni motor.

V transformatorju se induktivni tok, ki nastane v sekundarnem navitju, uporablja za napajanje različnih električnih naprav. Vrednost tega toka je mogoče nastaviti s parametri transformatorja.

Slika 4 - električni transformator.

In končno, indukcijski tokovi se lahko pojavijo tudi v masivnih vodnikih. To so tako imenovani Foucaultovi tokovi. Zahvaljujoč njih je mogoče izvesti indukcijsko taljenje kovin. To pomeni, da vrtinčni tokovi, ki tečejo v prevodniku, povzročijo, da se segreje. Odvisno od velikosti teh tokov se lahko vodnik segreje nad tališčem.

Slika 5 - indukcijsko taljenje kovin.

Tako smo ugotovili, da ima indukcijski tok lahko mehanski, električni in toplotni učinek. Vsi ti učinki se pogosto uporabljajo v sodobnem svetu tako v industrijskem obsegu kot na ravni gospodinjstev.

Če se magnetno polje ne spremeni, ne bo električnega toka. Tudi če magnetno polje obstaja. Lahko rečemo, da je induktivni električni tok neposredno sorazmeren, prvič, s številom zavojev, in drugič, s hitrostjo magnetnega polja, s katerim se to magnetno polje spreminja glede na zavoje tuljave.

riž. 3. Kaj določa velikost induktivnega toka?

Za karakterizacijo magnetnega polja se uporablja količina, imenovana magnetni tok. Zaznamuje magnetno polje kot celoto, o tem bomo govorili v naslednji lekciji. Zdaj le ugotavljamo, da gre za spremembo magnetnega toka, t.j. število linij magnetnega polja, ki prodirajo v vezje s tokom (na primer tuljavo), vodi do pojava indukcijskega toka v tem vezju.

fizika. 9. razred

Tema: Elektromagnetno polje

Lekcija 44. magnetni tok

Eryutkin E.S., učitelj fizike najvišje kategorije, srednja šola №1360

Uvod. Faradayjevi poskusi

Če nadaljujemo s preučevanjem teme "Elektromagnetna indukcija", poglejmo podrobneje takšen koncept, kot je magnetni tok.

Že veste, kako zaznati pojav elektromagnetne indukcije - če se prečka zaprt vodnik magnetne črte, v tem prevodniku nastane električni tok. Takšen tok se imenuje induktivni.

Zdaj pa se pogovorimo, kako nastane ta električni tok in kaj je glavno, da se ta tok pojavi.

Najprej se obrnimo na Faradayeva izkušnja in še enkrat poglejte njegove pomembne lastnosti.

Torej, imamo ampermeter, tuljavo z veliko število obratov, ki je na ta ampermeter v kratkem stiku.

Vzamemo magnet in na enak način kot v prejšnji lekciji ta magnet spustimo v tuljavo. Puščica odstopa, to pomeni, da je v tem vezju električni tok.

riž. 1. Izkušnje pri odkrivanju indukcijskega toka.

Toda ko je magnet znotraj tuljave, v tokokrogu ni električnega toka. Toda takoj, ko poskušate ta magnet spraviti iz tuljave, se v vezju ponovno pojavi električni tok, vendar se smer tega toka spremeni v nasprotno.

Upoštevajte tudi, da je vrednost električnega toka, ki teče v vezju, odvisna tudi od lastnosti samega magneta. Če vzamete drug magnet in naredite enak poskus, se vrednost toka bistveno spremeni, v tem primeru tok postane manjši.

Po izvedbi poskusov lahko sklepamo, da je električni tok, ki nastane v zaprtem prevodniku (v tuljavi), povezan z magnetnim poljem trajni magnet.

Z drugimi besedami, električni tok je odvisen od nekaterih značilnosti magnetnega polja. In takšno značilnost smo že uvedli - magnetna indukcija.

Spomnimo se, da je magnetna indukcija označena s črko, je vektorska količina. In magnetna indukcija se meri v Tesli.

⇒ - Tesla - v čast evropskega in ameriškega znanstvenika Nikole Tesle.

Magnetna indukcija označuje učinek magnetnega polja na prevodnik s tokom, ki je nameščen v tem polju.

Toda, ko govorimo o električnem toku, moramo razumeti, da električni tok, in to veste iz 8. razreda, nastane pod vplivom električnega polja.

Zato lahko sklepamo, da se električni indukcijski tok pojavi zaradi električnega polja, ki pa nastane kot posledica magnetnega polja. In tak odnos se izvaja samo zaradi magnetni tok.

Razmerje med električnim in magnetnim poljem je bilo opaženo že zelo dolgo. To povezavo je v 19. stoletju odkril angleški fizik Faraday in ji dal ime. Pojavi se v trenutku, ko magnetni tok prodre na površino zaprtega kroga. Ko se za določen čas spremeni magnetni tok, se v tem vezju pojavi električni tok.

Razmerje elektromagnetne indukcije in magnetnega toka

Prikazano je bistvo magnetnega toka znana formula: Ф = BS cos α. V njem je F magnetni tok, S je površina konture (območja), B je vektor magnetne indukcije. Kot α nastane zaradi smeri vektorja magnetne indukcije in normale na površino konture. Iz tega sledi, da bo magnetni tok dosegel največji prag pri cos α = 1 in minimalni prag pri cos α = 0.

V drugi varianti bo vektor B pravokoten na normalo. Izkazalo se je, da pretočne črte ne prečkajo konture, ampak le drsijo vzdolž njene ravnine. Zato bodo značilnosti določene s črtami vektorja B, ki sekajo površino konture. Za izračun se kot merska enota uporablja Weber: 1 wb \u003d 1v x 1s (volt-sekunda). Druga, manjša merska enota je maxwell (µs). To je: 1 wb \u003d 108 μs, to je 1 μs \u003d 10-8 wb.

Za Faradayjevo raziskavo sta bili uporabljeni dve žični spirali, izolirani ena od druge in nameščeni na leseno tuljavo. Eden od njih je bil priključen na vir energije, drugi pa na galvanometer, namenjen beleženju majhnih tokov. V tistem trenutku, ko se vezje prvotne spirale zapre in odpre, se v drugem krogu prikaže puščica merilna naprava zavrnjen.

Izvajanje raziskav o fenomenu indukcije

V prvi seriji poskusov je Michael Faraday vstavil magnetizirano kovinsko palico v tuljavo, priključeno na tok, in jo nato izvlekel (sl. 1, 2).

1 2

Če je magnet nameščen v tuljavo, priključeno na merilna naprava, v tokokrogu začne teči induktivni tok. Če magnetno palico odstranite iz tuljave, se indukcijski tok še vedno pojavi, vendar je njegova smer že obrnjena. Posledično se bodo parametri indukcijskega toka spremenili v smeri palice in odvisno od pola, s katerim je postavljen v tuljavo. Na moč toka vpliva hitrost gibanja magneta.

V drugi seriji poskusov je potrjen pojav, pri katerem spreminjajoči se tok v eni tuljavi povzroči indukcijski tok v drugi tuljavi (sl. 3, 4, 5). To se zgodi v trenutkih zapiranja in odpiranja vezja. Smer toka bo odvisna od tega, ali se električni tokokrog zapre ali odpre. Poleg tega ta dejanja niso nič drugega kot načini za spreminjanje magnetnega toka. Ko je vezje zaprto, se bo povečalo, ko se odpre, pa se bo zmanjšalo, hkrati pa prodre v prvo tuljavo.

3 4

5

Kot rezultat poskusov je bilo ugotovljeno, da je pojav električnega toka znotraj zaprtega prevodnega vezja možen le, če so postavljeni v izmenično magnetno polje. Hkrati se lahko tok na kakršen koli način spreminja v času.

Električni tok, ki se pojavi pod vplivom elektromagnetne indukcije, se imenuje indukcija, čeprav to ne bo tok v običajnem pomenu. Ko je zaprto vezje v magnetnem polju, nastane emf točna vrednost, in ne tok, odvisen od različnih uporov.

Ta pojav se imenuje EMF indukcije, kar se odraža s formulo: Eind = - ∆F / ∆t. Njegova vrednost sovpada s hitrostjo spremembe magnetnega toka, ki prodira skozi površino zaprte zanke, vzeto iz negativna vrednost. Minus, ki je prisoten v tem izrazu, je odraz Lenzovega pravila.

Lenzovo pravilo za magnetni tok

Znano pravilo je bilo izpeljano po vrsti študij v 30. letih 19. stoletja. Formuliran je na naslednji način:

Smer indukcijskega toka, ki ga v zaprtem tokokrogu vzbudi spreminjajoči se magnetni tok, vpliva na magnetno polje, ki ga ustvari tako, da to posledično ustvari oviro za magnetni tok, povzroča videz indukcijski tok.

Ko se magnetni tok poveča, to pomeni, da postane Ф > 0, indukcijski EMF pa se zmanjša in postane Eind< 0, в результате этого появляется электроток с такой направленностью, при которой под влиянием его магнитного поля происходит изменение потока в сторону уменьшения при его прохождении через плоскость замкнутого контура.

Če se pretok zmanjša, pride do obratnega procesa, ko F< 0 и Еинд >0, to je delovanje magnetnega polja indukcijskega toka, se poveča magnetni tok, ki poteka skozi vezje.

Fizični pomen Lenzovega pravila je, da odraža zakon ohranjanja energije, ko se ena količina zmanjša, druga poveča, in obratno, ko se ena količina poveča, se druga zmanjša. Na indukcijsko emf vplivajo tudi različni dejavniki. Ko se v tuljavo izmenično vstavi močan in šibek magnet, bo naprava v prvem primeru pokazala višjo vrednost, v drugem pa nižjo vrednost. Enako se zgodi, ko se hitrost magneta spremeni.

Spodnja slika prikazuje, kako se smer indukcijskega toka določi z uporabo Lenzovega pravila. Modra barva ustreza linijam sile magnetnih polj indukcijskega toka in trajnega magneta. Nahajajo se v smeri sever-jug polov, ki so prisotni v vsakem magnetu.

Spreminjajoči se magnetni tok vodi do nastanka induktivnega električnega toka, katerega smer povzroča nasprotovanje njegovega magnetnega polja, kar preprečuje spremembe magnetnega toka. V zvezi s tem so črte sile magnetnega polja tuljave usmerjene v nasprotni smeri od silnih linij trajnega magneta, saj se njegovo gibanje odvija v smeri te tuljave.

Za določitev smeri toka se uporablja z desnim navojem. Priviti ga je treba tako, da smer njegovega gibanja naprej sovpada s smerjo indukcijskih linij tuljave. V tem primeru se bosta smeri indukcijskega toka in vrtenje ročaja vrtalnika ujemali.

Kot smo že ugotovili, je električni tok sposoben generirati magnetna polja. Postavlja se vprašanje: ali lahko magnetno polje povzroči pojav električnega toka? Ta problem je rešil angleški fizik Michael Faraday, ki je odkril pojav elektromagnetne indukcije leta 1831. Navit vodnik se zapre na galvanometru (slika 3.19). Če v tuljavo potisnete trajni magnet, bo galvanometer pokazal prisotnost toka za celotno časovno obdobje, medtem ko se magnet premika glede na tuljavo. Ko magnet izvlečemo iz tuljave, galvanometer pokaže prisotnost toka v nasprotni smeri. Sprememba smeri toka se zgodi, ko se spremeni izvlečni ali izvlečni pol magneta.

Podobne rezultate smo opazili pri zamenjavi trajnega magneta z elektromagnetom (tuljava s tokom). Če sta obe tuljavi pritrjeni negibno, vendar se vrednost toka v eni od njih spremeni, potem v tem trenutku opazimo indukcijski tok v drugi tuljavi.

FENOMEN ELEKTROMAGNETNE INDUKCIJE sestoji iz pojava elektromotorne sile (emf) indukcije v prevodnem krogu, skozi katero se spreminja pretok vektorja magnetne indukcije. Če je vezje zaprto, se v njem pojavi indukcijski tok.

Odkritje pojava elektromagnetne indukcije:

1) pokazala razmerje med električnim in magnetnim poljem;

2) predlagano način ustvarjanja električnega toka z uporabo magnetnega polja.

Glavne lastnosti indukcijskega toka:

1. Indukcijski tok se vedno pojavi, ko pride do spremembe toka magnetne indukcije, povezane z vezjem.

2. Moč indukcijskega toka ni odvisna od načina spreminjanja pretoka magnetne indukcije, temveč je določena le s hitrostjo njegove spremembe.

Faradayjevi poskusi so ugotovili, da je velikost elektromotorne sile indukcije sorazmerna s hitrostjo spremembe magnetnega toka, ki prodira skozi prevodniško vezje (Faradayev zakon elektromagnetne indukcije).

Ali , (3,46)

kjer je (dF) sprememba pretoka skozi čas (dt). MAGNETNI PRETOK oz TOK MAGNETNE INDUKCIJE se imenuje vrednost, ki se določi na podlagi naslednje relacije: ( magnetni tok skozi površino S): Ф=ВScosα, (3.45), kot a je kot med normalo na obravnavano površino in smerjo vektorja indukcije magnetnega polja



enota magnetnega toka v sistemu SI se imenuje weber- [Wb \u003d Tl × m 2].

Znak "-" v formuli pomeni, da je emf. indukcija povzroči indukcijski tok, katerega magnetno polje nasprotuje vsaki spremembi magnetnega toka, t.j. pri >0 e.m.f. indukcija e IN<0 и наоборот.

emf indukcija se meri v voltih

Za iskanje smeri indukcijskega toka obstaja Lenzovo pravilo (pravilo je bilo vzpostavljeno leta 1833): indukcijski tok ima takšno smer, da magnetno polje, ki ga ustvari, teži k kompenziranju spremembe magnetnega pretoka, ki je povzročil ta indukcijski tok. .

Na primer, če potisnete severni pol magneta v tuljavo, torej povečate magnetni tok skozi njegove zavoje, se v tuljavi pojavi indukcijski tok v takšni smeri, da se severni pol pojavi na koncu tuljave, ki je najbližji. na magnet (slika 3.20). Torej, magnetno polje indukcijskega toka teži k nevtralizaciji spremembe magnetnega toka, ki ga je povzročil.

Ne samo, da izmenično magnetno polje ustvarja indukcijski tok v zaprtem prevodniku, ampak tudi, ko se zaprt vodnik dolžine l premika v konstantnem magnetnem polju (B) s hitrostjo v, nastane emf v prevodniku:

a (B Ùv) (3.47)

kot že veste, elektromotorna sila v verigi je posledica zunanjih sil. Ko se vodnik premika v magnetnem polju vloga zunanjih sil izvaja Lorentzova sila(ki deluje s strani magnetnega polja na gibajoči se električni naboj). Pod delovanjem te sile pride do ločitve nabojev in na koncih prevodnika nastane potencialna razlika. emf indukcija v prevodniku je delo premikanja enotnih nabojev vzdolž prevodnika.

Smer indukcijskega toka je mogoče definirati po pravilu desne roke:Vektor B vstopi v dlan, ugrabljeni palec sovpada s smerjo hitrosti prevodnika, 4 prsti pa kažejo smer indukcijskega toka.

Tako izmenično magnetno polje povzroči pojav induciranega električnega polja. To ne potencialno(v nasprotju z elektrostatičnim), ker Job s premikom enega samega pozitivnega naboja enako emf. indukcija, ne nič.

Takšna polja se imenujejo vrtinec. Črte sile vrtinca električno polje - zaprti vase v nasprotju s črtami jakosti elektrostatičnega polja.

emf indukcija se ne pojavi samo v sosednjih prevodnikih, ampak tudi v samem prevodniku, ko se spremeni magnetno polje toka, ki teče skozi prevodnik. Pojav Emf. v katerem koli prevodniku, ko se v njem spremeni jakost toka (torej magnetni tok v prevodniku), se imenuje samoindukcija, tok, induciran v tem prevodniku, pa je samoindukcijski tok.

Tok v zaprtem tokokrogu ustvari v okoliškem prostoru magnetno polje, katerega jakost je sorazmerna jakosti toka I. Zato je magnetni tok Ф, ki prodira v vezje, sorazmeren z jakostjo toka v vezju.

Ф=L×I, (3,48).

L je koeficient sorazmernosti, ki se imenuje koeficient samoindukcije ali preprosto induktivnost. Induktivnost je odvisna od velikosti in oblike vezja, pa tudi od magnetne prepustnosti medija, ki obdaja vezje.

V tem smislu je induktivnost vezja - analogni električna kapacitivnost samotnega prevodnika, ki je odvisna tudi samo od oblike prevodnika, njegovih dimenzij in prepustnosti medija.

Enota induktivnosti je henry (H): 1H - induktivnost takega vezja, katerega magnetni tok samoindukcije pri toku 1A je 1Wb (1Hn = 1Wb / A = 1V s / A).

Če je L=const, potem emf. samoindukcijo lahko predstavimo v naslednji obliki:

, oz , (3.49)

kjer je DI (dI) sprememba toka v vezju, ki vsebuje induktor (ali vezje) L, v času Dt (dt). Znak "-" v tem izrazu pomeni, da je emf. samoindukcija prepreči spremembo toka (tj. če se tok v zaprtem krogu zmanjša, potem emf samoindukcije vodi v tok v isti smeri in obratno).

Ena od manifestacij elektromagnetne indukcije je pojav zaprtih indukcijskih tokov v neprekinjenih prevodnih medijih: kovinska telesa, raztopine elektrolitov, biološki organi itd. Takšni tokovi se imenujejo vrtinčni tokovi ali Foucaultovi tokovi. Ti tokovi nastanejo, ko se prevodno telo premika v magnetnem polju in/ali ko se s časom spreminja indukcija polja, v katerem so telesa postavljena. Moč Foucaultovih tokov je odvisna od električnega upora teles, pa tudi od hitrosti spreminjanja magnetnega polja.

Tudi Foucaultovi tokovi upoštevajo Lenzovo pravilo : njihovo magnetno polje je usmerjeno tako, da prepreči spremembo magnetnega toka, ki inducira vrtinčne tokove.

Zato se masivni prevodniki v magnetnem polju upočasnijo. V električnih strojih, da bi čim bolj zmanjšali učinek Foucaultovih tokov, so jedra transformatorjev in magnetna vezja električnih strojev sestavljena iz tankih plošč, ločenih drug od drugega s posebnim lakom ali lestvico.

Vrtinčni tokovi povzročajo močno segrevanje prevodnikov. Joulova toplota, ki jo ustvarijo Foucaultovi tokovi, rabljeno v indukcijskih metalurških pečeh za taljenje kovin po Joule-Lenzovem zakonu.

Nalaganje...Nalaganje...