Elektromagnetinė indukcija aprašymas

Elektromagnetinė indukcija elektrovaros jėga tiesiame laide ir vijoje. Kairiosios rankos taisykle ir yra priešinga jėgai. Mechaninės energijos keitimas elektros energija. Elektros energijos keitimas mechanine energija. Induktyvumas ir saviindukcijos EVJ. Abipusis induktyvumas ir abipusės indukcijos EVJ. Magnetinio lauko energija ir elektromagnetai.

Kai tiesus laidas, judantis magnetiniame lauke, kerta magnetines linijas, jame sužadinama EVJ. Šį reiškinį 1831 metais pastebėjo anglų mokslininkas M.Faradėjus ir pavadino jį elektromagnetine indukcija. Anglų fizikas D.Maksvelas nustatė, kad elektromagnetinės indukcijos EVJ vijoje yra proporcinga tą viją veriančio magnetinio srauto kitimo greičiui.

Šios jėgos kryptis nustatoma kairiosios rankos taisykle, tik keturi ištiesti rankos pirštai turi būti nukreipti į priešingą pusę negu juda elektronai (laidas). Tokiu būdu elektromagnetinių jėgų veikiami, laisvieji laido elektronai kaupiasi viename laido gale, o teigiami jonai - kitame. Kaupiantis laido galuose priešingų ženklų elektros krūviams, tarp laido galų atsiranda elektrinis laukas E. Atsiradus elektriniam laukui, kiekvieną elektringąją dalelę laido viduje, be elektromagnetinės jėgos F0 , veikia elektrinio lauko jėga Fe, priešinga elektromagnetinei jėgai. Elektringosios dalelės laido galuose kaupiasi tol, kol šios jėgos pasiekia pusiausvirą F0 = Fe . Krūviams susikaupus, tarp laido galų susidaro potencialų skirtumas, kuris, kad prie nagrinėjamo laido nėra prijungtos išorinės grandinės, yra lygus indukuotajai EVJ E. Kai išorinė grandinė prie laido prijungta, laidu tekės srovė I, priklausanti nuo indukuotosios EVJ ir grandinės varžų didumo.

Šios srovės ir magnetinio lauko sąveika sukuria laidą stabdančiąją jėgą Fst kurios kryptis nustatoma kairiosios rankos taisykle ir yra priešinga jėgai F, suteikiančiai laidui judėjimo greitį v.

Jei per trumpą laiko tarpą dt, judėdamas statmenai magnetinėms indukcijos linijoms greičiu v, laidas padarė kelią db, atlikdamas darbą:

Įstate jėgos Fst , ir kelio db reikšmes į (7.2) formulę gauname:

Vadinasi, tiesiame laide, kertančiame magnetinės indukcijos linijas, sukurta elektromagnetinės indukcijos EVJ yra proporcinga lauko magnetinei indukcijai, laido ilgiui ir laido judėjimo greičiui.

Indukuotosios elektrovaros jėgos kryptis sutampa su elektromagnetinės jėgos F0, veikiančios teigiamą elektros krūvį, kryptini ir yra priešinga elektromagnetinės jėgos, veikiančios elektroną, krypčiai. Praktiškai jos kryptis nustatoma dešiniosios rankos taisykle: dešiniosios rankos delnas ištiesiamas taip, kad magnetinės linijos (arba magnetinės indukcijos B vektorius) eitų į jį, ištiestas nykštys nukreipiamas greičio vektoriaus kryptimi, tai likę keturi pirštai parodo indukuotosios EVJ kryptį.

Kai laidas magnetiniame lauke juda ne statmenai magnetinėms linijoms, kampas tarp v ir B nėra lygus 90°, bet sudaro kampą α, indukuotoji EVJ apskaičiuojama:

gaunama indukuotosios EVJ išraiška bet kuriuo laiko momentu ( momentinė EVJ vertė):

Tačiau laido ilgio l ir nueito kelio db sandauga reiškia plotelį dS, kurį laidas nubrėžia judėdamas statmenai vektoriaus B krypčiai. Bet magnetinės indukcijos B ir plotelio dS sandauga yra lygi srautui , kurį perkerta judėdamas laidas:

Formulė (7.7) tinka apskaičiuoti indukuotajai EVJ tiesiame laide, judančiame vienalyčiame magnetiniame lauke statmenai magnetinių linijų krypčiai. Kaip matyti iš formulės, indukuotoji EVJ proporcinga magnetinio srauto kitimo greičiui (dydžiai, kurių vardiklyje yra laikas, vadinami greičiais).

Labai, dažnai tenka apskaičiuoti EVJ didumą ir jos kryptį ne tiesiame laide, o vijoje arba ritėje.

Vijai per labai trumpą laiką dt pasislenkant į kairę labai mažu atstumu, kairioji vijos dalis perkerta magnetinį srautą dΦ1 , ir šioje vijos dalyje indukuojasi EVJ:

Dešinioji vijos dalis perkerta magnetinį srautą d,ir šioje dalyje indukuojasi EVJ: