Наблюдатель вычисляет ЭДС в петле с использованием как закона Лоренца, так и с использованием закона электромагнитной индукции Фарадея. Согласно закону электромагнитной индукции (4) при удалении магнитопровода в цепи должна возникать ЭДС индукции.

Оливер Хевисайд назвал это законом Фарадея, хотя он несколько отличается по форме от первоначального варианта закона Фарадея и не учитывает индуцирование ЭДС при движении. Ибо, если магнит находится в движении, а проводник покоится, в окрестности магнита возникает электрическое поле с определенной плотностью энергии, создавая ток там, где расположен проводник.

Это уравнение присутствует в современной системе уравнений Максвелла, часто его называют законом Фарадея. Рис. 8. Электрический генератор на основе диска Фарадея. Хотя закон Фарадея описывает работу любых электрических генераторов, детальный механизм в разных случаях может отличаться.

Рассмотрим, например, диск Фарадея. ЭДС, предсказанная законом Фарадея, является также причиной работы электрических трансформаторов. Закон Фарадея используется для измерения расхода электропроводящих жидкостей и суспензий.

Многие годы настойчиво ставил он различные опыты, но безуспешно, и только 29 августа1831 г. наступил триумф: он открыл явление электромагнитной индукции. М. Фарадей установил, что «превращать магнетизм в электричество» можно и с помощью обыкновенного магнита. С этих открытий началось изучение электрических и магнитных процессов, как проявлений единого электромагнитного механизма.

Наиболее выдающимся результатом для последующего развития электродинамики и практической электротехники явилось экспериментальное открытие явления электромагнитной индукции. Это открытие сделал в 1831 году талантливый английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей.

Ничего подобного из экспериментов Фарадея не следует. Недавно в Европейском физическом журнале опубликована работа испанских физиков , в которой они вновь обращаются к так и не разрешенным парадоксам э/м индукции шестидесятилетней давности.

Явление электромагнитной индукции

Мы не знаем никакого аналогичного положения в физике, когда такие простые и точные общие принципы требовали бы для своего реального понимания анализа с точки зрения двух различных явлений.

Глава XV. Электромагнитная индукция и переменный ток

Выбор знака определяется по принципу, имеет ли нормаль к поверхности в данной точке то же направление, что и B, или противоположное. Если нормаль к поверхности имеет то же направление, что и поле B наведённого тока, этот знак отрицательный. Эквивалентность этих двух подходов является общеизвестной, и в зависимости от решаемой задачи более практичным может оказаться либо тот, либо другой метод. На рис. 4 показан шпиндель, образованный двумя дисками с проводящими ободами, и проводящая петля, расположенная вертикально между этими ободами.

Из школьных воспоминаний

В этом случае сила Лоренца вызывает направленный вниз ток в двух вертикальных плечах петли, то есть ток течёт от верхнего диска к нижнему. 14] а l = вертикальной длине петли. В этом случае скорость связана с угловой скоростью вращения v = r ω, где r = радиусу цилиндра.

В «Теории поля» нашлось место и для магнитного поля. В отличие от потенциального электрического поля, создаваемого зарядами, магнитное поле оказалось вихревым (замкнутым)

Теперь рассмотрим другой путь, в котором проход по ободам дисков выберем через противоположные сегменты. Использование замкнутого пути для вычисления ЭДС, как это сделано выше, зависит от детальной геометрии пути. В отличие от этого, использование закона Лоренца не зависит от таких ограничений.

Если закрыть выключатель 1 и открыть выключатель 2, то — согласно закону (4) — стрелка гальванометра должна показать кратковременный всплеск индукционной ЭДС в контуре

Элементы dℓ и dA имеют неопределённые знаки. Чтобы установить правильные знаки, используется правило правой руки, как описано в статье о теореме Кельвина-Стокса. Интегральное уравнение справедливо для любого пути ∂Σ в пространстве и любой поверхности Σ, для которой этот путь является границей. В примере диска Фарадея диск вращается в однородном магнитном поле, перпендикулярном диску, в результате чего возникает ток в радиальном плече благодаря силе Лоренца.

Такое поведение является общим для всех генераторов преобразования механической энергии в электрическую. Электрический генератор может работать в «обратном направлении» и становиться двигателем. Электромагниты в электрических двигателях, генераторах и трансформаторах не делают из сплошного металла, а используют тонкие листы жести, называемые «ламинатами».

Это одна из причин, по которой устройства с высоким напряжением, как правило, более эффективны, чем низковольтные устройства. Высоковольтные устройства имеют множество небольших витков провода в двигателях, генераторах и трансформаторах.

В середине XX века был поставлен эксперимент, в котором нарушался закон электромагнитной индукции (в «максвелловской» формулировке). Чтобы разобраться с «парадоксами», нам придется познакомиться еще с одним «парадоксом» электромагнитной индукции… В этом виде закон Фарадея входит в систему уравнений Максвелла для электромагнитного поля (в дифференциальной или интегральной форме соответственно). Однако возможность (пусть с некоторыми оговорками, уточняющими область применимости) совпадающей формулировки «правила потока» с законом электромагнитной индукции нельзя назвать чисто случайной.

Читайте также: