Физическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

-возникновение электрич. поля, электрич. тока или электрич. поляризации при изменении во времени магн. поля или при движении материальных сред в магн. поле. Различают два типа эффектов Э. и. Один из них состоит в наведении вихревого электрич. поляЕ(r, t)перем. магн. полемВ(r, t):


гдеS-поверхность, ограниченная фиксир. контуром /,Ф-магн. поток черезS(направления нормали кSи обхода по контуруlсвязаны правилом правого винта). Соотношения (1) являются строгими ур-ниями классич. электродинамики (см.Максвелла уравнения)и универсально применимы как к свободному пространству (электродина-мич. вакууму), гак и к произвольным средам и системам (неподвижным и движущимся).

В простейших случаях замкнутых неподвижных квазистационарных электрич. цепей, выполненных из достаточно тонких проводов, циркуляция электрич. поля в (1) может приближённо трактоваться какэлектродвижущая сила(эдс) Э. и. в "проводящем контуре", если контурный интеграл в (1) слабо зависит от выбора пути интегрирования внутри проводника. Эдс Э. и. определяется через работу электрич. поля над током в ед. времени (Р):


Здесьj(r, t) -плотность тока в проводнике,I-электрич.ток, к-рый в квазистационарном приближении считается одинаковым для всех нормальных сеченийSnпроводящего контура. В тех случаях, когда зависимостьюЕиjот координат поперечного сечения проводника можно пренебречь, выражение (2) преобразуется к виду (1) подстановкой:j=lI/Sn; dV=Sndl; dl=ldl.Такая ситуация обычно имеет место при внешней Э. и., когда потокФможно считать сторонним, независимым от наводимых в контуре токовj,создаваемым, напр., достаточно удалёнными источниками. Напротив, при самоиндукции, когда эдс в цепи наводится магн. полем, создаваемым перем. током в той же цепи, магн. поле всегда существенно изменяется от точки к точке нормального сечения провода. В этом случае, а также для более точных расчётов эдс внешней Э. и. производят усреднение в (2) по линиям тока в проводе: = -(1/с)д<Фi>/дt, гдеФi- магн. поток через поверхностьSi,ограниченную линией токаli,<...>-знак усреднения. Поток =<Фi> наз. сцепленным с контуром магн. потоком.

Др. тип эффектов Э. и. связан с движением материальных сред (проводников, изоляторов, тв. тел, жидкостей, газов, плазмы) в стационарном магн. полеВ(r). На заряж. частицы в движущихся телах действует магнитнаяЛоренца силаFm= (e/c)[uB](u-скорость носителей заряда), приводящая к разделению зарядов противоположных знаков, к генерации электрич. токов в проводниках, к поляризации диэлектриков. Индуцируемые электрич. поля при этом потенциальны (rotE= - (1/c)дB/дt =0).Усреднённые по физически малому объёму силыFmимеют плотностьfm=(1/c) [jВ].и совершают механич. работу с мощностью


гдеu= <u>-ср. скорость носителей заряда. Эдс Э. определяется из соотношения


к-рое следует из равенства нулю суммарной работы сил Лоренца (Fm|u). Как видно из (4), при Э..I> 0 (как это имеет место в динамо-машинах) или, наоборот, электромагнитной - в механическую, если.I<0 (в электродвигателях).

Для электрич. цепей, состоящих из тонких проводников, можно (так же, как это делалось выше) перейти от интегрирования по объёму в (3) к интегрированию вдоль нек-рого контура внутри провода:


В тв. телах с электронной или дырочной проводимостью поперечная (кdlиВ)составляющая скорости и определяется локальным значением скорости контураuk(r, t) (и|=uk|), что позволяет объединить эдс и :


Это соотношение носит название з а к о н а Ф а р а д е я. В отличие от (1) выражение (6) справедливо только в квазистационарном приближении. Полная производная по времени от магн. потока Ф учитывает его изменения, связанные как с изменением поляВво времени, так и с движением (деформацией) проводящего контура.

Для проводников с произвольным механизмом проводимости (электролитов, плазмы, тв. тел со смешанной электронно-дырочной проводимостью) закон Фарадея в общем случае неприменим, т. к. движение проводника не определяет однозначно поперечную скорость носителей зарядаu. В таких средах противоположные заряды могут рождаться парами (ионизация, диссоциация, квантовые переходы из заполненной зоны в свободную) и аннигилировать (рекомбинация, обратные квантовые переходы). Могут возникать также вихревые конвективные движения пар заряж. частиц. Всё это может приводить к относительному поперечному движению зарядов в проводнике. Так, напр., на рис. 1 проводящая перемычкаАдвижется со скоростьюUАвдоль проводов, помещённых в однородное постоянное магн. полеВ0.Если перемычкой является металлич. шина, то в цепи наводится в соответствии с (6). Если же цепь замыкается волной ионизации воздуха, создаваемой, напр., движущимся источником g-излучения (R)или дуговым разрядом, то в цепи не возникает, т. к. проводимость плазменного столба обеспечивают электрон-ионные пары, рождающиеся в среднем с нулевой нач. скоростью и через нек-рое время рекомбинирующие. Наоборот, если неподвижный разряд продувать струёй воздуха перпендикулярно магн. полю, эдс Э. и. будет наводиться [в соответствии с (5), хотяdФ/dt =0].Эдс Э. воздух и выбрасывать его в виде струи в сторону действия силы Ампера.

Др. ограничения применимости закона Фарадея (6) возникают в распределённых проводящих средах и коммутирующих устройствах со скользящими контактами, переключателями, коллекторами и т. п., т. е. в системах, геометрия к-рых не определяет однозначно структуру индукционных токов. Рис. 2 иллюстрирует т. Ф0, сосредоточенный внутри соленоида С, пронизывает проводящий контур g в его нач. положенииа.Контур с помощью скользящих контактов1, 2ипроводящего кольцаМпереводится в положениеб,в к-ром поток через контур Фg= 0. Магн. поток через g меняется за конечное время, контур всё время остаётся замкнутым, однако эдс не возникает, стрелка вольтметра (V)не отклоняется =0, т. дB/дt =0;=0, т.В=0 в областях, гдеи0).

Э. и. приводит к поляризации движущихся в магн. поле диэлектриков. Вектор поляризации


где e - диэлектрич. проницаемость,и(r, t)-локальная скорость среды. Неоднородностьи(r),В(r)или e(r)приводит к появлению объёмного индуцир. заряда с плотностью rе=- divPe; на границе диэлектрика с вакуумом наводится поверхностный заряд гдеn- внешняя единичная нормаль к поверхности.

Явление Э. электромагнитном поле (тензорном), компонентами к-рого являются напряжённости электрич. и магн. полей.

Э.

Эффекты Э. Фуко токи, униполярная индукция, гидромагнитное динамо, вмороженностъ магнитного поля в проводящую жидкость, магн. вязкость, неустойчивость плазменных шнуров. Э.

Лит.:Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Джексон Дж., Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., т. 3. Электричество, М., 1983.

М. А. Миллер, Г. В. Пермитин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. электромагнитная индукция—После открытий Эрстеда и Ампера стало ясно что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было подтвердить влияние магнитных явлений на электрические. Эту ...100 великих научных открытий
  2. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ см. Индукция электромагнитная....Большая советская энциклопедия
  3. электромагнитная индукция—см. Индукция электромагнитная. em...Большая Советская энциклопедия II
  4. электромагнитная индукция—возникновение электродвижущей силыi в проводнике движущемся в магн. поле или в замкнутом проводящем контуре вследствие движения контура в магн. поле или изменения самого ...Большой энциклопедический политехнический словарь
  5. электромагнитная индукция—возникновение электродвижущей силы эдсиндукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитнойиндукции через площадь ограниченную этим контуром электрически...Большой энциклопедический словарь II
  6. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь ограниченну...Большой энциклопедический словарь III
  7. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь ограниченн...Большой Энциклопедический словарь V
  8. электромагнитная индукция—возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магн. индукции через площадь ограниченную этим контуром электрич. ток ...Естествознание. Энциклопедический словарь
  9. электромагнитная индукция—возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь ограниченную этим контуром электрический ток ...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  10. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯstrong использование МАГНЕТИЗМА для получения электричества. Если поместить магнитный стержень внутрь проволочной обмотки в ней возникнет электри...Научно-технический энциклопедический словарь
  11. электромагнитная индукция—электрмагниттк индукция...Орысша-қазақша «Электроника, радиотехника және байланыс» терминологиялық сөздік
  12. электромагнитная индукция—электрмагниттк индуктену...Орысша-қазақша «Энергетика» терминологиялық сөздік
  13. электромагнитная индукция—induction lectromagntique...Политехнический русско-французский словарь
  14. электромагнитная индукция—electromagnetic induction...Русско-английский морской словарь
  15. электромагнитная индукция—electromagnetic induction...Русско-английский политехнический словарь
  16. электромагнитная индукция—electromagnetic induction...Русско-английский словарь по физике
  17. электромагнитная индукция—electromagnetic induction magnetic induction...Русско-английский словарь по электронике
  18. электромагнитная индукция—electromagnetic induction...Русско-английский технический словарь
  19. электромагнитная индукция—induzione elettromagnetica...Русско-итальянский автомобильный словарь
  20. электромагнитная индукция—induzione elettromagnetica...Русско-итальянский политехнический словарь
  21. электромагнитная индукция—elektromagnetische Induktion Strominduktion...Русско-немецкий политехнический словарь
  22. электромагнитная индукция—електромагнетна ндукця...Русско-украинский политехнический словарь
  23. электромагнитная индукция—induction lectromagntique...Русско-французский словарь по химии
  24. электромагнитная индукция—elektromagentick indukce...Русско-чешский словарь
  25. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь ограниченную этим к...Современная энциклопедия
  26. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь ограниченну...Современный энциклопедический словарь
  27. электромагнитная индукция—. Явление возбуждения электродвижущей силы в контуре при изменении магнитного потока сцепляющегося с ним Употребляется в документе ГОСТ Р Электротехника. Термины и опред...Телекоммуникационный словарь
  28. электромагнитная индукция—ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ возникновение электродвижущей силы эдс индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь ограниченн...Энциклопедический словарь естествознания