ІНДУКЦІЯ; ЛЕКТРОМАГН; TIC - Th; орі
Теорія
1. Поняття про електрорушійну силу
Розглянемо точкове навантаження q, піддане дії сили, здатної обходити замкнуту криву C. Електрорушійну силу, яка присутня в ланцюзі в момент часу t, ми називаємо величиною:
Цей вираз відповідає циркуляції вектора по замкнутому контуру С. З точки зору розміру, e (t) однорідний до електричної напруги і виражається у вольтах.
Конкретно, це сила, яка породжує рух заряду q по контуру і, отже, струм інтенсивності I. Якщо контур є матеріальним провідником опору R, створений струм буде виражатись: e (t) = RI.
1.2. Справа постійних полів
Потім застосуємо цю концепцію до електромагнітної сили Лоренца, що діє на рухливі носії заряду ниткоподібного провідника:
Давайте нарешті поставимо себе в рамки стаціонарних режимів, де електричне поле і у випадку стаціонарного провідника в системі відліку. Швидкість, що представляє швидкість перевізника щодо водія, очевидно, колінеарна. Тоді e (t) = 0, оскільки другий доданок дорівнює нулю, а циркуляція є консервативною.
У стаціонарному режимі та для нерухомого провідника сила Лоренца консервативна: вона не може генерувати фем в ланцюзі.
Далі ми розглянемо експериментальні ситуації, коли принаймні одна із зазначених вище умов не дотримується, а саме стаціонарний режим та стаціонарний контур. У цьому випадку ми спостерігатимемо появу в ланцюзі електрорушійної сили (ЕРС), що генерує струм, який називається індукованим струмом. Ця ЕРС також отримується шляхом ненульової циркуляції поля вздовж замкнутого кола, що називається електрорушійним полем.
2. Експериментальні докази
Переміщуючи магніт у замкнутому контурі C (котушка з N витками), схематично зображеному нижче, цей ланцюг піддається дії поля, залежного від часу. Поки магніт рухається, ми спостерігаємо проходження струму в чітко визначеному напрямку, який також змінюється, коли ми віддаляємо магніт. Ми спостерігаємо, що амплітуда струму залежить від швидкості переміщення магніту, а отже і від швидкості варіації. Це також залежить від кількості витків, що утворюють котушку, та їх поверхні.
Але можна також залишити магніт нерухомим (тому поле B постійне) і перемістити ланцюг C: ми спостерігаємо одне і те ж явище, оскільки відносно різні точки ланцюга завжди бачать змінне поле.
Тому важливим явищем є відносне переміщення магніту щодо котушки. Однак перший експеримент ілюструє випадок нестаціонарного режиму, а другий випадок мобільної схеми.
З цих експериментів та багатьох інших Фарадей (1831) і Ленц (1834) вивели експериментальні закони, що виражають ЕРС, що з'являється в ланцюзі, також звані індукованими .
3. Результати експерименту
3.1. Закон Фарадея
Це пов’язує fem e (t) із тимчасовим зміною магнітного потоку, який перетинає ланцюг:
магнітний потік через поверхню S, визначається:
Цей вираз добре описує ефекти, що спостерігаються експериментально: фем через зміну потоку, тим важливіший, що потік швидко змінюється.
Закон Ленца якісний: він пояснює ознаку закону Фарадея:
Індукована жінка прагне протидіяти своїм наслідкам причині, яка її створила
Якщо повернутися до прикладу вище, кожен поворот проходить змінний потік і є місцем індукованої жінки. Таким чином, загальна кількість жінок визначається: