Электрмагниттік индукция. Фарадей заңы

Әдейі жасаған тәжірибелер нәтижесінде 1831 жылы М. Фарадей электрмагниттік индукция құбылысын ашты.

Электрмагниттік индукция – тұйық өткізгіштік контурды кезіп өтетін магниттік ағын өзгергенде контурда индукцияланған ток туындау құбылысы.

Магниттік индукциясы өріс S ауданды қоршаған контурды кезіп өткенде магниттік ағын болады тең:

; [φ] – Bб, вебер, Вб=Тл·м²

мұнда α – контур жазықтығына нормальды (перпендикулярны) вектор және вектор арасындағы бұрыш.

Электрмагниттік индукция (Фарадей) заңы: контурда туындаған (индукцияланған) ε – ЭҚК контур қоршайтын ауданды кезетін магнит ағыны өзгерісінің шапшаңдығына тең:

, (–) – таңба Ленц ережесіне сәйкес

Ленц ережесі: тұйық контурда индукциялық токтың магнит өрісі осы индукциялық токты тудыратын магниттік өріс өзгерісін кемітуге тырысады.

Электрмагниттік индукция құбылысының табиғатын Максвелл түсіндірді: айнымалы магниттік өріс құйынды электр өрісін тудырады (индукциялайды). Бұл өріс Кулондын емес, ол потенциалды емес. Осы құйынды электр өрісінің бірлік оң заряд тұйық контур бойымен орын ауыстырғанда жасаған жұмысы ЭҚК ε – ға тең.

Ұзындығы l өткізгіш кескені υ жылдамдықпен біртекті индукциясы магнит өрісінде қозғалса, онда ЭҚК пайда болады:

, сурет 23.3

Түсіндірілуі: өтізгіштегі таңбалары әртүрлі еркін зарядтар Лоренц күші әсерінен бөлінеді. Бұл өткізгіштің ұшторы арасында кулондық күш пайда болуына жеткізеді.

Лоренц күші. Магнит өрісінде зарядталған бөлшектің қозғалысы

Лоренц күші - магнитттік өрісте жылдамдықпен қозғалған Q зарядқа әсер ететін күш:

,

Оң таңбалы қозғалған зарядқа әсер еткен.

Лоренц күшінің бағыты сол қол ережесіне сәйкес анықталады, егер қозғалған зарядтың таңбасы теріс болса, онда күштің бағыты кері бағытта болады.

Лоренц күшінің бағыты магниттік индукция және зарядтың жылдамдық бағытына перпендикулярлы, ол заряд жылдамдығы модулін өзгерпейді (жұмысы ) ал қозғалыс бағытын өзгертеді мүмкін.

Біртекті магнит өрісі сызықтарына параллель бағытта қозғалған электр зарядтарына күш әсер етпейді , сондықтан олар өріс сызықтары бойымен түзу бірқалыпты қозғалады

Біртекті магнит өрісі сызықтарына перпендикулярлы енген зарядтар бірқалыпты шеңберлі қозғалыста болады.

,

Шеңбердің радиусы осы теңдеулерден анықталады.

Егер біртекті магнит өрісіне заряд бұрыштап енсе, онда жылдамдық векторын екі , құраушыға жіктеп заряд винттік (бұранда) траекториясымен қозғалатынын байқамыз. ( болғандық шеңберлі, болғандықтан өріс сызығы бойымен осы жылдамдықпен ығысу – нәтижесінде бұрандалы қозғалыс).

Шеңбер бойымен қозғалғанда зарядталған бөлшектің айналу периоды оның жылдамдығынан тәуелсіз

Бұл құбылыс зарядталған бөлшектерід үдететін құрылғы циклотронда қолданыс табады.