Электромагниттік индукция құбылысы (Фарадей заңы). Ленц ережесі

Электромагниттік индукция құбылысының ашылуы, магнит өрісінің көмегімен электр өрісін алудың мүмкіндігін дәлелдеді, яғни электр мен магниттік құбылыстардың өзара тығыз байланысты екендігі дәлеледенді. Ол өз кезегінде электромагниттік өрістің теориясын жасаудың іргесін қалады.

Дат физигі Эрстед, тогы бар өткізгіштер магнит өрісін туғызатынын дәлелдеді. Ал керісінше, магнит өрісі электр тогын тудыра ала ма деген сұрақты ағылшын физигі Фарадей алдына қойып, оған 1831 жылы тәжірибелер арқылы жауап берді. Егер магнитті катушкаға жақындатсақ, онда өткізгіште магнитті міндетті түрде тебетін бағытта ток пайда болады. Магнит пен катушканы жақындату үшін оң жұмыс жасау керек. Катушка өзіне жақындап келе жатқан магнитке өзінің аттас полюсімен қарап тұрған магнит тәрізді болады. Ал аттас полюстер тебілетіні белгілі. Магниттің катушкаға тартылуы, не одан тебілуі - индукциялық токтың бағытына байланысты. Тогы бар катушканы тұйық катушкаға жақындатқанда, не алыстатқанда да тап осы заңдылық сақталады. Магнитті катушкаға жақындатқанда, катушканың орамдарын қиып өтетін магнит индукциясының күш сызықтары артады, ал алыстатқанда азаяды. Индукциялық токтың беретін магнит өрісінің векторы , сыртқы магнит өрісінің векторына магнит жақындағанда қарама-қарсы бағытта, ал алыстатқанда, бағыттас болады. Осы тәжірибелер нәтижесінде Фарадей мынадай қорытындыларға келді:

1) индукциялық ток тек қана контурды қиып өтетін магнит ағыны өзгерген кезде ғана пайда болады;

2) индукциялық токтың мөлшері магнит индукциясы ағынын өзгерту тәсіліне тәуелді болмайды, ол тек қана магнит ағынының өзгеру жылдамдығымен анықталады.

Индукциялық токтың пайда болуы - тұйық контурда электрқозғаушы күші әсер ететінін көрсетеді, ол индукцияның электрқозғаушы күші деп аталады.

Фарадей заңының математикалық өрнегі:

. (2.19)

Индукция электрқозғаушы күші магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең болады. және _і қарама-қарсы бағытта, яғни таңбалары бір-біріне теріс болады. Егер ағын өсетін () болса, онда 0 болады, яғни пайда болған индукциялық ток ағынға қарсы бағытталған өріс туғызады. Егер ағын азаятын () болса, онда болып, ағын мен индукциялық ток туғызған өріс бағыттары бірдей болады.Ленц индукциялық ток бағытын анықтаудың ережесін ұсынды. Ленц ережесі: контурдағы индукциялық токтың бағыты әрқашан да осы токты туғызған магнит ағынының өзгеруіне кідіртуші бағытта болатын магнит өрісінің векторын тудырады. Қысқа түрде: индукциялық ток ылғи да оны тудырған себептің әсеріне қарама-қарсы болатын бағытқа бағытталған. Сонымен, Фарадей заңы индукция ЭҚК-інің шамасын, ал Ленц ережесі – бұл ЭҚК-інің бағытын анықтайды.