Глава 5. 5.1. Закон електромагнітної індукції Фарадея

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

5.1. Закон електромагнітної індукції Фарадея

Формулювання закону електромагнітної індукції

Закон електромагнітної індукції експериментально відкрив Фарадей, опублікувавши результати своїх досліджень у 1831 р. Відкриття Ерстеда, роботи Ампера та інших учених у галузі магнетизму засвідчили існування глибокого зв’язку електричних та магнітних явищ. Однак, цей зв’язок спочатку виглядав одностороннім. За висловом Фарадея явище, відкрите Ерстедом, означало отримання "магнетизму з електрики". Будучи переконаним в існуванні взаємозв’язку явищ у природі, Фарадей цілком свідомо розпочав пошуки зворотного явища, тобто отримання "електрики з магнетизму", або явища електромагнітної індукції. Довший час Фарадею не вдавалося підтвердити власну гіпотезу, оскільки він експериментував із постійними магнітними полями та магнітними потоками. Перші досліди Фарадей провадив з двома котушками, намотаними одна поверх іншої на циліндричний дерев’яний стержень. До одної котушки була приєднана батарея гальванічних елементів, до іншої – гальванометр, який складався з магнітної стрілки та двох розташованих обабіч неї котушок, по яких мав проходити струм, індукований магнітним полем. Фарадей з розчаруванням з’ясував, що сталий струм у котушці не викликає відхилення магнітної стрілки. Проте в одному з дослідів він зауважив ледь помітне відхилення стрілки по вмиканні батареї та відхилення її у протилежний бік по вимиканні. Зауваживши це, Фарадей удосконалив свою апаратуру. Він сконструював більш чутливий та малоінерційний гальванометр, а обидва провідники розмістив на окремих дошках у вигляді багатократно повтореної букви W. Як і раніше, до одного провідника приєднувалася батарея гальванічних елементів, до іншого – гальванометр. При зближенні провідників стрілка гальванометра стійко відхилялася, вказуючи на існування струму в іншому провіднику, причому протилежного до струму в першому провіднику. Якщо провідники віддалялися один від іншого, то струми мали однаковий напрямок. Ці та інші експерименти дозволили Фарадею дійти висновку, що сила струму в контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.

Згодом з’ясувалося, що сила індукованого струму залежить ще й від опору провідника, а от індукована ЕРС визначається виключно швидкістю зміни магнітного потоку. З використанням сучасної математичної символіки закон електромагнітної індукції Фарадея записується так:

ε= − 1 d ∫ BdS, (СГС) (5.1.1)

c dt

ε= − d ∫ BdS (СІ) (5.1.1’)

dt