Fizyka
Indukcja
Indukcja, w teorii elektromagnetyzmu (elektromagnetyczne oddziaływanie) termin stosowany w kilku znaczeniach.
1) Zjawisko elektryzowania się ciał w polu elektrycznym (indukcja elektrostatyczna) lub magnetyzowania się ciał w polu magnetycznym (indukcja magnetyczna). Indukcja elektrostatyczna dla przewodników polega na przemieszczeniu się swobodnych ładunków aż do stanu, w którym pole wytworzone przez te ładunki całkowicie skompensuje zewnętrzne pole wewnątrz danego ciała. W rezultacie na powierzchni ciała przewodzącego wytwarza się ładunek indukowany, ale całość pozostaje obojętna elektrycznie. Dla dielektryków indukcja elektrostatyczna polega na częściowym rozsunięciu się ładunków ujemnych i dodatnich w ciele. Rozsunięte ładunki tworzą dipole elektryczne, co makroskopowo obserwuje się jako polaryzację dielektryka. Indukcja magnetyczna (w tym znaczeniu) jest to zjawisko powstania polaryzacji magnetycznej ciała, tj. wypadkowego momentu magnetycznego spowodowanego oddziaływaniem momentów magnetycznych elektronów (orbitalnych i spinowych) z zewnętrznym polem magnetycznym o natężeniu H (diamagnetyzm, paramagnetyzm, ferromagnetyzm). Polaryzację opisuje wektor namagnesowania I, przy czym I=µ0χmH, gdzie: µ0 - przenikalność magnetyczna próżni, χm - podatność magnetyczna danej substancji.
2) Wektor opisujący natężenie pola elektrycznego lub magnetycznego wewnątrz ciała: odpowiednio indukcja elektryczna D (dielektryk) lub indukcja magnetyczna B. W tym sensie indukcja równa jest natężeniu danego pola (elektrycznego E lub magnetycznego H) poza ciałem, pomnożonemu przez współczynnik odpowiedniej przenikalności ośrodka (elektrostatycznej ε lub magnetycznej µ): D=εE, B=µH. Dla ciał anizotropowych skalarne współczynniki przenikalności ε oraz µ zastępuje się odpowiednimi wielkościami tensorowymi (każda reprezentowana przez 9 liczb). Indukcja magnetyczna wyrażana jest w teslach.
3) Zjawisko tworzenia się przepływu prądu (lub zmian w istniejącym przepływie) w pętli z przewodnika umieszczonej w zmiennym polu magnetycznym (indukcja elektromagnetyczna Faradaya). Zmiana strumienia wektora indukcji magnetycznej przechodzącego przez powierzchnię ograniczoną pętlą z przewodnika powoduje powstanie w tym przewodniku siły elektromotorycznej SEM przeciwdziałającej zmianom pola. Zjawisko to opisuje równanie:
gdzie: ϑ - siła elektromotoryczna SEM powstająca w zamkniętym obwodzie przewodnika (powodująca przepływ prądu), dana wzorem:
E - pole elektryczne (całkowanie odbywa się po całej pętli przewodnika L), Φ - strumień wektora indukcji magnetycznej B przenikającego przez powierzchnię S (ograniczoną krzywą L), dany jest wzorem:
gdzie: n - wektor jednostkowy normalny do powierzchni S.
Zmiany strumienia Φ w stacjonarnym polu magnetycznym mogą wynikać z obrotu pętli przewodnika L wokół osi prostopadłej do kierunku pola magnetycznego. Zjawisko to wykorzystuje się w prądnicach, odkryte zostało przez M. Faradaya.
D) Zjawisko powstawania SEM przy ruchu ciała namagnesowanego (indukcja jednobiegunowa), dla obracającego się wydrążonego walca wykonanego z ferromagnetyka, umieszczonego w polu magnetycznym o indukcji B, w przybliżeniu (dla małych prędkości obrotu v), powstająca siła elektromagnetyczna ϑ dana jest wzorem:
gdzie: L oznacza element krzywej, po której przebiega całkowanie.
4) Zjawisko powstawania w przewodniku SEM (oznaczanej ϑ) na skutek zmian skojarzonego z nim strumienia Φ indukcji magnetycznej spowodowanych zmianami prądu w znajdującym się w pobliżu drugim przewodniku (indukcja wzajemna). Opisuje ją wzór: