Prawo Indukcji Faradaya

Wszystkie przypadki rozważane we wstępie łączy jedna wspólna cecha. Prąd w zwoju przewodnika połączonego z galwanometrem pojawia się wówczas, gdy zmienia się strumień
  wektora indukcji magnetycznej
, przechodzący przez ten zwój. Fakt, że prąd nie płynął, kiedy magnes wsunięty był do środka zwoju oraz kiedy drugi zwój z prądem był w pobliżu świadczy o tym, że nie chodzi tu o samą obecność pola magnetycznego, ale o zmianę tego pola, która powoduje zmianę strumienia wektora indukcji. Fakt, że prąd pojawiał się także, kiedy zwoje pozostawały względem siebie nieruchome, a tylko włączany i wyłączany był prąd w zwoju obok, świadczy o tym, że chodzi tu o zmianę strumienia w czasie, a nie w przestrzeni,  Z kolei, aby galwanometr mógł wykazać przepływ prądu, musiała być wytworzona różnica potencjałów, czyli musiała pojawić się siła elektromotoryczna 
na końcach przewodnika połączonego z galwanometrem. 

Związek pomiędzy zmianą w czasie strumienia  i wytworzoną siłą elektromotoryczną  zapisujemy w postaci równania (12.1.1)  Znak minus skomentujemy nieco później. Wzór (12.1.1) wyraża prawo indukcji Faradaya - fundament wiedzy o elektryczności oraz elektroenergetyki. Bez świadomości istnienia tego prawa żylibyśmy wciąż w epoce świecy i lampy naftowej...

Oczywiście, chcielibyśmy, by
było jak największe. Możemy to osiągnąć stosunkowo łatwo powiększając liczbę zwojów przewodnika uzyskując wartość siły elektromotorycznej proporcjonalnej do liczby zwojów N,

.

(12.1.1a)

 Pamiętać należy jednak, że w ten sposób powiększamy też opór obwodu i należy znaleźć optimum pomiędzy liczbą zwojów, a opornością całkowita obwodu. Innym sposobem powiększenia siły elektromotorycznej jest zwiększenie szybkości zmiany strumienia indukcji. Efekt taki osiągnąć można poprzez zwiększenie zmiany strumienia w przedziale czasu w którym ta zmiana zachodzi. Wynika to bezpośrednio z wzoru (12.1.1), który mówi, że wartość siły elektromotorycznej indukcji elektromagnetycznej jest określona przez szybkość zmian strumienia indukcji magnetycznej (pochodną
  względem czasu).

Reguła Lenza

Nadszedł czas na skomentowanie znaku minus w podanych wyżej wzorach. Przepływ prądu w obwodzie z galwanometrem spowoduje powstanie pola magnetycznego wokół tego obwodu. Pole to będzie z kolei powodować powstawanie siły elektromotorycznej w obwodzie pierwotnym. Powstanie rodzaj wielokrotnego sprzężenia zwrotnego, bowiem rozpatrywanie wzajemnego oddziaływania można kontynuować dalej. Są dwie możliwości: 1) wytworzone w obwodzie wtórnym pole magnetyczne będzie zwiększać zmianę strumienia pola magnetycznego, 2)  będzie ją zmniejszać. Który z tych wariantów realizuje  się w rzeczywistości?

Wniosek nasuwa się sam. W pierwszym przypadku otrzymalibyśmy zwiększanie zmian strumienia , a w konsekwencji, wzrost prądu płynącego przez galwanometr, bez wkładania w proces ten dodatkowej pracy. Przeczy to zasadzie zachowania energii i przypomina znane z termodynamiki "Perpetuum mobile". Zachowanie się obwodu w drugim przypadku przypomina zaś trzecią zasadę dynamiki Newtona i ten właśnie przypadek realizuje się w rzeczywistości..

Znak minus reprezentuje właśnie ten drugi przypadek. Powiążemy go nieco później z zasadą zachowania energii, ale już teraz sformułujemy regułę, która znak ten wyraża. Reguła ta została podana przez H. F. Lenza w 1834 roku i nosi nazwę reguły Lenza. Indukowany prąd elektryczny ma taki kierunek, że przeciwstawia się zmianie strumienia pola magnetycznego, która go wywołuje.

---