Image0057 BMP

6. INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

6.1. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej 6.1.1. Siła elektromotoryczna indukowana w poruszającym się przewodzie

Rozpatrzymy bardzo cienki przewód metalowy L przesuwający się z prędkością t w polu magnetycznym o indukcji B (rys. 6.1). Wewnątrz omawianego przewodu znajdują się. elektrony swobodne poruszające się wraz z tym przewodem. Pole magnetyczne oddziałuje na poruszające się ładunki, a więc na każdy elektron swobodny działa siła (por. p. 1.3.1)

F = r/[vxB]₎    (6.1)

przy czym q jest ładunkiem elektronu. Wskutek tego elektrony swobodne przemieszczają się i skupiają się w jednym końcu przewodu. W jednym końcu przewodu występuje zatem

Rys. 6.1. Przewód poruszający się w polu magnetycznym

nadmiar elektronów (ładunek ujemny), natomiast w drugim końcu — niedomiar elektronów (ładunek dodatni). Gromadzące się w końcach przewodu ładunki przeciwnego znaku przeciwdziałają dalszemu przemieszczaniu się elektronów swobodnych, wskutek czego wytwarza się stan równowagi, który charakteryzuje się określonym rozkładem ładunków. W tych warunkach powstaje różnica potencjałów między końcami pręta, zwana indukowaną siłą elektromotoryczną.

Horn/ siły k wywieranej przez pole magnctyc/ne na elektron swobodny prze/ jego lu-ilunck ą nazywa się natężeniem E₍ indukowanego pola elektrycznego. Na podstawie wzoru

(f> 1) mamy zatem

E,

£

txB.

(fc-2)

/godnie z określeniem iloczynu wektorowego stwierdzamy, że natężenie E, indukowanego pola elektrycznego jest prostopadłe do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory r i B.

Rozpatrzmy element dl przewodu L poruszającego się w polu magnetycznym. Siła elektromotoryczna indukowana w elemencie dl jest równa iloczynowi skalarnemu wektora E. natężenia indukowanego pola elektrycznego i wektora dl, czyli

de_f=E_j^,dI=[vxB] ■ dl.    (6.3),

Siłn elektromotoryczna r_f, indukowana w przewodzie L, równa się calce liniowej wektora E, wzdłuż linii odpowiadającej temu przewodowi, czyli

«,= j'E,dt= ,f [rxBl dS.    (6.4)

I.    L

/ lawtsko indukowania się siły elektromotorycznej w poruszających się przewodach inter-j*i et ujemy zwykle jako wynik przecinania linii pola magnetycznego.

Jeżeli końce rozpatrywanego przewodu połączymy za pomocą innego przewodu, lo w rozpatrywanym obwodzie zamkniętym płynie prąd spowodowany przez indukowaną silę elektromotoryczną. Prąd tea nazywamy często prądem indukowanym. Vv tym przypadku indukowana siła elektromotoryczna działa zupełnie podobnie jak siła elektromotoryczna źródła energii (np. ogniwa lub akumulatora). Zjawisko indukowania się sity elektromotorycznej lub prądu w obwodach nazywamy indukcją elektromagnetyczną. /wrót indukowanej siły elektromotorycznej oraz prądu indukowanego w poruszającym si; przewodzie wyznaczamy za pomocą reguły prawej dłoni: Jeżeli prawą dłoń ustawimy w ten sposób, że linie pola magnetycznego (wektor B) padają na otwartą dłoń, a odchylony kciuk wskazuje kierunek ruchu przewodu (wektor v), to cztery pozostałe palce wskazują kierunek siły elektromotorycznej oraz prądu indukowanego. Reguła ta wynika z określenia iloczynu wektorowego rxB.

Przypuśćmy, że prostoliniowy przewód metalowy o długości / porusza się ruchem jednostajnym z prędkością v w równomiernym polu magnetycznym o indukcji B. Załóżmy donadto, że ten przewód przesuwa się w płaszczyźnie prostopadłej do linii pola magnetycznego, jak to przedstawiono na rys. 6.2, gdzie za pomocą krzyżyków zaznaczono linie

	®			o ®
®		©	®	® e®
	®		1 ®	<*) <£>
	0	©	®	® ®

Rys. 6.2. Przewód poruszający się w równomiernym polu magnetycznym