Elektromagnētiskās indukcijas likums ir
kur
ir indukcijas elektrodzinējspēks, kuru rada mainīga magnētiskā plūsma V)
ir magnētiskās plūsmas izmaiņa (Wb)
ir laiks, kurā notiek magnētiskās plūsmas izmaiņa (s)
Likuma atklāšana
1831. gadā Maikls Faradejs atklāja šo likumu, kurš ir viens no svarīgākajiem elektromagnētisma likumiem. Elektromagnētiskās indukcijas likums M. Faradejs formulēja, izmantojot elektriskās intensitātes cirkulācijas jēdzienu.
Elektromagnētiskās indukcijas likuma iegūšana
Pieņemot, ka telpā ir magnētiskais lauks, kura indukcija ir tāda, ka pastāv tās plūsma caur noslēgtu vadošu kontūru , kura ierobežo virsmu . Saskaņā ar Faradeja likumu, laikā mainoties (ar kontūru saķēdētai) magnētiskajai plūsmai, t.i., , kontūrā plūst indukcijas strāva. Tātad vadītājā ir radies elektriskais lauks , kurš pārvieto lādiņnesējus, veicot darbu.
Tā kā elektriskā lauka darbs ir elektriskā lauka cirkulācija , tad elektromagnētiskās indukcijas likums ir
Indukcijas elektrodzinējspēks
Indukcijas elektrodzinējspēks apzīmē ar vai . Un kā jau tika noskaidrots, elektrodzinējspēks ir
Magnētiskās indukcijas plūsma
Magnētiskās indukcijas plūsma, kura šķeļ kontūra aptverto virsmu , var mainīties divējādi:
• Var deformēties pats kontūrs. Tādējādi mainās virsma, kuru šķeļ plūsma, un .
• Magnētiskais lauks var būt nestacionārs, proti, nav vienāds ar nulli. Šajā gadījumā ar kontūru saķēdētā indukcijas plūsma mainās laikā. Džeimss Klarks Maksvels bija pirmais, kurš saskatīja šo iespēju. Viņš vienā diferenciālvienādojumā sasaistīja laikā mainīgu magnētisko lauku ar tā inducēto elektrisko virpuļlauku.
Magnētiskais lauks
Fizikā magnētisko lauku definē kā elektronu lādiņu kustību, kas iedarbojas ar spēku uz citiem kustīgiem lādiņiem.
Magnētisko lauku raksturo magnētiskā indukcija . Magnētiskā lauka ietekmē uz ikvienu lādiņu darbojas spēks – Lorenca spēks.
Magnētiskās indukcijas līnijas
Magnētisko lauku uzskatāmi attēlo ar magnētiskās indukcijas līnijām, kuru pieskares vektori ir indukcijas vektori .
Strāvas magnētiskā lauka indukcijas līnijas vienmēr ir noslēgtas līnijas. Taisnai strāvai indukcijas līnijas ir koncentriskas riņķa līnijas, kuras aptver strāvas vadu.
Magnētiskā lauka indukcija
Taisna strāvas vada magnētiskā indukcija
Strāvas magnētiskā lauka indukciju aprēķina pēc Bio-Savāra-Laplasa likuma.
Skalārā forma
Ja strāva plūst pa bezgalīgi garu, taisnu un tievu vadu, tad strāvas magnētiskais lauks attālumā no vada pēc Bio-Savāra-Laplasa likuma ir
kur
– koeficients (2×10-7 H/m)
– strāvas stiprums (A)
Elektromagnētiskā lauka enerģija
Elektromagnētiskā lauka enerģija ir enerģija, kura piemīt elektromagnētiskajam laukam. Par to, ka elektromagnētiskajam laukam ir enerģija, liecina enerģijas bilances vienādojums.
Enerģijas bilances vienādojums ir:
kur
– tilpums
– laiks
Enerģijas bilances vienādojuma interpretācija
Elektromagnētiskajam laukam tilpumā piemīt enerģija , kura mainās laikā divu iemeslu dēļ:
• enerģija plūst caur lauka tilpumu norobežojošo virsmu ;
• tās plūsma ir , vai arī elektromagnētiskais lauks pārvieto lādiņus un līdz ar to veic darbu.
Piemēram, enerģija plūst, izplatoties elektromagnētiskajam vilnim. Maiņstrāvas ķēdēs, kuras satur spoles un kondensatorus, pastāv vektora plūsma, kura liek magnētiskajā un elektriskajā laukā uzkrātajai enerģijai divreic periodā mainīties no nulles līdz maksimālajai vērtībai. Šāda plūsma rodas arī līdzstrāvas ķēdēs: ieslēgšanas brīdī tā piegādā enerģiju spoļu un kondensatoru laukam, bet, ķēdi atslēdzot, nodrošina šīs enerģijas izkliedēšanos (disipāciju). Un beidzot, vektora plūsma ir tā, kura pārnes enerģiju gan pa elektropārvades, gan pa sakaru un citām līnijām.
Pašindukcija – Mainoties strāvai kontūrā mainās arī arī magnētiskā plūsma un kontūrā inducējas EDS