При его движении в магнитном поле

ЭДС индукции, возникающая на концах проводника

Пусть проводник длиной l перемещается со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией так, что (рис. 87.1). Проводник пересекает линии индукции и на его концах возникает ЭДС индукции, значение которой можно рассчитать по закону Фарадея (86.7). Здесь – поток через площадь, прочерчиваемую проводником за время . По определению магнитного потока . Подставляя выражение для в формулу (86.7), получим:

.

Так как (скорость движения проводника), то величина ЭДС определяется выражением

. (87.1)

Если вектор скорости направлен под углом к линиям поля, то

. (87.2)

Поставленную задачу можно решить и с точки зрения электронной теории. Вместе с проводником со скоростью движутся в магнитном поле и его свободные электроны. Но тогда на каждый электрон со стороны поля будет действовать магнитная компонента силы Лоренца (65.3). Под действием этой силы электроны будут смещаться к одному из концов проводника и он заряжается отрицательно, а противоположный ему конец – положительно. В проводнике возникает электрическое поле напряженностью . Со стороны этого поля на электроны начинает действовать сила . Разделение зарядов в проводнике происходит до тех пор, пока силы и не скомпенсируют друг друга, т. е.

.

Отсюда

. (87.3)

Наличие электрического поля в проводнике обусловливает возникновение на его концах разности потенциалов U, которая связана с напряженностью соотношением . Подставив вместо Е выражение (87.3), получим:

. (87.4)

Так как проводник не замкнут, то . Поэтому формулы (87.2) и (87.4) совпадают.

Отсюда следует важный вывод: сила Лоренца может быть причиной возникновения ЭДС индукции в случае, когда происходит перемещение проводника в не изменяющемся со временем магнитном поле.

На явлении электромагнитной индукции основано действие магнитогидродинамического генератора – устройства для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую. Проводником, пересекающим магнитные силовые линии, в этом случае выступает плазма или проводящая жидкость.

Дата добавления: 2014-01-05