Электромагнитная индукция в движущемся проводнике
Если проводник движется в магнитном поле и пересекает линии магнитной индукции, в нём возникает ЭДС. Это явление называют электромагнитной индукцией в движущемся проводнике, или ЭДС движения.
Свободные заряды внутри проводника движутся вместе с ним со скоростью \(\vec v\). На заряд \(q\) действует магнитная сила \(\vec F = q[\vec v \times \vec B]\). Положительные и отрицательные заряды смещаются к разным концам проводника, поэтому между концами появляется разность потенциалов — электродвижущая сила индукции.
Формула
Для прямого проводника длиной \(l\), движущегося со скоростью \(v\) в однородном магнитном поле, величина которого \(B\), ЭДС равна:
Здесь \(\alpha\) — угол между направлениями скорости \(\vec v\) и магнитной индукции \(\vec B\). Если проводник движется перпендикулярно полю, \(\alpha=90^\circ\) и \(\mathcal{E}=Blv\). При движении вдоль линий магнитного поля ЭДС не возникает: \(\sin 0^\circ=0\).
Стержень длиной \(0{,}4\,\text{м}\) движется со скоростью \(3\,\text{м/с}\) перпендикулярно магнитному полю \(B=0{,}5\,\text{Тл}\). Тогда \(\mathcal{E}=Blv=0{,}5\cdot0{,}4\cdot3=0{,}6\,\text{В}\). Если цепь замкнута, ток можно найти по закону Ома.
Движение проводника не всегда вызывает ЭДС: важна составляющая скорости, перпендикулярная магнитному полю. Кроме того, ЭДС может возникнуть в разомкнутой цепи, а ток — только в замкнутой. Направление возникшего тока определяют по правилу Ленца.
Когда ЭДС движения прямого проводника максимальна?
Главное
- Движение проводника поперёк магнитного поля разделяет заряды и создаёт ЭДС движения.
- Для прямого проводника \(\mathcal{E}=Blv\sin\alpha\); при перпендикулярном движении \(\mathcal{E}=Blv\).
- ЭДС возможна в разомкнутой цепи, а индукционный ток появляется только в замкнутой.