Legea inductiei electromagnetice

Legea inductiei electromagnetice

Experienta arata ca in prezenta unui camp magnetic variabil in timp apare intotdeauna un camp electric. Se spune despre acest camp electric ca este un camp electric indus caruia i se asociaza corespunzator o tensiune electromotoare indusa. Astfel, daca o spira se afla in pozitie fixa in apropierea unui magnet permanent, desi ea este strabatuta de camp magnetic prin spira nu apare curent electric (fig. 2.31,a).

In schimb, cand spira se deplaseaza, astfel incat fluxul magnetic prin spira sa se modifice, prin spira apare un curent electric ce poate fi pus in evidenta cu un instrument de masura. Experienta arata de asemenea ca sensul curentului indus in spira depinde de sensul de variatie al fluxului magnetic prin suprafata ce se sprijina pe conturul spirei.

In forma integrala legea inductiei electromagnetice se enunta astfel: tensiunea electromotoare indusa in lungul unei curbe inchise G oarecare este egala si de semn contrar cu derivata in raport cu timpul a fluxului magnetic prin orice suprafata deschisa S_G ce se sprijina pe curba G

(2.85)

S-a notat cu fluxul magnetic total printr-o suprafata deschisa oarecare S_G ce se sprijina pe conturul inchis G. In cazul prezentat in figura 2.31 unde exista o singura spira N=1, fluxul magnetic total este egal cu fluxul magnetic propriu-zis sau fascicular prin spira.

In practica intervin insa situatii cand curba inchisa G are mai multe spire, ca in fig. 2.32. In acest caz notand cu F fluxul magnetic fascicular mediu printr-o spira se observa ca:

iar relatia (2.85) se scrie:

(2.86)

De retinut faptul ca nu este vorba despre un flux magnetic mai mare de N ori produs de magnetul permanent, ci este fluxul magnetic produs de acelasi magnet prin suprafata S_G care se sprijina pe un contur G ce inlantuie fluxul de N ori.

Semnul minus din expresia legii inductiei electromagnetice apare pentru a asocia sensul tensiunii electromotoare induse cu sensul de variatie a fluxului magnetic.

Sensul tensiunii electromotoare induse se poate stabili cu ajutorul regulii lui Lenz independent de expresia analitica a legii inductiei electromagnetice. Conform regulii lui Lenz: sensul tensiunii electromotoare induse este astfel incat, daca circuitul G se presupune inchis printr-un conductor, atunci curentul indus ce ar apare prin circuit ar avea un astfel de sens incat sa se opuna variatiei fluxului magnetic prin suprafata S_G ce se sprijina pe G

Se prezinta in fig. 2.34 patru situatii in care se indica variatia inductiei magnetice B (creste sau scade) si sensul corespunzator al curentului indus si al inductiei magnetice B_indus produse de curentul indus.

Referindu-ne la fig. 2.34, a, pentru vederea din fata a spirei (desenul de sus) se observa ca fluxul magnetic prin spira este orientat spre figura si creste datorita cresterii lui B. Ca urmare, pentru a se opune cresterii acestui flux, inductia magnetica a campului produs de curentul indus trebuie sa aiba in interiorul spirei sensul dinspre figura spre observator, rezulta astfel sensul curentului indus i_indus asociat cu B_indus dupa regula burghiului drept.

In cazul fig. 2.34, b deoarece fluxul inductiei magnetice B prin spira scade, sensul campului magnetic al curentului indus trebuie sa coincida cu al lui B pentru a se opune scaderii acestuia. Rezulta in consecinta sensul curentului indus si al tensiunii electromotoare induse U_e.