ЭДС индукции в движущихся проводниках

Круг явлений, который мы относим теперь к электромагнитной индукции не ограничивается теми, что наблюдались в опытах Фарадея. Та же природа и у хорошо знакомого вам по школьному курсу эффекта возникновения ЭДС в движущихся в магнитном поле незамкнутых проводниках. И вообще всякий раз, когда меняется «структура магнитного поля». Более конкретно, что за этим скрывается за этой туманной фразой мы увидим, когда будем обсуждать трактовку электромагнетизма Максвелла. А сейчас обратимся к рисунку (см. рис.9.3,а). На нём проводящий стержень движется перпендикулярно линиям магнитного поля (например антенна автомобиля в магнитном поле Земли). Между концами этого стержня возникает разность потенциалов, которую можно зарегистрировать, например, электрометром. Какова причина? Ведь никакого «замкнутого проводящего контура», чтобы хотя бы формально можно было применить закон ЭМИ Фарадея. В проводнике происходит реальное разделение зарядов. Что же «толкает» электроны проводимости метеллического стержня, заставляя их скапливаться на концах проводника? В данном случае – это сила Лоренца! На врезке (см. рис.9.3,б) показан вид сверху на участок проводника в увеличенном масштабе и один из свободных электронов внутри него. Ведь свободные электроны вовлечены в направленное движение со скоростью вместе со стержнем в магнитном поле. Возникающая ЭДС электромагнитной индукции равна как раз удельной работе «сторонней силы» – силы Лоренца. Полная работа этой силы равна , а отнесённая к еденице перенесённого заряда равна . Сам этот результат известен вам со школы, для простоты мы избрали для анализа ситуации простейшую геометрию – стержень движется в плоскости перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля.

Завершим мы этот пункт нашей программы вопросом для самостоятельного обдумывания. А что толкает электроны проводимости в примере с неподвижным в магнитном поле проводящим кольцом – рис. 9.2? Уж на этот то раз тут ведь неоткуда появиться ни силе Лоренца, ни силе Ампера!

§ 10. Самоиндукция