Если в магнитном поле перемещается проводник таким образом, что он пересекает магнитные силовые линии, то в нем индуктируется э.д.с. Направление этой э.д.с. определяют по правилу правой руки (рис. 5.1): если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии были направлены в ладонь, а большой палец указывал направление перемещения проводника, то остальные четыре вытянутых пальца покажут направление индуктируемой э. д. с.

Значение индуктируемой э. д. с. Е (В) в прямолинейном проводнике пропорционально значению магнитной индукции В (Т), скорости перемещения проводника v (м/c),и активной длине l (м) проводника, которая пересекается магнитными силовыми линиями:

E = Bvl.                                           (5.1)

Если проводник пересекает магнитные силовые линии под некоторым углом а (рис. 5.2), то индуктируемая э. д. с.

E = Bvl sin α.                           (5.2)

Если угол α = 0, то sin α = 0 и э. д. с. Е = 0. В этом случае проводник перемещается вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их. Пример. Определить индуктируемую э.д.с. в проводнике длиной 0,5 м, который перемещается со скоростью v = 3 м/с перпендикулярно силовым линиям в однородном магнитном поле, имеющем магнитную индукцию В = 1 Т.

Решение. Индуктируемая в проводнике э.д.с. E = Blv = 1•0,5•3 = 1,5 В.

Если внутри катушки перемещают магнит, как это показано на рисунке 5.3, α, то витки катушки пересекаются магнитными силовыми линиями и в них индуктируется э.д.с. Направление тока в замкнутой цепи показывает чувствительный измерительный прибор. При неподвижном магните витки не пересекаются магнитными cиловыми линиями и э. д. с. в них не наводится. При обратном движении магнита (рис. 5.3, 6) направление наводимой в витках э. д. с. изменяется. Максимальное отклонение стрелка измерительного прибора испытывает при прохождении полюса магнита в центре катушки.

Если перемещать катушку 2 в магнитном поле катушки l, в которой протекает ток (рис. 5.4), то в результате изменения суммарного магнитного потока, охватывающего витки катушки 2, в, ней индуктируется э.д.с, направление которой зависит от направления перемещения катушки. Значение э. д. с. будет зависеть от числа витков в этой катушке, от скорости перемещения катушки 2 относительно катушки l,от диэлектрической проницаемости материала сердечника катушки 2 и от направления перемещения катушки 2, от которого зависит скорость изменения числа магнитных силовых линий, охватываемых сердечником катушки 2.

Когда катушки неподвижны одна относительно другой, а в катушке l изменяют силу тока, например включая и выключая его, то в результате появления и исчезновения магнитного поля, которое воздействует на витки катушки 2, в ней возникает э. д. с.

Если ток в катушке l не меняется, то неизменен и магнитный поток, охватывающий катушку 2, и э. д. с. в ней не индуктируется. Когда к катушке l подведен переменный ток, например промышленной частоты 50 Гц, во второй катушке индуктируется э. д. с, меняющая свое направление с такой же частотой.

В замкнутой электрической цепи с наведенной в ней э. д. с. течет индуктированный ток. Направление этого тока устанавливают по правилу Ленца: индуктированный в проводнике (контуре) ток направлен всегда таким образом, что его магнитное поле противодействует причине, вызвавшей возникновение тока. Иными словами, правило Ленца показывает, что ток, индуктированный в замкнутой цепи, образует свое собственное магнитное поле, направление которого противоположно направлению основного — первичного магнитного поля, породившего этот ток.

Электродвижущая сила, индуктируемая в катушке, с учетом правила Ленца может быть выражена следующей формулой:

где ∆Ф — величина, на которую меняется магнитный поток, охватывающий витки катушки, за отрезок времени At; w — число витков в катушке.

Знак минус в соответствии с правилом Ленца учитывает противодействующее влияние индуктированной э. д. с. Поскольку ток, индуктированный в проводнике (контуре), возникает всякий раз такого направления, при котором он противодействует причине, вызвавшей его, то необходимо прилагать определенное усилие, чтобы перемещать замкнутыйконтур в магнитном, поле. Это усилие можно определить исходя из следующих соображений.Механическая мощность Р_м (Вт), необходимая для перемещения со скоростью v (м/с) контура, к которому приложена сила F (Н),

P_м=Fv.                                                                    (5.4)

По закону сохранения энергии эта мощность должна быть равнаэлектрической мощности в контуре, в котором индуктируется э. д. с. Еи протекает ток I:

P_м = Р_э = ЕI = Fv. ,     (5.5)

откуда

F = EI/v ,                                                                                        (5.6)

но

E = Blv .

Тогда, подставляя значение E в формулу (5.6), получим:

F = BlvI / v = BlI .                                                      (5.7)