индуктированная електрорушійна сила (ЕРС) виникає в наступних випадках:

1. Коли рухомий провідник перетинає нерухоме магнітне поле або, навпаки, переміщається магнітне поле перетинає нерухомий провідник; або коли провідник і магнітне поле, рухаючись в просторі, переміщаються один щодо іншого;
2. Коли змінне магнітне поле одного провідника, діючи на інший провідник, індукує в ньому ЕРС (взаємоіндукція);
3. Коли змінюється магнітне поле індукує в енм самому ЕРС (самоіндукція).

Таким чином, всяка зміна в часі величини магнітного потоку , Що пронизує замкнутий контур (виток, рамку), супроводжується появою в провіднику индуктированной ЕРС.

Як було відзначено в статті " Явище електромагнітної індукції ", Напрям ЕРС магнітної індукції залежить від напрямку руху провідника і від напрямку магнітного поля.

Для визначення напрямку индуктированной ЕРС в провіднику служить "правило правої руки". Воно полягає в наступному: якщо подумки розташувати праву руку в магнітному полі вздовж провідника так, щоб магнітні лінії, що виходять з північного полюса, входили в долоню, а великий відігнутий палець збігався з напрямом руху провідника, то чотири витягнутих пальці будуть вказувати напрямок индуктированной ЕРС в провіднику (рисунок 1).

Малюнок 1. Визначення напрямку ЕРС індукції в провіднику за "правилом правої руки"

У випадках, коли провідник залишається нерухомим, а магнітне поле рухається, для визначення напрямку индуктированной ЕРС потрібно припустити, що поле залишається нерухомим, а провідник рухається в сторону, зворотний руху поля, і застосувати "правило правої руки".

Явище индуктированной ЕРС можна також пояснити за допомогою електронної теорії.

Помістимо провідник в магнітне поле. Вільні електрони провідника будуть перебувати в хаотичному тепловому русі. Позитивні і негативні заряди рівномірно розташовані по всьому об'єму провідника і взаємно нейтралізують один одного. Будемо переміщати провідник з певною швидкістю в однорідному магнітному полі в напрямку n (малюнок 2) перпендикулярно вектору магнітної індукції. Магнітні лінії, показані точками, спрямовані через площині креслення до читача.

На електричні заряди провідника в цьому випадку буде діяти сила, під дією якої вільні електрони отримають додаткову складову швидкості і будуть рухатися уздовж провідника.

У той час як позитивні заряди, пов'язані з кристалічною решіткою провідника, щодо провідника не зміщувати, рухомі разом з провідником вільні електрони можуть переміщатися щодо нього.

У нашому прикладі електрони рухаються від нижнього краю провідника до його верхнього краю, що відповідає напрямку струму зверху вниз. Напрямок индуктированной ЕРС і струму в провіднику, як легко переконатися, узгоджується з правилом правої руки.

Величина ЕРС індукції магнітного поля в провіднику залежить:

1. від величини індукції B магнітного поля, тому що чим густіше розташовані магнітні індукційні лінії, тим більше число їх перетне провідник за одиницю часу (секунду);
2. від швидкості руху провідника v в магнітному полі, так як при великій швидкості руху провідник може більше перетнути індукційних ліній в секунду;
3. від робочої (що знаходиться в магнітному полі) довжини провідника l, так як довгий провідник може більше перетнути індукційних ліній в секунду;
4. від величини синуса кута α між напрямком руху провідника і напрямком магнітного поля (малюнок 3).

Розкладаємо вектор швидкості руху провідника в магнітному полі на дві складові: vn - складову нормальну до напряму поля (vn = v × sin α) і vt - тангенціальну складову (vt = v × cos α), яка не бере участі у створенні ЕРС, так як при движени під впливом тангенціальної складової провідник рухався б паралельно вектору B і не перетинав б лінії магнітної індукції.

Формула ЕРС індукції дає можливість визначити її величину:

e = B × l × v × sin α (В).

Познайомившись з явищем електромагнітної індукції , Розглянемо ще раз процес перетворення електричної енергії в механічну.

Малюнок 4. Перетворення електричної енергії в механічну

Нехай прямолінійний провідник АВ (рисунок 4), по якому проходить струм від джерела напруги, поміщений в зовнішнє магнітне поле. Якщо провідник нерухомий, то енергія джерела напруги витрачається виключно на нагрів провідника :

A = U × I × t = I ² × r × t (Дж).

Витрачається потужність буде рівна:

P ел = U × I = I ² × r (Вт),

звідки визначаємо струм в ланцюзі:

Однак нам відомо, що провідник зі струмом, поміщений в магнітне поле, буде відчувати силу з боку поля, яка прагне переміщати провідник в магнітному полі в напрямку, який визначається правилом лівої руки. При своєму русі провідник буде перетинати магнітні силові лінії поля і в ньому за законом електромагнітної індукції виникне индуктированная ЕРС. Напрямок цієї ЕРС, певне за правилом правої руки, буде зворотним струмом I. Назвемо її зворотного ЕРС E обр. Величина E обр відповідно до закону електромагнітної індукції буде дорівнює:

E обр = B × l × v (В).

за другим законом Кірхгофа для замкненого кола маємо:

U - E обр = I × r

або

= E обр + I × r, (2)

звідки струм в ланцюзі

Порівнюючи вирази (1) і (3), бачимо, що в провіднику, що рухається в магнітному полі, при одних і тих же значеннях U і r ток буде менше, ніж при нерухомому провіднику.

Помноживши отриманий вираз (2) на I, отримаємо:

U × I = E обр × I + I ² × r.

Так як E обр = B × l × v, то

U × I = B × l × v × I + I ² × r.

З огляду на, що B × l × I = F і F × v = P хутро, маємо:

U × I = F × v + I ² × r

або

P = P хутро + P ем.

Останній вираз показує, що при русі провідника з струмом в магнітному полі потужність джерела напруги перетвориться в теплову і механічну потужності.

Джерело: Кузнецов М. І., "Основи електротехніки" - 9-е видання, виправлене - Москва: Вища школа, 1964 - 560с.