Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним потоком. Одним із наслідків електромагнітної індукції є зв'язок між змінними електричним та магнітними полями в електромагнітній хвилі, інший наслідок, практично важливий для генерації електричного струму, — виникнення електрорушійної сили в провідному контурі, магнітний потік через який змінюється. Одиниці вимірювання електромагнітної індукції — тесла (в системі СІ), гаус (у системі СГС); 1 Тл = 104 Гс.
Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.
Електрорушійна сила Вчений фізик Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням: , де — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах N — кількість витків у котушці Φ — магнітний потік у веберах.
Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою ,
де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.
Закон електромагнітної індукції в інтегральній формі Джеймс Клерк Максвелл узагальнив закон електромагнітної індукції, записавши його через напруженість електричного поля і магнітну індукцію. ,
де — напруженість електричного поля, — магнітна індукція, c — швидкість світла у вакуумі.
Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі задається другим рівнянням Максвела ,
Електричне поле, яке виникає при зміні магнітного поля призводить до появи електрорушійної сили.
Закон електромагнітної індукції для випадку змінного у часі контуру Можна помітити, що інтегральне рівняння Максвелла для ротора напруженості електричного поля, не враховує залежності поверхні від часу, а отже, оператор похідної по часу не можна виносити за інтеграл, не зафіксувавши при цьому елемент вектора площі . Проте результат, що отриманий при виведенні цього рівняння, можна узагальнити. Для цього треба взяти повну похідну від виразу :
.
Оскільки елемент вектора площі дорівнює ,
що описується як сегмент кривої , що був пройдений за час із швидкістю , то, використовуючи роторне рівняння Максвелла для напруженості електричного поля і щойно написане, можна отримати, що
.
Цей вираз називається законом Фарадея для випадку змінного у часі контуру.
Використання Явище електромагнітної індукції використовується у генераторах електричного струму, трансформаторах, динамо-машинах, лічильниках електроенергії тощо, тобто є основою виробництва й споживання електричної енергії.
Примітки
Література Maxwell, James Clerk (1881), A treatise on electricity and magnetism, Vol. II, Chapter III, § 530, p. 178. Oxford, UK: Clarendon Press. . Конспект лекцій по курсу «Основи електроприводу» (Для студентів спеціальності 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" / Проф. В.С. Білецький – Запоріжжя, 2023. 144 с.