Вихревое электрическое поле и его связь с магнитным полем

Появление э.д.с. индукции в прямолинейном проводнике, движущемся в магнитном поле, было объяснено действием силы Лоренца на подвижные носители зарядов. Однако объяснить таким способом появление э. д. с. индукции во вторичной цепи при неподвижной относительно нее первичной цепи (оказалось невозможным, поскольку магнитное поле не действует на покоящиеся заряды.

опыты Фарадея

Вспомним, что на покоящиеся заряды действует электрическое поле. Не оно ли создает индукционный ток во вторичной цепи? Если это так, то откуда это электрическое поле берется? Объяснить это можно тем, что переменное магнитное поле может создавать электрическое поле, которое уже и возбуждает в замкнутом проводнике индукционный ток.

Такое объяснение явления электромагнитной индукции впервые дал Д. Максвелл. Развивая эту идею, он создал теорию электромагнитного поля, которая была подтверждена многими опытами. По теории Максвелла в пространстве, в котором изменяется магнитное поле, обязательно возникает электрическое поле с замкнутыми линиями напряженности, независимо от присутствия вещества.

магнитное поле

На рис. 23.8 прямые линия изображают изменяющееся магнитное поле с индукцией В, возрастающей (а) и убывающей (б), а замкнутые линии — возникшее электрическое поле, напряженность которого Е. Если в этом пространстве окажется проводник, то в нем возникнет индукционный ток. Например, при выдвижении магнита из катушки на рис. 23.3, г возникает электрическое поле, изображенное на рис. 23.8, б, которое и создает ток в соленоиде. (Объясните, как возникает ток в других случаях, показанных на рис. 23.3.)

На рис. 23.8 видно, что линии электрического и магнитного полей расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Исследования показали, что вектор напряженности (индукции) магнитного поля в каждой точке пространства перпендикулярен вектору напряженности созданного им электрического поля. Именно поэтому наибольшая э. д. с. индукции в прямолинейном проводнике возникает тогда, когда он движется перпендикулярно к линиям индукции магнитного поля.