Módne tendencie a trendy.  Doplnky, topánky, krása, účesy

Módne tendencie a trendy. Doplnky, topánky, krása, účesy

» Fenomén a zákon elektromagnetickej indukcie. Elektromagnetická indukcia

Fenomén a zákon elektromagnetickej indukcie. Elektromagnetická indukcia

>>Fyzika a astronómia >>Fyzika 11. ročník >> Právo elektromagnetická indukcia

Faradayov zákon. Indukcia

Elektromagnetická indukcia sa nazýva taký jav, ako je výskyt elektrického prúdu v uzavretom obvode, ktorý podlieha zmene magnetického toku, ktorý prechádza týmto obvodom.

Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie je napísaný takto:

A hovorí, že:



Ako sa vedcom podarilo odvodiť takýto vzorec a sformulovať tento zákon? Už vieme, že okolo vodiča s prúdom je vždy magnetické pole a elektrina má magnetickú silu. Začiatkom 19. storočia preto vyvstal problém potreby potvrdiť vplyv magnetických javov na elektrické, čo sa snažili vyriešiť mnohí vedci a medzi nimi bol aj anglický vedec Michael Faraday. Takmer 10 rokov, počnúc rokom 1822, strávil rôznymi pokusmi, no bezvýsledne. A až 29. augusta 1831 prišiel triumf.

Po intenzívnom hľadaní, výskume a experimentoch dospel Faraday k záveru, že iba magnetické pole, ktoré sa časom mení, môže vytvoriť elektrický prúd.

Faradayove experimenty

Faradayove experimenty boli nasledovné:

Po prvé, ak vezmete permanentný magnet a presuniete ho do cievky, ku ktorej je pripojený galvanometer, potom v obvode vznikne elektrický prúd.
Po druhé, ak je tento magnet vytiahnutý z cievky, potom pozorujeme, že galvanometer tiež ukazuje prúd, ale tento prúd má opačný smer.



Teraz skúsme túto skúsenosť trochu zmeniť. K tomu sa pokúsime nasadiť a odstrániť cievku na pevnom magnete. A čo nakoniec uvidíme? A pozorujeme, že počas pohybu cievky voči magnetu sa v obvode opäť objaví prúd. A ak sa cievka zastaví, prúd okamžite zmizne.



Teraz urobme ďalší experiment. Aby sme to urobili, vezmeme a umiestnime do magnetického poľa plochý obvod bez vodiča a pokúsime sa spojiť jeho konce s galvanometrom. A čo vidíme? Hneď ako sa obvod galvanometra otočí, pozorujeme, že sa v ňom objaví indukčný prúd. A ak sa pokúsite otočiť magnet vo vnútri a vedľa obvodu, potom sa v tomto prípade objaví aj prúd.



Myslím, že ste si už všimli, že prúd sa objaví v cievke, keď sa zmení magnetický tok, ktorý preniká touto cievkou.

A tu vzniká otázka, pri akýchkoľvek pohyboch magnetu a cievky môže vzniknúť elektrický prúd? Ukazuje sa, že nie vždy. Prúd sa nevyskytuje, keď sa magnet otáča okolo zvislej osi.

A z toho vyplýva, že pri akejkoľvek zmene magnetického toku pozorujeme, že v tomto vodiči vzniká elektrický prúd, ktorý existoval počas celého procesu, pričom dochádzalo k zmenám magnetického toku. Toto je práve fenomén elektromagnetickej indukcie. A indukčný prúd je prúd, ktorý bol získaný touto metódou.

Ak analyzujeme túto skúsenosť, uvidíme, že hodnota indukčného prúdu je úplne nezávislá od príčiny zmeny magnetického toku. V tomto prípade má prvoradý význam iba rýchlosť, ktorá ovplyvňuje zmeny magnetického toku. Z Faradayových experimentov vyplýva, že čím rýchlejšie sa magnet pohybuje v cievke, tým viac sa strelka galvanometra vychyľuje.



Teraz môžeme zhrnúť túto lekciu a dospieť k záveru, že zákon elektromagnetickej indukcie je jedným zo základných zákonov elektrodynamiky. Vďaka štúdiu javov elektromagnetickej indukcie vedci rozdielne krajiny vznikli rôzne elektromotory a výkonné generátory. Obrovský príspevok k rozvoju elektrotechniky urobili takí slávni vedci ako Lenz, Jacobi a ďalší.

Čo sa týka princípov činnosti transformátorov, tlmiviek, mnohých typov elektromotorov a generátorov. Zákon hovorí:

alebo inými slovami:

Generované EMF je úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku.

Pri prvej experimentálnej demonštrácii elektromagnetickej indukcie (august 1831) Faraday omotal dva drôty okolo protiľahlých strán železného torusu (konštrukcia je podobná modernému transformátoru). Na základe svojho hodnotenia novoobjavenej vlastnosti elektromagnetu očakával, že pri zapnutí prúdu v jednom drôte špeciálneho druhu prejde torusom vlna a spôsobí elektrický vplyv na jeho opačnej strane. Pripojil jeden vodič ku galvanometru a pozrel sa naň, zatiaľ čo druhý vodič bol pripojený k batérii. V skutočnosti videl krátky nárast prúdu (ktorý nazval „vlna elektriny“), keď pripojil drôt k batérii, a ďalší podobný nárast, keď ho odpojil. V priebehu dvoch mesiacov Faraday našiel niekoľko ďalších prejavov elektromagnetickej indukcie. Keď napríklad rýchlo vložil magnet do cievky a vytiahol ho späť, videl prúdové rázy, vytvoril jednosmerný prúd v medenom kotúči, ktorý sa otáčal v blízkosti magnetu pomocou posuvného elektrického drôtu ("Faradayov disk").

Faradayov disk

Faraday vysvetlil elektromagnetickú indukciu pomocou konceptu takzvaných siločiar. Väčšina vtedajších vedcov však jeho teoretické myšlienky odmietala najmä preto, že neboli sformulované matematicky. Výnimkou bol Maxwell, ktorý použil Faradayove myšlienky ako základ pre svoju kvantitatívnu elektromagnetickú teóriu. V Maxwellových prácach je aspekt zmeny času elektromagnetickej indukcie vyjadrený vo forme diferenciálne rovnice. Oliver Heaviside nazval tento Faradayov zákon, hoci sa svojou formou trochu líši od pôvodnej verzie Faradayovho zákona a nezohľadňuje indukciu EMF počas pohybu. Verzia Heaviside je formou skupiny rovníc, ktoré sa dnes uznávajú, známe ako Maxwellove rovnice.

Faradayov zákon ako dva rôzne javy

Niektorí fyzici poznamenávajú, že Faradayov zákon v jednej rovnici opisuje dva rôzne javy: motor emf generované pôsobením magnetickej sily na pohybujúci sa drôt, a transformátor EMF, vznikajúci pôsobením elektrickej sily v dôsledku zmeny magnetické pole. Na túto skutočnosť upozornil vo svojej práci James Clerk Maxwell O fyzických siločiarach v roku 1861. V druhej polovici časti II tejto práce podáva Maxwell samostatné fyzikálne vysvetlenie pre každý z týchto dvoch javov. Odkaz na tieto dva aspekty elektromagnetickej indukcie sa nachádza v niektorých moderných učebniciach. Ako píše Richard Feynman:

Takže „pravidlo toku“, že EMF v obvode sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku obvodom, platí bez ohľadu na dôvod zmeny toku: buď preto, že sa pole mení, alebo preto, že sa obvod pohybuje. (alebo oboje) .... V našom vysvetlení pravidla sme použili dva úplne odlišné zákony pre dva prípady ––    pre „pohyblivý reťazec“ a     pre „meniace sa pole“.
Nepoznáme žiadnu obdobnú situáciu vo fyzike, ktorá by bola taká jednoduchá a presná všeobecné zásady pre ich skutočné pochopenie analýzy z hľadiska dvoch rôznych javov.

-Richard Feynman,   Feynmanove prednášky o fyzike

Odrážanie tejto zdanlivej dichotómie bolo jednou z hlavných ciest, ktoré viedli Einsteina k rozvoju špeciálnej teórie relativity:

Je známe, že Maxwellova elektrodynamika - ako sa v súčasnosti zvyčajne chápe - vedie pri aplikácii na pohybujúce sa telesá k asymetrii, ktorá, ako sa zdá, nie je tomuto javu vlastná. Vezmime si napríklad elektrodynamickú interakciu magnetu a vodiča. Pozorovaný jav závisí len od relatívneho pohybu vodiča a magnetu, pričom bežný názor vyvodzuje ostrý rozdiel medzi týmito dvoma prípadmi, v ktorých je v pohybe buď jedno alebo druhé teleso. Ak je totiž magnet v pohybe a vodič je v pokoji, vzniká v blízkosti magnetu elektrické pole s určitou hustotou energie, ktoré vytvára prúd v mieste, kde sa vodič nachádza. Ale ak je magnet v pokoji a vodič sa pohybuje, potom v blízkosti magnetu nevzniká žiadne elektrické pole. Vo vodiči však nájdeme elektromotorickú silu, pre ktorú neexistuje zodpovedajúca energia sama o sebe, ale ktorá produkuje - za predpokladu rovnosti relatívneho pohybu v dvoch diskutovaných prípadoch - elektrické prúdy v rovnakom smere a rovnakej intenzity ako v prvý prípad.

Príklady tohto druhu, spolu s neúspešným pokusom o detekciu akéhokoľvek pohybu Zeme vo vzťahu k „svetlonosnému médiu“, naznačujú, že javy elektrodynamiky, ako aj mechaniky, nemajú vlastnosti zodpovedajúce myšlienke absolútny odpočinok.

-Albert Einstein, O elektrodynamike pohybujúcich sa telies

Tok cez povrch a EMF v okruhu

Definícia plošného integrálu predpokladá, že plocha Σ je rozdelená na malé prvky. Každý prvok je spojený s vektorom dA, ktorej hodnota sa rovná ploche prvku a smer je pozdĺž normály k prvku smerom von.

vektorové pole F(r, t) je definovaný v celom priestore a plocha Σ je ohraničená krivkou ∂Σ pohybujúcou sa rýchlosťou v. Pole je integrované cez tento povrch.

Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie používa pojem magnetického toku Φ B cez uzavretú plochu Σ, ktorá je definovaná prostredníctvom plošného integrálu:

kde dA- plocha prvku povrchu Σ( t), B je magnetické pole a B· dA- skalárny súčin B a dA. Predpokladá sa, že povrch má „ústa“ načrtnuté uzavretou krivkou, označenou ∂Σ( t). Faradayov indukčný zákon hovorí, že keď sa prietok zmení, potom keď sa jednotkový kladný testovací náboj pohybuje pozdĺž uzavretej krivky ∂Σ, vykoná sa práca, ktorej hodnota je určená vzorcom:

kde je veľkosť elektromotorickej sily (EMF) vo voltoch a Φ B- magnetický tok vo weberoch. Smer elektromotorickej sily určuje Lenzov zákon.

Preto EMF

kde v = rýchlosti vodiča alebo magnetu, a l= dĺžka vertikálnej slučky. V tomto prípade rýchlosť súvisí s uhlovou rýchlosťou otáčania v = rω, kde r= polomer valca. poznač si to rovnakú prácu vykonávané podľa ktokoľvek cestička, ktorá sa otáča so slučkou a spája horný a spodný ráfik.

Faradayov zákon

Intuitívne atraktívny, ale zavádzajúci prístup k použitiu prietokového pravidla vyjadruje prietok cez okruh ako Φ B = Bwℓ, kde w- šírka pohyblivej slučky. Tento výraz je nezávislý od času, takže nesprávne naznačuje, že sa negeneruje žiadne EMF. Chyba v tomto tvrdení je, že neberie do úvahy celú dráhu prúdu cez uzavretú slučku.

Aby sme správne použili pravidlo toku, musíme zvážiť celú dráhu prúdu, ktorá zahŕňa dráhu cez ráfiky na hornom a spodnom kotúči. Môžeme si vybrať ľubovoľnú uzavretú cestu cez ráfiky a otočnú slučku a pomocou zákona toku nájsť EMF pozdĺž tejto dráhy. Akákoľvek dráha, ktorá obsahuje segment susediaci s otočnou slučkou, berie do úvahy relatívny pohyb častí reťaze.

Ako príklad uvažujme dráhu prechádzajúcu v hornej časti reťaze v smere otáčania horného kotúča a v spodnej časti reťaze - v opačnom smere vzhľadom na spodný kotúč (znázornené šípkami na Obr. 4). V tomto prípade, ak sa otočná slučka odchýlila o uhol θ od kolektorovej slučky, potom ju možno považovať za súčasť valca s plochou A = rℓθ. Táto oblasť je kolmá na pole B a jeho príspevok k toku je:

kde je znamienko záporné, pretože podľa pravidla pravá ruka lúka B , generované prúdovou slučkou, v opačnom smere k aplikovanému poľu B". Keďže ide iba o časovo závislú časť toku, podľa zákona o toku je EMF:

v súlade so vzorcom Lorentzovho zákona.

Teraz uvažujme o ďalšej ceste, v ktorej zvolíme prechod pozdĺž ráfikov diskov cez protiľahlé segmenty. V tomto prípade by to bolo súvisiace vlákno znížiť ako sa θ zvyšuje, ale podľa pravidla pravej ruky prúdová slučka dodáva aplikované pole B, takže EMF pre túto cestu bude mať presne rovnakú hodnotu ako pre prvú cestu. Akákoľvek zmiešaná spätná cesta vedie k rovnakému výsledku pre hodnotu EMF, takže v skutočnosti nezáleží na zvolenej ceste.

Priame hodnotenie zmeny toku

Ryža. 5. Zjednodušená verzia obr. 4. Slučka sa posúva rýchlosťou v v stacionárnom poli uniformy B.

Použitie uzavretej cesty na výpočet EMF, ako je uvedené vyššie, závisí od podrobnej geometrie cesty. Naproti tomu použitie Lorentzovho zákona takýmto obmedzeniam nepodlieha. Nasledujúca diskusia je určená na lepšie pochopenie ekvivalencie ciest a vyhýbanie sa detailom zvolenej cesty pri použití zákona toku.

Ryža. 5 je idealizácia obrázku 4, ukazuje priemet valca na rovinu. Rovnaká analýza pozdĺž prepojenej cesty je platná, sú však vykonané určité zjednodušenia. Časovo nezávislé detaily okruhu nemôžu ovplyvniť rýchlosť zmeny prietoku. Napríklad kedy konštantná rýchlosť slučkový sklz, tok prúdu slučkou je nezávislý od času. Namiesto zvažovania podrobností vybranej uzavretej slučky pri výpočte EMF sa môžete zamerať na oblasť poľa B zmietaná pohyblivou slučkou. Návrh sa scvrkáva na zistenie rýchlosti, ktorou tok prechádza reťazcom. Tento pojem poskytuje priamy odhad rýchlosti zmeny toku, čím sa vyhýba premýšľaniu o časovo závislých detailoch rôznych ciest pozdĺž okruhu. Rovnako ako pri aplikácii Lorentzovho zákona je jasné, že akékoľvek dve cesty spojené s posuvnou slučkou, ktoré sa líšia v spôsobe, akým prechádzajú slučkou, vytvárajú tok s rovnakou rýchlosťou zmeny.

Na obr. 5 zametaných plôch za jednotku času sa rovná dA / dt = vℓ, bez ohľadu na podrobnosti zvolenej uzavretej cesty, takže podľa Faradayovho zákona indukcie je EMF:

Táto nezávislá dráha EMF ukazuje, že ak je posuvná slučka nahradená pevnou vodivou doskou alebo dokonca nejakým zložitým zakriveným povrchom, analýza je rovnaká: nájdite tok v oblasti pohybu pohyblivých častí obvodu. Podobne, ak posuvná slučka v bubne generátora na obr. 4 je nahradený pevným vodivým valcom, výpočet zmietanej plochy sa robí rovnakým spôsobom ako v prípade jednoduchej slučky. To znamená, že EMF vypočítané podľa Faradayovho zákona bude presne rovnaké ako v prípade valca s pevnými vodivými stenami, alebo ak chcete, valca so stenami vyrobenými zo strúhaného syra. Upozorňujeme však, že prúd tečúci v dôsledku tohto EMF nebude úplne rovnaký, pretože prúd závisí aj od odporu obvodu.

Faradayova - Maxwellova rovnica

Striedavé magnetické pole vytvára elektrické pole opísané Faradayovou-Maxwellovou rovnicou:

znamená rotor E- elektrické pole B- hustota magnetického toku.

Táto rovnica je prítomná v moderný systém Maxwellove rovnice, často označované ako Faradayov zákon. Keďže však obsahuje iba čiastočné derivácie vzhľadom na čas, jeho použitie je obmedzené na situácie, keď je náboj v pokoji v časovo premennom magnetickom poli. Neberie do úvahy elektromagnetickú indukciu v prípadoch, keď sa nabitá častica pohybuje v magnetickom poli.

Inou formou možno Faradayov zákon napísať v zmysle integrálna forma Kelvin-Stokesove vety:

Integrácia vyžaduje časovo nezávislý povrch Σ (v tejto súvislosti považované za súčasť výkladu parciálnych derivátov). Ako je znázornené na obr. 6:

Σ - plocha ohraničená uzavretým obrysom ∂Σ , a ako Σ a ∂Σ sú pevné, nezávislé od času, E- elektrické pole, d - nekonečne malý obrysový prvok ∂Σ , B- magnetické pole, d A je nekonečne malý prvok vektora povrchu Σ .

d prvkov a d A majú nedefinované znaky. Na nastavenie správnych znamienok sa používa pravidlo pravej ruky, ako je popísané v článku o Kelvinovej-Stokesovej vete. Pre plochý povrch Σ kladný smer prvku dráhy d krivka ∂Σ je určená pravidlom pravej ruky, podľa ktorého štyri prsty pravej ruky smerujú týmto smerom, keď palec ukazuje v smere normály n na povrch Σ.

Celkom cez ∂Σ volal integrál cesty alebo krivočiary integrál. Plošný integrál na pravej strane Faradayovej-Maxwellovej rovnice je explicitným vyjadrením magnetického toku Φ B v zmysle Σ . Všimnite si, že integrál nenulovej cesty pre E odlišné od správania elektrické pole vytvorené poplatkami. Vygenerovaný poplatok E-pole možno vyjadriť ako gradient skalárneho poľa, ktoré je riešením Poissonovej rovnice a má integrál nulovej dráhy.

Integrálna rovnica platí pre akýkoľvek spôsobom ∂Σ vo vesmíre a na akomkoľvek povrchu Σ , pre ktorú je táto cesta hranicou.

Ryža. 7. Vektorový prvok sweep area d nepoctivý ∂Σ počas dt pri pohybe rýchlosťou v.

a ak vezmeme do úvahy (Gaussov rad), (Vektorový súčin) a (Kelvinova - Stokesova veta), zistíme, že celkovú deriváciu magnetického toku možno vyjadriť

Pridaním termínu na obe strany Faradayovej-Maxwellovej rovnice a zavedením vyššie uvedenej rovnice dostaneme:

čo je Faradayov zákon. Faradayov zákon a Faraday-Maxwellove rovnice sú teda fyzikálne ekvivalentné.

Ryža. 7 je znázornená interpretácia príspevku magnetickej sily k EMF na ľavej strane rovnice. Oblasť prejdená po segmentoch d nepoctivý ∂Σ počas dt pri pohybe rýchlosťou v, rovná sa:

aby zmena magnetického toku ΔΦ B cez časť plochy ohraničenú o ∂Σ počas dt, rovná sa:

a ak pridáme tieto ΔΦ B -príspevky okolo slučky pre všetky segmenty d, dostaneme celkový príspevok magnetickej sily k Faradayovmu zákonu. To znamená, že termín je spojený s motor EMF.

Príklad 3: Uhol pohľadu pohybujúceho sa pozorovateľa

Vráťme sa k príkladu na obr. 3, v pohyblivom referenčnom rámci je medzi nimi tesné spojenie E- a B polia, ako aj medzi motor a vyvolané EMF. Predstavte si pozorovateľa, ktorý sa pohybuje spolu so slučkou. Pozorovateľ vypočítava EMF v slučke pomocou Lorentzovho zákona a Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie. Keďže sa tento pozorovateľ pohybuje so slučkou, nevidí žiadny pohyb slučky, t.j. nulovú veľkosť v×B. Keďže však pole B zmeny v určitom bode X, pohybujúci sa pozorovateľ vidí časovo premenné magnetické pole, konkrétne:

kde k je jednotkový vektor v smere z.

Lorenzov zákon

Faraday-Maxwellova rovnica hovorí, že pohybujúci sa pozorovateľ vidí elektrické pole E y v smere osi r, určené podľa vzorca:

Riešenie pre E y až po konštantu, ktorá nepridáva nič k integrálu slučky:

Pomocou Lorentzovho zákona, v ktorom je len zložka elektrického poľa, môže pozorovateľ vypočítať EMF pozdĺž slučky v čase t podľa vzorca:

a vidíme, že presne ten istý výsledok sa zistí pre stacionárneho pozorovateľa, ktorý vidí ťažisko X C sa posunulo o X C+ v t. Dojímavý pozorovateľ však dostal výsledok pod dojmom, že iba elektrický komponent, zatiaľ čo stacionárny pozorovateľ si myslel, že pôsobí iba magnetické komponent.

Faradayov indukčný zákon

Ak chcete použiť Faradayov indukčný zákon, zvážte pozorovateľa, ktorý sa pohybuje spolu s bodom X C. Vidí zmenu magnetického toku, ale slučka sa mu zdá byť nehybná: stred slučky X C je pevné, pretože pozorovateľ sa pohybuje spolu so slučkou. Potom tok:

kde sa znamienko mínus vyskytuje, pretože normála k povrchu má opačný smer ako aplikované pole B. Podľa Faradayovho zákona indukcie je EMF:

a vidíme rovnaký výsledok. Pri integrácii sa používa časová derivácia, pretože integračné limity sú nezávislé od času. Opäť previesť deriváciu času na deriváciu vzhľadom na X používajú sa metódy diferenciácie komplexnej funkcie.

Stacionárny pozorovateľ vidí EMF ako motor , zatiaľ čo pohybujúci sa pozorovateľ si myslí, že áno vyvolané EMF.

Elektrický generátor

Ryža. 8. Elektrický generátor založený na Faradayovom disku. Disk sa otáča uhlovou rýchlosťou ω, zatiaľ čo vodič umiestnený pozdĺž polomeru sa pohybuje v statickom magnetickom poli B. Lorentzova magnetická sila v×B vytvára prúd pozdĺž vodiča smerom k ráfiku, potom je obvod dokončený cez spodnú kefu a os podpery disku. Teda kvôli mechanický pohyb generuje sa prúd.

Fenomén vzniku EMF generovaného podľa Faradayovho zákona indukcie v dôsledku relatívneho pohybu obvodu a magnetického poľa je základom činnosti elektrických generátorov. Ak sa permanentný magnet pohybuje vzhľadom na vodič, alebo naopak, vodič sa pohybuje voči magnetu, vzniká elektromotorická sila. Ak je vodič pripojený k elektrickej záťaži, preteká ním prúd, a preto sa mechanická energia pohybu premení na elektrickú energiu. napr. diskový generátor postavené na rovnakom princípe ako na obr. 4. Ďalšou realizáciou tejto myšlienky je Faradayov disk, znázornený v zjednodušenej forme na obr. 8. Upozorňujeme, že analýza na obr. 5 a priama aplikácia Lorentzovho zákona o sile to ukazuje pevný vodivý disk funguje rovnakým spôsobom.

V príklade Faradayovho disku sa disk otáča v rovnomernom magnetickom poli kolmom na disk, čo vedie k vzniku prúdu v radiálnom ramene v dôsledku Lorentzovej sily. Je zaujímavé pochopiť, ako sa ukázalo, že na kontrolu tohto prúdu je potrebná mechanická práca. Keď generovaný prúd preteká vodivou obrubou, podľa Ampérovho zákona tento prúd vytvára magnetické pole (na obr. 8 je označené ako "indukované B" - Induced B). Okraj sa tak stáva elektromagnetom, ktorý odoláva otáčaniu disku (príklad Lenzovho pravidla). Vo vzdialenejšej časti obrázku tečie spätný prúd z rotujúceho ramena cez vzdialenú stranu ráfika do spodnej kefy. Pole B vytvorené týmto spätným prúdom je opačné k aplikovanému poľu, čo spôsobuje zníženie tok cez odvrátenú stranu reťazca, na rozdiel od zvýšiť prietok spôsobený rotáciou. Na blízkej strane obrázku tečie spätný prúd z rotujúceho ramena cez blízku stranu ráfika do spodnej kefy. Indukované pole B zvyšuje tok na tejto strane reťaze, na rozdiel od znížiť prietok spôsobený rotáciou. Obe strany obvodu teda generujú emf, ktorý je proti rotácii. Energia potrebná na udržanie pohybu disku proti tejto reaktívnej sile sa presne rovná generovanej elektrickej energii (plus energia na kompenzáciu strát spôsobených trením, generovaním Jouleovho tepla atď.). Toto správanie je spoločné pre všetky generátory na premenu mechanickej energie na elektrickú energiu.

Hoci Faradayov zákon popisuje činnosť akéhokoľvek elektrického generátora, podrobný mechanizmus sa môže líšiť prípad od prípadu. Keď sa magnet otáča okolo pevného vodiča, meniace sa magnetické pole vytvára elektrické pole, ako je opísané v Maxwell-Faradayovej rovnici, a toto elektrické pole tlačí cez vodič náboje. Tento prípad je tzv vyvolané EMF. Na druhej strane, keď magnet stojí a vodič sa otáča, na pohybujúce sa náboje pôsobí magnetická sila (ako to popisuje Lorentzov zákon) a táto magnetická sila tlačí náboje cez vodič. Tento prípad je tzv motor EMF.

elektrický motor

Elektrický generátor môže pracovať v " opačný smer a stať sa motorom. Zoberme si napríklad Faradayov disk. Predpokladajme, že cez vodivé radiálne rameno preteká jednosmerný prúd z nejakého napätia. Potom, podľa Lorentzovho silového zákona, je tento pohybujúci sa náboj ovplyvnený silou v magnetickom poli B, ktorý bude otáčať disk v smere určenom pravidlom ľavej ruky. Pri absencii disipatívneho stratového efektu, ako je trenie alebo Jouleovo teplo, sa disk bude otáčať takou rýchlosťou, d Φ B / dt bola rovnaká ako napätie spôsobujúce prúd.

elektrický transformátor

EMF predpovedané Faradayovým zákonom je tiež dôvodom práce elektrické transformátory. Keď sa elektrický prúd v drôtovej slučke zmení, meniaci sa prúd vytvára striedavé magnetické pole. Druhý drôt v magnetickom poli, ktoré má k dispozícii, zažije tieto zmeny v magnetickom poli ako zmeny v magnetickom toku, ktorý je s ním spojený. dΦ B / dt. Elektromotorická sila generovaná v druhej slučke sa nazýva indukované emf alebo EMF transformátor. Ak sú dva konce tejto slučky spojené cez elektrickú záťaž, potom cez ňu preteká prúd.

Elektromagnetické prietokomery

Faradayov zákon sa používa na meranie prietoku elektricky vodivých kvapalín a kalov. Takéto zariadenia sa nazývajú magnetické prietokomery. Indukované napätie ℇ generované v magnetickom poli B vodivou tekutinou pohybujúcou sa rýchlosťou v, sa určuje podľa vzorca:

kde ℓ je vzdialenosť medzi elektródami v magnetickom prietokomere.

V akomkoľvek kovovom predmete, ktorý sa pohybuje vo vzťahu k statickému magnetickému poľu, sa budú vyskytovať indukčné prúdy, ako v akomkoľvek stacionárnom kovovom predmete vo vzťahu k pohybujúcemu sa magnetickému poľu. Tieto energetické toky sú najčastejšie nežiaduce, v kovovej vrstve kvôli nim preteká elektrický prúd, ktorý kov zahrieva.

Vírivé prúdy vznikajú, keď sa pevná hmota kovu otáča v magnetickom poli, pretože vonkajšia časť kovu sa viac kríži siločiary ako vnútorná, preto je indukovaná elektromotorická sila nerovnomerná a má tendenciu vytvárať prúdy medzi bodmi s najvyšším a najnižším potenciálom. Vírivé prúdy spotrebúvajú značné množstvo energie a často vedú k škodlivému zvýšeniu teploty.

Tento príklad ukazuje celkom päť laminátov alebo dosiek na demonštráciu štiepenia vírivými prúdmi. V praxi sa počet dosiek alebo perforácií pohybuje od 40 do 66 na palec, čo vedie k zníženiu strát na jeden palec. vírivé prúdy do približne jedného percenta. Hoci dosky môžu byť od seba oddelené izoláciou, pretože výsledné napätie je extrémne nízke, prirodzená hrdzavá alebo oxidová vrstva dosiek je dostatočná na to, aby zabránila toku prúdu cez dosky.

Na tomto obrázku pevná medená tyč induktora v otočnej kotve jednoducho prechádza pod špičkou N pólu magnetu. Všimnite si nerovnomerné rozloženie siločiar na tyči. Magnetické pole je vysoko koncentrované, a preto silnejšie na ľavom okraji medenej tyče (a,b), zatiaľ čo na pravom okraji (c,d) je slabšie. Pretože sa dva konce tyče budú pohybovať rovnakou rýchlosťou, tento rozdiel v intenzite poľa naprieč tyčou vytvorí prúdové víry vo vnútri medenej tyče.

Fenomén elektromagnetickej indukcie objavil Michael Faraday v roku 1831. Experimentálne zistil, že pri zmene magnetického poľa vo vnútri uzavretého obvodu v ňom vzniká elektrický prúd, tzv. indukčný prúd. Faradayove experimenty možno reprodukovať nasledovne: keď sa magnet zavedie alebo vyberie do cievky uzavretej ku galvanometru, v cievke sa objaví indukčný prúd (obr. 24). Ak sú dve cievky umiestnené vedľa seba (napríklad na spoločnom jadre alebo jedna cievka vo vnútri druhej) a jedna cievka je pripojená k zdroju prúdu cez kľúč, potom keď je kľúč zatvorený alebo otvorený v obvode prvej cievky , v druhej cievke sa objaví indukčný prúd (obr. 25). Vysvetlenie tohto javu podal Maxwell. Akékoľvek striedavé magnetické pole vždy generuje striedavé elektrické pole.

Na kvantitatívnu charakterizáciu procesu zmeny magnetického poľa cez uzavretý okruh sa zavádza fyzikálna veličina nazývaná magnetický tok. magnetický tok cez uzavretú slučku s plochou S sa nazýva fyzikálna veličina rovnajúca sa súčinu modulu vektora magnetickej indukcie V do oblasti obrysu S a kosínusom uhla a medzi smerom vektora magnetickej indukcie a kolmicou na oblasť obrysu. F = BS cosα (obr. 26).

Empiricky bol stanovený základný zákon elektromagnetickej indukcie: EMF indukcia v uzavretej slučke sa veľkosťou rovná rýchlosti zmeny magnetického toku slučkou. ξ = ΔФ/t..

Vzhľadom na cievku obsahujúcu P otáčky, potom vzorec základného zákona elektromagnetickej indukcie bude vyzerať takto: ξ \u003d n ΔФ / t.

Jednotkou merania magnetického toku je F - weber (Wb): 1V6 \u003d 1Β s.

Význam rozmeru vyplýva zo základného zákona ΔФ =ξ t: 1 Weber je hodnota takého magnetického toku, ktorý pri poklese na nulu za jednu sekundu indukuje indukčné EMF 1 V cez uzavretý obvod.

Klasickou demonštráciou základného zákona elektromagnetickej indukcie je Faradayov prvý experiment: čím rýchlejšie pohybujete magnetom cez závity cievky, tým viac sa v ňom objavuje indukčný prúd, a teda aj indukčné EMF.

Závislosť smeru indukčného prúdu od charakteru zmeny magnetického poľa cez uzavretý okruh v roku 1833 experimentálne zistil ruský vedec Lenz. Sformuloval pravidlo, ktoré nesie jeho meno. Indukčný prúd má smer, v ktorom má jeho magnetické pole tendenciu kompenzovať zmenu vonkajšieho magnetického toku cez obvod. Lenz navrhol zariadenie, ktoré pozostáva z dvoch hliníkových krúžkov, pevných a rezaných, namontovaných na hliníkovej priečke a majúcich schopnosť otáčať sa okolo osi, ako vahadlo. (obr. 27). Keď bol magnet zavedený do pevného krúžku, začal "utekať" od magnetu a zodpovedajúcim spôsobom otáčal vahadlom. Keď bol magnet z prsteňa vytiahnutý, prsteň sa snažil "dohnať" magnet. Keď sa magnet pohyboval vo vnútri rezaného krúžku, nenastal žiadny efekt. Lenz vysvetlil experiment tým, že magnetické pole indukčného prúdu sa snažilo kompenzovať zmenu vonkajšieho magnetického toku.

Elektrina má schopnosť vytvárať magnetické pole. V roku 1831 zaviedol M. Faraday koncept elektromagnetickej indukcie. Dokázal získať elektrinu v uzavretom systéme vodičov, ktorý sa objaví pri zmene magnetického toku. Vzorec Faradayovho zákona dal impulz rozvoju elektrodynamiky.

História vývoja

Po dôkaze zákona elektromagnetickej indukcie anglickým vedcom M. Faradayom sa k objavu dopracovali ruskí vedci E. Lenz a B. Jacobi. Vďaka ich práci je dnes vyvinutý princíp základom fungovania mnohých zariadení a mechanizmov.

Hlavnými jednotkami, v ktorých sa uplatňuje Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie, sú motor, transformátor a mnohé ďalšie zariadenia.

Elektromagnetická indukcia sa nazýva indukcia v uzavretom vodivom systéme elektrického prúdu. Takýto jav je možný pri fyzickom pohybe cez systém vodičov magnetického poľa. Mechanické pôsobenie spôsobuje vzhľad elektriny. Hovorí sa tomu indukcia. Pred objavením Faradayovho zákona ľudstvo nepoznalo iné spôsoby výroby elektriny, okrem galvanizácie.

Ak cez vodič prechádza magnetické pole, dôjde v ňom k indukčnému emf. Nazýva sa aj elektromotorická sila. Pomocou tohto objavu je možné ukazovateľ kvantifikovať.

Experimentálny dôkaz

Anglický vedec pri svojom výskume zistil, že indukčný prúd sa získava jedným z dvoch spôsobov. V prvom experimente sa objaví, keď sa rám pohybuje v magnetickom poli vytvorenom pevnou cievkou. Druhá metóda predpokladá pevnú polohu rámu. V tomto experimente sa mení iba pole cievky, keď sa pohybuje, alebo sa mení prúd v nej.

Faradayove experimenty viedli výskumníka k záveru, že keď sa generuje indukčný prúd, je vyvolaný zvýšením alebo znížením magnetického toku v systéme. Faradayove experimenty tiež umožnili tvrdiť, že empiricky získaná hodnota elektriny nezávisí od metodiky, ktorou sa tok magnetickej indukcie zmenil. Ukazovateľ je ovplyvnený len rýchlosťou takejto zmeny.

kvantitatívne vyjadrenie

Stanovenie kvantitatívnej hodnoty javu elektromagnetickej indukcie umožňuje Faradayov zákon. Uvádza, že EMF, ktorý je určený v systéme, mení svoju hodnotu úmerne k rýchlosti toku vo vodiči. Vzorec bude vyzerať takto:

Záporné znamienko znamená, že EMF zabraňuje výskytu zmien v obvode. Na vyriešenie niektorých problémov sa do vzorca nevkladá záporné znamienko. V tomto prípade sa výsledok zapíše ako modul.

Systém môže obsahovať niekoľko závitov. Ich počet je označený latinským písmenom N. Všetky prvky obvodu sú prepichnuté jediným magnetickým tokom. Indukčné emf sa vypočíta takto:

Jasným príkladom obnovenia elektriny vo vodiči je cievka, cez ktorú sa pohybuje permanentný magnet.

Dielo E. Lenza

Smerovosť indukčného prúdu umožňuje definovať Lenzovo pravidlo. Krátke znenie znie dosť jednoducho. Prúd, ktorý sa objaví pri zmene indikátorov poľa obvodu vodiča v dôsledku jeho magnetického poľa, bráni takejto zmene.

Ak sa magnet postupne zavádza do cievky, úroveň magnetického toku v nej sa zvyšuje. Podľa Lenzovho pravidla bude mať magnetické pole opačný smer ako zväčšujúce sa pole magnetu. Aby ste pochopili tento smer, musíte sa pozrieť na magnet zo severnej strany. Odtiaľto bude gimlet priskrutkovaný severný pól. Prúd sa bude pohybovať v smere hodinových ručičiek.

Ak je magnet odstránený zo systému, magnetický tok v ňom sa zníži. Pre nastavenie smeru prúdu sa gimlet odskrutkuje. Rotácia bude odoslaná na opačná strana pohyb na číselníku v smere hodinových ručičiek.

Lenzove formulácie nadobúdajú veľký význam pre systém s uzavretou slučkou a bez odporu. Bežne sa označuje ako ideálny obrys. Podľa Lenzovho pravidla je nemožné zvýšiť alebo znížiť magnetický tok v ňom.

Koncept samoindukcie

Vytváranie indukcie v ideálnom systéme, ku ktorému dochádza, keď elektrina klesá alebo stúpa vo vodiči, sa nazýva samoindukcia.

Faradayov zákon pre samoindukciu je vyjadrený rovnosťou, keď pri zmene elektriny nenastali žiadne iné zmeny:

kde e je EMF, L je indukčnosť uzavretej cievky, ΔI/Δt je rýchlosť, pri ktorej dochádza k zmenám prúdu.

Indukčnosť

Pomer, ktorý ukazuje úmernosť medzi takými kategóriami, ako je sila prúdu vo vodivom systéme a magnetický tok, sa nazýva indukčnosť. Indikátor je ovplyvnený fyzikálnymi rozmermi cievky a magnetickými charakteristikami média. Vzťah je opísaný vzorcom:

Elektrina pohybujúca sa v obvode vyvoláva vznik magnetického poľa. Preniká do vlastného vozidla a čerpá prúd cez obvod. Okrem toho je jeho vlastný tok úmerný elektrickej energii, ktorá ho vyrába:

Hodnota indukčnosti je tiež vytvorená z Faradayovho zákona.

Nepohyblivý systém

Lorentzova sila vysvetľuje výskyt EMF, keď sa systém pohybuje v poli s konštantnou hodnotou. Indukčné EMF má schopnosť nastať aj pri stacionárnom vodivom systéme v striedavom magnetickom poli. Lorentzova sila v takomto príklade nie je schopná vysvetliť vzhľad indukčného EMF.

Maxwell navrhol použiť špeciálnu rovnicu na vedenie systémov pevného typu. Vysvetľuje výskyt EMP v takýchto systémoch. Hlavným princípom Faradayovho-Maxwellovho zákona je skutočnosť, že striedavé pole vytvára v priestore okolo seba elektrické pole. Pôsobí ako faktor vyvolávajúci vznik indukčného prúdu v nepohyblivom systéme. Pohyb vektora (E) pozdĺž stacionárnych obvodov (L) je EMF:

V prítomnosti striedavého prúdu sa do Maxwellových rovníc zavádzajú Faradayove zákony. Okrem toho môžu byť reprezentované v diferenciálnej forme aj vo forme integrálov.

Zborník z oblasti elektrolýzy

Pri použití Faradayových zákonov sú opísané zákonitosti, ktoré existujú pri elektrolýze. Tento proces spočíva v premene látok s rôznymi vlastnosťami. Stáva sa to, keď sa elektrina pohybuje cez elektrolyt.

Tieto vzory dokázal v roku 1834 M. Faraday. Prvé tvrdenie hovorí, že hmotnosť látky, ktorá sa vytvorí na elektróde, sa mení podľa náboja, ktorý sa pohybuje cez elektrolyt.

Druhé tvrdenie hovorí, že ekvivalenty zložiek s rôznymi charakteristikami sú úmerné chemickým ekvivalentom týchto zložiek.

Obe prezentované tvrdenia sú spojené do kombinovaného Faradayovho zákona. Z nej vyplýva, že Faradayovo číslo sa bude rovnať elektrine schopnej uvoľniť 1 mól látky na elektrolyt. Počíta sa na jednotku valencie. Podľa kombinovaného vzorca bol náboj elektrónu vypočítaný už v roku 1874.

Zákony elektrolýzy stanovené Faradayom boli testované pri rôznych hodnotách prúdu, teploty, tlaku, ako aj pri súčasnom uvoľňovaní dvoch alebo viacerých látok. Elektrolýza sa tiež vykonávala v rôznych taveninách a rozpúšťadlách. Koncentrácia elektrolytu sa tiež líšila v rôznych experimentoch. Zároveň boli niekedy pozorované malé odchýlky od Faradayovho zákona. Vysvetľujú sa elektronickou vodivosťou elektrolytov, ktorá je určená na rovnakej úrovni ako iónová vodivosť.

Objavy anglického fyzika M. Faradaya umožnili popísať mnohé javy. Jeho zákony sú základom modernej elektrodynamiky. Podľa tohto princípu fungujú rôzne moderné zariadenia.

Fedun V.I. Abstrakt prednášok z fyziky elektromagnetizmu

Prednáška 26

Elektromagnetická indukcia. Faradayov objav .

V roku 1831 urobil M. Faraday jeden z najvýznamnejších zásadných objavov v elektrodynamike – objavil fenomén elektromagnetická indukcia .

V uzavretom vodivom obvode so zmenou magnetického toku (vektorového toku), ktorý tento obvod pokrýva, vzniká elektrický prúd.

Tento prúd sa nazýva indukcia .

Vzhľad indukčného prúdu znamená, že keď magnetický

v okruhu vzniká prúdenie emf indukcia (práca na prenose jednotkového náboja po uzavretom okruhu). Všimnite si, že hodnota úplne nezávisle od toho, ako sa uskutočňuje zmena magnetického toku , a je určená len rýchlosťou jej zmeny, t.j. rozsah
. Zmena znamienka derivácie
vedie k zmene znamenia emf indukcia .

Obrázok 26.1.

Faraday objavil, že indukčný prúd možno indukovať dvoma rôznymi spôsobmi, ktoré možno pohodlne vysvetliť pomocou diagramu.

1. metóda: posunutie rámu v magnetickom poli pevnej cievky (pozri obr.26.1).

2. metóda: zmena magnetického poľa generované cievkou , v dôsledku jeho pohybu alebo v dôsledku zmeny sily prúdu v ňom (alebo oboje). Rám pri nehybnosti.

V oboch týchto prípadoch ide o galvanometer ukáže prítomnosť indukčného prúdu v ráme .

Smer indukčného prúdu a podľa toho znamenie emf. indukcia určené Lenzovým pravidlom.

Lenzove pravidlo.

Indukčný prúd je vždy smerovaný tak, aby pôsobil proti príčine, ktorá ho spôsobuje. .

Lenzove pravidlo vyjadruje dôležitú fyzikálnu vlastnosť – túžbu systému pôsobiť proti zmene svojho stavu. Táto vlastnosť je tzv elektromagnetická zotrvačnosť .

Zákon elektromagnetickej indukcie (Faradayov zákon).

Bez ohľadu na dôvod zmeny magnetického toku pokrytého uzavretým vodivým obvodom, ktorý sa vyskytuje v obvode emf. indukcia je definovaná vzorcom

Povaha elektromagnetickej indukcie.

S cieľom objasniť fyzické príčiny, ktoré vedú k vzniku emf. Indukcia uvažujeme postupne dva prípady.

1. Obvod sa pohybuje v konštantnom magnetickom poli.

pôsobiť silou

Elektromotorická sila generovaná týmto poľom sa nazýva indukcia elektromotorickej sily . V našom prípade

.

Tu je uvedené znamienko mínus, pretože pole tretej strany nasmerovaný proti bypassu kladnej slučky, ktorý je definovaný pravým skrutkovým pravidlom. Práca je teda miera prírastku plochy obrysu (prírastok plochy za jednotku času).

,

kde
- prírastok magnetického toku cez obvod.

.

Získaný výsledok možno zovšeobecniť na prípad ľubovoľnej orientácie vektora indukcie magnetického poľa vzhľadom na rovinu obrysu a na akomkoľvek obryse pohybujúcom sa (a/alebo deformujúcom sa) ľubovoľným spôsobom v konštantnom nehomogénnom vonkajšom magnetickom poli.

Takže, excitácia emf. indukcia pri pohybe obvodu v konštantnom magnetickom poli sa vysvetľuje pôsobením magnetickej zložky Lorentzovej sily, úmernej
, ktorý vzniká pri pohybe vodiča.

2. Obvod je v kľude v striedavom magnetickom poli.

Experimentálne pozorovaný výskyt indukčného prúdu naznačuje, že v tomto prípade sa v obvode objavujú vonkajšie sily, ktoré sú teraz spojené s časovo premenlivým magnetickým poľom. Aká je ich povaha? Odpoveď na túto zásadnú otázku dal Maxwell.

Keďže vodič je v pokoji, rýchlosť usporiadaného pohybu elektrických nábojov
a teda magnetická sila úmerná
, sa tiež rovná nule a už nemôže uviesť náboje do pohybu. Avšak okrem magnetickej sily len sila z elektrického poľa rovná . Zostáva teda dospieť k záveru, že indukovaný prúd v dôsledku elektrického poľa vznikajúce pri zmene vonkajšieho magnetického poľa v čase. Je to toto elektrické pole, ktoré je zodpovedné za vzhľad emf. indukcia v pevnom obvode. Podľa Maxwella časovo premenné magnetické pole vytvára v okolitom priestore elektrické pole. Výskyt elektrického poľa nie je spojený s prítomnosťou vodivého obvodu, čo umožňuje zistiť existenciu tohto poľa iba objavením sa indukčného prúdu v ňom.

Znenie zákon elektromagnetickej indukcie , ktorý uviedol Maxwell, je jedným z najdôležitejších zovšeobecnení elektrodynamiky.

Akákoľvek zmena magnetického poľa v čase vybudí elektrické pole v okolitom priestore .

Matematická formulácia zákona elektromagnetickej indukcie v Maxwellovom chápaní má tvar:

Cirkulácia vektora napätia toto pole pozdĺž akéhokoľvek pevného uzavretého obrysu je definovaný výrazom

,

kde - magnetický tok prenikajúci do obvodu .

Znamienko parciálnej derivácie sa používa na označenie rýchlosti zmeny magnetického toku a znamená, že obvod je stacionárny.

Vektorový tok cez povrch ohraničený obrysom , rovná sa
, takže výraz pre zákon elektromagnetickej indukcie možno prepísať takto:

Toto je jedna z rovníc Maxwellovho systému rovníc.

Skutočnosť, že cirkulácia elektrického poľa excitovaného časovo premenným magnetickým poľom je nenulová, znamená, že uvažované elektrické pole nie potenciálny.Je to ako magnetické pole víriť.

Vo všeobecnosti elektrické pole možno znázorniť vektorovým súčtom potenciálnych (pole statických elektrických nábojov, ktorých cirkulácia je nulová) a vírových (v dôsledku časovo premenlivého magnetického poľa) elektrických polí.

Na základe javov, ktoré sme uvažovali a ktoré vysvetľujú zákon elektromagnetickej indukcie, neexistuje žiadny všeobecný princíp, ktorý by umožňoval stanoviť zhodnosť ich fyzikálnej podstaty. Preto by sa tieto javy mali považovať za nezávislé a zákon elektromagnetickej indukcie - ako výsledok ich spoločného pôsobenia. O to prekvapivejší je fakt, že emf. indukcia v obvode sa vždy rovná rýchlosti zmeny magnetického toku obvodom. V prípadoch, keď sa zmení aj pole a umiestnenie alebo konfigurácia obvodu v magnetickom poli, emf. indukcia by sa mala vypočítať podľa vzorca

Výraz na pravej strane tejto rovnosti je celková derivácia magnetického toku vzhľadom na čas: prvý člen je spojený so zmenou magnetického poľa v čase, druhý s pohybom obvodu.

Dá sa povedať, že vo všetkých prípadoch je indukčný prúd spôsobený celkovou Lorentzovou silou

.

Aká časť indukčného prúdu je spôsobená elektrickou a aká časť magnetickej zložky Lorentzovej sily závisí od výber referenčného systému.

O práci Lorentzových a Ampérových síl.

Už zo samotnej definície práce vyplýva, že sila pôsobiaca v magnetickom poli na elektrický náboj a kolmo na jeho rýchlosť nemôže konať. Keď sa však vodič s prúdom pohybuje a nesie so sebou náboje, ampérová sila stále funguje. Elektromotory sú toho jasným potvrdením.

Tento rozpor zmizne, ak vezmeme do úvahy, že pohyb vodiča v magnetickom poli je nevyhnutne sprevádzaný javom elektromagnetickej indukcie. Spolu s ampérovou silou preto prácu na elektrických nábojoch vykonáva aj elektromotorická sila indukcie vznikajúca vo vodiči. Celková práca síl magnetického poľa teda pozostáva z mechanickej práce spôsobenej ampérovou silou a práce emf indukovaného pri pohybe vodiča. Obidve práce sú rovnaké v absolútnej hodnote a opačné v znamienku, takže ich súčet sa rovná nule. Práca ampérovej sily pri elementárnom posunutí vodiča s prúdom v magnetickom poli sa skutočne rovná
, v rovnakom čase emf indukcia funguje

,

potom plná práca
.

Ampérové ​​sily nevykonávajú prácu vďaka energii vonkajšieho magnetického poľa, ktoré môže zostať konštantné, ale vďaka zdroju emf, ktorý udržiava prúd v obvode.