Indukcji elektromagnetycznej jest zjawisko fizyczne prowadzi do pojawienia się siły elektromotorycznej w sposób przewodu elektrycznego , poddaje się zmiennym przepływu pola magnetycznego. Ta siła elektromotoryczna może generować prąd elektryczny w przewodniku.
Zjawisko to ma ogromne znaczenie praktyczne. Znajduje zastosowanie w szczególności w generatorach i transformatorach elektrycznych , cewkach , a nawet płytach indukcyjnych dzięki prądom wirowym .
Zjawisko to wywodzi się z siły Lorentza , przyłożonej do wolnych elektronów w przewodniku elektrycznym:
lub:
jest ładunkiem cząstki (wyrażonym w kulombach ), pole elektryczne ( V na metr ), prędkość cząstki ( metry na sekundę ), i indukcja magnetyczna ( teslas ).Wszystkie te wielkości są mierzone w tym samym układzie odniesienia Galileusza w punkcie, w którym znajduje się cząstka. Pojęcie układu odniesienia jest tutaj bardzo ważne, ponieważ w zależności od układu odniesienia, w jakim się znajdujemy, można interpretować to samo zjawisko na dwa sposoby. Z tych dwóch punktów widzenia jest to modelowane przez prawo Lenza-Faradaya lub jedno z czterech równań Maxwella .
Rozważamy przewodnik elektryczny umieszczony w polu magnetycznym. W zależności od wybranego układu odniesienia można wyróżnić dwa szczególne przypadki zjawiska indukcji:
Istnieją dwie formy, integralna i lokalna, które są równoważne.
Prawo Ohma jest napisane lokalnie:
gdzie jest przewodność elektryczna przewodnika , to gęstość objętościowa prądu elektrycznego . W przypadku braku generatora elektrochemicznego (który tworzy gradient potencjału ), tylko zjawiska indukcji mogą wyjaśnić narodziny prądu za pośrednictwem pola elektromotorycznego
.Postać całkowa, czyli prawo Faradaya, jest następująca: obwód poddany zmiennemu strumieniowi magnetycznemu (wynikającemu ze zmiennego pola magnetycznego B ) podlega działaniu siły elektromotorycznej : (w woltach) zorientowanej zgodnie z konwencją generatora, taką jak:
gdzie jest przepływ B przez obwód.
Na schemacie elektrycznym ta siła elektromotoryczna jest zawsze zapisana w konwencji generatora. Zatem przy zastosowaniu konwencji odbiornika napięcie na zaciskach tego obwodu jest równe sumie spadków napięcia związanych z przepływającym przez niego prądem , odjętej od tej siły elektromotorycznej.
W trybie prądu stałego możemy następnie napisać tak zwane uogólnione prawo Ohma :
gdzie jest rezystancja elektryczna przewodnika.
O indukcji własnej mówimy wtedy, gdy źródłem pola magnetycznego u źródła siły elektromotorycznej w obwodzie jest prąd elektryczny przepływający przez ten sam obwód. Pole magnetyczne zapewnia sobie sprzężenie zwrotne zmian prądu w obwodzie.
Indukcja własna jest niezwykłą właściwością elektromagnetyczną, którą ma przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny , a jej przeciwnymi odmianami są przeciwstawne zmiany.
Rzeczywiście, przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny, wytwarza pole magnetyczne (por. Prawo Biota i Savarta ). Prawo Lenz-Faradaya opisuje następujące zjawiska: gdy strumień pola magnetycznego przechodzi przez obwód przewodu zmienia się wraz z upływem czasu, to pojawia się w tym układzie napięciu zwane siły elektromotorycznej . Wytworzona w ten sposób siła elektromotoryczna (często w skrócie fem) jest zorientowana tak, aby generować prądy przeciwstawne zmianom strumienia:
Każda zmiana prądu powoduje zmianę tego indukowanego pola , co skutkuje wytworzeniem napięcia, które przeciwstawia się zmianom pola, a zatem przeciwstawia się zmianom prądu:
gdzie nazywany jest współczynnikiem indukcyjności własnej obwodu lub własną indukcyjnością obwodu. Zależy to tylko od konfiguracji geometrycznej obwodu i zawsze jest ściśle dodatnia.
Możemy przytoczyć:
Indukcja elektromagnetyczna odgrywa rolę w wielu maszynach elektrycznych .