Правило Ленца

В 1834 г. русский академик Э. Х. Ленц, известный своими многочисленными исследованиями в области электромагнитных явлений, дал универсальное правило для определения направления индуктированной э.д.с. в проводнике. Это правило, известное как правило Ленца, может быть сформулировано так:
направление индуктированной э.д.с. всегда таково, что вызванный ею ток и его магнитное поле имеют такое направление, что стремятся препятствовать причине, порождающей эту индуктированную э.д.с.

С учетом этого правила можно закон электромагнитной индукции выразить более общей формулой, позволяющей определить не только величину, но и направление индуктированной э.д.с.:

Выражение ΔΦ/Δt представляет собой среднюю скорость изменения магнитного потока по времени. Чем меньше промежуток времени Δt, тем меньше вышеуказанная э.д.с. отличается от ее действительного значения в данный момент времени.
Знак минус, стоящий перед выражением ΔΦ/Δt, определяет направление индуктированной э.д.с., т. е. учитывает правило Ленца.

При увеличении магнитного потока выражение ΔΦ/Δt будет положительным, а э.д.с. - отрицательной. В этом и заключается правило Ленца: э.д.с. и созданный ею ток противодействуют причине, которая их вызвала.
При равномерном изменении во времени магнитного потока выражение ΔΦ/Δt будет постоянно. Тогда абсолютное значение э.д.с. в проводнике будет равно
e = Φ/t.

Если катушка состоит из w витков, соединенных между собой последовательно, то индуктированная э.д.с. в ней равняется сумме э.д.с., индуктированных в отдельных витках:

Произведение числа витков катушки на сцепленный с ними магнитный поток называется потокосцеплением катушки и обозначается буквой Ψ. Поэтому закон электромагнитной индукции можно записать и в другой форме:
e = - ΔΨ/Δt.

Вихревые токи

Рассматривая принцип действия генератора, мы видели, что при его вращении в проводниках обмотки якоря, пересекающих магнитное поле, индуктируется э.д.с. Так как и сам стальной якорь пересекает те же магнитные линии, то в нем, так же как и в проводнике, должны индуктироваться токи. Токи, которые индуктируются в массивных металлических телах при пересечении их магнитными линиями, называются вихревыми токами, или токами Фуко.

На рис. схематически изображен якорь, вращающийся в магнитном поле. Вихревые токи в якоре, условно показанные пунктирными стрелками, проходя по телу якоря, будут нагревать его, на что затрачивается энергия. Если не принять мер к уменьшению вихревых токов, они, сильно нагревая якорь, могут привести к порче изоляции его обмотки. Устранить полностью потери на вихревые токи нельзя, но уменьшить их можно и нужно.

Для уменьшения потерь на вихревые токи якори генераторов, электрических двигателей и сердечники трансформаторов собирают из отдельных тонких (0,35-0,5 мм) штампованных листов мягкой стали, расположенных по направлению линий магнитного потока и изолированных один от другого лаком. Это делается для того, чтобы вследствие малого поперечного сечения каждого стального листа уменьшить величину проходящего через него магнитного потока, а стало быть, уменьшить индуктируемые в нем э.д.с. и ток.