Якщо провідник переміщувати в магнітному полі, то в ньому відбувається поділ зарядів на позитивні й негативні, тобто виникає початкова різниця потенціалів, електрорушійна сила - ЕРС.

Величину ЕРС визначають за формулою:

де В - магнітна індукція, Тл; V - швидкість руху провідника або магнітного поля, м/с; / - активна довжина провідника (довжина тієї частини провідника, яка потрапила в магнітне поле), м; а - кут між лініями магнітного поля і провідником.

Явище електромагнітної індукції використовують у роботі електричних генераторів.

Напрямок ЕРС електромагнітної індукції визначають за правилом правої руки: якщо долоню правої руки розташувати так, щоб лінії магнітного поля входили в неї і великий відігнутий палець указував напрям руху провідника (тобто напрямок його швидкості), то чотири пальці покажуть напрямок ЕРС (рис. 3.6).

Якщо витком, котушкою або будь-яким замкнутим контуром проходить струм, що змінюється, то навколо них виникає змінне магнітне поле, що наводить у них ЕРС. Це явище називають явищем електромагнітної індукції, а струм - індукційним.

Явище виникнення ЕРС у провіднику зі струмом під дією власного мінливого магнітного поля - це самоіндукція.

Величину ЕРС самоіндукції визначають за формулою:

де L - індуктивність, коефіцієнт, який залежить від параметрів контуру, Гн; di/dt - швидкість зміни струму, А/с.

Самоіндукція виникає в будь-якому дроті зі змінним струмом. У ланцюзі постійного струму самоіндукція спостерігається в момент розмикання ланцюга. Тоді в місці розриву ланцюга може виникнути електрична дуга (рис. 3.7).

Для гасіння дуги у високовольтних ланцюгах встановлюють дугогасильні камери.

ЕРС самоіндукції створює опір будь-яким змінам струму. У тих приладах, де самоіндукція вельми небажана, намотування котушок виконують біфіляр-но. Біфілярну котушку (інша назва - біфілярна обмотка) використовують у сучасній електротехніці як спосіб створення дротяного резистора з незначним паразитним коефіцієнтом самоіндукції. На рис. 3.8 зображено плоску індукційну котушку (біфілярну), яку створив Нікола Тесла.

Поверхневий ефект. Завдяки ЕРС самоіндукції заряджені частинки змінного струму виштовхуються на поверхню провідника, внаслідок чого виникає поверхневий ефект. Тобто струм високої частоти, на відміну від постійного струму, тече переважно поверхнею провідника. Це явище можна пояснити у такий спосіб. Припустимо, що змінний струм тече у багатожильному кабелі. Тоді кожна жила кабелю буде охоплена своїм змінним магнітним полем, яке частиною своїх силових ліній охоплюватиме також і інші жили. На рис. 3.9 зображено шість периферійних і одну осьову жилу кабелю.

ЕРС самоіндукції, що виникає у провіднику, за змінного струму в різних прошарках дроту не є однаковою: у середині дроту вона має найбільшу величину і чинить значний індуктивний опір змінному струму. Поверхневий ефект стає помітним тільки за високих і ультрависоких частот. Цим пояснюється використання для цих струмів не суцільних, а трубчатих провідників і сріблення їхніх поверхонь.

Вихрові струми, або струми Фуко. Названі на честь французького фізика Леона Фуко (1819-1868), який відкрив явище нагрівання металічних тіл, які обертаються в магнітному полі. Ці струми виникають у масивних провідниках у разі зміни магнітного потоку, який їх пронизує.

Уперше вихрові струми виявив французький учений Франсуа Араго (1786— 1853) в 1824 р. - у мідному диску, розташованому на осі під магнітною стрілкою, яка оберталася. З огляду на вихрові струми диск також обертався. Цей факт, названий явищем Араго, пояснив М. Фарадей із позицій відкритого ним закону електромагнітної індукції: магнітне поле, яке обертається, індукує в мідному диску струми (вихрові), які взаємодіють із магнітною стрілкою.

Струми Фуко виникають під дією змінного електромагнітного поля і за своєю фізичною природою нічим не відрізняються від індукційних струмів, що виникають у лінійних провідниках.

Оскільки електричний опір провідників малий, то сила струмів Фуко може досягати великих значень. Згідно з правилом Ленца, вони вибирають у провіднику такий напрямок, щоб протистояти причині, яка їх викликає. Тому в сильному магнітному полі провідники, які рухаються, витримують сильне гальмування, яке пояснюється взаємодією струмів Фуко з магнітним полем.

Теплову дію струмів Фуко використовують в індукційних печах: у котушку, яка живиться від високочастотної батареї великої сили, поміщають тіло-про-відник, у якому виникають вихрові струми, які розігрівають його до плавлення.

Цей ефект застосовують також для демпфування рухливих частин гальванометрів, сейсмографів тощо.

У багатьох випадках струми Фуко є небажаними, шкідливими. Для боротьби з ними застосовують спеціальні заходи: наприклад, якорі трансформаторів набирають із тонких пластин. Поява феритів зробила можливим виготовлення цих провідників суцільними.

Небезпека вихрових струмів полягає у: небажаному нагріві осердь; втратах енергії; розмагнічувальній дії осердь; нерівномірному розподілі магнітного потоку по перерізу магнітопроводу.

Незважаючи на шкідливий вплив вихрових струмів, їхню теплову дію ефективно використовують.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020