Елементарним потоком вектора магнітної індукції (магнітним потоком) через малу довільну поверхню площею dS називається скалярна величина
- вектор, модуль якого дорівнює dS, а напрямок збігається з напрямком зовнішньої нормалі до площадки dS; a - кут між векторами (див. Рис. 1).
Магнітний потік може бути як позитивним, так і негативним залежно від знака cos a (визначається вибором позитивного напрямку нормалі). Зазвичай магнітний потік пов'язують із провідним контуром, по якому тече струм, тобто dS - площа, обмежена контуром зі струмом. Тому, позитивний напрямок нормалі є заданим: воно пов'язане зі струмом правилом правого гвинта. Таким чином, магнітний потік, створюваний контуром через поверхню, обмежену їм самим, завжди позитивний.
Магнітний потік через довільну поверхню S:
Магнітний потік вимірюється в Вебера (Вб).
Магнітний потік може змінюватися по ряду причин: через деформацію контуру, зміна його розташування в магнітному полі (переміщення або повороту), а також з-за змінності самого магнітного поля з часом.
Експериментально показано, що в замкнутому провідному контурі виникає індукційний струм, якщо змінюється магнітний потік через поверхню, обмежену цим контуром. Величина індукційного струму не залежить від способу зміни магнітного потоку, а залежить тільки від швидкості його зміни:
Поява індукційного струму в контурі вказує на наявність в ньому електрорушійної сили. В результаті цієї е.р.с. виникає індукційний струм. Е.р.с. в ланцюзі виникає тоді, коли в цьому ланцюзі на носії струму діють сторонні сили. Відповідна їм е.р.с. називається електрорушійної силою електромагнітної індукції.
Електромагнітної індукції називається явище виникнення ЕРС в замкнутому провідному контурі в результаті зміни потоку магнітної індукції через поверхню, обмежену цим контуром.
Закон Фарадея. е.р.с. електромагнітної індукції, що виникає в замкнутому провідному контурі дорівнює і протилежна за знаком швидкості зміни магнітного потоку, через поверхню обмежену контуром:
Напрямок індукційного струму визначається за правилом Ленца. індукційний струм має також напрямок, що створюване їм магнітне поле перешкоджає зміні магнітного потоку, що викликав цей індукційний струм. Знак мінус в законі Фарадея являє собою математичний вираз правила Ленца.
Е.р.с. індукції вимірюється в вольтах.
Струм, поточний в замкнутому контурі, створює навколо себе магнітне поле. Згідно із законом Біо - Савара - Лапласа магнітна індукція пропорційна току: B
I. З іншого боку Ф
В (з визначення потоку магнітної індукції). Тому Ф
I. Отже Ф
I, тобто магнітний потік, створюваний контуром. пропорційний току:
де L - коефіцієнт пропорційності, який називається індуктивністю контуру.
При зміні сили струму в контурі буде змінюватися також і магнітний потік Ф, створюваний цим контуром. Отже, виникає е.р.с. індукції в тому ж самому контурі, по якому тече струм. Це явище називається самоіндукцією. Самоіндукція - окремий випадок явища електромагнітної індукції. Згідно із законом Фарадея е.р.с. самоіндукції:
Знак мінус показує, що наявність індуктивності в контурі призводить до уповільнення зміни струму в ньому.
Якщо струм в ланцюзі від зовнішнього джерела з часом зростає, то
т. е. струм самоіндукції направлений назустріч цьому струму і перешкоджає його зростанню. Якщо струм з часом зменшується
тобто ток самоіндукції перешкоджає зменшенням струму в ланцюзі.
З (6) видно, що Ес пропорційна індуктивності контуру. Таким чином, індуктивність характеризує електромагнітну індукцію контуру: будь-яка зміна струму сповільнюється тим сильніше, чим більше індуктивність контуру.
Індуктивність контуру залежить від геометричної форми контуру, його розмірів і магнітної проникності середовища в якій він знаходиться.