§ 142. Электромагнитная индукция и сила Лоренца.

Возникновение э. д. с. индукции в телах, движущихся в магнитном поле, может быть легко понято с точки зрения представления о силе Лоренца (§ 136).

Представим себе какое-нибудь тело, например стержень , движущийся в магнитном поле с индукцией . Для простоты предположим, что направления стержня , магнитной индукции  и скорости движения  взаимно перпендикулярны (рис. 268). Движение стержня есть в то же время движение положительных и отрицательных зарядов, входящих в состав молекул этого стержня. И те и другие движутся в одну сторону, в сторону движения самого стержня . Магнитное поле действует на эти заряды, согласно § 136, силой Лоренца, стремясь передвигать положительные заряды в одну сторону, к концу , а отрицательные в другую, к концу . Таким образом, действие силы Лоренца приводит к возникновению э. д. с., которую мы и называем э. д. с. индукции.

Рис. 268. К объяснению электромагнитной индукции при помощи силы Лоренца. Между точками  и  стержня индуцируется э. д. с., направленная от точки  к точке

В случае движения металлического стержня положительные ионы, составляющие остов стержня, не могут перемещаться вдоль него, а отрицательные заряды – подвижные электроны – будут скапливаться в избытке у конца ; конец  будет характеризоваться недостатком электронов. Возникшее напряжение  и определяет собой э. д. с. индукции. В случае движения столба электролита положительные и отрицательные ионы накапливаются под действием сил Лоренца на противоположных концах столба. В случае же движения диэлектрика разделение зарядов под действием силы Лоренца приводит к поляризации диэлектрика (§37). Эти представления особенно удобны при исследовании возникновения э. д. с. индукции в незамкнутых контурах, например в стержне, падающем в магнитном поле Земли.

Само собой разумеется, что, пользуясь правилами разложения векторов и указанием (§ 136) относительно направления силы Лоренца, мы без труда разберем и те случаи, когда направление движения и направление поля составляют между собой или с направлением проводника углы, отличные от прямого. В частности, как легко видеть, э. д. с. индукции равна нулю, если проводник движется параллельно направлению поля, т. е. угол между направлением скорости зарядов  и направлением индукции магнитного поля  равен нулю.

Конечно, для наглядного истолкования возникновения э. д. с. индукции нельзя пользоваться силами Лоренца в тех случаях, когда индукция обусловлена изменением поля  в неподвижных проводниках. Но в случае индукции в движущихся проводниках, когда способ рассмотрения с помощью силы Лоренца применим, он дает не только качественную картину, но и правильное количественное выражение э. д. с. индукции.