Меняющееся магнитное поле рождает ток — лампочка светится без батарейки.
Катушку из провода с лампочкой подносят к сильному переменному магнитному полю — например, к трансформатору микроволновки (50 Гц) или к индукционной плите. Батарейки нет, провода к сети не подключены — а лампочка светится. Энергию она берёт прямо из меняющегося поля.
Через каждый виток катушки проходит магнитный поток Φ = B·S. Пока поле меняется (переменный ток → поле то нарастает, то спадает и меняет знак), поток тоже меняется, и по закону Фарадея в катушке наводится ЭДС: ε = −N·ΔΦ⁄Δt. Эта ЭДС гонит ток через лампочку — она горит.
Чем больше витков N, больше площадь и сильнее/быстрее меняется поле — тем выше ЭДС и ярче свет. Это ровно то, как работает вторичная обмотка трансформатора и беспроводная зарядка телефона.
Ключ — именно изменение. Включите тумблер «Постоянный ток (DC)»: поле застынет, ΔΦ⁄Δt = 0, ЭДС нет — и лампочка гаснет, как бы сильно ни было само поле.
Поле B(t) — синус; ЭДС ε(t) ∝ скорость его изменения — сдвинута на четверть периода: лампочка ярче всего в момент, когда поле проходит через ноль и меняет направление.
Катушка N = 500 витков, площадь витка S = 4 см² = 4·10⁻⁴ м², амплитуда поля B0 = 0,05 Тл, частота сети f = 50 Гц. Найдите амплитуду наведённой ЭДС.
Ответ: ε0 ≈ 3,1 В — с запасом хватит, чтобы зажечь светодиод. С 50 витками было бы в 10 раз меньше (~0,31 В) — едва тлел бы.
Электромагнитную индукцию открыл Майкл Фарадей в 1831 году: двигая магнит сквозь катушку, он получил ток. На этом стоит вся электроэнергетика — генераторы, трансформаторы, а сегодня и беспроводная зарядка, и индукционные плиты.