Принцип целостности при изучении электромагнитной индукции в углубленном курсе физики
статья по физике на тему

Автор- Черпита Валерий Николаевич,

учитель физики ГБОУ Школы 2051 города Москвы

Принцип целостности при изучении электромагнитной индукции в изучении углубленного курса физики в средней школе

Изучение электромагнитной индукции в курсе физики базового уровня не обеспечивает формирования системного подхода к изучению этого важного явления. Для обеспечения целостного взгляда на все электромагнитные явления, как на единую систему знаний следует основываться на фундаментальных утверждениях, вытекающих из основных положений электродинамики. Так, изучение электромагнитной индукции  следует начинать с утверждения о существовании вихревого электрического поля, а не с закона электромагнитной индукции Фарадея. В этом случае вывод закона электромагнитной индукции основывается на факте возникновения индукционного тока, а значит, и возникновения ЭДС индукции, и сравнении размерностей ЭДС и потока магнитной индукции. Знак «минус» в законе Фарадея при таком выводе является следствием экспериментального факта: при возрастании магнитной индукции ΔB/Δt>0 (ΔФ/Δt>0), направленное вектора напряженности электрического поля Ē образует левый винт с направлением вектора B, а не следствием, вытекающим из правила Ленца.

Единство природы закона электромагнитной индукции и силы Лоренца можно показать как на примере возникновения ЭДС индукции в движущихся проводниках, так и при анализе опытов Фарадея по наблюдению индукционного тока, заключающихся в том, что постоянный магнит или электромагнит вдвигают в катушку индуктивности или выдвигают из нее. При рассмотрении вопроса о возникновении ЭДС индукции в движущихся проводниках на основе силы Лоренца следует учесть, что анализ этого процесса связан с определенными трудностями, заключающимися в том, что формально сила Лоренца работы не совершает. Для анализа опытов Фарадея с позиции силы Лоренца существенным моментом является наличие радиальной составляющей вектора магнитной индукции, перпендикулярной оси катушки.

Однако существуют опыты, не поддающиеся такому простому обоснованию. Это, например, возникновение ЭДС индукции на основании закона Фарадея сталкивается с трудностями, т.к. в униполярном индукторе магнитный поток через контур и его изменение равны нулю. Объяснить данный парадокс можно только исходя из понимания того, что электрическое и магнитное поля – это компоненты единого электромагнитного поля в разных системах отсчета.