Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko polegające na indukowaniu napięcia w przewodzie, gdy zmienia się objęty przez niego strumień magnetyczny. Jeśli by poprzestać tyko na tej ścisłej podręcznikowej formułce to tak jakby być pod Centrum Nauki Kopernik ale nie wejść do środka. Jak więc wygląda to w praktyce?

Trzymając się jednak tego co napisane zostało na samym początku potrzebne są: przewód, źródło pola magnetycznego np. w postaci magnesu trwałego oraz galwanometr uniwersalny do zbadania napięcia na końcach przewodu. I teraz najważniejsza część formułki: napięcie będzie indukowane w przewodzie, gdy ZMIENIA się objęty przez niego strumień magnetyczny. Słowo ZMIANA zostało tu celowo wyróżnione drukowanymi literami aby podkreślić jego kluczowe znaczenie dla całego zjawiska. Dysponując magnesem trwałym zmianę strumienia magnetycznego obejmującego przewód osiągniemy poruszając magnesem względem przewodu. Zobaczymy wtedy, że wskazówka galwanometru porusza się. Świadczy to o przepływie prądu indukcyjnego. Wyraźne wychylenie wskazówki uzyskamy jeśli tak jak na zdjęciach przewód będzie w postaci cewki nawiniętej z miedzianego izolowanego drutu, a magnes jest wkładany i wyciągany ze środka cewki. Wskazówka wychyla się przy tym w obie strony stąd skala z zerem na środku. Można z tego wnioskować, że prąd zmienia kierunek przepływu. Spostrzeżemy też, że im szybciej poruszamy magnesem tym wskazówka galwanometru bardziej się wychyla. Szybszy ruch magnesu oznacza gwałtowniejszą zmianę strumienia magnetycznego obejmującego cewkę i tym samym większe indukowane napięcie, stąd wyższe wskazania galwanometru. Idąc w drugą stronę, jeśli będziemy coraz wolniej poruszać magnesem tym mniejszy prąd uzyskamy. Nawet jeśli cały magnes będzie wsunięty do cewki, a nie będziemy nim poruszać wskazówka galwanometru ani drgnie. Wszystko jest zgodnie z zasadą zachowania energii. Energię elektryczną otrzymujemy tu kosztem energii mechanicznej. Już w tym miejscu można zaznaczyć, że to fundament konstrukcji prądnicy w szczególności dynama rowerowego (warto sobie przypomnieć jak świeci lampka rowerowa zasilana właśnie dynamem).

W warunkach szkolnej pracowni fizycznej do demonstracji zjawiska indukcji elektromagnetycznej wykorzystuje się specjalnie do tego celu przeznaczone cewki indukcyjne. Taki zestaw składa się z dwóch cewek: pierwotnej i wtórnej oraz rdzenia stalowego. Do cewki pierwotnej można włożyć rdzeń, a tę z kolei do cewki wtórnej. Pokazuje to jedno ze zdjęć w tej galerii. Nie posiadając oryginalnych cewek demonstracyjnych łatwo je zastąpić jeśli tylko dysponujemy drutem izolowanym. Stąd prosta droga do dalszego eksperymentowania.

Najlepiej samemu sprawdzić, że ten sam efekt indukowania napięcia w przewodzie uzyskamy jeśli zamiast magnesem będziemy poruszać cewką względem magnesu. Wiadomo, że źródłem pola magnetycznego jest nie tylko magnes trwały ale również przewodnik z prądem (elektromagnes). Jeśli w takim przewodniku będzie płynął prąd stały to pole magnetyczne wokół niego również będzie stałe tak jak wokół magnesu trwałego i będziemy musieli poruszać nim względem obwodu, w którym chcemy indukować prąd. Jeśli zaś np. będziemy włączać i wyłączać prąd w takim przewodniku wówczas pole magnetyczne wokół niego będzie narastać i zanikać, a więc krótko mówiąc zmieniać się. I jeśli tylko w zasięgu takiego pola znajdzie się cewka to na jej zaciskach pojawi się napięcie. Jedno ze zdjęć przedstawia taki właśnie sposób wywoływania zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Nie wdając się w szczegóły i wyjaśnienia trzeba też wspomnieć o stalowym rdzeniu, który wsunięty do cewki pierwotnej wyraźnie wzmacnia cały efekt.

To tylko powierzchowny opis zjawiska indukcji elektromagnetycznej zarówno pięknego jak i o szerokich zastosowaniach praktycznych. Na podstawie tego zjawiska działa wspomniana już prądnica, transformator czy piec indukcyjny. Zjawiskiem indukcyjnym rządzi prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya, które pozwala dokładnie obliczyć wartość siły elektromotorycznej indukcji czyli upraszczając właśnie indukowanego napięcia. Musiało być nie małą przyjemnością zaobserwowanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej po raz pierwszy. Dokonał tego w roku 1831 Michael Faraday, angielski fizyk, chemik – niezwykle zręczny eksperymentator.

Powrót