КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Вопрос №2. Явление самоиндукции. Индуктивность
Индуктивный ток в контуре всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот индукционный ток. Правило Ленца. Закон Фарадея-Ленца Э.Д.С индукции. Вопрос 1. Явление электромагнитной индукции Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля. Лекция № 10 План лекции: 1. Явление электромагнитной индукции: 1.1. Правило Ленца; 1.2. Основной закон электромагнитной индукции (Закон Фарадея-Ленца). 2. Явление самоиндукции. Индуктивность. 3. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность (коэффициент взаимной индукции). Токи в цепи при включении и отключении источника. 4. Энергия магнитного и электромагнитного полей: 4.1. Энергия магнитного поля; 4.2. Энергия соленоида с током; 4.3. Объемная плотность энергии; 4.4. Энергия электромагнитного поля
Явление электромагнитной индукции открыл в 1831г. М. Фарадей английский физик. Оно заключается в следующем: Во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении тока Фм магнитной индукции В через площадь S, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Этот ток называется индукционным. Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре обусловлено появлением в этом контуре электродвижущей силы εин, которую называют электродвижущей силой индукции. ЭДС определяется лишь скоростью изменения магнитного потока и не зависит от того чем вызвано это изменение – деформацией контура, его перемещением в магнитном поле, изменением магнитного поля или совместным действием этих причин.
- закон Фарадея (1.1)
Русский физик Э.Х.Ленц, который исследовал взаимосвязь между направлением индукционного тока в контуре и причиной вызывавшей этот ток, установил в 1834 г. закономерность, называемую правилом Ленца:
В 1845 – 1847 гг. Ф.Э.Нейман создал теорию электромагнитной индукции и получил математическое выражение для закона электромагнитной индукции, которую объединяет закон Фарадея и правило Ленца. - Закон Фарадея – Ленца (1.2)
То есть ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на контур. Если же катушка (соленоид) содержит N витков, то полный магнитный поток ψ м= NФм и называется потокосцеплением. Тогда: (1.3)
Вокруг всякого витка с током I существует магнитное поле B, силовые линии которого пронизывают этот контур и создают собственный магнитный поток сквозь поверхность S, натянутую на этот контур (см. рис. 1):
Рис. 1 По закону Био – Савара – Лапласа магнитная индукция в любой точке поля пропорциональна силе тока в контуре. Следовательно, потокосцепление ψ с для контура из нескольких витков также будет пропорциональна току I: (2.1) где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. N – общее число витков; =BS – магнитный поток сквозь площадь S, ограниченную одним витком; Если внутри соленоида находится сердечник с магнитной проницаемостью µ, то в соответствии с формулой B=µ0µIn запишем выражение для магнитной индукции поля соленоида:
где n =N/L, L – длина соленоида, N – общее число витков.
Следовательно, для соленоида объёмом V=LS, индуктивность:
В СИ L измеряется в генри – Г. ; При прохождении по контуру изменяющего тока, пронизывающей его магнитный поток также изменяется, и в контуре наводится электродвижущая сила индукции. Возникновение ЭДС индукции в контуре в результате изменения силы тока I в этом же контуре не является явлением самоиндукции, а ЭДС – ЭДС самоиндукции (εc).
Очевидно, что явление самоиндукции – это частный случай явления электромагнитной индукции Фарадея-Ленца.
Следовательно: Если контур не дифференцируется, а магнитная проницаемость µ не зависит от силы тока, то индуктивность L=const и для ЭДС самоиндукции получаем:
Если контур с током окружен ферримагнитной средой или в соленоид вставлен ферромагнитный (железный, стальной) сердечник, то магнитная проницаемость µ зависит от напряженности магнитного поля H и следовательно, от силы тока I(H)=. Поэтому индуктивность L (см.ψс=LI) не может считаться постоянной. В этом случае вместо статической индуктивности L используют понятие динамической индуктивности Lдин. Считая, что потокосцепление ψс=ψ(I), а сила тока I=I(t), получаем:
По правилу Ленца ЭДС самоиндукции противодействует изменению магнитного потока самоиндукции, т.е. изменению электрического тока в контуре (замедляет темп его увеличения или уменьшения). Следовательно, индуктивность L контура является мерой его инертности по отношению к изменению силы тока в нем.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 610; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |