Самоиндукция и взаимоиндукция

Применение электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в электрическую. Используются генераторы, принцип действия которых можно рассматривать на примере плоской рамки, вращающейся в магнитном поле.

Рамка вращается с некоторой постоянной угловой скоростью.

Ф = BSsin = BSsin( где - угол поворота в момент времени t.

При вращении рамки в ней возникает переменная ЭДС, которая подчинена гармоническому закону. Изменяется синусоидально/косинусоидально.

Самоиндукция и взаимоиндукция – частные случаи электромагнитной индукции.

Если с электрической лампочкой последовательно соединить катушку индуктивности и включить электрическую цепь, то лампочка загорится не сразу, а достигнет накала через некоторое время; а если отключить напряжение, то погаснет не сразу. Это объясняется тем, что при замыкании и размыкании цепи в катушке изменяется ток, вызывающий переменный магнитный поток, который в катушке индуцирует ЭДС, препятствующую изменению тока. Данное явление – самоиндукция. При замыкании цепи ЭДС самоиндукции препятствует росту тока в цепи, а при размыкании наоборот вызывает ток, препятствуя уменьшению основного тока.

Магнитный поток в катушке пропорционален силе тока:

Ф = LI, где Ф – поток,I – коэффициент самоиндукции, или индуктивность в катушке.

Индуктивность зависит от формы и размеров катушки, а также от магнитных свойств среды.

ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока в катушке.

Явление взаимной индукции предусматривает наличие двух и более контуров и состоит в том, что в 1-м из них возникает ЭДС, если изменится сила тока в другой.

На явлении взаимной индукции основана работа трансформаторов, т.е. устройств, предназначенных для повышения или понижения напряжения переменного тока.

Трансформатор представляет собой 2 катушки – обмотки, одетые на общий кольцевой сердечник.

Если на катушке 1 пропускать переменный ток, он будет создавать в обмотке переменное магнитное поле. Эту обмотку называют первичной и индуцированное в ней поле вызовет появление ЭДС в обмотке 2, вторичной.

ЭДС во вторичной обмотке определяется соотношением:

, где N₁ и N₂ – число витков на первичной и вторичной обмотке.

Соотношение = k - коэффициент трансформации. Он показывает во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке</>, чем в первичной.

Если k>1, то трансформатор повышающий; ели k<1, то трансформатор понижающий.

79. Магнитные свойства веществ. Магнитное поле электронов, атомов.

Вещество, помещенное во внутреннее магнитное поле намагничивается и создает собственное поле. С точки зрения магнитных свойств все вещества – магнетики.

При отсутствии внешнего поля магнитные моменты атомов ориентированы хаотично и ∑ моменты образца = 0. При наличии внешнего поля моменты атомов стремятся ориентироваться преимущественно вдоль направления вектора индукции и т.о. индукция в веществе будет равна ∑ индукций внутреннего и внешнего поля вещества + диполи атомов.

, где - индукция при отсутствии внутреннего поля.

Количественной характеристикой измерения поля в веществе служит магнитная проницаемость:

Значение проницаемости зависит от состава и строения вещества, т.е. от типа магнетика и она может быть как больше 1, так и меньше.

Вещества, у которых мю<1 – диамагнетики, а вещества, у которых больше 1 – парамагнетики (усиливают внутреннее поле).

Связь между индукцией и внутренним и внешним полем имеет вид:

, где - магнитная восприимчивость магнетика.

Изменение индукции поля в веществе говорит о том, что оно намагничивается, т.е. само становится источником поля.

Для характеристики степени намагниченности служит понимание намагниченности, который представляет собой магнитный момент в единицу V:

Где J - намагниченность; Р_к - магнитный момент каждой молекулы; - количество молекул в

J = [ ]

В слабых полях намагниченность растет пропорционально напряжению поля.

Дата добавления: 2015-04-24