Самоиндукция и взаимоиндукция

Самоиндукция:

Явление самоиндукции было открыто американским физиком Дж. Генри (1797–1878) в 1832г. Оно является частным случаем явления электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции при любом изменении магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в нем возникает согласно (21.2) ЭДС индукции , которая создает в контуре индукционный ток , где R – сопротивление контура.

Если в контуре существует постоянный ток, то он создает в пространстве вокруг себя постоянное магнитное поле, т.е. магнитный поток, который пронизывает контур, будет также постоянным. Поэтому в этом случае ЭДС и ндукции в контуре не возникнет.

Поскольку магнитный поток равен , то . В свою очередь , где – ток, который создает магнитное поле. Значит, . Коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и током , создающим этот поток, зависит от геометрических размеров и формы контура, а также от количества витков в нем и от магнитных свойств сердечника, находящегося в контуре. Этот коэффициент называется индуктивностью контура , т.е. (Гн – генри)

В соответствии с законом электромагнитной индукции изменяющийся магнитный поток создает в контуре ЭДС, которая в этом случае называется электродвижущей силой самоиндукции .

Поскольку контур замкнут, ЭДС самоиндукции создает в контуре ток самоиндукции. Согласно правилу Ленца ток самоиндукции всегда направлен так, что он противодействует изменению основного тока, т.е., если основной ток возрастает, ток самоиндукции направлен против основного тока, если уменьшается – направления основного тока и тока самоиндукции совпадают.

Взаимоиндукция:

Взаимной индукцией называет ся явление возникновения ЭДС индукции в одном контуре при изменении тока в другом, близко расположенном контуре .

Это происходит потому, что магнитный поток , создаваемый током в первом контуре, частично пронизывает другой контур, возбуждая в нем ЭДС индукции. Если – часть потока , которая пронизывает другой контур, то , а , значит, . Тогда, если ввести коэффициент пропорциональности получим, что . При изменении тока изменяется поток и в другом контуре возбуждается ЭДС индукции

Аналогичным образом можно показать, что ЭДС индукции, которая возникает в первом контуре при изменении тока в другом, .

Чтобы показать, что коэффициенты и равны, рассчитаем работу, которую необходимо затратить на преодоление ЭДС взаимоиндукции, т.е. работу, необходимую для того, чтобы каждый из этих контуров удалить на бесконечность. Работа, затраченная на удаление первого контура, равна: , а на удаление второго – . Так как , то .

называют коэффициентом взаимной индукции контуров. Он зависит от геометрической формы и размеров контуров, их взаимного расположения и магнитной проницаемости среды. Таким образом, явление взаимоиндукции препятствует образованию системы контуров с токами, также как и ее разделению на элементы. Работа, затраченная на преодоление ЭДС взаимоиндукции двух контуров, равна

Дата добавления: 2015-04-24