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) |
Явление самоиндукции. Магнитное поле бесконечно длинного соленоида. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности
Известно, что вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле. Следовательно, с любым контуром тока всегда связан поток магнитной индукции. Этот поток будет изменяться при изменении силы тока в контуре, а также формы контура или магнитной проницаемости окружающей среды. Изменение же магнитного потока, согласно закону электромагнитной индукции, возбудит в контуре ЭДС. ЭДС электромагнитной индукции, которая возникает в каком-либо контуре вследствие изменения магнитного потока, создаваемого электрическим током этого контура, называют ЭДС самоиндукции (рис. 4.4). Величина ЭДС самоиндукции может быть определена по общей формуле, выражающей основной закон электромагнитной индукции: . Рассчитаем ЭДС самоиндукции, возникающую в бесконечно длинном соленоиде, магнитное поле которого однородно находится внутри объема соленоида, заполненного средой с магнитной проницаемостью m. Магнитный поток Ф1, пронизывающий каждый виток соленоида сечением S, . (4.15) При изменении тока в соленоиде в каждом витке возникает ЭДС самоиндукции: . (4.16) В N последовательно соединенных витках соленоида возникает ЭДС самоиндукции: (4.17) где - коэффициент самоиндукции или индуктивность. Индуктивность L зависит от формы, размеров проводника и магнитной проницаемости среды, окружающей проводник. При |eс| = |L|, т.е. индуктивность (коэффициент самоиндукции) – это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в проводнике при скорости изменения тока в нем, равной 1 А/с. В системе СИ индуктивность проводников измеряется в «генри» (Гн). Один Гн (генри) – это индуктивность такого проводника, в котором при скорости изменения тока в 1 А/с индуцируется ЭДС самоиндукции, равная 1 В.
Если L = const, . (4.18) Следовательно, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике. Оказывается, что данное утверждение справедливо для любых проводников. Если L ¹ const, что возможно при m = f(H), . (4.19) То есть при наличии ферромагнетиков и в переменных магнитных полях коэффициент пропорциональности в выражении для ЭДС самоиндукции не равен L. Таким образом, в проводниках с переменным током существуют одновременно две ЭДС - источника тока и самоиндукции. При возрастании тока , eс<0, а это означает, что ЭДС самоиндукции «тормозит» движение зарядов в проводнике, совершая отрицательную работу, т.е. уменьшает ток в проводнике. Если ток в проводнике убывает , eс>0 - ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению тока в проводнике. Следовательно, eс противодействует причине, которая порождает ее (препятствует изменению тока в проводнике). Сравнивая выражения и для магнитного потока, имеем Ф = LI. (4.20) 4.3.1. Взаимная индукция. Коэффициент взаимной индукции Взаимная индукция, явление, в котором обнаруживается магнитная связь двух или более электрических цепей. Благодаря этой связи возникает ЭДС индукции в одном из контуров при изменении тока в другом. Количественной характеристикой магнитной связи электрических цепей является взаимная индуктивность. Если два контура (два замкнутых проводника) находятся в магнитных полях друг друга, то при всяком изменении тока в одном из них происходит изменение магнитного потока, пронизывающего (сцепленного) другой контур, что вызывает в нем появление ЭДС индукции (рис. 4.5). Магнитный поток через первый контур с током I1 частично пронизывает площадь, ограниченную вторым контуром. Причем магнитный поток Ф12 через контур два прямо пропорционален току I1: , (4.21) где М12 - коэффициент пропорциональности, зависящий от размеров, формы контуров, расстояния между ними, от их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды. Он называется взаимной индуктивностью или коэффициентом взаимной индукции контуров. В системе СИ измеряется в генри (Гн).
Если ток I2 течет в контуре "два", то магнитный поток Ф21 через контур «один» также пропорционален току I2: . (4.22) Согласно закону электромагнитной индукции, ; (4.23) , (4.24) где e2 и e1 - возникающие во втором и в первом контурах ЭДС индукции; и - скорости изменения магнитных потоков через соответствующие контуры. Взаимная индукция лежит в основе действия трансформаторов.
Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 171; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |