Взаємоіндукція. ЕРС взаємоіндукції
Два контуру чи котушки називаються індуктивно чи магнітно зв’язаними, якщо частина магнітного потоку, створеного струмом першого контуру, пронизує другий контур, а частина магнітного потоку, викликаного струмом другого контуру, пронизує перший контур.
Якщо по індуктивності 1 протікає струм він створює магнітний потік, який частково пронизує білля розміщену індуктивність 2 й наведе там ЕРС. Якщо друга котушка буде замкнена, то по ній почне протікати струм.
Частина потоку, яка створена струмом першої котушки і пронизує другу котушку, називається потоком взаємної індукції (взаємоіндукції) й утворює з витками другої котушки потокозчеплення:, яке пропорційне струму першої котушки. Відношення потокозчеплення другої котушки до струму першої котушки, який породжує це потокозчеплення, називається взаємною індуктивністю котушок (контурів) -.
І навпаки, при протіканні струму по другій котушці утворюється магнітний потік, частина якого пронизує першу котушку й наведе там ЕРС. Якщо перша котушка буде замкнена, то по ній почне протікати струм. Потік взаємної індукції:. А взаємна індуктивність котушок:
Взаємна індуктивність, також як індуктивність вимірюється в Гн, залежить від кількості витків котушок, їх розмірів, конфігурації, взаємного розміщення й магнітної проникності середовища і не залежить від того, з якої сторони її визначати:
|
|
|
де - коефіцієнт зв’язку, залежить від взаємного розміщення котушок
(чим котушки ближче одна до одної, тим коефіцієнт більше). Взаємна індуктивність двох кільцевих котушок:
де - відстань від центру котушки до середньої магнітної лінії, м
Явище індукування ЕРС в одному колі (котушці) при змінні струму в іншому колі (котушці) називається взаємною індукцією. ЕРС, яка виникає в цьому випадку, називається ЕРС взаємоіндукції:
Тобто, чим скоріше змінюється струм у первинній котушці, тим більше величина ЕРС взаємоіндукції у вторинній котушці. Напрямок ЕРС взаємоіндукції визначають за правилом Ленца: ЕРС взаємоіндукції створює струм у другій котушці, який у свою чергу створює власний магнітний потік, який протидіє зміні потоку, який створює струм первинної котушки. При збільшенні струму і1 магнітний потік Ф2, створений індукованим струмом і2, направлений протилежно магнітному потоку Ф1. І навпаки, при зменшенні струму і1 магнітний потік Ф2 направлений у бік зменшуємого магнітного потоку Ф1 для його підтримки.
Якщо перший контур з індуктивністю і опором R1 підключити до джерела з напругою U1, а другий - до джерела U2, то згідно з ІІ законом Кірхгофа:,
де знак «+» відповідає згідному вмиканню котушок,
|
|
|
«-» - зустрічному вмиканню котушок.
Для позначення згідного та зустрічного вмикання початок котушок (струм протікає від початку котушки) позначають однаковими знаками (наприклад зірками). Тобто, напруга на затискачах контурів буде:
та
Енергія, накопичена у магнітному полі обох контурів:
Таким чином, загальна енергія системи може бути більша чи менша за суму енергії магнітних полів окремих контурів, але кінцево, завжди більша за нуль.
Явище взаємоіндукції використовують для збільшення й зменшення напруги у трансформаторах чи передачі енергії з одного електричного кола в інший. Іноді, це явище небажано. Наприклад, при проходженні двох ЛЕП поруч може наводитися ЕРС, що створює перешкоди у роботі ліній зв’язку, при ремонті тощо.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!