Закон електромагнітної індукції
Досліди Фарадея показали, що сила індукційного струму I і в провідному контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.
Якщо за малий час Δt магнітний потік зміниться на ΔΦ , то швидкість зміни магнітного потоку дорівнює 
. Тоді, 
.
У разі зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром, в останньому з’являються сторонні сили, дія яких характеризується ЕРС, названою ЕРС індукції: 
Відповідно до закону Ома для замкнутого кола 
. Використовуючи це співвідношення, Фарадей установив досліднимшляхом закон електромагнітної індукції:
ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює модулю швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує цей контур:
Цей закон формулюється саме для ЕРС., а не для індукційного струму. Для виникнення струму в провідник має бути замкненим, і сила струму ще й від опору (окрім швидкості зміни магнітного потоку)
Якщо в змінне м.п. внести котушку, що складається з N витків, ЕРС індукції буде:
У загальному випадку цей факт можна сформулювати у вигляді правила, установленого російським фізиком Е. Х. Ленцем:
З урахуванням правила Ленца закон електромагнітної індукції можна записати у вигляді: 
.
Явище самоіндукції
Візьмімо котушку з декількома сотнями витків, надягнуту на замкнутий залізний сердечник. До затисків котушки приєднаємо лампочку на 6 В. Котушку за допомогою ключа приєднуємо до джерела з напругою 2 В. Оскільки лампочка розрахована на напругу, більшу, ніж та, яку забезпечує джерело, то поки ключ замкнутий, вона горить слабко. У момент же розмикання ключа вона на мить спалахує яскравим білим світлом. Чому це відбувається? Після розмикання ключа струм у котушці зменшується, тобто магнітне поле слабшає. При цьому відбувається процес самоіндукції, завдяки якому «створюється» короткочасна, але досить значна ЕРС, під дією якої через котушку й лампочку протікає за досить короткий час значний струм, що змушує лампочку спалахнути.
|
|
|
Виникнення ЕРС індукції в контурі під час зміни сили струму в цьому ж контурі називають явищем самоіндукції.
Як відомо, енергетичною характеристикою вихрового електричного поля є ЕРС індукції. Оскільки самоіндукція є окремим випадком електромагнітної індукції, то для обчислення ЕРС самоіндукції можна застосувати формулу:
.
Індуктивність
Електричний струм I , що протікає через будь-який замкнутий контур, створює магнітний потік Φ , що пронизує поверхню, обмежену цим провідником. Якщо провідник нерухомий і магнітні властивості середовища не змінюються, магнітний потік пропорційний силі струму: Φ∼I або Φ = LI , де L — величина, що характеризує контур (наприклад, котушку) і навколишнє його середовище (сердечник).
|
|
|
Коефіцієнт пропорційності L називають індуктивністюданного контуру.
Індуктивність — це якість провідного контуру, обумовлена відношенням зміни потоку магнітної індукції, що пронизує контур, до зміни сили струму в ньому.
1 генрі — це індуктивність такого провідника, у якому струм силою в 1 А створює магнітний потік в 1 Вб.
Якщо форма контуру не змінна і м. потік змінюється тільки за рахунок зміни сили струму, то ЕРС самоіндукції:
Ця формула розкриває фізичний зміст індуктивності: з неї випливає, що індуктивність контуру чисельно дорівнює ЕРС самоіндукції, яка виникає в контурі під час зміни сили струму на 1 А за 1 с. Тому індуктивність називають також коефіцієнтом самоіндукції.
Енергія магнітного поля
Для створення електричного струму і, отже, його магнітного поля необхідно виконати роботу проти сил вихрового електричного поля. Ця робота (відповідно до закону збереження енергії) дорівнює енергії електричного струму або енергії магнітного поля струму.
Отже, енергія магнітного поля струму в контурі з індуктивністю L дорівнює
|
|
|
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 26; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!