Эдс движущегося проводника с током — Стиль жизни

9.1.4. Неразветвленная магнитная цепь

Задачей расчета неразветвленной магнитной цепи в большинстве случаев является определение МДС F=Iw , необходимой для того, чтобы получить заданные значения магнитного потока или магнитной индукции в некотором участке магнитопровода (чаще всего в воздушном зазоре).

На рис. 9.9 приведен пример неразветвленной магнитной цепи — магнитопровод постоянного поперечного сечения S1

с зазором. На этом же рисунке указаны другие геометрические размеры обоих участков магнитопровода: средняя длинаl1 магнитной линии первого участка из ферромагнитного материала и длинаl2 второго участка — воздушного зазора. Магнитные свойства ферромагнитного материала заданы основной кривой намагничиванияВ(Н) (рис. 9.10) и тем самым по (9.4) зависимостьюma(Н).

По закону полного тока (9.2)

где H1

иH2 — напряженности магнитного поля в первом и втором участках.

В воздушном зазоре значения магнитной индукции В2

и напряженностиH2 связаны простым соотношениемВ2 =mН2 , а для участка из ферромагнитного материалаВ1 =ma1Н1. Кроме того, в неразветвленной магнитной цепи магнитный поток одинаков в любом поперечном сечении магнитопровода:

Ф = В1S1=B2S2, (9.6)

где S1

иS2 — площади поперечного сечения участка из ферромагнитного материала и воздушного зазора.

Если задан магнитный поток Ф

, то по (9.6) найдем значения индукцийB1 иB2 . Напряженность поляH1 определим по основной кривой намагничивания (рис. 9.10), аH2 =B2m . Далее по (9.5) вычислим необходимое значение МДС.

Сложнее обратная задача: расчет магнитного потока при заданной МДС F

Заменив в (9.5) напряженности магнитного поля значениями индукции, получим

или с учетом (9.6)

где rMk=lkSkmak — магнитное сопротивлениеk -гoучастка магнитной цепи, причем магнитное сопротивлениеk -гo участка нелинейное, если зависимостьВ(H) для этого участка нелинейная (рис. 9.10), т.е.mak ≠ const.

можно построить вебер-амперную характеристику — зависимость магнитного потокаФ от магнитного напряженияUM на этом участке магнитопровода. Вебер-амперная характеристика участка магнитопровода рассчитывается по основной кривой намагничивания ферромагнитного материалаВ(H) . Чтобы построить вебер-амперную характеристику, нужно ординаты и абсциссы всех точек основной кривой намагничивания умножить соответственно на площадь поперечного сечения участкаS и его среднюю длинуl .

На рис. 9.11 приведены вебер-амперные характеристики Ф

(UM1 ) для ферромагнитного участка с нелинейным магнитным сопротивлениемrM1 иФ (UM 2) для воздушного зазора с постоянным магнитным сопротивлениемrM 2 =l2S2m магнитопровода по рис. 9.9.

Между расчетами нелинейных электрических цепей постоянного тока и магнитных цепей с постоянными МДС нетрудно установить аналогию. Действительно, из уравнения (27.7) следует, что магнитное напряжение на участке магнитной цепи равно произведению магнитного сопротивления участка на магнитный поток UM

=rMФ . Эта зависимость аналогична закону Ома для резистивного элемента электрической цепи постоянного токаU = rI . Сумма магнитных напряжений в контуре магнитной цепи равна сумме МДС этого контураSUM =SF , что аналогично второму закону Кирхгофа для электрических цепей постоянного токаSU =SE. Продолжая дальше аналогию между электрическими цепями постоянного тока и магнитными цепями с постоянными МДС, представим неразветвленную магнитную цепь (рис. 9.9) схемой замещения (рис. 9.12, а).

Советуем изучить Самодельная телевизионная антенна: для dvb и аналогового сигнала

В качестве иллюстрации ограничимся применением для анализа неразветвленной магнитной цепи графических методов: метода сложения вебер-амперных характеристик (рис. 9.11) и метода нагрузочной характеристики (рис. 9.12, б).

Согласно первому методу построим вебер-амперную характеристику всей неразветвленной магнитной цепи Ф

(UM1 +UM 2), графически складывая по напряжению вебер-амперные характеристики ее двух участков. При известной МДСF=Iw по вебер-амперной характеристике всей магнитной цепи определим рабочую точкуА , т. е. магнитный потокФ , а по вебер-амперным характеристикам участков магнитопровода — магнитные напряжения на каждом из них.

Согласно второму методу для второго (линейного) участка построим нагрузочную характеристику

т. е. прямую, проходящую через точку F

на оси абсцисс и точкуFrM2 на оси ординат. Точка пересеченияА нагрузочной характеристики с вебер-амперной характеристикой ферромагнитного участка цепи Ф(UM1 ) определяет магнитный потокФ в цепи и магнитные напряжения на ферромагнитном участкеUM1 и воздушном зазореUM2 . Значение индукции в воздушном зазореB2= Ф/S2 .

Магнитное поле проводника с током

Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.

Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.

Ввинчиваем по часовой стрелке — саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.

Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам — кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.

Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?

Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.

Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.

«Электромагнитная индукция»

Электромагнитная индукция — это явление, которое заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике в результате изменения магнитного поля, в котором он находится. Это явление открыл английский физик М. Фарадей в 1831 г. Суть его можно пояснить несколькими простыми опытами.

Описанный в опытах Фарадея принцип получения переменного тока используется в индукционных генераторах, вырабатывающих электрическую энергию на тепловых или гидроэлектростанциях. Сопротивление вращению ротора генератора, возникающее при взаимодействии индукционного тока с магнитным полем, преодолевается за счет работы паровой или гидротурбины, вращающей ротор. Такие генераторы преобразуют механическую энергию в энергию электрического тока.

Вихревые токи, или токи Фуко

Если массивный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в этом проводнике благодаря явлению электромагнитной индукции возникают вихревые индукционные токи, называемые токами Фуко.

Вихревые токи возникают также при движении массивного проводника в постоянном, но неоднородном в пространстве магнитном поле. Токи Фуко имеют такое направление, что действующая на них в магнитном поле сила тормозит движение проводника. Маятник в виде сплошной металлической пластинки из немагнитного материала, совершающий колебания между полюсами электромагнита, резко останавливается при включении магнитного поля.

Во многих случаях нагревание, вызываемое токами Фуко, оказывается вредным, и с ним приходится бороться. Сердечники трансформаторов, роторы электродвигателей набирают из отдельных железных пластин, разделенных слоями изолятора, препятствующего развитию больших индукционных токов, а сами пластины изготовляют из сплавов, имеющих высокое удельное сопротивление.

Электромагнитное поле

Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, является статическим и действует на заряды. Постоянный ток вызывает появление постоянного во времени магнитного поля, действующего на движущиеся заряды и токи. Электрическое и магнитное поля существуют в этом случае независимо друг от друга.

Явление электромагнитной индукции демонстрирует взаимодействие этих полей, наблюдаемое в веществах, в которых есть свободные заряды, т. е. в проводниках. Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле, которое, действуя на свободные заряды, создает электрический ток. Этот ток, будучи переменным, в свою очередь порождает переменное магнитное поле, создающее электрическое поле в том же проводнике, и т. д.

Совокупность переменного электрического и переменного магнитного полей, порождающих друг друга, называется электромагнитным полем. Оно может существовать и в среде, где нет свободных зарядов, и распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны.

Классическая электродинамика — одно из высших достижений человеческого разума. Она оказала огромное влияние на последующее развитие человеческой цивилизации, предсказав существование электромагнитных волн. Это привело в дальнейшем к созданию радио, телевидения, телекоммуникационных систем, спутниковых средств навигации, а также компьютеров, промышленных и бытовых роботов и прочих атрибутов современной жизни.

Краеугольным камнем теории Максвелла явилось утверждение, что источником магнитного поля может служить одно только переменное электрическое поле, подобно тому, как источником электрического поля, создающим в проводнике индукционный ток, служит переменное магнитное поле. Наличие проводника при этом не обязательно — электрическое поле возникает и в пустом пространстве. Линии переменного электрического поля, аналогично линиям магнитного поля, замкнуты. Электрическое и магнитное поля электромагнитной волны равноправны.

Электромагнитная индукция в схемах и таблицах

(Явление электромагнитной индукции, опыты Фарадея, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, вихревое электрическое поле, самоиндукция, индуктивность, энергия магнитного поля тока)

Дополнительные материалы по теме:

Конспект урока по физике в 11 классе «Электромагнитная индукция».

Следующая тема: «».

3.11. Действие магнитного поля на контур с током

Для удобства предположим, что контур имеет прямоугольную форму.

1) Пусть dl перпендикулярен B, т. е. любой элемент контура перпендикулярен силовым линиям. Cилы Ампера, действующие на каждый прямолинейный участок контура, указаны на рисунке.

Если контур с током расположен перпендикулярно силовым линиям, то действие поля выражается в сжимании и разжимании контура. Если же контур состоит из упругого проводника, то внешнего изменения положения в пространстве не будет.

2) площадь контура с током параллельна силовым линиям. То есть нормаль плоскости контура перпендикулярна вектору магнитной индукции.

Тогда силы Ампера на каждом участке:

I. Sin=1, FA≠0, сила направлена от нас.

II, IV. Sin=0, FA=0, То есть на элемент контура с током лежащим вдоль силовых линий FA не действует.

III Sin=1, FA≠0, сила направлена к нам. Тогда если контур с током закрепить в точках A и B ,то при таком расположении его в магнитном поле он будет вращаться, то есть на него действует момент силы.

Взаимоиндукция

Резонансная частота: формула

Если две катушки расположены рядом, то в них наводится ЭДС взаимоиндукции, зависящая от геометрии обеих схем и их ориентации относительно друг друга. Когда разделение цепей возрастает, взаимоиндуктивность снижается, так как уменьшается соединяющий их магнитный поток.

Взаимоиндукция

Пусть имеется две катушки. По проводу одной катушки, обладающей N1 витками, протекает ток I1, создающий МП, проходящее через катушку с N2 витками. Тогда:

Взаимоиндуктивность второй катушки относительно первой:

М21 = (N2 x F21)/I1;

Магнитный поток:

Ф21 = (М21/N2) x I1;

Найдем индуцированную ЭДС:

Е2 = — N2 x dФ21/dt = — M21x dI1/dt;

Идентично в первой катушке индуцируется ЭДС:

Е1 = — M12 x dI2/dt;

Важно! Электродвижущая сила, вызванная взаимоиндукцией в одной катушке, всегда пропорциональна изменению электротока в другой. Взаимную индуктивность можно признать равной:

Взаимную индуктивность можно признать равной:

М12 = М21 = М.

Соответственно, E1 = — M x dI2/dt и E2 = M x dI1/dt.

М = К √ (L1 x L2),

где К – коэффициент связи между двумя индуктивностями.

Явление взаимоиндукции используется в трансформаторах – электроаппаратах, позволяющих изменить значение напряжения переменного электротока. Аппарат представляет собой две катушки, намотанные вокруг одного сердечника. Ток, присутствующий в первой, создает меняющееся МП в магнитопроводе и электроток в другой катушке. Если количество витковых оборотов первой обмотки меньше, чем другой, напряжение увеличивается, и наоборот.

Кроме генерирования, трансформации электроэнергии магнитная индукция применяется в иных устройствах. Например, в магнитных левитационных поездах, которые двигаются не в непосредственном контакте с рельсами, а на несколько сантиметров выше из-за электромагнитной силы отталкивания.

Законы Фарадея и Ленца

Фарадей опытным путем выяснил, что при пересечении проводником магнитных силовых линий по нему проходит заряд (triangle Q). Он связан с числом пересеченных силовых линий ( triangle Ф) и электрическим сопротивлением контура R, что выражается законом Фарадея:

(triangle Q;=;alphafrac{triangle Ф}R. )

Соприкосновение поля и проводника вызвано либо движением проводника, либо изменениями самого магнитного поля.

Саму электродвижущую силу индукции, связанную с сопротивлением контура и силой тока согласно закону Ома, можно найти по формуле

(varepsilon_i;=;alphafrac{triangle Ф}{triangle t}. )

(triangle t) здесь — время, за которое проходит через поперечное сечение проводника количество электричества (triangle Q.)
Ленц доказал, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его причине. Согласно правилу Ленца, в вышеприведенном соотношении следует выбрать отрицательный знак, считая коэффициент( alpha ) положительным:

(varepsilon_i;=;-;alphafrac{triangle Ф}{triangle t}.)

Решу егэ

Задание 18 № 10323

Из металлической проволоки сделаны две одинаковые рамки. Рамка 1 находится в однородном магнитном поле с индукцией и в начальный момент времени расположена относительно линий магнитной индукции так, как показано на рис. 1. Рамка 2 находится в однородном магнитном поле с индукцией линии магнитной индукции которого направлены так, как показано на рис. 2.

В момент времени t

0 = 0 рамку 1 начинают вращать (направление вращения указано стрелкой), а модуль индукцииB 2 начинает изменяться с течением времениt по закону

Установите соответствие между графиками зависимостей физических величин от времени и физическими величинами. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ГРАФИК ЗАВИСИМОСТИ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ ОТ ВРЕМЕНИ	ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
1) Магнитный поток, пронизывающий рамку 1. 2) Магнитный поток, пронизывающий рамку 2. 3) ЭДС индукции, возникающая в рамке 1. 4) Модуль ЭДС индукции, возникающей в рамке 2.

Решение.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индукции определяется выражением

Для первой рамки где — угол между нормалью к контуру и вектором индукции магнитного поля, — площадь контура, — начальная фаза, — угловая частота вращения рамки. В начальный момент поток через рамку 1 равен нулю, затем он будет изменяться по закону синуса. Производная магнитного потока, а в свою очередь и ЭДС индукции, будет изменяться по закону косинуса. На графике 1 изображена ЭДС индукции, возникающая в рамке 1. (А — 3)

Вторая рамка расположена перпендикулярно магнитному полю.

Магнитный поток изменяется за счет изменения величины индукции магнитного поля, которое меняется линейным образом: Следовательно, на графике 2 изображен магнитный поток, пронизывающий рамку 2.

Стоит отметить, что производная магнитного потока по времени в этом случае является постоянной величиной и, следовательно, ЭДС индукции, возникающая во второй рамке, постоянна и не зависит от времени. (Б — 2)

Ответ: 32.

Ответ: 32

Работа Э. Ленца

Направленность индукционного тока предоставляет возможность определить правило Ленца. Краткая формулировка звучит достаточно просто. Появляющийся при изменении показателей поля проводникового контура ток, препятствует благодаря своему магнитному полю такому изменению.

Если в катушку постепенно вводить магнит, в ней повышается уровень магнитного потока. Согласно правилу Ленца, магнитное поле будет иметь направление противоположное увеличению поля магнита. Чтобы понять эту направленность, необходимо смотреть на магнит с северной стороны. Отсюда будет вкручиваться буравчик навстречу северному полюсу. Ток будет перемещаться в сторону движения часовой стрелки.

Если магнит выводится из системы, магнитный поток в ней уменьшится. Чтобы установить направление тока, выкручивается буравчик. Вращения будет направлено в обратную сторону перемещения по циферблату часовой стрелки.

Формулировки Ленца приобретают большое значение для системы с контуром замкнутого типа и отсутствующим сопротивлением. Его принято именовать идеальным контуром. По правилу Ленца, в нем невозможно увеличить или уменьшить магнитный поток.

Графики зависимости индукционного тока от времени рамка

. одновременно в одну или в противоположные стороны. Укажите, как это можно осуществить.

При раскачивании первой катушки в ней возникает индукционный ток, который проходит по виткам второй катушки, находящейся в магнитном поле, и раскачивает ее. Направление движения второй катушки зависит от направления тока в ней и расположения полюсов магнита.

Она также будет раскачиваться, но в стороны, противоположные направлению отклонения стрелки первого гальванометра.

См. рисунок 355.

При сближении цепей ток направлен от С к D; при удалении — от D к С.

Не будет, так как не изменяется поток магнитной индукции, пронизывающий рамку.

. наибольшая и наименьшая ЭДС. Индукцией магнитного поля Земли пренебречь.

ЭДС будет иметь наименьшее значение, когда рамка будет расположена в плоскости, проходящей через прямолинейный провод. Наибольшая ЭДС будет возникать тогда, когда рамка будет перпендикулярна к этой плоскости.

Нет. Магнитное поле индукционного тока противодействует перемещению проводника. Энергия сторонних сил, затраченная на выполнение работы по преодолению этого сопротивления, и обращается в энергию электрического тока. Причины размагничивания постоянных магнитов, например, в электрических машинах — тепловое движение молекул и механические толчки.

Ток будет направлен от ртути к оси диска.

. В каком месте диска — в центре или на окружности — потенциал будет больше?

В северном полушарии — на окружности, в южном — в центре.

От А к В и от D к С.

ЭДС будет возникать, так как при внесении провода в пространство между полюсами магнита будет изменяться магнитный поток, пронизывающий площадь контура.

Магнитный поток не меняется, он остается равным нулю. В кольце индуцируется ток, магнитный поток которого таков, что в сумме с потоком индукции самого магнита через кольцо дает нуль.

За счет какой энергии происходит нагревание цилиндра и воды?

Нагревание воды вызвано токами Фуко, возникающими в стенках цилиндра при его вращении в магнитном поле. Действие поля на стенки цилиндра тормозит его вращение. При наличии поля необходимо приложить к цилиндру больший вращающий момент, т. е. затратить большую энергию, чем при отсутствии поля. Эта дополнительная энергия и расходуется на нагревание цилиндра и воды.

но это опасно для стеклянного баллона лампы. Каким способом можно нагреть электроды лампы, не нагревая баллона?

Токами высокой частоты.

Качающаяся стрелка создает переменное магнитное поле, индуцирующее в медном футляре вихревые токи, направление которых согласно правилу Ленца таково, что они препятствуют движению стрелки.

При замене медного диска стеклянным или деревянным магнит оставался неподвижным. Магнит также оставался неподвижным, когда в медном диске были сделаны разрезы по направлению его радиусов. Когда разрезы были запаяны, магнит опять приходил в движение. Объясните эти опыты.

При вращении диска в нем возникали вихревые токи, направленные так, что поле магнита тормозит вращение диска. По третьему закону Ньютона равная и противоположно направленная сила действует на магнит и заставляет его вращаться вслед за диском. Если в диске сделать радиальные разрезы, то в нем индуцируются небольшие вихревые токи, оказывающие слабое действие на магнит.

Энергия колебаний в значительной степени расходуется на возбуждение вихревых токов в алюминиевом каркасе катушки и в цепи самой замкнутой катушки прибора.

. от времени, чтобы прибор отвечал своему назначению?

Силы, действующие на металлические опилки, возникают вследствие появления в опилках индукционных токов при изменении магнитного поля электромагнита. При нарастании тока в электромагните опилки в соответствии с правилом Ленца будут выталкиваться из поля, а при убывании тока — притягиваться. Эти силы пропорциональны скорости изменения магнитного поля и соответственно тока. Поэтому ток в электромагните должен медленно нарастать, а затем очень быстро падать до нуля. Примерная зависимость силы тока от времени изображена на рисунке 356.

Источник

Магнитное поле

Электрическое и магнитное поле две стороны одного физического явления — электромагнитного поля. Для удобства мы изучаем их отдельно, так проще.

Мы много раз обращались к понятию Электрическое поле.

Электрическое поле всегда существует вокруг неподвижного электрического заряда или системы неподвижных зарядов.

Через электрическое поле осуществляется взаимодействие между неподвижными электрическими зарядами.

Если заряд двигается, то вокруг него существует поле магнитное.

Магнитное поле всегда связано с электрическим током. Если есть ток, значит вокруг него обязательно существует магнитное поле.

Если есть магнитное поле, это значит, что оно создано каким — то током.

Магнитное поле не замечается неподвижным электрическим зарядом, но оно вызывает силовое воздействие на подвижные электрические заряды, потому, что они тоже создают магнитное поле.

Магнитное поле действует на железные (ферромагнитные) предметы, на магнитную стрелку и другие магниты.

Магнитное поле магнитов также создано токами, только внутренними, которые создаются движением электронов.

Ток создает магнитное поле, которое характеризуется напряженностью Н.

Напряженность — характеристика магнитного поля в определенной точке пространства, которая определяет намагничивающую силу.

Магнитное поле можно изобразить магнитными — силовыми линиями.

Например, вокруг линейного проводника с током магнитные — силовые линии представляют собой концентрические окружности.

Напряженность не является силовой характеристикой магнитного поля, она лишь показывает, какую намагничивающую силу создает ток в данной точке пространства, а вот насколько сильное магнитное поле получится от этой намагничивающей силы, зависит от свойств среды, вокруг этого тока.

Электромагнитной индукции -> Теория

Явление электромагнитной индукции.
Открытое в 1831 году Фарадеем явление электромагнитной индукции состоит в том, что в любом замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электродвижущая сила, величина которой пропорциональна скорости изменения магнитного потока:
Eинд=-DФ/Dt
Магнитный поток — это физическая величина, численно равная количеству ЛМИ, пронизывающих контур.
Ф=ВScosa
=Вебер=Тл.м2

В проводящем контуре существование ЭДС индукции приводит к появлению индукционного тока. Знак минус в формуле соответствует правилу Ленца, согласно которому направление индукционного тока всегда таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

ЭДС индукции в движущихся проводниках.
Изменение магнитного потока через контур, вызывающее появление ЭДС индукции, может происходить как за счет изменения магнитного поля, так и за счет изменения ориентации и формы контура.
В тех случаях, когда магнитное поле не изменяется во времени, а магнитный поток через контур изменяется из-за движения проводников контура в магнитном поле (изменения площади контура S), причиной возникновения ЭДС индукции является сила Лоренца.

Рассмотрим прямоугольный контур в однородном магнитном поле, вектор индукции В которого составляет угол a с плоскостью контура.

Если провод скользит с постоянной скоростью v , то с такой же скоростью двигаются и заряды в нем. Следовательно, на них будет действовать сила Лоренца, равная Fл=qvBsina, и направленная вдоль проводника.

Работа этой силы по переносу заряда по проводнику равна A=Fl, и ЭДС индукции по модулю равна E=A/q.

С другой стороны, за время Dt площадь контура изменяется на величинуDS=lVDt , а магнитный поток: DФ=BVlsinaDt.
Итак, ЭДС индукции будет равна: E=BVlsina
ЭДС индукции в неподвижных проводниках.

Если изменение магнитного потока через контур связано с изменением магнитного поля, то причина возникновения ЭДС индукции иная. В общем случае, сила, действующая на электрический заряд q, складывается из силы qE

и силы ЛоренцаqVBsina . Т.к. движущихся проводников в данном случае нет, то сила Лоренца уже не может быть ответственной за возникновение ЭДС индукции.

Остаётся допустить, что в области, где существует переменное магнитное поле, возникает электрическое поле, которое и обусловливает возникновение индукционного тока в замкнутом контуре, т.е. работа сил этого электрического поля поля по замкнутому контуру уже не равна нулю. Поэтому, в отличие от потенциального электростатического поля, это электрическое поле называют вихревым.

Итак, переменное магнитное поле создает в каждой точке пространства

Самоиндукция. Индуктивность.

Если по катушке идет пepeмeнный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому возникает ЭДС индукции в том же самом проводнике, по которому идет ток. Это явление называют самоиндукцией. При самоиндукции проводящий контур играет двоякую роль: по нему протекает ток, создающий переменное магнитное поле, и в нем же возникает ЭДС индукции.

Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. За счет самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу приобретает определенное значение, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы прекращаем ток сразу. Самоиндукция его поддерживает некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.

Модуль B

вектора индукции магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока. Так как магнитный потокФ пропорционаленВ , тоФ~В~I , следовательно:

Ф=LI

где L- индуктивность контура. Это физическая величина, числено равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Зависит от числа витков, размеров, формы и сердечника катушки. Измеряется в генри (Гн).

Используя закон электромагнитной индукции и формулу для индуктивности контура, получаем равенство:

Eинд=-L(DI/Dt)

Самоиндукция

Как уже известно, если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, который пронизывает катушку, будет изменяться. При этом, в этом же самом проводнике возникает ЭДС индукции. Это явление называется самоиндукция.

Во время самоиндукции контур, через который проходит ток, выполняет сразу две функции. Переменный ток в проводнике вызовет появление магнитного потока, через поверхность ограниченную контуром. Магнитный поток будет изменяться с течением времени, следовательно, в контуре будет возникать ЭДС индукции.

Напряженность возникающего вихревого поля будет направлена против тока. То есть, вихревое поле будет препятствовать нарастанию тока. Если бы ток уменьшался, то вихревое поле поддерживало бы ток. Явление самоиндукции можно наблюдать, например, на следующем опыте.

Рассмотрим следующую принципиальную электрическую схему.

Параллельно источнику питания подключены две одинаковые лампочки. В цепь одной из них последовательно включено сопротивление, а в цепь другой – катушка индуктивности. При замыкании ключа, первая лампочка вспыхнет почти мгновенно.

Вторая лампочка включится только спустя некоторое время. ЭДС самоиндукции катушки будет достаточно большим, и будет препятствовать нарастанию силы тока, поэтому свое максимальное значение сила тока достигнет только спустя некоторое время. Теперь рассмотрим следующую схему.

Здесь при размыкании ключа в катушке возникнет ЭДС самоиндукции, которая будет стараться поддерживать ток. В момент размыкания ключа через гальванометр будет протекать ток, обратно направленный по отношению к первоначальному. Сила тока при размыкании может даже превысить силу тока, который был первоначально. Следовательно, ЭДС самоиндукции будет больше ЭДС батареи.

Соленоид

Под этим понятием понимается цилиндрическая обмотка из провода, который может быть намотан в один или несколько слоев. Длина цилиндра значительно больше диаметра. За счет такой особенности при подаче электрического тока в полости соленоида рождается магнитное поле. Скорость изменения магнитного потока пропорциональна изменению тока. Индуктивность соленоида в этом случае рассчитывается следующим образом:

df : dt = L dl : dt.

Еще эту разновидность катушек называют электромеханическим исполнительным механизмом с втягиваемым сердечником. В данном случае соленоид снабжается внешним ферромагнитным магнитопроводом – ярмом.

В наше время устройство может соединять в себе гидравлику и электронику. На этой основе созданы четыре модели:

Первая способна контролировать линейное давление.
Вторая модель отличается от других принудительным управлением блокировки муфты в гидротрансформаторах.
Третья модель содержит в своем составе регуляторы давления, отвечающие за работу переключения скоростей.
Четвертая управляется гидравлическим способом или клапанами.

Источник: ledsshop.ru