- •45. Тліючий газовий розряд
- •55. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора в):
- •56 . Магнитные поля соленоида и тороида
- •57. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •§ 123. Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии
- •65. Фізична сутність явища взаємної індукції.
- •§ 19 Явище взаємної індукції. Взаємна індуктивність. Ерс взаємної індукції [5]
- •Фізичні принципи роботи електричних трансформаторів.
- •Коефіцієнт трансформації
- •66. Енергія магнітного поля
- •67. За яких умов у рамці в магнітному полі виникає змінний електричний струм? змінний струм
- •68. Як визначається і чому дорівнює зсув фаз між струмом та напругою на ємності?
§ 123. Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии
Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к количественному закону электромагнитной индукции. Он показал, что всякий раз, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток; возникновение индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции. Значение индукционного тока, а следовательно, и э.д.с. электромагнитной индукции определяются только скоростью изменения магнитного потока, т. е.
Теперь необходимо выяснить знак . В § 120 было показано, что знак магнитного потока зависит от выбора положительной нормали к контуру. В свою очередь, положительное направление нормали определяется правилом правого винта (см. § 109). Следовательно, выбирая положительное направление нормали, мы определяем как знак потока магнитной индукции, так и направление тока и э.д.с. в контуре. Пользуясь этими представлениями и выводами, можно соответственно прийти к формулировке закона электромагнитной индукции Фарадея: какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре э. д. с.
(123.2)
Знак минус показывает, что увеличение потока вызывает э. д. с. т. е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока вызывает т.е. направления потока и поля индукционного тока совпадают. Знак минус в формуле (123.2) определяется правилом Ленца — общим правилом для нахождения направления индукционного тока, выведенного в 1833 г.
Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.
Закон Фарадея (см. (123.2)) может быть непосредственно получен из закона сохранения энергии, как это впервые сделал Г. Гельмгольц. Рассмотрим проводник с током I, который помещен в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура, и может свободно перемещаться (см. рис. 177). Под действием силы Ампера F, направление которой показано на рисунке, проводник перемещается на отрезок dx. Таким образом, сила Ампера производит работу (см. (121.1)) dA=IdФ, где dФ — пересеченный проводником магнитный поток.
Согласно закону сохранения энергии, работа источника тока за время dt ( ) будет складываться из работы на джоулеву теплоту (I2Rdt) и работы по перемещению проводника в магнитном поле (IdФ):
где R — полное сопротивление контура. Тогда
= есть не что иное, как закон Фарадея (см. (123.2)).
61. Колива́льний ко́нтур або коливний контур — електричне коло, складене з резистора, ємності та індуктивності, в якому можливі коливання напруги й струму. Коливальні контури широко застосовуються в радіотехніці та електроніці, зокрема в генераторах електричних коливань, в частотних фільтрах. Вони використовуються практично в кожному електротехнічному пристрої.
Генрі (Гн, H) — одиниця вимірювання індуктивності в системі СІ.
62. Солено́їд (від грецьк. solen — трубка, eidos — вид) — це фізичний прилад, котушка проводу, намотаного на циліндричнуповерхню. Якщо довжина соленоїда набагато більша його діаметра, то при протіканні струму всередині котушки виникає однорідне магнітне поле спрямоване вздовж осі.
-конушка з витків
-площа перерізу соленоїда
- об`єм
63 Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.
Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою
,
де — е.р.с., — сила струму, L — індуктивність.
64. Перехідні процеси виникають внаслідок зміни е. р. с. у колі, напруги, прикладеної до кола, або в зв'язку із зміною його параметрів — опору, індуктивності чи ємності. .
Безпосередніми причинами виникнення перехідних процесів можуть бути комутаційні зміни режимів, тобто вмикання і вимикання джерел живлення, приймачів енергії; короткі замикання на ділянках електричних кіл; зміни механічного навантаження електродвигунів та ін.
Електромагнітні процеси, які відбуваються в електричних колах при переході від одного усталеного режиму до іншого, називають перехідними процесами.
Електричні струми, напруги в колі під час перехідного процесу називають перехідними струмами або напругами.
При розмиканні кола:
; ;
При замиканні кола: