Вопрос 8 Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция

Связь магнитного поля с электрическим током привели к попыткам возбудить ток с помощью магнитного поля. Эта задача бала решена Фарадеям открывшего явление электромагнитной индукции. В замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока охватывает этим контуром возникший электрический ток. Этот ток назыв. индукционным. Наличие тока указыв. на наличие ЭДС. ЭДС опред. скорость изменения магнитного потока Е_I= -dФ/dt. Знак «-» опред. правилом Ленца. Индукц. ток имеет такое направление что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающий этот индукционный ток. Явление электромагнитной индукции применяется для образов-я механической энергии в энергию электрич-ю. на этом основан принцип генерирования. Предположим что рамка равномерно вращающаяся в однородном магнитном поле W, B= const W- циклическая частота вращ-я В- магнитная инд-я. Ф= BS* cosα= BS* cos ωt E= -dФ/dt= -d/dt(BS* cos ωt)=ωBS* sin ωt=ωBS= E_max.. обратный принцип при образовании энергии электрич-го тока в механический лежит в основе действия электрич. двигателей.

Самоиндукция

Электрический ток, который течет в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, согласно закону Био-Савара-Лапласа, пропорциональна току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому прямо пропорционален току I в контуре: (1) где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. При изменении в контуре силы тока будет также изменяться и сцепленный с ним магнитный поток; значит, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией. Из выражения (1) задается единица индуктивности генри (Гн): 1 Гн — индуктивность контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб: 1 Гн = 1 Вб/с = 1 В•c/А . Вычислим индуктивность бесконечно длинного соленоида. Полный магнитный поток сквозь соленоид (потокосцепление) равен μ₀μ(N²I/l)S . Подставив в (1), найдем (2) т. е. индуктивность соленоида зависит от длины l солениода, числа его витков N, его , площади S и магнитной проницаемости μ вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида. Доказано, что индуктивность контура зависит в общем случае только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости среды, в которой он расположен, и можно провести аналог индуктивности контура с электрической емкостью уединенного проводника, которая также зависит только от формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды. Найдем, применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, что э.д.с. самоиндукции равна Если контур не претерпевает деформаций и магнитная проницаемость среды остается неизменной (в дальнейшем будет показано, что последнее условие выполняется не всегда), то L = const и (3) где знак минус, определяемый правилом Ленца, говорит о том, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем. Если ток со временем увеличивается, то (dI/dt<0) и ξ_s>0 т. е. ток самоиндукции направлен навстречу току, обусловленному внешним источником, и замедляет его увеличение. Если ток со временем уменьшается, то (dI/dt>0) и ξ_s<0 т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и уменьшающийся ток в контуре, и замедляет его уменьшение. Значит, контур, обладая определенной индуктивностью, имеет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока уменьшается тем сильнее, чем больше индуктивность контура.