Явление самоиндукции

В рассмотренном случае переменное магнитное поле катушки В пронизывает не только контур А, но и саму катушку В. Значит и катушку пронизывает вихревое электрическое поле и создаёт индукционный ток. Это явление называется самоиндукцией и р асчитывается по тем же правилам и формулам. Э.Д.С. самоиндукции отсюда

называется индуктивностью катушки, отсюда L-[Гн] –Генри

При замыкании цепи индукционный ток направлен против возрастающего тока от источника. Поэтому общий ток достигнет максимума не сразу, при включении ток уменьшается до нуля тоже не мгновенно.

Возникновение индукционного тока в катушке по которой идёт изменяемый электрический ток называется явлением самоиндукции.

Энергия магнитного поля катушки.

Э.Д.С. индукции катушки можно вычислять по формулам:

или , отсюда , а

т.е. зависимость Ф от - прямопропорциональная.

При отключении катушки от источника электрической энергии, как мы говорили, ток прекращается не сразу. За счёт чего? За счёт энергии магнитного поля катушки. Вычислим эту энергию. Она равна работе по перемещению заряда

т.к. , а , то

Вспомним силу упругости

Аналогично

k - аналогичен L, х - аналогичен I. Ф - аналогичен F.

Энергия магнитного поля катушки с током

Итак, в движущемся проводнике в магнитном поле возникает Э.Д.С. индукции и если проводник замкнуть возникает индукционный ток. Но надолго ли? Ток идущий по проводнику нагревает его, тратится энергия, откуда её пополнить? В движущемся проводнике в магнитном поле возникает ток, но на проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, противоположна скорости, значит, проводник должен остановиться, если из вне не прикладывать другую силу противоположную F_A. Для сохранения движения проводника, мы должны передать энергию от других тел, от двигателя внутреннего сгорания, от паровой или гидротурбины.

Если двигать проводник в магнитном поле получим электрическую машину генератор преобразователь механической энергии движения проводника в электрическую энергию. Если проводник подключить к источнику электрической энергии он начнёт двигаться под действием силы Ампера в магнитном поле получим электрическую машину электродвигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую. Отсюда вывод: одна и та же машина постоянного тока может работать и как генератор и как электрический двигатель.

Вопросы:

1. Как находится ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле?

2. Чему равен вектор магнитной индукции магнитного поля прямого тока?

3. Чему равна напряжённость вихревого электрического поля ?

4. Сформулируйте правило Ленца.

5. Что называется явление самоиндукции?

6. Как определить ЭДС самоиндукции?

7. Как найти энергию магнитного поля катушки?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 16

1. а) Найти скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000 витков при возбуждении в нем ЭДС индукции 120 В.

60 м Вб/с

б) С какой скоростью надо перемещать провод­ник, длина активной части которого 1 м, под углом 60° к вектору магнитной индукции, мо­дуль которого равен 0,2 Тл, чтобы в проводнике возбудилась ЭДС индукции 1 В?

6 м/с

2. а) В контуре проводника за 0,3 с магнитный по­ток изменился на 0,06 Вб. Какова скорость из­менения магнитного потока? Какова ЭДС индукции в контуре? При каком условии ЭДС индукции в данном контуре будет постоянной?

0,2 Вб/с

б) Какую длину активной части должен иметь проводник, чтобы при перемещении его со ско­ростью 15 м/с перпендикулярно вектору маг­нитной индукции, равной 0,4 Тл, в нем возбуж­далась ЭДС индукции 3 В?

0,2 В

3. а) Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см², чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?

80

б) Какова индукция магнитного поля, если в проводнике с длиной активной части 50 см, пе­ремещающемся со скоростью 10 м/с перпенди­кулярно вектору индукции, возбуждалась ЭДС индукции 1,5 В?

0,3 Тл

4. а) Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 0,6 Вб так, что ЭДС индукции оказалось равной 1,2 В. Найдите время изменения магнитного потока и силу индукционного тока, если сопротивление проводника 0,24 Ом.

0,5 С; 5 А

б) Найдите ЭДС индукции на концах крыльев самолета (размах крыльев 36,5 м), летящего го­ризонтально со скоростью 900 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции маг­нитного поля Земли 5 • 10^-3 Тл.

0,46 В