1.7.Явление взаимной индукции и самоиндукции.

Частным случаем явления электромагнитной индукции являются явления взаимной индукции и самоиндукции.

Рисунок 58.

Взаимная индукция – это явление возникновения ЭДС в замкнутом контуре при изменении тока в соседнем контуре. Пусть в замкнутом контуре I существует переменный ток (рис. 58). Возникающее вокруг этого контура магнитное поле пронизывает соседний замкнутый контур. Так как магнитный поток, пронизывающий этот контур изменяется, то в нем будет возникать ЭДС, определяемая по формуле:

M – коэффициент взаимной индукции.

Явление возникновения ЭДС в замкнутом контуре при изменении тока в этом же контуре называется самоиндукцией.

где, L – коэффициент самоиндукции.

Явление взаимной индукции лежит в основе работы трансформатора, устройства, предназначенного для повышения или понижения входящего напряжения.

Трансформатор состоит из двух или нескольких катушек с разным количеством витков. Катушки намотаны на ферромагнитный сердечник.

Рисунок 59.

На первичную катушку подается переменное напряжение. Образованное вокруг нее магнитное поле пронизывает витки вторичной катушки, в которой вследствие взаимной индукции возникает ЭДС, порождающая ток. Количество витков на вторичной катушке пропорционально силе индукционного тока.

k – Коэффициент трансформации.

если, k>1 – трансформатор повышающий

k<1 – трансформатор понижающий

Ферромагнитный сердечник состоит из отдельных пластин, изолированных друг от друга, чтобы избежать вихревых токов.

1.8. RLC - цепь

Рассмотрим цепь переменного тока, состоящую из резистора, конденсатора и катушки индуктивности.

Пусть приложено переменное напряжение.

Резистор в цепи переменного тока:

амплитуда колебаний

- круговая частота

время

На резисторе колебания силы тока и напряжения совпадают по фазе:

Сопротивление резистора в цепи переменного тока называется активным.

В других случаях этого не происходит.

Конденсатор в цепи переменного тока:

На конденсаторе и на катушке индуктивности колебаний I и U не совпадают по фазе, поэтому сопротивление конденсатора и катушки называется реактивным.

Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока ведет себя по-разному. В цепи постоянного тока он обладает бесконечно большим сопротивлением. В цепи же переменного тока конденсатор обладает ёмкостным сопротивлением.

Сопротивление конденсатора в цепи переменного тока.

Пусть задано переменное напряжение:

По определению силы тока:

напряжение на конденсаторе

Фазы колебаний силы тока и напряжения на емкости различны и отличаются на . (рис.60)

Рисунок 60.

Напряжение на конденсаторе отстает от силы тока.

сопротивление на конденсаторе

емкостное сопротивление

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим катушку индуктивности в цепи переменного тока. Получим сопротивление этой катушки.

Пусть по цепи протекает переменный ток:

по определению самоиндукции имеем:

Колебания силы тока и напряжения на катушке индуктивности не совпадают по фазе, а отличаются на , катушка обладает реактивным сопротивлением, но в отличие от конденсатора здесь напряжение опережает силу тока (рисунок 61).

Рисунок 61.

- индуктивное сопротивление обозначает:

- сопротивление на катушке индуктивности