§ 47. ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ.
Если проводящие контура или проводники расположены достаточно близко, то при изменении силы тока в одном из них через поверхность, ограниченную вторым изменяется магнитный поток, и, соответственно, в нем возникает индукционный ток. Такие контура называются «сцепленными» или индуктивно связанными (рис.115).
Магнитное поле первого тока создает поток через поверхность второго контура |
Φ2 = L21I1 и наоборот |
|
Φ1 |
= L12 I2 . |
|
L21 |
и L12 - называются коэффициентами взаимной индукции, зависят от геометрической формы, размеров, взаимного |
|
расположения контуров и магнитных характеристик среды.
Расчеты и эксперименты показывают, что при неизменной величине перечисленных параметров коэффициенты взаимной индукции равны L21=L12.
Это свойство коэффициентов взаимной индукции позволяет значительно упростить расчет самих коэффициентов, а также магнитных потоков, и, поэтому это равенство принято называть теоремой взаимности.
На практике взаимная индукция проявляется при прохождении тока по коаксиальному кабелю (рис.116), по двухпроводной линии (рис.117) и т.п.
РИС.118 РИС.119
Явление взаимной индукции двух катушек (рис.120), намотанных на общий сердечник, лежит в основе трансформаторов, широко используемых устройств для повышения или понижения напряжения переменного тока. На рис. 121 приведен внешний вид демонстрационного трансформатора, принципиальное устройство и принятое обозначение трансформатора в электрической схеме.
Рис.120 |
РИС.121 |
§ 48 ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.
Найдем энергию магнитного поля для частного случая магнитного поля соленоида.
При отключении источника постоянной ЭДС, в цепи, содержащей индуктивность (рис.113), в течение некоторого промежутка времени, протекает убывающий по величине ток (рис.114).
В этом случае, при протекании тока работа совершается сторонними силами, ответственными за ЭДС самоиндукции. В результате чего выделяется теплота, равная этой работе, а энергия магнитного поля соленоида исчезает.
52