3.6 Эдс самоиндукции и взаимоиндукции

Изменение собственного потокосцепления в контуре (или катушке) является обычно следствием изменения тока в этом же контуре. Индуктированная в этом случае ЭДС называется ЭДС самоиндукции:

, где = const;

Потокосцепление взаимной индукции изменяется при изменении тока или коэффициента магнитной связи

Вихревые токи. В магнитопроводах электрических машин, трансформаторов возникают вихревые токи (токи Фуко). Здесь они нежелательны, так как увеличиваются общие потери энергии в устройствах, что вызывает их дополнительный нагрев. Для уменьшения потерь энергии в электрических машинах их магнитопроводы разделяют на тонкие изолированные друг от друга слои, которые разрывают возникающие индукционные токи. С другой стороны, токи Фуко используют в индукционных печах для сильного нагревания или плавления металлов.

ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле. При движении проводника в магнитном поле в нём возникает электромагнитная сила F_М, которая действует на каждый электрон F_м = F_{Лоренца} = В*е₀*v. Происходит разделение зарядов в проводнике (на его концах) и накопление заряда, т.е. возникает разность потенциалов и можно записать

Правило правой руки: линии магнитной индукции входят в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони перпендикулярно вытянутым четырём, показывает направление движения проводника, тогда вытянутые четыре пальца показывают направление ЭДС.

3.7 Взаимное преобразование механической и электрической энергии

Допустим, что проводник движется в магнитном поле за счёт механической энергии какого – либо первичного двигателя (источника механической энергии), мощность которого равна

Р_мд =F_мд*v.

Тогда в проводнике возбуждается ЭДС Е и ток , где r – сопротивление проводника, R – сопротивление внешней части цепи (шины, электроприёмника). Проводник в данном случае является источником ЭДС, электрическая мощность которого Р= Е*I. С появлением тока возникает электромагнитная сила F_м, которая согласно правилу левой руки действует на проводник противоположно силе F_мд (F_{мд –} сила движущая, а F_м - сила тормозящая). При постоянной скорости F_мд = F_м, т.е.

Следовательно, механическая мощность первичного двигателя равна электрической мощности источника

Обратный процесс – преобразование электрической энергии в механическую энергию. Можно показать, что если в электрическую цепь, в которую входит проводник, включить источник ЭДС Е₀ , то в результате взаимодействия магнитного поля и тока на проводник действует электромагнитная сила F_м и он движется со скоростью v. В проводнике, движущемся в магнитном поле, индуктируется ЭДС Е, направление которой противоположно току. По второму закону Кирхгофа,

Здесь F_м - движущаяся сила, а противодействует движению механическая сила F_мд . Мощность электроприёмника (проводника АБ) равна

– механическая мощность движущегося проводника; а I²r - мощность тепловых потерь в проводнике.

31