5) Индуктивность длинного соленоида и Энергия магнитного поля.

Энергия W_м магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна

Применим полученное выражение для энергии катушки к длинному соленоиду с магнитным сердечником. Используя приведенные выше формулы для коэффициента самоиндукции L_μ соленоида и для магнитного поля B, создаваемого током I, можно получить:

где V – объем соленоида. Это выражение показывает, что магнитная энергия локализована не в витках катушки, по которым протекает ток, а рассредоточена по всему объему, в котором создано магнитное поле. Физическая величина равная энергии магнитного поля в единице объема, называется объемной плотностью магнитной энергии. Максвелл показал, что выражение для объемной плотности магнитной энергии, выведенное здесь для случая длинного соленоида, справедливо для любых магнитных полей.

6) Взаимоиндукция

Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников.

Между контурами 1 и 2 существует магнитная связь, но не весь поток Ф₁, создаваемый в контуре 1 пересекает контур 2.

Обозначим поток через контур 2 как Ф_1,2. Значение этого потока зависит от формы, размеров, взаимного расположения контуров, магнитных свойств среды. Поскольку Ф₁  I₁, то Ф_1,2  I₁. Эту зависимость можно записать в форме равенства, введя коэффициент пропорциональности L_1,2, называемый взаимной индуктивностью двух контуров. Ф_1,2 = L_1,2 I_1..

При изменении тока I₁ в первом контуре во втором возникает ЭДС индукции равное .

7) Трансформация токов и напряжений.

Трансформатор тока — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение - преобразования и гальваническая развязка высокого напряжения в низкое в измерительных цепях. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Трансформатор токов (напряжений) – это трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток (вторичное напряжение) практически пропорционален (пропорционально) первичному току (первичному напряжению) и при правильном включении сдвинут (сдвинуто) относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

8) Сейсмографы.

Сейсмограф — специальный измерительный прибор, который используется для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн. Это прибор, записывающий колебания грунта, вызванные сейсмическими волнами. Состоит из сейсмометра — прибора, принимающего сейсмический сигнал, и регистрирующего устройства. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие — к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

8.Переменный электрический ток. Закон Ома для цепей переменного тока с омическим сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Мощность переменного тока.

1) Переменный электрический ток.

Переменный ток— электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению с течением времени.

Область применения переменного тока  намного шире,  чем  постоянного. Это объясняется тем, что напряжение переменного тока можно легко понижать или повышать с помощью трансформатора, практически в любых пределах. Переменный ток легче транспортировать на большие расстояния. Но физические процессы, происходящие в цепях переменного тока, сложнее, чем в цепях постоянного тока из-за наличия переменных магнитных и электрических полей.         Значение переменного тока в рассматриваемый момент времени называют мгновенным значением и обозначают строчной буквой i.

2) Закон Ома для цепей переменного тока с омическим сопротивлением, емкостью и индуктивностью.

Рассмотрим по отдельности случаи подключения внешнего источника переменного тока к резистру с сопротивлением R, конденсатору с емкостью C и катушки с индуктивностью L. Во всех трех случаях напряжение на резисторе, конденсаторе и катушке равно напряжению источника переменного тока.

1. Резистор в цепи переменного тока

Здесь через I_R обозначена амплитуда тока, протекающего через резистор. Связь между амплитудами тока и напряжения на резисторе выражается соотношением RI_R = U_R.

Фазовый сдвиг между током и напряжением на резисторе равен нулю. Физическая величина R называется активным сопротивлением резистора.

2. Конденсатор в цепи переменного тока

Соотношение между амплитудами тока I_C и напряжения U_C:

Ток опережает по фазе напряжение на угол . Физическая величина называется емкостным сопротивлением конденсатора.

3. Катушка в цепи переменного тока

Соотношение между амплитудами тока I_L и напряжения U_L: ω L I_L = U_L.

Ток отстает по фазе от напряжения на угол . Физическая величина X_L = ωL называется индуктивным сопротивлением катушки.

Итог: соотношения, связывающие амплитуды переменных токов и напряжений на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности: выражают закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего один из элементов R, L и C.

ZI₀ =  ₀ - это соотношение называют законом Ома для цепи переменного тока, где величина

называют полным сопротивлением цепи переменного тока и равна , а величины ₀ –напряжение и I₀ - ток , где