75.Индуктивность соленоида. Взаимоиндукция. Принцип работы трансформатора.

Индуктивность — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, ограниченную этим контуром.

Соленоид — длинная, тонкая катушка, то есть катушка, длина которой намного больше, чем её диаметр. При этих условиях и без использования магнитного материала плотность магнитного потока внутри катушки является фактически постоянной.

Взаимоиндукция — частный случай электромагнитной индукции. Если прерывателем Пр (а) замыкать и размыкать электрическую цепь первичной обмотки 1, то вокруг сердечника будет то возникать, то исчезать магнитное поле. Магнитные линии поля, пересекая витки вторичной обмотки 2, индуктируют в них э. д. с. взаимоиндукции.

Индуктируемая э. д. с. увеличивается при увеличении числа витков вторичной обмотки, более сильном магнитном поле первичной обмотки и более быстром исчезновении магнитного поля. На принципе взаимоиндукции работают катушки зажигания.

Принцип действия

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, заключающемся в том, что при изменении во времени магнитного поля, пронизывающего проводящий контур, в последнем наводится (индуцируется) электродвижущая сила ЭДС.

Если к концам одной из обмоток однофазного трансформатора (см. рис.2) в данном случае АХ обмотки 1, подведено переменное напряжение 1, то по ней протекает ток холостого хода, его также называют намагничивающим, он создает магнитное поле, изменяющееся с той же частотой, что и напряжение. При этом вследствие высокой магнитной проницаемости стали большая часть магнитного поля, которая называется магнитным полем Ф трансформатора, замыкается через контур магнитной системы, другая часть магнитного поля, называемого полем рассеяния Ф р1, замыкается через воздух, она не связана магнитно с обмоткой 2 и поэтому в трансформировании напряжения (энергии) не участвует. Согласно закону электромагнитной индукции изменяющееся основное поле Ф, пронизывающее обе обмотки, наводит в них эдс Е1 и Е2. Напряжение 2, измеренное вольтметром и подведенное напряжение 1, практически можно считать равными эдс Е2 и Е1 соответственно. Если к концам ах обмотки подсоединить какую-либо электрическую нагрузку, то в ее цепи возникает ток, который одновременно вызовет увеличение тока в обмотке 1.

Таким образом, в рассматриваемом электромагнитном устройстве – трансформаторе происходит трансформация электроэнергии, подведенной к обмотке 1, в электромагнитную и далее в электрическую, используемую в цепи нагрузки, подключенной в обмотке 2.

Рис. 2 Схема работы однофазного трансформатора при холостом ходе

76.Уравнения Максвелла, их физический смысл.

Система уравнений Максвелла включает в себя четыре основных уравнения

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

В первом уравнении (3.1) утверждается, что электростатическое поле может быть создано только электрическими зарядами. В этом уравнении D — вектор электрического смещения, ρ — объемная плотность электрического заряда.

Поток вектора электрического смещения через любую замкнутую поверхность равен заряду, заключенному внутри этой поверхности.

Как свидетельствует эксперимент, поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность всегда равен нулю (3.2)

Сопоставление уравнений (3.2) и (3.1) позволяет сделать вывод о том, что магнитные заряды в природе отсутствуют.

Огромный интерес и важность представляют уравнения (3.3) и (3.4). Здесь рассматриваются циркуляции векторов напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей по замкнутому контуру.

В уравнении (3.3) утверждается, что переменное магнитное поле (В) является источником вихревого электрического поля (Е). Это не что иное, как математическая запись явления электромагнитной индукции Фарадея.

В уравнении (3.4) устанавливается связь магнитного поля и переменного электрического. Согласно этому уравнению магнитное поле может быть создано не только током проводимости (J), но и переменным электрическим полем (D).

В этих уравнениях:

D — вектор электрического смещения,

H — напряженность магнитного поля,

E — напряженность электрического поля,

j — плотность тока проводимости,

μ — магнитная проницаемость среды,

ε — диэлектрическая проницаемость среды.