Явление самоиндукции. Индуктивность
Электрический ток I, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток Ф. При изменениях I будет изменяться также Ф и, следовательно, в контуре будет индуцироваться ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. Магнитная индукция В всегда пропорциональна силе тока, вызвавшего поле. Отсюда вытекает, что ток в контуре I и создаваемый им полный магнитный поток через контур Ф друг другу пропорциональны:
Ф = L I.
Коэффициент пропорциональности L между силой тока и полным магнитным потоком называется индуктивностью контура. Если контур жесткий и поблизости от него нет ферромагнетиков, индуктивность L будет постоянной величиной.
За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого проводника, у которого при силе тока в нем в 1 А возникает полный поток Ф, равный 1 Вб. Эту единицу называют генри (Гн).
При изменениях силы тока в контуре возникает ЭДС самоиндукции E s, равная
,
т. е. ЭДС самоиндукции пропорциональна индуктивности L и скорости изменения тока в контуре DI /Dt .
Направление индукционного тока, генерируемого ЭДС самоиндукции, определяется по правилу Ленца. При увеличении тока он направлен навстречу току, препятствуя увеличению магнитного потока контура. При уменьшении тока ЭДС самоиндукции действует по току, задерживая уменьшение магнитного потока контура. Это учитывается введением в последнюю формулу отрицательного знака.
|
|
|
Вычислим индуктивность соленоида. Возьмем соленоид такой длины, чтобы его можно было практически считать бесконечным. При протекании по нему тока I внутри соленоида возбуждается однородное поле, магнитная индукция которого равна 
. Поток через каждый из витков будет BS, а полный магнитный поток, сцепленный с соленоидом, равен
,
где l – длина соленоида, S – площадь поперечного сечения, n – число витков на единицу длины (произведение nl дает полное число витков N).
Тогда для индуктивности очень длинного соленоида получим следующее выражение:
,
где V = l S – объем соленоида. Заменив n через N/l получим
.
Цепями с большой индуктивностью являются обмотки генераторов, электродвигателей, трансформаторов и катушек со стальными сердечниками. Меньшую индуктивность имеют прямолинейные проводники. Короткие прямолинейные проводники, лампы накаливания и электронагревательные приборы индуктивностью практически не обладают, и появление ЭДС самоиндукции в них почти не наблюдается. На практике встречаются случаи, когда нужно изготовить катушку, не обладающую индуктивностью (например, добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам и т. п.). В этом случае применяют бифилярную намотку катушки (см. рис.), перегибая провода пополам и сближая обе половины, насколько это позволяет толщина изоляции. Так как токи в сторонах петли направлены противоположно, то магнитные поля соседних проводников взаимно уничтожаются, следовательно, поток самоиндукции и индуктивность катушки будут незначительны (практически равны нулю).
|
|
|
Вопросы для самоконтроля:
1. Что называется электромагнитной индукцией?
2. В каких случаях возникает индуктированная ЭДС?
3. От чего зависит направление индуктированной ЭДС?
4. Как определить направление индуктированной ЭДС в проводнике?
5. Сформулируйте правило Ленца.
6. От чего зависит величина индуктированной ЭДС в проводнике?
7. Что называется самоиндукцией?
8. Дайте определение индуктивности.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 82; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!