Реферат Курсовая Конспект
Явище самоіндукції. Індуктивність контура. Явище самоіндукції. Індуктивність - раздел Философия, Тема 1.Електростатика Згідно Із Закону Фарадея, Електрорушійна Сила Індукції Виникає При Будь-Яких ...
|
Згідно із закону Фарадея, електрорушійна сила індукції виникає при будь-яких змінах магнітного потоку через поверхню, охоплену провідним контуром, незалежно від природи цього потоку і рівна
.
Під час проходження по контуру непостійного струму власний магнітний потік змінюється і в контурі теж наводиться ЕРС індукції.
Явище виникнення в контурі ЕРС індукції при змінах власного магнітного потоку, пов’язаних із зміною струму в цьому контурі, називається самоіндукцією. Електрорушійна сила в цьому випадку називається ЕРС самоіндукції .
Отже, самоіндукція – це окремий випадок загального явища електрорушійної індукції.
Розглянемо соленоїд, що має N витків, по яких проходить струм I від зовнішнього джерела. Цей струм створює в соленоїді магнітне поле, яке зосереджене в його об’ємі і це поле можна вважати однорідним. Нехай весь об’єм магнітного поля соленоїда заповнений однорідною речовиною з відносною магнітною проникністю . Якщо змінювати струм в соленоїді, то власний магнітний потік , який пронизує його поперечний переріз, теж змінюватиметься. Магнітний потік крізь площу S, що обмежена одним витком, дорівнює
,
де l – довжина соленоїда.
За законом Фарадея
.
Допустимо, що сили, які деформують соленоїд, дуже малі і тому l і S залишаються сталими. Якщо всередині соленоїда знаходиться феромагнітне осердя, то магнітний потік змінюється не лише внаслідок зміни сили струму I, але і від зміни . Позначимо
.
Тоді
.
Якщо магнітна проникність середовища не змінюється, то
.
ЕРС самоіндукції прямо пропорційна швидкості зміни сили струму в контурі.
Параметр характеризує індивідуальні властивості контуру. Його називають коефіцієнтом індуктивності, або просто індуктивністю контуру.
Індуктивність контуру залежить від форми контуру, його розмірів та відносної магнітної проникності середовища, в якому він знаходиться.
З виразів для ЕРС самоіндукції, а саме
та ,
де - потокозчеплення самоіндукції, отримуємо, що
.
Після інтегрування ця рівність має вигляд:
.
Отже, індуктивністю замкненого контуру називається скалярна величина , яка дорівнює відношенню потокозчеплення самоіндукції контуру до сили струму в цьому контурі:
.
Одиниця індуктивності – генрі (Гн): 1 Гн – індуктивність такого контуру, потокозчеплення самоіндукції якого при струмі 1 А дорівнює 1 Вб.
Формулу можна використати для провідників довільної форми, якщо знайти потокозчеплення , яке зв’язане з цим провідником при силі струму .
У виразі для ЕРС самоіндукції знак „–”, зумовлений правилом Ленца, показує, що наявність індуктивності контура приводить до сповільнення зміни струму в ньому. Тобто індуктивність контуру є мірою його інертності відносно зміни струму.
Якщо струм з часом збільшується, то і, , тобто струм самоіндукції напрямлений назустріч струму, який зумовлений зовнішнім джерелом і гальмує його зростання. Якщо струм з часом зменшується, то , і , тобто індукційний струм має такий напрямок, як і спадний струм в контурі, і сповільнює його зменшення.
Явище самоіндукції найбільш яскраво проявляється у виникненні так званих екстраструмів замикання та екстраструмів розмикання в колах, що містять котушки з великою індуктивністю.
Знайдемо закон зміни струму в колі, індуктивність якого , а електричний опір - , під час вмикання в це коло і вимикання з нього джерела ЕРС . Сила струму дорівнює
,
де - алгебраїчна сума ЕРС джерел струму, ввімкнених в коло, а - ЕРС індукції. Якщо зовнішнє магнітне поле постійне, то індукційні явища в нерухомому колі зумовлені лише явищем самоіндукції, тому
.
Розділимо змінні в цьому рівнянні:
, .
Звідси
.
Вважаючи , та сталими та інтегруючи, дістанемо
,
де - довільна стала інтегрування.
Потенціюючи дане рівняння, маємо
.
В початковий момент часу сила струму дорівнює . Тоді
.
В результаті
.
Звідси знайдемо вираз для сили струму:
і
.
Для випадку вмикання джерела ЕРС початковий струм і отримуємо вираз для екстраструму замикання
.
Струм у колі поступово збільшується від нуля при до значення , яке відповідає величині постійного струму (рис. 196). Зростання струму відбувається тим швидше, чим більше відношення .
Для випадку вимикання джерела ЕРС , і екстраструм розмикання змінюється за законом
.
Струм у колі поступово зменшується від початкового значення до нуля за експоненціальним законом (рис. 197). Струм зменшується тим швидше, чим більше значення , тобто чим більший опір кола і чим менша його індуктивність.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Робота електростатичного поля при переміщенні заряду Потенціал Робота при переміщенні заряду в електростатичному... І Плоский конденсатор... Якщо обкладки конденсатора мають форму паралельних між собою пластин то його називають плоским рис Площа...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Явище самоіндукції. Індуктивність контура. Явище самоіндукції. Індуктивність
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов