11.1. Потокосцепление
|
|
В одном витке катушки наводится ЭДС ε1, ЭДС самоиндукции, наводимая в катушке, будет в N раз больше:
Величину ψ назвали потокосцеплением:
|
.
Выразим εсам
через скорость изменения тока
.
Сопоставляя с выражением εсам через ψ, получим:
.
11.2. Индуктивность соленоида
Число витков на
единицу длины
.
;
.
С другой стороны
:
,
следовательно:
.
Практическое применение электромагнитной индукции
1. Генераторы переменного тока .
Рамка, вращающаяся равномерно с угловой скоростью =const в однородном магнитном поле с индукцией В. Поток магнитной индукции, пронизывающий рамку площадью S, равен
При
равномерном вращении рамки угол
поворота 
,
где 
-
частота вращения. Тогда
По
закону электромагнитной индукции ЭДС,
наводимая в рамке при ее вращении,
Если к зажимам рамки с помощью щеточно-контактного аппарата подключить нагрузку (потребителя электроэнергии), то через нее потечет переменный ток.
2. Работа трансформатора также основана на законе электромагнитной индукции.
Принцип работы двухобмоточного трансформатора . При прохождении переменного тока по первичной обмотке вокруг нее возникает переменное магнитное поле с индукцией В, поток которого также переменный
.
Сердечник трансформатора служит для направления магнитного потока (магнитное сопротивление воздуха велико). Переменный магнитный поток, замыкающийся по сердечнику, индуцирует в каждой из обмоток переменную ЭДС:
где k – коэффициент
трансформации. При k<1 ( 
)
трансформатор является понижающим.
При подключении ко вторичной обмотке
трансформатора нагрузки, в ней потечет
ток 
.
При увеличении потребления электроэнергии
по закону сохранения энергии должна
увеличиться энергия, отдаваемая
генераторами станции, т.е.
откуда
Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в k раз, удается во столько же раз уменьшить силу тока в цепи (при этом джоулевы потери уменьшаются в k2 раз).
11.3. Энергия магнитного поля
|
|
По катушке L течет ток I, поддерживаемый источником ε. При размыкании цепи (ключ переводим в положение 2) ток I поддерживается за счет ЭДС самоиндукции εсам, возникающей за счет уменьшения тока I. Работа, совершаемая εсам по перемещению заряда dq,
|
.Вся работа:
.
Работа эта совершена за счет исчезновения магнитного поля соленоида . Запас энергии в магнитном поле выразим через индукцию В, для этого ток I выразим из формулы B = μ0nI , подставим индуктивность L:
.
11.3.1. Плотность энергии магнитного поля В единице объема магнитного поля запасена энергия:
.
Магнитное поле в веществе
1. Магнитная проницаемость - это отношение магнитной индукции B в веществе к магнитной индукции в вакууме B0.
.