4.3. Самоиндукция, взаимоиндукция, индуктивность.

Пусть по замкнутому контуру с площадью S₁ протекает ток i(t)(рис 4.4).

Рис.4.4

Ток образует в контуре переменное магнитное поле с индукцией B(t)=μμ₀k₁i(t) , где

k₁-коэффициенты определяющие геометрию контура и окружающую его среду. Так как , то поток изменяется и образует в контуре ЭДС электромагнитной индукции.

где μμ₀k₁Scosα - произведение постоянных величин называется индуктивностью и обозначается через L. Индуктивность контура зависит от формы и размеров контура (k₁) магнитных свойств окружающей среды (μ).

Из последнего равенства следует, что

. (4.6)

Индуктивность измеряется в генри (Гн),равна магнитному потоку в контуре, по которому течёт ток i=1A, 1Гн=.

Рассмотрим два контура, в одном из которых с площадью S₁ идет ток i₁(t), а другой с площадью S₂ не имеет источника тока и расположен на некотором расстоянии от первого.

Рис.4.5

В первом контуре образуется переменное магнитное поле , которое распространяясь в пространстве достигает второй контур, создает в нем переменный магнитный поток

,

где произведение постоянных величин определяет размеры и геометрию контуров (S₂k₁k₂), взаимную ориентацию () и называется коэффициентом взаимоиндукцииL_1,2. ЭДС возникающая во втором контуре

называется ЭДС взаимоиндукции.

Вопросы и задания для самостоятельного изучения

1.Как образуется напряженность электрического поля в проводнике движущемся в магнитном поле?

2.Назовите сторонние силы образующие ЭДС электромагнитной индукции.

3.Запишите закон Фарадея- Ленца и дайте его пояснение.

4.Сформулируйте правило Ленца.

5.В чем различие в явлениях самоиндукции и взаимоиндукции?

6.Дайте определение индуктивности контура.

Для самостоятельного изучения

4.4. Генератор переменного тока

Генератор переменного тока состоит из двигателя, прикрепленной к его валу рамки AKCD и токосъемных колец M, L, с которыми находятся в постоянном электрическом контакте токосъемные щетки P, Q, через которые электрический ток передается по проводам на нагрузку R (рис. 4.6)

Рис.4.6

Рамка находится в магнитном поле , и ее пронизывает магнитный поток, где α – угол между вектороми вектором нормалик плоскости рамки.

При вращении рамки угол α будет меняться по закону , гдеt – время, ω – угловая скорость вращения рамки.

Следовательно, рамка генератора будет пронизываться переменным магнитным потоком .

Согласно закону Фарадея-Ленца, в рамке возникает ЭДС индукции ε

(4.7)

где BSω есть максимальное значение .

Итак, в рамке возникает переменная ЭДС индукции . (рис. 4.7)

Рис.4.7.

Разность потенциалов между кольцами M, L (рис 4.6) будет равна величине ε. По закону Ома для замкнутой цепи через нагрузку R и через щеточные контакты P, Q пойдет ток

(4.8)

где ,r – внутреннее сопротивление генератора.

Вращающаяся рамка состоит не из одного витка, а из множества витков, соединенных последовательно. Магнитное поле, необходимое для работы генератора, получают с помощью электромагнита, питаемого выпрямленным током от самого же генератора. Выпрямление тока осуществляется с помощью диодов – устройств, проводящих электрический ток только в одном направлении (рис.4.8 ).

Рис.4.8

Генератор переменного тока можно преобразовать в генератор постоянного тока, если изменить форму токосъемных колец.

Например, разделенное на половинки одно токосъемное кольцо M, дает пульсирующий ток, который выпрямляется диодными схемами (рис.4.9).

Рис.4.9.